第五节　营养物质代谢的联系

一、物质代谢的特点

机体与环境之间不断进行糖、脂及蛋白质等物质的交换，即物质代谢。物质代谢是生命的本质特征，是生命活动的物质基础。其特点为：整体性、在精细的调节下进行、维持动态平衡、有共同的代谢池、ATP是“通用的高能化合物”、NADPH是合成代谢所需的还原当量。

议一议：

物质代谢有什么特点？

整体性是指体内各种物质包括糖、脂、蛋白质、水、无机盐、维生素等的代谢不是彼此孤立、各自为政，而是同时进行的，而且彼此互相联系，或相互转变，或相互依存，构成统一的整体。正常情况下，机体各种物质代谢能适应内外环境不断的变化，有条不紊地进行。这是由于机体存在精细的调节机制，不断调节各种物质代谢的强度、方向和速度以适应内外环境的变化。代谢调节普遍存在于生物界，是生物的重要特征。由于各组织、器官的结构不同所含有酶系的种类和含量各不相同，因而代谢途径及功能各异，各具特色。例如肝在糖、脂和蛋白质代谢上具有特殊重要的作用，是人体物质代谢的枢纽。脂肪组织的功能是储存和动员脂肪，含有脂蛋白脂肪酶及特有的激素敏感甘油三酯脂肪酶（HSL），而脑组织及红细胞因为不储存糖原，则以葡萄糖为唯一能源。无论是体外摄入的营养物质或体内各组织的代谢物，只要是同一化学结构的物质在进行中间代谢时，不分彼此，参与到共同的代谢池中进行代谢。糖、脂及蛋白质在体内分解氧化释放出的能量，均储存在ATP的高能磷酸键中。生命活动如生长、发育、繁殖、运动等所涉及的蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的合成，肌肉收缩，神经冲动的传导，以及细胞渗透压及形态的维持均直接利用ATP。许多参与氧化分解代谢的脱氢酶常以NAD＋为辅酶，而参与还原合成代谢的还原酶则多以NADPH为辅酶，提供还原当量。

三、组织器官的代谢特点及联系

机体各组织、器官的代谢由于细胞分化和结构不同及功能差异，而各具特色。

肝是机体物质代谢的枢纽，是人体的中心生化工厂。它的耗氧量占全身耗氧量的20%，在糖、脂、蛋白质、水、无机盐及维生素代谢中具有独特而重要的作用。肝储存的糖原最多，又含有葡萄糖6－磷酸酶，分解糖原，以维持血糖含量恒定；还可以进行糖异生作用。而肌肉因缺乏葡萄糖6－磷酸酶，不能进行糖异生作用。

心脏依次以酮体、乳酸、自由脂酸及葡萄糖为耗用的能源物质，并以有氧氧化途径为主。

脑是机体耗能大的器官，几乎以葡萄糖为唯一供能物质，每天消耗葡萄糖约100g，由于脑无糖原储存，其耗用的葡萄糖主要由血糖供应。长期饥饿时，则主要利用肝生成的酮体作为能源。饥饿两周后耗用酮体可占耗氧量的60%。

肌肉组织通常以氧化脂酸为主，在剧烈运动时则以糖酵解产生的乳酸为主。由于肌肉缺乏葡萄糖6－磷酸酶，因此肌糖原不能直接分解成葡萄糖提供血糖。

红细胞的能量只能来自葡萄糖的酵解途径，不能利用脂酸及其他糖类。

脂肪组织是合成及储存脂肪的重要组织，又可以在HSL的作用下把脂肪分解成甘油和脂酸入血。

肾也可进行糖异生和生成酮体，它是除肝外可进行这两种代谢的器官。在正常情况下，肾生成的糖量仅占肝糖异生的10%，而长期饥饿时肾几乎与肝生成葡萄糖的量相等。

小　结

蛋白质是生命活动的基础，氨基酸是蛋白质的基本单位。蛋白质具有重要的生理功能，是组织细胞的主要成分，同时还参与催化、调节、运输、供应能量等重要的生理活动。人体内氨基酸主要来自食物蛋白质的消化吸收，体内不能合成而必须由食物供应的氨基酸，称为营养必需氨基酸。组成人体蛋白质的20中氨基酸，有8种为必需氨基酸。各种蛋白质由于所含氨基酸种类和数量不同，其营养价值也不相同。食物蛋白质的消化主要在小肠中进行，由各种蛋白水解酶的协同作用完成。外源性与内源性氨基酸共同构成“氨基酸代谢库”，参与体内代谢。水解生成的氨基酸及二肽即可被吸收。载体蛋白和γ－谷氨酰基循环是氨基酸吸收、转运的主要方式。未被消化的蛋白质和氨基酸在大肠下段还可发生腐败作用。

氨基酸的分解代谢主要是脱氨基作用，生成氨及相应的α－酮酸。氨基酸脱氨基作用有转氨基作用、氧化脱氨基作用、联合脱氨基作用等。转氨基与L－谷氨酸氧化脱氨基的联合脱氨基作用，是体内大多数氨基酸脱氨基的主要方式。骨骼肌等组织中，氨基酸主要通过“嘌呤核苷酸循环”脱去氨基。

氨基酸经过脱氨基作用生成的α－酮酸是氨基酸的碳架，除部分可用于再合成氨基酸外，其余的可经过不同代谢途径，转变为丙酮酸或三羧酸循环中的某一中间产物，进一步通过糖异生转变成糖，这些氨基酸称为生糖氨基酸。有的氨基酸生成的α－酮酸只能转变为酮体，称为生酮氨基酸。还有的氨基酸生成的α－酮酸既可生糖也可生成酮体，称为生糖兼生酮氨基酸。有些氨基酸则可转变成乙酰辅酶A而形成脂类。由此可见，在体内，氨基酸、糖及脂类代谢有着广泛的联系。

氨是剧毒物质。体内的氨通过丙氨酸、谷氨酰胺等形式转运到肝，大部分经鸟氨酸循环合成尿素，排出体外。尿素合成是一个重要的代谢过程，并受到多种因素的调节。肝功能严重损伤时，可产生高氨血症和肝昏迷。体内小部分氨在肾以铵盐形式随尿排出。

胺类物质在体内也有重要的生理作用，它们都是氨基酸脱羧基的产物，故脱羧基作用也是氨基酸的重要代谢途径。

一碳单位是某些氨基酸在分解代谢过程中产生的含有一个碳原子的基团，例如：甲基、甲烯基、甲炔基、甲酰基、亚氨甲基等。四氢叶酸是一碳单位的运载体，在其代谢中起着重要作用。一碳单位的主要功用是作为合成嘌呤及嘧啶核苷酸的原料，是联系氨基酸与核酸代谢的枢纽。

含硫氨基酸有甲硫氨酸、半胱氨酸及胱氨酸。甲硫氨酸的主要功能是通过甲硫氨酸循环，提供活性甲基（SAM）。除此，还可参与肌酸等代谢。酶蛋白中半胱氨酸的自由巯基和许多酶的活性有关。半胱氨酸可转变成牛磺酸，后者是胆汁酸盐的成分。含硫氨基酸分子中的硫在体内最后可转变成HSO₄^-，部分以钠盐形式自尿中排出，其余转变成活性硫酸根（PAPS）。

苯丙氨酸和酪氨酸是两种重要的芳香族氨基酸。苯丙氨酸经羟化作用生成酪氨酸。后者参与儿茶酚胺、黑色素等代谢。苯酮酸尿症、白化病等遗传病与苯丙氨酸或酪氨酸的代谢异常有关。

体内各种物质代谢是相互联系、相互制约的。体内物质代谢的特点：①整体性；②在精细调节下进行；③动态平衡；④具共同的代谢池；⑤ATP是共同能量形式；⑥NADPH是代谢所需的还原当量。各代谢途径之间可通过共同枢纽性中间产物互相联系和转变。糖、脂肪、蛋白质等营养素在供应能量上可互相代替，互相制约，但不能完全互相转变，因为有些代谢反应是不可逆的。各组织、器官有独特的代谢方式。肝是物质代谢的中心。从肠道吸收进入人体的营养素，几乎都是经肝的处理和中转；各器官所需的营养素大多也通过肝的加工或转变，有的代谢终产物还需通过肝解毒和排出。