《人体新陈代谢思维导图》

一、总览

• 定义: 机体与环境之间进行物质和能量交换，以及机体内部物质转化和能量转移的总过程。维持生命活动的基础。
• 目的:
  • 维持机体正常生命活动
  • 提供能量
  • 合成自身组织成分
  • 排除废物
• 过程:
  • 分解代谢 (Catabolism): 将复杂的大分子分解为简单的分子，释放能量 (放能反应)。
  • 合成代谢 (Anabolism): 利用简单分子合成复杂的大分子，消耗能量 (吸能反应)。
• 影响因素:
  • 年龄
  • 性别
  • 体表面积
  • 激素水平
  • 环境温度
  • 疾病状态
  • 运动强度
• 调控机制:
  • 神经调节: 自主神经系统 (交感神经、副交感神经)。
  • 体液调节: 激素 (胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素、甲状腺激素等)。
  • 酶活性调节: 变构调节、共价修饰、酶的合成与降解。
• 意义: 维持内环境稳态，保障生命活动的顺利进行。

二、三大营养物质代谢

2.1 碳水化合物代谢

• 来源: 食物 (淀粉、糖类)、肝糖原分解、糖异生。
• 去路:
  • 氧化分解:
    • 糖酵解: 葡萄糖转化为丙酮酸，产生少量ATP和NADH。
      • 场所: 细胞质。
      • 关键酶: 磷酸果糖激酶-1 (PFK-1)。
    • 丙酮酸氧化脱羧: 丙酮酸转化为乙酰CoA。
      • 场所: 线粒体。
      • 关键酶: 丙酮酸脱氢酶复合体 (PDH)。
    • 三羧酸循环 (TCA循环): 乙酰CoA氧化为CO2和H2O，产生大量NADH、FADH2和少量ATP。
      • 场所: 线粒体。
      • 关键酶: 柠檬酸合酶、异柠檬酸脱氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶复合体。
    • 氧化磷酸化 (电子传递链): NADH和FADH2将电子传递给氧气，产生大量ATP。
      • 场所: 线粒体内膜。
      • 关键酶: 呼吸链复合体I-IV、ATP合酶。
  • 合成:
    • 糖原合成: 葡萄糖转化为糖原，储存于肝脏和肌肉。
      • 场所: 肝脏和肌肉细胞质。
      • 关键酶: 糖原合酶。
    • 脂肪合成: 过量的葡萄糖转化为脂肪。
      • 场所: 肝脏和脂肪组织。
      • 关键酶: 乙酰CoA羧化酶。
    • 糖异生: 非糖物质 (乳酸、甘油、氨基酸) 转化为葡萄糖。
      • 场所: 肝脏和肾脏。
      • 关键酶: 丙酮酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶 (PEPCK)、果糖-1,6-二磷酸酶、葡萄糖-6-磷酸酶。
• 调控:
  • 胰岛素: 促进葡萄糖利用、糖原合成、抑制糖异生。
  • 胰高血糖素: 促进糖原分解、糖异生。
  • 肾上腺素: 促进糖原分解。
  • 皮质醇: 促进糖异生。

2.2 脂肪代谢

• 来源: 食物 (甘油三酯、磷脂)、脂肪组织分解。
• 去路:
  • 分解:
    • 脂肪动员: 甘油三酯分解为甘油和脂肪酸。
      • 场所: 脂肪组织。
      • 关键酶: 激素敏感性脂肪酶 (HSL)。
    • β-氧化: 脂肪酸在线粒体内氧化为乙酰CoA。
      • 场所: 线粒体。
      • 关键酶: 肉碱酰基转移酶I (CAT-I)。
  • 合成:
    • 脂肪酸合成: 乙酰CoA转化为脂肪酸。
      • 场所: 肝脏和脂肪组织细胞质。
      • 关键酶: 乙酰CoA羧化酶。
    • 甘油三酯合成: 甘油和脂肪酸合成甘油三酯。
      • 场所: 肝脏和脂肪组织。
• 调控:
  • 胰岛素: 促进脂肪合成、抑制脂肪分解。
  • 肾上腺素: 促进脂肪分解。
  • 胰高血糖素: 促进脂肪分解。

2.3 蛋白质代谢

• 来源: 食物 (蛋白质)、组织蛋白质分解。
• 去路:
  • 分解:
    • 蛋白质降解: 蛋白质分解为氨基酸。
      • 场所: 细胞内溶酶体和蛋白酶体。
    • 氨基酸脱氨基: 氨基酸去除氨基，生成α-酮酸。
      • 场所: 肝脏。
      • 关键酶: 转氨酶、谷氨酸脱氢酶。
    • 尿素循环: 氨转化为尿素，经肾脏排出。
      • 场所: 肝脏。
      • 关键酶: 鸟氨酸转氨甲酰酶、精氨酸琥珀酸合成酶、精氨酸酶。
  • 合成:
    • 蛋白质合成: 氨基酸合成蛋白质。
      • 场所: 核糖体。
• 调控:
  • 胰岛素: 促进蛋白质合成。
  • 皮质醇: 促进蛋白质分解。
  • 生长激素: 促进蛋白质合成。

三、能量代谢

• 定义: 机体能量的摄取、转化、利用和排出的过程。
• 能量来源: 食物 (碳水化合物、脂肪、蛋白质)。
• 能量单位: 焦耳 (J)、千焦耳 (kJ)。
• 能量消耗:
  • 基础代谢: 维持生命基本活动所需的能量 (静息状态)。
  • 食物特殊动力效应: 消化吸收食物所需的能量。
  • 体力活动: 进行体力活动所需的能量。
• 能量平衡: 能量摄入 = 能量消耗。
• 能量储存形式:
  • ATP (直接能量来源)
  • 磷酸肌酸
  • 糖原
  • 脂肪 (主要储存形式)

四、水和电解质代谢

• 水的来源: 饮水、食物、代谢产物。
• 水的去路: 尿液、粪便、呼吸、皮肤蒸发。
• 电解质种类: 钠、钾、氯、钙、镁、磷等。
• 电解质平衡: 电解质摄入 = 电解质排出。
• 调节机制:
  • 抗利尿激素 (ADH): 促进肾脏重吸收水分。
  • 醛固酮: 促进肾脏重吸收钠，排出钾。
  • 心钠素 (ANP): 促进肾脏排出钠和水分。

五、维生素和矿物质代谢

• 维生素: 维持生命活动必需的有机化合物。
  • 水溶性维生素: B族维生素、维生素C。
  • 脂溶性维生素: 维生素A、D、E、K。
• 矿物质: 维持生命活动必需的无机元素。
  • 常量元素: 钙、磷、钾、钠、氯、镁、硫。
  • 微量元素: 铁、锌、铜、碘、硒、锰、钼、铬、钴、氟、硅、锡、钒。
• 作用: 参与酶的活性、骨骼构成、神经肌肉功能、免疫功能等。
• 摄取: 主要通过食物。
• 代谢: 不同维生素和矿物质有不同的代谢途径。
• 缺乏或过量: 可引起各种疾病。