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生物化学ＩＩ

１３．哺乳類燃料分子の代謝　（２２章）　（2017/1/16)

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哺乳類の燃料分子の代謝

↓解糖 糖新生↑

グリコーゲン 合成　　　↑

グリコーゲン ↓　分解

クエン酸 サイクル

脂肪酸分解 ↓　β酸化

脂肪酸 合成↑

酸化的 リン酸化

アミノ酸 合成　↑

アミノ酸 ↓　分解

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ピルビン酸 　解糖、糖原性アミノ酸の分解に由来

　そのままアミノ酸合成に使用されるか 　脱炭酸してアセチルCoAに分解されるか カルボキシ化してオキサロ酢酸を経由して 　糖新生やアミノ酸合成に使用 アセチルCoA 　解糖、β酸化、ケト原生アミノ酸由来 　クエン酸サイクルでCO2とH2Oに分解されるか 　ケトン体、脂肪酸の合成に使用

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22.1　臓器・器官での分業

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22.1　臓器・器官での分業

Ａ．脳 　通常はグルコースがエネルギー源 　グリコーゲン貯蔵はほとんどなく 　血液由来のグルコースに依存する 　絶食時にはケトン体を使用する 　

血液由来

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Ｂ．筋肉 　グルコース、脂肪酸、ケトン体を利用 　グルコースはグリコーゲンとして貯蔵できる 　筋肉はATPで駆動するため 　ATP作成に利用する分子、代謝経路によって 　筋肉の負荷、継続時間が異なる

嫌気代謝

好気代謝

貯蔵ATP

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Ｃ．脂肪組織 　脂肪酸をトリアシルグリセロールとして貯蔵 　必要時に脂肪酸として放出 　グリセロール3-リン酸の量に応じて 　貯蔵と放出を制御する

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Ｄ．肝臓 　燃料分子の血中濃度を調節 グルコース 　血中Glc濃度に応じて 　G6Pとして取り込む 　G6Pは多用途で使用される 脂肪酸 　エネルギーが必要であれば 　分解、不要であれば 　トリアシルグリセロールを 　合成して脂肪細胞へ アミノ酸 　燃料として分解

血中Glc濃度 が低い時

Glc需要 が低い時

血中へ 輸送

NADPHが 必要な時

ATPが 必要な時

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Ｅ．腎臓 　尿素などの廃棄物の濾過 　重要物質の回収 　一部の糖新生 　

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Ｆ．代謝産物の臓器間輸送 血液を介して代謝産物を輸送して相互に代謝する コリ・サイクル 　骨格筋での嫌気代謝で 　生成した乳酸を 　肝臓に輸送し糖新生する グルコース-アラニンサイクル 　筋肉中のアミノ酸と 　ビルビン酸からアラニンを 　合成し、肝臓に輸送して 　糖新生、尿素合成する 　筋肉から肝臓への窒素輸送と 　飢餓時のGlc供給経路　

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22.2　燃料分子のホルモン制御

満腹時インスリンが制御

空腹時グルカゴンとカテコールアミン（アドレナリン）が制御

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Ａ．インスリン 血中グルコース濃度の増加に応じて 脾臓のβ細胞からインスリンが産生・分泌される インスリンの作用 　インスリン感受性グルコース輸送体 　（GLUT4）の細胞膜上の数を増加して 　グルコース取り込みを増加させる 　（筋細胞と脂肪細胞のみ）

インスリン増加

インスリン減少

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インスリンの臓器別の作用 　筋細胞：　グルコース取り込み増加 　　　　　　グリコーゲン合成の促進 　脂肪細胞：　グルコース取り込み増加 　　　　　　　アセチルCoA経由で脂肪酸合成の促進 　肝細胞：　グルコース取り込み変化なし 　　　　　　グリコーゲン分解の抑制、合成の促進 　　　　　　糖新生の抑制 　　　　　　脂肪酸合成の促進

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Ｂ．グルカゴンとカテコールアミン グルコース、脂肪酸などの燃料分子を動員する グルカゴン 　血中グルコース濃度の低下で脾臓のα細胞から分泌 　肝臓でグリコーゲン分解の促進 　脂肪細胞で脂質分解の促進 カテコールアミン（アドレナリン、ノルアドレナリン） 　ストレス応答で副腎髄質から分泌 　肝細胞でグリコーゲン分解、糖新生の促進 　筋細胞でグリコーゲン分解の促進 　脂肪細胞で脂質分解の促進

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22.3　代謝のホメオスタシス

Ａ．AMP依存プロテインキナーゼ（AMPK） 代謝経路の調節はAMPの量で制御される AMPKがリン酸化によりATP生産を活性化、消費を抑制する

心臓酸素不足時にAMPが増加すると嫌気解糖を促進

骨格筋Glc取り込みの促進脂肪酸酸化の促進

肝臓糖新生の阻害脂質合成の阻害

脂肪組織脂質分解の阻害（逆の働き）

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Ｂ．組織由来ホルモンによる調節 燃料代謝と食欲を調節する アディポネクチン 　脂肪組織から分泌（脂肪組織が増加すると減少） 　肝細胞と筋細胞の表面に結合して、AMPKを活性化する 　燃料代謝の促進、インスリン感受性の向上 レプチン 　脂肪組織から分泌 　飽食シグナルとして、食欲を抑制、体重を維持する グレリン 　胃から分泌 　胃がからの時に分泌され、食欲を増進する

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Ａ．飢餓時の代謝調節 吸収した栄養はすぐに体に分配される 糖　小腸で吸収され、1/3は肝臓でグリコーゲン合成に使用 　　1/2は筋肉でグリコーゲン合成に使用 　　その他はエネルギー生産に使用され、 　　余剰は肝臓で脂質合成に使用され、脂肪組織に保存 アミノ酸　肝臓でタンパク質になり、 　　　　　余剰は酸化またはグルコース合成に使用 脂肪酸　ほとんどが脂肪組織で保存

21.4　燃料代謝の乱れ

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血中グルコース インスリンとグルカゴンでグリコーゲンを合成・分解し グルコース量を一定に調節する 糖の貯蔵は1日分に満たないので 絶食時にはグリコーゲンがなくなり 筋肉を分解してえたアミノ酸から 肝臓で糖新生された グルコースが使用される ケトン体 さらに絶食すると 脂肪組織の脂肪酸が使用され ケトン体がエネルギー源になる

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Ｂ．糖尿病 血中グルコースが制御できず上昇し 尿に漏れ出てくる疾患 １型糖尿病　　インスリン依存型（若年型）糖尿病 　β細胞の欠陥でインスリンを産生できないことが原因 　自己免疫疾患でβ細胞が破壊されるのが一般的 　インスリン注射で管理 ２型糖尿病　　インスリン非依存型（成人型）糖尿病 　細胞がインスリンに応答できず血糖値を保てない 　肥満や過食が原因