脑组织能合成胆固醇，也能摄取血液胆固醇，用于构建其膜系统。幼年动物脑髓鞘化活跃期，HMGCoA还原酶活性较强，脑合成胆固醇旺盛；成年期比酶活性锐降，脑内胆固醇合成率明显降低。脑组织缺乏降解胆固醇酶系，因此，其更新十分缓慢。
脑内乙酰乙酸硫激酶（AAT）和琥珀酸单酰CoA转硫酶（SUT）活性高，因此，脑组织可利用肝脏脂酸β-氧化所形成的酮体作为能源，实验证明长期饥饿的动物脑，其25％-50％的能量来自酮体的氧化。
（三）氨基酸代谢
中枢神经系统存在两个氨基酸代谢池：一是神经胶质细胞内代谢池，其更新率较快；另一个是神经元代谢池，其更新率缓慢。脑组织可利用葡萄糖代谢的中间产物碳骨架经转氨基作用合成非必需氨基酸，又可从血液直接摄取氨基酸。已知血液中的氨基酸进入脑内需经血液屏障的转运系统，其转运系统转运氨基酸的能力随脑发育成熟而变化。正常情况下氨基酸净入脑率似乎不受血脑屏障的转运饱和度控制，而受脑中氨基酸代谢率的限制，因脑毛细血管对氨基酸转运到脑内的饱和度大大超过正常血浆中氨基酸的浓度。此外，还存在各种氨基酸入脑率相互竞争机制，例如：苯丙酮尿症病人，苯丙氨酸在脑内蓄积可抑制必需氨基酸（色氨酸）的入脑率，严重影响以色氨酸为前体的5-羟色胺神经递质的合成，使病人脑部神经、精神异常症状加重。脑组织中游离氨基酸约75％-80％是天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺，其中以谷氨酸浓度最高，为10mmol/L，此外，还有N-乙酰天冬氨酸、牛磺酸及γ-氨基丁酸。
代谢池内的氨基酸可用于合成脑特殊蛋白质，如合成与降解神经递质的酶蛋白；在轴突末梢可用于合成少量结构蛋白，如微管蛋白、神经微丝及膜蛋白，保证使脑细胞的蛋白成分处于不断的更新状况。幼年动物髓鞘形成期蛋白质合成旺盛，成年期缓慢更新。脑组织存在多种蛋白水解酶（以酸性和中性蛋白酶为主），蛋白酶将脑内衰老变性的蛋白质水解成各种肽类，后者在内肽酶及外肽酶作用下，降解成氨基酸而进入脑氨基酸代谢池。
脑内谷氨酸脱氢酶活性虽仅次于肝和肾上腺皮质，但谷氨酸脱氢酶催化反应的平衡常数实际上有利于谷氨酸的生成。
脑细胞缺乏合成尿素的酶等，脑内生成的氨不能转变成尿素，而只能用于合成氨酰胺，再运送到肝或肾。
（四）核酸代谢
脑组织可利用甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、CO2及一碳单位作原料，从头合成嘌呤核苷酸，又可从补救合成途径合成嘌呤核苷酸。但脑内缺乏合成嘧啶环的氨甲酰磷酸合成酶Ⅱ，不能从头合成嘧啶核苷酸，只能从补救途径合成。脑内RNA含量最为丰富，其代谢速度的快慢与其神经系统所处功能状态有关，急性电休克可加速脑组织核苷酸代谢率，其中以GTP及UTP在脑内浓度增高和更新率加速最明显。DNA主要存在于神经细胞核内，成熟的神经元内DNA含量相当恒定。线粒体DNA含量少，更新缓慢。生长激素及神经生长因子能促进脑内核酸的合成与更新。不同脑区核酸更新率存在差别，大脑半球灰质的核酸更新不及白质的快，小脑、丘脑和脑干比大脑转换的更快。脑组织含有丰富的核酸与其蕴藏大量的遗传信息有关，通过合成大量的神经递质、神经肽类激素及各种激素释放因子和抑制因子协调全身代谢。
（五）能量代谢
正常情况下，人脑呼吸商为1，清醒时流经脑的血流量为52±12ml/（100g脑组织·min），脑的耗氧量为3.5ml/（100g脑组织·min）。明显高于机体其他组织的耗氧量。成人脑组织全脑代谢率按人脑平均1400g计算，相当于每分钟需耗氧46ml，需氧化76mg葡萄糖，流经脑组织的血液每分钟需有750-1000ml。人脑按重量只占体重的2％左右，其需氧量几乎占全身的20％-25％，血流量占心输出量的15％，证明脑组织耗氧量大，是体内能量代谢十分活跃的器官之一。生长发育期脑需氧比例更大，四岁前幼童脑耗氧量占全身的50％以上。脑对缺氧耐受力极差，3-5分钟严重缺氧对大脑产生明显的功能损害，处于完全缺氧状态5分钟后，神经元功能难以恢复，缺氧30分钟后造成永久的不可逆的神经损害，尤其是脑皮层及皮层下视觉通路神经元最不耐受缺氧。脑对缺氧耐受性差与脑内ATP高稳定水平有关，即脑ATP迅速生成及迅速利用。1/2的ATP在3秒钟内即可变成ADP，有的脑区甚至不需3秒钟。在基础状况下，ATP/ADP比值为10-20，低于此比值，脑内腺苷激酶催化2克分子ADP生成1克分子ATP和1克分子AMP，增加可利用的ATP，以应付急需。AMP可促进ATP生成，为正调节剂，并具有放大效应。脑内ATP丰富时，肌酸激酶活跃，可生成磷酸肌酸而贮存能量，脑内肌酸激酶为BB型同工酶。
二、神经递质的生物化学基础
神经递质的研究是始于外周神经，从1869年Schmiedeberg等首先发现毒蕈碱对心脏的抑制作用与刺激迷走神经的效果很相似的研究开始，到为止已发现的神经递质有人估计可能达200种。由于它们直接作为递质参与神经调节，或调制传统神经递质的活动，从而使人们对神经调节的传统概念重新加以修改和补充，提出神经递质（neuro-transmitter）和神经调质（neuromodulator）的概念。
神经递质是神经系统进行信息传递过程的媒介物，是化学传递的物质基础。其主要特征为：①在神经细胞内合成，存在（贮存）于突触前神经末梢，在中枢呈不均一分布。②在神经受刺激时释放，作用于突触后膜上的特异性受体。③在效应细胞引起特定的功能改变或电位变化后，一段时间内迅速失活。④直接外加于突触可引起
