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為什么葡萄糖能產(chǎn)生能量
我們行走,工作,吃飯,等等都需要有能量的支持,沒有能量,我們就沒有生存的動(dòng)力,這些能量從哪里來呢?有一種叫做葡萄糖的的東西可以滿足人體運(yùn)動(dòng)所需的能量,通過食用富含葡萄糖的食物,人體就能快速的回復(fù)能量,保持動(dòng)力。
人的肌肉為什么會(huì)有那么大的力量呢?就像電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)需要電,而電又主要是在發(fā)電廠中燃燒煤或石油產(chǎn)生出來的一樣,人的肌肉發(fā)力也需要一種“高能化合物”ATP的驅(qū)動(dòng)。而細(xì)胞中產(chǎn)生ATP的“燃料”,主要就是葡萄糖。動(dòng)物主要靠消化食物中的淀粉(葡萄糖的多聚物)獲得葡萄糖。
你也許要問,脂肪的“燃燒值”高達(dá)39千焦/克,而葡萄糖只有17千焦/克,為什么不用脂肪做主要“燃料”呢?原因就在于,地球上的生命是在水中產(chǎn)生的,所以地球上所有的生命都以水為化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)。脂肪含的能量雖多,但是在水中的溶解度卻很低,在血液中轉(zhuǎn)運(yùn)和進(jìn)入細(xì)胞都很麻煩和緩慢,不能滿足細(xì)胞對(duì)能量的迅速需求,所以只能在肌肉不做強(qiáng)力收縮等場(chǎng)合使用。
與此相反,葡萄糖是高度溶于水的,進(jìn)入細(xì)胞也不需要消耗能量。而且從單細(xì)胞生物開始,葡萄糖就成為生物獲取能量的主要“燃料”,并且發(fā)展出了一套高度有效的氧化葡萄糖的“化學(xué)反應(yīng)鏈”。通過這條“鏈”,葡萄糖被氧化成水和二氧化碳,釋放出來的能量則用于ATP的合成。它的效率非常高,1個(gè)分子的葡萄糖能夠產(chǎn)生32個(gè)分子的ATP,其能量轉(zhuǎn)換的效率和汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)旗鼓相當(dāng)。人的身體也“繼承”了這套“反應(yīng)鏈”,它就發(fā)生于體內(nèi)的一種叫作“線粒體”的細(xì)胞器內(nèi),所以線粒體被稱為細(xì)胞的“動(dòng)力工廠”。
不過,單靠這種供給機(jī)制還不保險(xiǎn)。在緊急情況下,人如果需要肌肉較長時(shí)間地做強(qiáng)度比較大的活動(dòng),血液中的葡萄糖就有可能供應(yīng)不上。也許有人會(huì)說,只要把血液中葡萄糖的濃度提高,對(duì)細(xì)胞的供給不是就更充分了嗎?但是葡萄糖除了“甜甜蜜蜜”地為人體“做好事”以外,它還有一個(gè)“壞習(xí)慣”,就是和蛋白質(zhì)分子側(cè)鏈上的氨基(-NH2)結(jié)合,破壞蛋白質(zhì)的正常功能。葡萄糖在血液中的濃度過高,就會(huì)產(chǎn)生一系列不良的后果,糖尿病就是因此而發(fā)生的。所以血液中葡萄糖的濃度必須被控制在5毫摩爾左右,也就是每升血液約含90毫克的葡萄糖。
雖然不能提高血液中葡萄糖的濃度,但是人的身體是很“聰明”的,還有好幾種“后備手段”。
一是增加肌肉中的血液流量。人在做劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),流過肌肉的血液量可以比平時(shí)增加20倍以上。雖然血液中葡萄糖的濃度沒有提高,但是大量血液的“光顧”可以提供更多的葡萄糖,同時(shí)還增加了對(duì)肌肉的供氧量,使葡萄糖充分“燃燒”。
二是在平時(shí)將葡萄糖變成糖原,作為儲(chǔ)備物資儲(chǔ)存在肌肉細(xì)胞和肝細(xì)胞內(nèi)。在緊急情況下,肝糖原可以變回葡萄糖,進(jìn)入血液供給肌肉細(xì)胞。但是肌肉細(xì)胞可沒有肝細(xì)胞那么“大公無私”。它們對(duì)葡萄糖是“只進(jìn)不出”的,肌糖原只供自己使用。在緊急情況下,對(duì)肌糖原需求量較大,那些肌糖原通過“糖酵解”的步驟在合成一些ATP的同時(shí)轉(zhuǎn)變成了乳酸。所以,人在做劇烈運(yùn)動(dòng)后感覺肌肉酸痛,就是肌糖原變成乳酸累積在肌肉之中的緣故。
三是把ATP換成磷酸肌酸,相當(dāng)于把人民幣換成“外幣”存起來,在需要時(shí)再換回來。
肌肉細(xì)胞“留”了這幾“手”,一般就不會(huì)出現(xiàn)能量短缺的問題了。
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