發(fā)布時間:2018年09月23日
為什么說葡萄糖是人體內最重要的能量來源? - 黃鶴樓十萬個為什么動漫視頻:
2008年8月,在北京舉行的第29屆奧運會上,中國女運動員劉春紅在挺舉中舉起了158千克重的杠鈴,刷新了世界紀錄。這相當于一只手舉起一個中等偏重的男人的重量。
人的肌肉為什么會有那么大的力量呢?就像電動機轉動需要電,而電又主要是在發(fā)電廠中燃燒煤或石油產生出來的一樣,人的肌肉發(fā)力也需要一種“高能化合物”ATP的驅動。而細胞中產生ATP的“燃料”,主要就是葡萄糖。動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生的,所以地球上所有的生命都以水為化學反應的介質。脂肪含的能量雖多,但是在水中的溶解度卻很低,在血液中轉運和進入細胞都很麻煩和緩慢,不能滿足細胞對能量的迅速需求,所以只能在肌肉不做強力收縮等場合使用。
與此相反,葡萄糖是高度溶于水的,進入細胞也不需要消耗能量。而且從單細胞生物開始,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“化學反應鏈”。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個分子的葡萄糖能夠產生32個分子的ATP,其能量轉換的效率和汽車的發(fā)動機旗鼓相當。人的身體也“繼承”了這套“反應鏈”,它就發(fā)生于體內的一種叫作“線粒體”的細胞器內,所以線粒體被稱為細胞的“動力工廠”。
不過,單靠這種供給機制還不保險。在緊急情況下,人如果需要肌肉較長時間地做強度比較大的活動,血液中的葡萄糖就有可能供應不上。也許有人會說,只要把血液中葡萄糖的濃度提高,對細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“壞習慣”,就是和蛋白質分子側鏈上的氨基(-NH2)結合,破壞蛋白質的正常功能。葡萄糖在血液中的濃度過高,就會產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。人在做劇烈運動時,流過肌肉的血液量可以比平時增加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,同時還增加了對肌肉的供氧量,使葡萄糖充分“燃燒”。
二是在平時將葡萄糖變成糖原,作為儲備物資儲存在肌肉細胞和肝細胞內。在緊急情況下,肝糖原可以變回葡萄糖,進入血液供給肌肉細胞。但是肌肉細胞可沒有肝細胞那么“大公無私”。它們對葡萄糖是“只進不出”的,肌糖原只供自己使用。在緊急情況下,對肌糖原需求量較大,那些肌糖原通過“糖酵解”的步驟在合成一些ATP的同時轉變成了乳酸。所以,人在做劇烈運動后感覺肌肉酸痛,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,相當于把人民幣換成“外幣”存起來,在需要時再換回來。
肌肉細胞“留”了這幾“手”,一般就不會出現能量短缺的問題了。