能量代谢与体温.doc

 第一节能量代谢机体在神经、内分泌系统的调节下,使各系统的功能活动与内外环境变化相适应,从而维持内环境的稳态(homeostasis)。代谢是机体生命活动的基本特征,也是实现内环境稳态的基本途径,它包括物质代谢(materialmetabolism)和能量代谢(energymetabolism)。机体组织细胞吸收、利用食物中的糖、蛋白质、脂肪等营养物质,一方面通过合成代谢(anabolism)构筑和更新自身;一方面通过分解代谢(catabolism)产生能量以满足生命活动的需要。食物的消化和代谢、体温的维持、肌肉运动、腺体分泌和神经传导,这些基本生命活动所需要的能量都是通过体内物质代谢获得的,体内物质的合成、分解与能量的消耗、产生是相伴相随的。通常将物质代谢过程中所伴随着的能量的产生、贮存、转移、释放和利用等称为能量代谢。一、几种主要营养物质的能量转化(EnergyTransformationofSeveralNutritiousSubstance)(一)三磷酸腺苷是能量转化和利用的关键物质(riphosphate—theKeySubstanceinEnergyTransformationandUtilization)体内几乎所有的能源物质—糖、蛋白质、脂肪等都可以在细胞内被氧化,此过程释放大量的能量。分解代谢过程中产生的大部分能量并不能直接被细胞利用,而是用于合成含有高能磷酸鍵的高能磷酸化合物,体内最主要的高能磷酸化合物是三磷酸腺苷(riphosphate,ATP)。ATP广泛存在于人体的一切细胞内,既是体内的能量贮存库,也是几乎所有细胞功能的直接能量来源,生理条件下,1mol的ATP分子断裂一个高能磷酸键可释放12kcal的热量。机体利用ATP合成重要的细胞组成成分、驱动物质的跨膜主动转运、肌肉运动和腺体分泌、维持细胞膜电位及神经传导。ATP在机体生命活动中不断地被消耗,同时又在食物的氧化过程中不断得到补充,因此人们形象地将ATP誉为“机体的能量货币”(energycurrencyofthebody),因为它作为一切细胞功能主要的和直接的能量来源,可以重复地产生和消耗,作为一种中间代谢产物,在流通中始终维持较稳定的水平。除ATP外,体内另外一种主要的高能磷酸化合物是存在于肌肉中的磷酸肌酸(creatinephosphate;phosphorylcreatine;CrP),其所含高能磷酸键的量约为ATP的3~8倍,生理条件下1mol的CrP蕴含13Kcal的能量。与ATP不同,CrP不是细胞活动的直接供能者,但它可与ATP之间进行能量转移,当细胞内ATP生成过剩时,就用于合成CrP以建立起能量贮存库;当ATP被消耗后,CrP中的能量可迅速转移给ADP以补充ATP的不足。ATP与CrP之间的相互转化方式如下:CrP+ADP ATP+creatine细胞内ATP的轻微损耗都会使CrP释放能量迅速生成新的ATP,以维持体内稳定的ATP含量,从而保证生命活动的正常运行,因此CrP可以看作是ATP的能量贮存库。(二)糖、脂肪、蛋白质的能量转化(EnergyTransformationofCarbohydrate,FatandProtein)(carbohydrate) 食物中的糖经消化液分解的最终产物包括葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、半乳糖(galactose),其中葡萄糖占大约80%,经消化道吸收后,大部分果糖和几乎全部的半乳糖在肝脏内迅速转化为葡萄糖,因此葡萄糖是体内糖代谢的中心,也是人体能量的主要来源。葡萄糖进入细胞后,首先磷酸化形成葡萄糖-6磷酸,然后或者聚合形成糖原贮存,或者分解释放能量。根据体内供氧情况的不同,糖分解途径也不同。在体内氧供应充足的情况下,葡萄糖可以完全氧化并释放出大量能量,这是糖的有氧氧化,是机体能量的主要来源,1mol葡萄糖完全氧化可以释放38mol的ATP。在氧供应不足时,或者在某些缺乏有氧氧化酶系的细胞(如成熟的红细胞)内,1分子葡萄糖分解形成2分子的丙酮酸,释放2mol的ATP,这是糖的无氧酵解(glycolysis)。虽然糖酵解只能释放较少能量,却是人体在缺氧状态下最重要的供能途径。(fat) 体内具有重要生物功能的脂类有:脂肪酸及其衍生物、中性脂肪、磷脂和固醇。大部分脂肪贮存在脂肪组织和肝脏内,肝脏在脂类代谢中的主要作用是分解脂肪酸释放能量、合成甘油三酯以及将脂肪酸转化为类固醇和磷脂等其他脂类。脂肪组织一方面贮存甘油三酯,在机体需要时将其分解为甘油和脂肪酸,甘油主要在肝脏被利用,经酶作用生成3-磷酸甘油后进入糖代谢途径产生能量,脂肪酸进入线粒体后经β-氧化分解为乙酰辅酶A(acetyl-C