人的能量从何而来

人的一切活动都需要能量。人走路、跑步、爬山、游泳,需要能量;人体的呼吸、心跳,以及与消化和排泄有关的肠胃蠕动,也都需要能量。人是恒温动物,要维持37℃左右的体温,也需要能量供应。在细胞层面上,人体要不断地生成新的细胞来替换已经衰老和死亡的细胞,神经元要不断发出神经冲动,细胞内外要进行物质运输和交换,这些活动也都需要能量。那么,这些能量是从哪里来的,又是如何供应的呢?

人体细胞的”能量工厂“线粒体及其内部结构

各种家用电器是靠电来提供能量的,而人体则是靠一种叫“腺苷三磷酸”(英文缩写为ATP)的高能化合物来提供能量的。哪里需要能量,ATP就出现在哪里,它的分解就能提供能量。由于ATP能给各式各样的活动提供能量,就像电能够给各种家用电器提供能量一样,也像货币能买各式各样的商品,所以ATP又被叫作“能量通货”。

电是由发电厂提供的,一个发电厂能提供一个城市、一个地区的电力需要,也能为每个家庭里面的各种电器提供能量。那么在人体某处,是不是也有一个“发电厂”,专门生产ATP,再把ATP输送到全身呢?

答案是否定的。细胞里面的许多活动都需要非常迅速的能量供应,而ATP是很难在细胞之间运输的,必须“就近供应”。所以,人体内的每个细胞都有自己的小“发电厂”,而且往往不止一个“发电厂”,而是有几十个、几百个,甚至上千个。需要能量越多的细胞,比如心肌细胞和神经元,里面的小“发电厂”的数目也越多。

看到这里,你一定很好奇,人体细胞里的“发电厂”到底是什么啊?那就是一种叫作线粒体的结构。之所以叫线粒体,是因为它们的形状为粒状或杆状,在显微镜下看像短线条。线粒体很小,如果把细胞比作一间屋子,那线粒体的大小就相当于一个热水瓶,所以一个细胞里能容纳下成百上千个线粒体。

线粒体这么小,怎么会有那么大的本事生产ATP呢?就像发电厂烧煤或者烧油,把它们变成水和二氧化碳,释放出来的能量用于发电一样,线粒体也能通过“燃烧”食物里面的成分,比如葡萄糖和脂肪酸,把它们变成水和二氧化碳,释放出来的能量就用来合成ATP。血液的一个重要作用,就是为每个细胞里面的“发电厂”输送“燃料”和“燃烧”所需要的氧气,再把“燃烧”后的“废气”二氧化碳运走。线粒体里面的这种“燃烧”是在体温下进行的,由许多蛋白质组成的团块来促成(叫作催化)。

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