原创 人体内de能量:以四种方式消耗以一种方式损失
2020年05月05日 【健康号】 吕平

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人体内de能量:以四种方式消耗 以一种方式损失

武汉协和医院血管外科:林擒、Lauretta、Lyu(吕平)


人体利用食物中的能量来维持运动和身体的基本功能,但身体细胞并不直接从食物中获取能量。食物消化后糖类、蛋白质和脂肪分解成简单的化合物——葡萄糖、氨基酸和脂肪酸——这些化合物被吸收到血液中,然后输送到遍布全身的各种不同细胞。在这些细胞内,从这些能量来源中,三磷酸腺苷(ATP)被形成以提供燃料。人体使用三种不同的系统来为细胞提供必要的ATP来满足能量需求。身体的大部分活动都使用这三种能量系统的连续统一体,共同工作以确保持续的能量供应。


ATP-PC系统


人体需要持续的ATP来提供能量——无论这些能量是用于举重、走路、思考甚至是发短信。它也是能量的单位,促进新陈代谢,或支持和维持生命的生化反应。对于持续不到10秒的短而剧烈的运动,身体主要使用ATP-PC或肌酸磷酸系统。这个系统是厌氧的,这意味着它不使用氧气。ATP- PC系统利用肌肉中已经储存的相对少量的ATP来提供能量。当人体的ATP供应在几秒钟内耗尽时,磷酸肌酸(PC)的分解会形成额外的ATP,这是一种存在于肌肉中的能量化合物。


乳酸系统


乳酸系统,也称为厌氧糖酵解系统,从肌糖原(葡萄糖的储存形式)产生能量。糖酵解,或糖原分解成葡萄糖,可在有或无氧的情况下发生。当氧气不足时,将葡萄糖转化为ATP的一系列反应会产生乳酸,从而产生更多的ATP。乳酸系统能在相对较短的时间(几分钟)内为高强度的肌肉活动提供能量,但乳酸的积累会导致肌肉疲劳和烧灼感。



有氧系统


最复杂的能量系统是有氧能量系统,它提供了人体大部分的ATP。这个系统产生三磷酸腺苷,因为能量是从营养物质(如葡萄糖和脂肪酸)的分解中释放出来的。在有氧存在的情况下,可以通过糖酵解形成ATP。这个系统还涉及到三羧酸循环——一系列在线粒体中产生能量的化学反应,线粒体是体内细胞的动力源。



与ATP-PC或乳酸系统相比,该系统的复杂性,以及它严重依赖循环系统提供氧气的事实,使得它的反应更慢。有氧系统为持续几分钟以上的身体运动提供能量,比如长时间的工作或耐力活动。该系统也是提供ATP的途径,为大多数与身体活动无关的能量需求提供能量,如构建和修复身体组织、消化食物、控制体温和生长头发。


三种能量系统de一体化运作


人体有三种能量系统提供能量。虽然这些系统以其为运动表现提供能量而闻名,但ATP对身体的每一种能量需求都是必不可少的——包括身体生长、发育和维持重要身体功能的所有无意识的过程。这些能量系统不是独立工作的,也不是孤立运作的。相反,所有的系统在任何时候都在运行,但有些系统可能会根据身体活动的类型、强度、持续时间以及一个人的健康水平来决定。




TIPS: 武汉街上de行人,每时每刻都需要消耗能量...


接下来,再谈谈人体是如何使用能量的,有五种重要的方式。

 

能量在人体中的使用有五种方式:


1. 体力活动

2. 精神消耗



3. 身体的生理功能


4. 代谢反应



TISP:好家伙!代谢通路de一小小部分


5. 能量损耗


对身体来说,能量是至关重要的,没有它,哪怕一分钟也活不下去。比如氰化物会导致能量迅速衰竭(线粒体停止),导致立即死亡。


即使在睡眠期间,身体也会消耗大量的能量。但与动物不同的是,人的身体需要更多的能量,因为他(她)的需求和活动更多。在详细讨论人体如何利用能量之前,需要先了解能量是如何在人体中存在和产生的。


身体里有三种能量(不是上面谈到的三种能量系统)。


1. 化学能

2. 电能(神经和肌肉)




3. 热能。



虽然我们在上面看到了三种类型的能量,但三磷酸腺苷(ATP)形式的化学能是基础。




它是由食物在氧气存在下的生物氧化产生的。


从这种化学能中,电能在神经中形成,以电的速度传导信号。


热量也在肌肉中形成,以保持体温。


人体是如何利用能量de


体力消耗:这是活着的动物和人类消耗身体大部分能量的方式。这是由于有意图地移动、执行或工作。这可能在植物中看不到,因为它们不动。身体的能量也被消耗在肌肉收缩和放松上。


人们在走路、跑步、举重、跳跃、说话、叫喊等过程中都能看到。此外,身体语言也会消耗能量。所以你可以注意到,当你饿的时候,你的身体语言就会变得低效。


精神消耗:这是能量在像人类这样的高等动物身上的一种使用方式。大量的能量被用于思考、学习和记忆。因此,在心跳过程中,至少有20%的心脏泵出的血液直接进入大脑。



大脑是一个高能量需求的器官,所以它需要从血液中获得更多的葡萄糖和氧气。此外,焦虑和其他行为相关的功能需要能量。因此,在压力下,你可以注意到多吃会减少压力。因此,身体首先要满足的是这种能量需求,而不是其他的能量需求。甚至动物也有大脑活动和行为活动,但程度较低,不像人类。


生理功能:身体的所有生理功能都需要能量。这些包括心跳、血流、呼吸(吸气和呼气)、消化、肠道收缩等,都需要持续的能量供应。这些在本质上是无意识发生的,而不是人或动物的意图。但总是活跃的并需要能量。




由于肠道、血管和肺部的平滑肌收缩,身体能量通常被消耗殆尽。心脏中的心肌更加活跃,需要更多的能量。同时,血管通过收缩和舒张将血液输送到身体的各个角落,并经过静脉将血液返回。


机体代谢和合成反应:大多数机体细胞反应如蛋白质的形成(翻译,即把核酸中遗传信息破读为氨基酸)、基因的增殖、基因的形成都需要能量。此外,盐的运输、营养物质通过细胞膜、有毒废物的降解(新陈代谢)需要能量。





进一步而言,酶是参与上述反应的关键因素。这些酶只在体温下起作用。所以身体试图通过产生热量来保持热量恒定。




能量损耗:身体形成的能量是很有价值的,但仍然会损耗。在这里,能量以热的形式从体内散去。身体试图保持一个恒定的固定温度来维持生理机能。这个温度是由肌肉燃烧卡路里产生的。在寒冷的天气或大气温度,身体失去热量。所以人们可能记得,在冬天往往会感到更饿,更渴望食物。


同样,当物质离开身体时,能量也会损失。我们可以明显地看到,在呼吸过程中,热空气被呼出去,新鲜空气被吸进来。在某种程度上,热量也会因为排尿、排便而流失。



所以形成的能量以四种方式消耗,以一种方式损失。


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