3.1 生物能量学

生物能量学 Bioenergetics

• 生物系统内的能量流动，主要涉及将富含化学能量的三大营养物质 macronutrients (碳水化合物/糖 carbohydrate，蛋白质 protein，脂质 fats) 转化为生物可利用的能量形式的过程。
• 新陈代谢 metabolism：生物系统内 分解&合成 / 放能&吸能过程的总和
• 分解代谢 catabolism：通过分解化学键，将大分子物质分解为小分子物质，同时释放能量的过程 (e.g.蛋白质分解为氨基酸 amino acids)
• 合成代谢 anabolism：利用分解反应产生的能量，将小分子物质合成为大分子物质的过程 (e.g. 氨基酸合成蛋白质)

• 放能反应 exergonic reactions：释放能量，多为分解反应
• 吸能反应 endergonic reactions：需要能量，包括：合成反应 & 肌肉收缩

三磷酸腺苷 adenosine triphosphate (ATP)

• 将分解代谢/放能反应产生的能量传递到吸能反应中，供给肌肉活动&生长
• 组成：①腺苷 - Ⅰ腺嘌呤 adenine (含氮碱基) & Ⅱ 核糖 ribose (五碳糖)；②三个磷酸基团 phosphate groups
• 水解 hydrolysis：一分子ATP分解产生能量的过程需要一分子水，由三磷酸腺苷酶 ATPase催化反应

1. 肌球蛋白ATP酶 myosin ATPase：横桥循环过程所需的ATP水解
2. 肌浆网钙ATP酶 calcium ATPase：将钙泵回肌浆网所需的ATP水解
3. 纳-钾ATP酶 sodium-potassium ATPase：维持去极化后，肌膜两侧的浓度梯度

• ATP属于高能量分子，其化学键中储存了大量能量
• 肌肉细胞中ATP储量有限，需持续生产ATP供应肌肉活动