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氫氣知識

氣體與物質能量代謝

發布時間:2017-09-08 瀏覽次數:次 字號:  【關閉】
物質和能量代謝不僅是生命的特征表現,而且是生命活動的核心形式。一般情況下,人們比較重視物質和能量在這些生物過程中要性,在這些生物過程中,各種氣體居于至關重要的地位。
  能量代謝是指人體與外界環境之間的能量交換和人體內能量轉移的過程。能量代謝是伴隨著物質代謝過程進行的,人體生命活動所需能量來自食物中含有豐富能量的糖類,脂肪和蛋白質。能量代謝比較典型的代表是植物細胞內葉綠體內發生的光合作用和動物植物細胞線粒體內發生三羧酸循環和氧化磷酸化過程。
  光合作用即光能合成作用,是植物、藻類和某些細菌,在可見光的照射下,經過光反應和碳反應,利用光合色素,將二氧化碳(或硫化氫)和水轉化為有機物,并釋放出氧氣(或氫氣)的生化過程。光合作用過程中二氧化碳和硫化氫屬于原料,氧氣和氫氣屬于產物,作為原料的重要性可以理解,作為產物的氧氣恰好是線粒體能量代謝最重要的原料,氫氣也可以被其他細菌作為原料產生更復雜的物質,例如甲烷。如果沒有二氧化碳,則大部分植物的光合作用因為缺乏基本原料而無法進行。
  三羧酸循環是糖,脂肪和蛋白質三種主要有機物在體內徹底氧化的共同代謝途徑,三羧酸循環的起始物乙酰CoA,不但是糖氧化分解產物,它也可來自脂肪的甘油、脂肪酸和來自蛋白質的某些氨基酸代謝,因此三羧酸循環實際上是三種主要有機物在體內氧化供能的共同通路,估計人體內2/3的有機物是通過三羧酸循環而被分解的。經過三羧酸循環,從各種能量物質糖、脂肪和蛋白經過前期代謝來源的乙酰CoA,經過脫羧基作用產生二氧化碳,經過脫氫作用給供氫體提供氫原子,后者通過氧化磷酸化過程和氧氣反應產生水。因此,在細胞內物質能量的整體是首先產生二氧化碳,然后消耗氧氣,當然這些過程是同時進行,并沒有絕對意義上的先后。例如當氧氣缺乏時,細胞將迅速改變能量代謝模式,進行效率很低的無氧代謝。因此,氧氣時需氧生物物質代謝的重要基礎。能量物質經過氧化磷酸化和三羧酸循環過程也可以產生大量ATP,給細胞各類功能提供能量。顯然,氧化磷酸化和三羧酸循環中,氧氣和二氧化碳具有重要的意義,特別時氧氣作為代謝底物時需氧生物物質能量代謝的重要條件。
  其實除上述作為代謝物質參于的氣體外,還有許多可以影響上述代謝過程的氣體調節分子,例如一氧化碳、一氧化氮和硫化氫對氧化磷酸化過程有重要調節作用。當然除對代謝過程的影響以外,上述氣體對血壓、心律、神經、內分泌和免疫等等功能有非常廣泛和重要的調節作用。幾乎每個氣體都成為醫學生物學領域的獨立研究方向。

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