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关于生命、生物、新陈代谢、能量代谢的简介
 
来源:《生理学》  编辑:xjh  2014-06-24

生命应该是具有和外界进行物质和能量交换的事物。生命其实就是特殊的物质能量运动!但如果能够自主和外界进行物质和能量交换的事物我们就称之为生物。

有人说汽车、电脑、电灯、电视都和外界进行物质能量交换,他们能称之为生命吗?我说它们也是有生命!这个从我们的日常对话中可以得到验证,我们经常说这个电视机的寿命到了,这辆汽车老了,潜意识里我们已经把他们当成了有生命。但它们显然与我们传统意义上的生命存在区别,它们并非有意识的生命,它们无法自主与外界进行物质能量交换,它们与外界的物质能量交换是被动的,所以虽然说它们是有生命,但还不能算是生物。

从某种角度来说,万物皆有生命!我们知道的太阳每天都在燃烧,每天都在和外界进行能量交换,它也是有生命!

生命其实就是特殊的物质能量运动!能量交换即产生生命!生命运动到自主的能量交换阶段即产生生物。

生物的新陈代谢是机体生命活动的基本特征,新陈代谢一旦停止,生物体的生命活动也就结束了。新陈代谢包括物质代谢与相传伴的能量代谢,其中能量代谢是新陈代谢的一部分。

糖、脂肪、蛋白质三种营养物质,经消化转变成为可吸收的小分子营养物质而被吸收入血。在细胞中,这些营养物质经过同化作用(合成代谢),构筑机体的组成成分或更新衰老的组织;同时经过异化作用(分解代谢)分解为代谢产物。合成代谢和分解代谢是物质代谢过程中互相联系的、不可分割的两个侧面。

在分解代谢过程中,营养物质蕴藏的化学能便释放出来。这些化学能经过转化,便成了机体各种生命活动的能源,所以说分解是代谢的放能反应。而在合成代谢过程中,需要供给能量,因此是吸能反应。可见,在物质代谢过程中,物质的变化与能量的代谢是紧密联系着的。生物体内物质代谢过程中所伴随的能量释放、转移和利用等,称为能量代谢。

机体所需的能量主要来源于食物中的糖、脂肪和蛋白质。这些能源物质分子结构中的碳氢键蕴藏着化学能,在氧化过程中碳氢键断裂,生成CO2和 H2O,同时释放出蕴藏的能。这些能量的50%以上迅速转化为热能,用于维持体温,并向体外散发,其余不足50%则以高能磷酸键的形式贮存于体内,供机体利用。

总的看来,除骨骼肌运动时所完成的机械功(外功)以外,其余的能量最后都转变为热能。例如心肌收缩所产生的势能(动脉血压)与动能(血液流速),均于血液在血管内流动过程中,因克服血流内、外所产生的阻力而转化为热能。

热力学第一定律指出:能量由一种形式转化为另一种形式的过程中,既不能增加,也不减少。这是所有形式的能量(动能、热能、电能入化学能)互相转化的一般规律,也就是能量守恒定律。机体的能量代谢也遵循这一规律,即在整个能量转化过程中,机体所利用的蕴藏于食物中的化学能与最终转化成的热能和所作的外功,按能量来折算是完全相等的。

影响能量代谢的因素有肌肉活动、精神活动、环境温度、食物的特殊动力作用等。

肌肉活动对能量代谢的影响最为显著。 机体任何轻微的活动都可提高代谢率。人在运动或劳动时耗量显著增加,因为肌肉活动需要补给能量,而能量则来自大量营养物质的氧化,导致机体耗氧量的增加。

精神活动,脑的重量只占体重的2%,但在安静状态下,却有15%左右的循环血量进入脑循环系统,这说明脑组织的代谢水平是很高的。据测定。在安静状态下,100g脑组织的耗氧量为3.5ml/min(氧化的葡萄糖量为4.5mg/min),此值接近安静肌肉组织耗氧量的20倍。

人(裸体或只着薄衣)安静时的能量代谢,在20-30℃的环境中最为稳定。实验证明,当环境温度低于20℃时,代谢率开始有所增加,在10℃以下,代谢率便显著增加。环境温度低时代谢率增加,主要是由于寒冷刺激反射地引起寒战以及肌肉紧张增强所致。在20-30℃时代谢稳定,主要是由于肌肉松弛的结果。当环境温度为30-45℃时,代谢率又会逐渐增加。这可能是因为体内化学过程的反应速度有所增加的缘故,这时还有发汗功能旺盛及呼吸、循环功能增强等因素的作用。

通过上述能量理论分析,胖者要合理饮食和适当运动,防止饮食中摄入的总热量超过机体的消耗能量,否则将导致更加肥胖。相反,体格消瘦者要合理饮食和适当运动,防止机体的消耗能量超过饮食中摄入的总热量,否则将导致更加消瘦,或者说,体格消瘦者要尽量增加摄入的总热量,适当减少机体的能量消耗,有利于储备身体能量。

来源参考:
1.王庭槐等,生理学,北京:高等教育出版社,2004年,p180-182
2.姚泰 ,《生理学》,人民卫生出版社,2013年11月第2版,p303-313,第七篇能量代谢
3.人体的新陈代谢和内分泌系统,江苏省宝带实验小学官网
http://www.bdxx.net/kx/kexue-2/zutiweb/zu34/a13.htm
http://www.bdxx.net/kx/kexue-2/zutiweb/zu34/001/013.htm
http://blog.eastmoney.com/lolfuxin/blog_140342675.html
http://www.med66.com/new/201209/wx201209078386.shtml


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