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5.细胞里的微型发动机

此刻,你已经知晓,当你呼吸的时候,吸入的氧气会在血红素的搬运之下,被送到身体的各个部位。无论是皮肤、肌肉、内脏还是大脑,都需要能量供给,而这个过程离不开氧气。

实际上,这和汽车的运转大同小异:吃饭就如同加油,细胞吸收了食物中的“燃料”;这些燃料在氧气的作用下“燃烧”,提供细胞活动所需的能量。

万事俱备,还差一个“发动机”。

在细胞里充当“发动机”的,便是“线粒体”这种细胞器,每个细胞中都有成百上千个这样的“发动机”。不过,与汽车发动机的四冲程原理不同,“线粒体”中并没有能够耐受高温的汽缸,所以像葡萄糖之类的燃料也就不能真的燃烧起来,而是在常温下氧化,这就注定了细胞“发动机”需要更特殊的启动方式——三羧循环。

三羧酸循环也被称作“柠檬酸循环”。听起来这倒有几分像是汽车发动机的循环做功,可步骤却复杂多了。为了完成这一循环,“线粒体”中有很多酶都参与进来了,比如柠檬酸合酶、顺乌头酸酶、琥珀酸脱氢酶等。在这些酶的共同催化之下,经过十多步化学反应,葡萄糖最终被氧气消耗,并给细胞活动提供了足够能量。

你可能会很好奇:为了获取能量,“线粒体”为何需要如此大费周章?其实这不难理解,葡萄糖之所以能够释放能量,是因为它自身的化学势能较高。就好比一个物体放在四十层的高楼之上,便具有很强大的重力势能,当它落地之时,自然会释放出这些能量。而当一种物质具有很高的化学势能时,就意味着它可以通过化学反应释放出这些能量。在汽车发动机中,燃料的化学势能就像是从四十层楼直接坠落,一下子释放出大量的热,从而在汽缸中产生上千度的高温;而在“线粒体”中,这个过程在酶的催化之下,变成了“走楼梯”,能量逐步释放,细胞的温度仍然稳稳地维持在37℃附近。

而你所吸入的氧气,在参与漫长的“三羧酸循环”之后,变成二氧化碳和水。二氧化碳又从细胞中排出,进入静脉血,搭乘血红素回到了肺叶中,最后顺着口鼻排出了体外。

这便是关于呼吸的整个流程。 WiD5gi43mD7xyMywkbk0JpBuBdKbcZjIEac+Qn46YSgS01dCTh1eXdLEiChUwJvE

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