细胞能量的来源

一顿营养可口的早餐是一天的良好开端。如果现在有两份早餐摆在你面前，一份是牛奶、鸡蛋和火腿，一份是馒头、粥和小菜，从一天能量供应的角度看，你会选择哪一份呢？

我们每天吃的食物里有各种营养物质，其中的糖类物质可以为我们提供能量。我们吃的馒头、面包、米饭等“主食”中，就有大量的糖类物质淀粉。淀粉是由很多葡萄糖分子连接形成的大分子物质，我们进食后，淀粉在消化道内消化分解为葡萄糖，再被吸收进入血液，最终被运输进入细胞。

葡萄糖进入细胞后，会被分解成为更小的分子丙酮酸，同时释放少量的能量。丙酮酸分子里还有大量能量，而这些能量要彻底释放出来，就需要细胞中的一种叫做“线粒体”的结构了（见图）。线粒体具有双层膜，其中内膜向内折形成的凸起部分被称为“嵴”，内膜所包被的内部结构被称为线粒体的基质。在线粒体内膜上和基质中有许多与能量转换有关的酶及蛋白质。我们都知道汽车的发动机能够将汽油等燃料物质中的能量转变成驱动汽车车轮转动的能量，而线粒体就像是细胞中的小小“发动机”。在线粒体中能发生一系列复杂而有序的变化，在消耗氧气和水的情况下，将丙酮酸中的能量彻底释放出来，最终转变为细胞生命活动能利用的能量，整个过程中还会产生水和二氧化碳。人们将细胞消耗氧气，彻底地氧化分解糖类这样的有机物并释放能量的过程称为有氧呼吸。

图：线粒体的结构（图中右侧为线粒体的电镜照片）

图片来源：bbioo/lifesciences/33-10215-1.html

那么，不经常锻炼的人在剧烈运动后，为什么会出现肌肉酸痛的现象呢？原来，在剧烈运动时，细胞需要大量能量，单靠有氧呼吸提供的能量不能满足细胞的需求，因此就有一部分葡萄糖在细胞中线粒体以外的地方氧化分解放能，这个过程产生乳酸，乳酸的积累导致我们感觉肌肉酸痛。人们把细胞在无氧条件下，把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程称为无氧呼吸。而植物在无氧呼吸时的产物一般是酒精和二氧化碳。长期堆放保存的苹果可能会散发出“酒味”就是因苹果细胞进行无氧呼吸产生了酒精。

人们把细胞中氧化分解糖类这样的有机物，将其中的能量释放出来的过程称为“细胞呼吸”。细胞呼吸包括上面所提到的有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。前者能将有机物彻底地氧化分解，释放大量能量，后者对有机物的氧化分解不彻底，放出的能量也较少。

现在，你知道了两份早餐中应该选择哪一份了吗？第一份牛奶、鸡蛋、火腿的营养成分主要是蛋白质、缺乏能量物质糖类；第二份馒头和粥中都有淀粉类物质，所以能更好地满足我们的能量需求。从能量供应的角度，我会选择第二份，你呢？

作者：北京市第八十中学 韩宏杰

审稿人：江建敏

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