生命體征 － 新陳代謝筆記

在coursera.org上注冊了一門生命體征課程，https://www.coursera.org/learn/vital-signs/home/welcome， 是U of Pennsylvania 給護士專業的課，前兩個部分的學習筆記：生命體征 －心髒解剖課筆記,

生命體征 －血壓課筆記

Week 3, 生命體征：新陳代謝Metabolism

我們從生命體征中抽出時間來思考身體新陳代謝等問題，因為新陳代謝是體溫調節和呼吸頻率的基礎。新陳代謝是一個困難的概念，因為它涉及許多化學反應，而化學並不是我們所有人都知道或似乎很關心的東西。但是我們必須討論一些新陳代謝的一般反應和途徑，這樣我們才能了解身體如何使用燃料以及當你的細胞工作時真正發生了什麽。

 

一，新陳代謝簡介

- 新陳代謝——體內發生的化學反應的組合

- 兩種一般類型的化學反應包括新陳代謝：

  ♣分解代謝（分解反應）catabolism (decomposition reaction)

  ♣ 合成代謝（合成反應）anabolism- (building reactions)

- 所有這些化學反應的總和就是你身體的新陳代謝率。

 

- 大量營養素macronutrients 用於為身體提供能量-三種常量營養素，並在分解代謝和合成代謝的背景下考慮它們。

  - 脂肪 -

       ♣ 甘油三酯triglycerides 是主要的膳食脂肪

       ♣ 由單甘油和脂肪酸monoglycerol and fatty acids製成

  

- 碳水化合物carbohydrates

       ♣ 糖和澱粉sugar and starch

       ♣ 消化後，我們吸收單糖

       ♣ 主要用於為身體細胞提供能量 (ATP)

 

 - 蛋白質

       ♣ 由氨基酸amino acids製成

       ♣ 用於構建細胞蛋白質cellular proteins（例如肌肉蛋白質），也可用於分解代謝為身體提供能量

我們吃含有這些常量營養素的飲食。消化係統的工作是將這些常量營養素消化成更小的組成部分。因為從分子上講，它們太大而無法通過消化道壁吸收。所以我們必須把它們分解成更小的分子。當我們攝入碳水化合物時，它們會是糖或澱粉。消化係統會把它們分解成單糖。攝入蛋白質，消化係統會將它們分解成氨基酸。脂質，它們在消化道中分解成單甘油和脂肪酸。

 - 消化分解後，營養進入血液，成為營養池的一部分。細胞吸收並利用營養池中的營養。

      ♣ 肌肉細胞可以從營養池中提取氨基酸並使用它們來構建新的蛋白質。

      ♣ 細胞會吸收單糖，用它們來製造能量

 

- 大量營養素用於通過細胞呼吸以三磷酸腺苷 (ATP) 的形式產生細胞能量

- ATP用於直接為細胞中發生的化學反應提供能量

細胞不能直接使用簡單的糖來工作， 也不能直接使用蛋白質或氨基酸。它們不能直接使用脂質。但它們可以通過細胞呼吸將這些常量營養素中的任何一種轉化為 ATP。

 

二， 細胞呼吸

我們從糖酵解開始。這張照片向我們展示一些關於細胞呼吸階段細胞燃料分解的情況。

 

－細胞呼吸cellular respiration

        • 從糖酵解glycolysis開始— 第一階段

            • 葡萄糖glucose分解為丙酮酸pyruvic acid，然後進一步轉化（轉化為乙酰輔酶Aacetyl-coA）並引導至克雷布斯循環Krebs cycle

            • 這組反應發生在細胞的細胞質中

       • 克雷布斯循環Krebs Cycle － 第二階段

• 產生可以進入電子傳輸鏈的分子

• 發生在細胞的線粒體mitochondria中—產生二氧化碳（CO2）

      • 氧化磷酸化 Oxidative phosphorylation － 第三階段

• 發生在電子傳遞鏈中（也在線粒體中）

• 產生大量的 ATP——這是使用氧氣（O2 ）和生成水（H2O） 的地方

 

- 氨基酸

- 通常用於合成代謝來構建新的蛋白質

- 也可以被引導到分解代謝途徑並用於 ATP 生產

 

- 甘油三酯，我們的主要膳食脂質，被分解成

- 甘油——進入糖酵解

- 脂肪酸 - 轉化為乙酰輔酶 A 並進入克雷布斯循環

 

- 糖酵解途徑可以以兩種方式結束：

• 丙酮酸pyruvic acid 

• 當氧氣充足時糖酵解的終產物

• 進入克雷布循環

• 乳酸Lactic acid

• 氧氣不足時形成

  那些短跑的人在短時間內跑得非常快，乳酸會在肌肉細胞中積累，因為它  的形成速度更快，氧氣相對不足.

• 乳酸不是廢品, 它可以被釋放回血液中

      • 心肌細胞可以使用乳酸 -> 轉化回丙酮酸以用於三羧酸循環

      • 肝髒可以利用乳酸構建新的葡萄糖分子
 

- 由化學公式總結的細胞呼吸

- C6H12O6（葡萄糖）+ 6 O2（氧氣）---> 6 H2O（水）+ 6 CO2（二氧化碳）+ 高達 30 ATP

一個葡萄糖分子的細胞呼吸會產生6份水，6份二氧化碳，和30 ATP。當我們可以通過新陳代謝的所有三個階段攝取原始葡萄糖時。完整的過程給了我們相當高的能量。

 

- 如果氧氣不足，糖酵解會產生 2 乳酸 + 2 ATP

因氧氣不足和你的細胞僅依靠糖酵解來產生 ATP，這意味著您的細胞會將葡萄糖分解為丙酮酸，然後將其轉化為乳酸。在糖酵解結束時，葡萄糖會為我們產生乳酸和兩個 ATP。

- 帶有磷酸基團的 ATP- 腺苷分子

- 2 個末端磷酸基團通過高能磷酸鍵連接到分子上

 

- 細胞呼吸不能完全有效地捕獲儲存在燃料中的能量—因此也會釋放熱量

 

我們在糖酵解的一係列微小步驟中分解葡萄糖，然後是克雷布斯循環，最後是氧化磷酸化，所以通過小步驟分解它，我們逐漸釋放能量，並且可以從這些高能磷酸鍵中捕獲其中的一部分打包成 ATP 鍵。

我們之所以是溫血動物，是因為我們的細胞不能完全有效地包裝細胞燃料中存在的能量。

有大量的能量會以熱量的形式流失，或者以熱量的形式在體內釋放。所以當我們想到體溫時，它隻是體內新陳代謝率的一個指標，當我們想到你的身體需要氧氣是因為

細胞呼吸。如果沒有呼吸，我們就沒有 ATP，然後細胞就無法工作。當我們想到呼吸時，我們也會想到從體內呼出二氧化碳。在細胞呼吸方麵，正在產生二氧化碳。我們必須把它從身體裏排出來，這就是我們關心新陳代謝的原因，因為它會直接影響我們在觀察溫度和呼吸頻率時看到的生命體征。

 

三，評估代謝率 （實驗室有儀器連到計算機上可以測量）

- 評估代謝率

- 測量耗氧量和二氧化碳產量

- 耗氧量 (VO2) 與 ATP 產量成正比

♣ 攝氧量oxygen consumption 

♣ 呼吸交換率 respiratory exchange ratio (RER)

• RER – 計算如下, 二氧化碳產量／耗氧量 VCO2/VO2  

o 其中 VCO2 = VO2 產生率，VO2= O2 消耗率

o 可用於確定正在消耗的基材類型

• 範圍從 0.7 到 1

o RER 為 0.7 表明脂肪是主要的燃料來源（<0.8)

o 更高的比率告訴我們正在消耗更大比例的碳水化合物

o RER 為 1.0 或更高表明碳水化合物是主要的燃料來源

♣ METs = 新陳代謝率（實際上代表“任務的代謝當量”）

• METs 隨著能源消耗的增加而增加

o 1 MET 代表靜息代謝率

o 6 METs 表示一個人的新陳代謝率比休息時的新陳代謝率高 6 倍

o 劇烈運動時，MET 水平可升至 12-20

• 當 MET 水平上升時，產熱也會增加

 

- 靜息代謝率    resting metabolic rate

 

- 代謝率隨著活動而增加

- VO2 and VCO2增加——由於細胞呼吸增加

- 呼吸頻率增加 > 肺部氣體交換更多

 

我們在兩個條件下進行了評估，一個是在她休息的時候，另一個是在她運動期間和運動結束時。這個靜息代謝率，我們常說，我的鄰居新陳代謝很高，或者我的新陳代謝變慢了，現在我變老了，我不能像以前那樣吃那麽多了，我們經常提到的就是靜息代謝率，盡管我們可能不知道這就是我們所指的。當你的身體處於靜止狀態時，即使我們沒有吃東西，也沒有跑來跑去，您的細胞仍在進行所有生命活動，這意味著細胞新陳代謝一直在進行，靜息代謝率隻是維持生命所需的基礎代謝率。

如果你隻做一點點活動，它會增加一點，如果你做非常劇烈的活動，它會增加很多。所以我們看到當斯蒂芬實際鍛煉時，她的攝氧量上升了，加快她的 ATP 生產速度，這會導致 VO2 的增加，更多的二氧化碳作為副產品排出。所以她呼吸更頻繁，試圖在肺部交換氣體。當我們談到呼吸頻率的生命體征時，我們會更多地談論這一點。如果我們讓斯蒂芬鍛煉 15 或 20 分鍾甚至 30 分鍾，她會開始出汗，這將是為了保持她的正常體溫。當我們處理體溫這個生命體征時，我們會談到相關的事情。