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  • 1 # 使用者2120320850761

    人體在通常情況下可以依靠代謝產熱。在糖酵解、氨基酸的脫氨、脂肪酸的beta氧化乃至三羧酸迴圈過程中都會有一部分化學能以熱的形式耗散掉。沒有耗散掉的那部分最後透過線粒體中的電子傳遞鏈轉化成線粒體內膜兩側的質子濃度梯度。ATP合成酶就是利用這個濃度梯度裡的電化學勢能來合成ATP的。一般來說營養物質降解產生的能量中只有大概40%能夠以化學能的形式暫時儲存在ATP中,其餘都變成了熱。ATP水解釋放的化學能可以用來做很多事情。比如用來維持細胞膜兩側的離子濃度差,或者用來驅動迴圈系統中血液的流動,或者用來合成新的蛋白質。這些物理化學過程的能量效率都不是100%。所以ATP水解提供的能量只有一部分能被生物體有效利用,其餘的還是變成熱。(這裡需要明確的一點是,我這個答案裡但凡講到“化學能”,指的都是自由能而不是化學鍵的鍵能。我不知道你現在化學學到什麼程度,但是應該要知道自由能是焓變與熵變的總和。ATP水解釋放的自由能主要來自於熵變。ATP裡的所謂的“高能磷酸鍵”的鍵能——也就是鍵焓其實很低,接近於零,所以ATP水解基本不涉及焓變,完全是熵變。當然如果你的化學還沒學到這麼深,請自動忽略這一段。)因為生物組織的溫度往往比環境溫度高,所以會不停地向外界散熱。為了防止體溫過低,生物體必須不斷產生熱量來補償散失掉的部分。如果上面講的代謝產熱還是不夠用(比如冬天天氣冷的時候),恆溫動物可以主動消耗ATP來驅動骨骼肌的收縮(也就是打冷顫)。ATP儲存的化學能轉化成肌細胞的動能,再透過摩擦轉化成熱。有些齧齒動物體內還有一種叫“棕色脂肪”的組織。這些組織裡的線粒體內膜上有一種叫做“產熱素(thermogenin)”的蛋白質。產熱素實際上是一種質子通道。和ATP合成酶一樣,它也會消耗質子濃度梯度裡的電化學勢能,但不產生ATP,而是直接轉化成熱。齧齒動物因為體型較小,身體表面積:體積比例很大,所以需要更大的產熱功率來對抗熱量的耗散。棕色脂肪就是為了這個目的才進化出來的。

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