"人是鐵，飯是鋼，一頓不吃餓得慌。"這句諺語誰都知道。大家估計都有被餓得頭昏眼花全身乏力的經歷，當然估計也有吃了一碗飯，或者一塊巧克力後，精力恢復，彷彿快沒電的手機又充滿了電的感覺。所以，我們知道，吃飯能給我們提供能量。

那麼"飯"裡的能量又是怎麼來的呢？如果你吃的是米飯或者饅頭，那麼你吃進去的主要成分是澱粉。經過消化，澱粉被降解為葡萄糖在小腸吸收。所以最終細胞利用來進行"發電"的"燃料"就是葡

萄糖。而葡萄糖在細胞內"燃燒"產生能量的化學反應就稱為糖酵解。糖酵解是一個非常古老的生物化學反應。它不需要氧氣。所以可想而知，遠在地球氧氣水平提高之前，糖酵解很可能已經是每一個細胞的能量來源了。在糖酵解的反應中，每分子含有六個碳原子的葡萄糖最終被轉化成兩分子含有三個碳原子的化合物-丙酮酸，同時還能夠產生 ATP。在細胞中，ATP 相當於通用能量貨幣。所以如果你能夠合成出 ATP，那麼你就等於得到了能量。那麼透過糖酵解，一分子葡萄糖又能夠得到多少 ATP 呢？答案是兩個。如果你不清楚這兩個是多還是少的話，那麼可以比較一下糖酵解的後續步驟三羧酸迴圈。三羧酸迴圈是需氧的反應過程，透過三羧酸迴圈葡萄糖可以最後被徹底氧

化成二氧化碳和水並且產生 36 個 ATP！所以，我們可以看到氧氣的威力了吧。同樣是葡萄糖，你如果能夠利用氧氣，那麼你就可以得到更多的能量。因此，在氧氣成為大氣的主要成分後，能夠利用氧氣的生物很快就在地球的大部分地區佔據了統治地位。

生命的能量貨幣-ATP

那麼，是不是那些能利用氧氣的生物，比如我們人類，就必須每時每刻都完成從糖酵解到三羧酸迴圈的全部步驟呢？實際上也不完全是。在人體肌肉中，在你進行劇烈運動比如百米跑的時候，由於沒有充分的供氧實際上肌肉只完成了糖酵解的部分。所以，這種只能透過糖酵解來供應能量的運動模式稱為無氧運動。除了百米跑外，舉重，或者需要爆發力的運動諸如跳高跳遠之類，也都屬於無氧運動。在經歷了無氧運動後，肌肉細胞內必然堆積了大量的糖酵解產物丙酮酸。肌肉細胞對此的處理方法是把丙酮酸轉化成乳酸。乳酸積累在肌肉中會使人有不舒服的感覺，這是運動後肌肉痠痛的一個原因。當然，最後這些乳酸可以重新轉化為丙酮酸，然後進入三羧酸迴圈，利用氧氣將其完全氧化成二氧化碳和水，並釋放出該釋放的全部ATP。乳酸也可以透過血液被運到肝臟，然後被轉變為丙酮酸。但是，在肝臟中，丙酮酸可以重新轉變為葡萄糖，然後被釋放到血液中從而用來維持血糖水平。無論哪條途徑，乳酸最後可以被消除。但是，由於這個過程需要一定的時間，因此肌肉痠痛往往可以持續好幾小時。

百米短跑是無氧運動

除了劇烈運動外，快速增殖的人體細胞在很大程度上是也只進行無氧糖酵解的，並且產生大量的乳酸。那麼為什麼要這樣呢？因為，糖類的氧化除了給細胞提供能量外，還可以產生其它很多代謝中間產物。這些中間產物就像是蓋房子的磚塊一樣，是用來合成組成細胞的各種化學分子的基本單元。比如丙酮酸可以轉變成乙醯輔酶 A。乙醯輔酶 A 可以進入三羧酸迴圈從而完全氧化成二氧化碳從而提供能量，但是它同時也是合成脂肪酸的基本單元。因此，細胞得在生產"磚塊"和產生能量之間進行平衡。對於快速增殖的細胞，它們需要更多的原料用來合成新的細胞，也就是說它們需要更多的"磚塊"。那麼就只能犧牲能量的產出了。

癌細胞經常依靠糖酵解生存

快速增殖的細胞包括胚胎髮育中的細胞。但是當胚胎髮育階段結束後，大部分細胞實際上並不進行快速增殖，因此它們的代謝模式都轉為了以產能最大化為導向的模式，即利用三羧酸迴圈進行有氧呼吸為主的方式。在這裡面有一個重要的例外，那就是癌細胞。癌細胞當然是快速增殖的細胞啦。所以它們的一個重要特點就是得儘量多的製備合成新細胞的基本"磚塊"。所以癌細胞在很大程度上是依賴於糖酵解的，即它們主要透過無氧呼吸獲得能量。這個特徵被稱為瓦博格效應。因此，透過干預癌細胞的代謝說不定在未來也能探出一條治療癌症的新路呢。