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糖酵解包括一个过程,该过程会将具有6个碳原子的葡萄糖分解成两个具有3个碳原子的丙酮酸(pyruvicacid)[2-氧代丙酸(2-oxopropanoicacid)]分子[这个过程的发生得益于一种叫作烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的氧化还原性辅酶的介入]。
丙酮酸随后经过其他生化反应,在氧气的作用下,将葡萄糖分解成水和二氧化碳。
所有的这些反应都会产生大量的能量以支持肌肉的运动。
如果肌肉活动非常激烈(就像协调你跑步时的那样),身体组织中存在的氧气含量就不足以降解所有产生的丙酮酸。
因此,丙酮酸就积聚在细胞中,然后在辅酶还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的参与下,被还原成乳酸(lacticacid)[2-羟基丙酸(2-hydroxypropanoicacid)]。
图29为乳酸的分子结构。
这个反应被用来再生被氧化的NAD,这样糖酵解的过程就会循环往复,永不终结。
图29 乳酸的分子结构
乳酸是一种不能被细胞用来产生能量的产物。
因此,它被运送到肝脏中,在那里通过糖异生(gluesis)的过程(可以被认为是糖酵解的反过程),被转化为葡萄糖,然后形成的葡萄糖被运回肌肉,在肌肉中再次被分解[科里循环(Coricycle)]。
因此,肌肉中乳酸的形成需要一定时间。
这个循环将肌肉的一部分工作量转移到肝脏中,它还能使在糖酵解中消耗的NAD再生,使糖酵解的过程得以延续。
肌肉中乳酸的积累是我们在过度运动后感到疲劳和疼痛的原因[2]。
疼痛是我们的身体向我们发出的警告。
我们最好听它的话,停下来并深呼吸,让肌肉组织重新补充氧气。
● 轻微的扭伤:冰敷
稍微休息一会儿后,你又开始跑步了,但也许是因为你累了,一个踉跄,就轻微扭伤了脚踝。
你觉得这并不严重,只是略微有点疼痛,你知道在这种情况下,最好的办法是立即冰敷。
是的,但要在公园里弄到冰块并不容易。
幸运的是,你看到不远处有一家药店,虽然你一瘸一拐的,但还是走到了药店并向药师求助,药师十分好心地建议你买一袋速冷冰袋。
这是一个简单的塑料袋,如果你按压袋子的中心,它就会马上开始冷却,直到温度达到-10℃左右。
这听起来就像魔法一样,但这一次仍然是化学反应让我们明白发生了什么。
冰袋里其实有两个隔层:一层是单纯的水,另一层是无水硝酸铵(NH4NO3)。
当我们按压袋子时,破坏了两层中间的隔膜,硝酸铵与水就可以接触了。
硝酸铵极易溶于水,而且溶解过程具有明显的吸热现象。
这说明硝酸铵的溶解会吸收环境中的热量,从而使溶液冷却。
之所以会出现这种情况,是因为NH4+和NO3-溶解(还记得我们在第三章第1节中讲过的关于水的极性吗)在水中形成硝酸铵溶液的这个过程,与固体硝酸铵和水分开时的初始情况相比,需要更多的能量。
形成溶液所需的能量来自环境,因此环境的温度会降低[这个过程虽然需要能量,却是自发的。
对于这一点我们会在第四章第1节的最后(反应的自发性、热力学和动力学)做出更好的解释]。
除了吸热过程,还有放热过程,也就是指能量的释放过程。
这样的反应过程也能运用于实践中。
例如暖手宝,它的工作原理与速冷冰袋一模一样,不同的是一个放热一个吸热。
前段时间市场上有售一类即饮咖啡,它被一个双层底的小杯子装着。
我们按一下杯底,几分钟后咖啡就沸腾了。
在这种情况下,双底部之间装有分开的水和氯化钙(CaCl2),按压挤破了水和氯化钙之间的隔膜,使氯化钙溶解,产生加热咖啡所需的热量。
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