醫學生理學/基礎生物化學/介紹與概述

瞭解生物化學基礎知識對於理解生理學至關重要。本節作為生物化學的介紹，是你需要了解的最低限度。

四大主要的生物化學基團是糖類、脂肪、氨基酸和核苷酸。我們將依次簡要地介紹它們，並瞭解它們如何在能量儲存、能量產生、蛋白質合成和細胞繁殖中發揮作用。我們還將探討細胞如何利用能量。

糖類

細胞最重要的能量來源是單糖葡萄糖，其化學式為C₆H₁₂O₆。它在氧氣的參與下分解，產生能量、二氧化碳和水。

  C6H1206 + 6O2 --->6H20 + 6CO2 + Energy (36-38 mols of ATP from ADP).

葡萄糖以各種糖類和複雜碳水化合物（澱粉）的形式進入人體。消化過程中的酶和各種細胞會產生葡萄糖。在體內，葡萄糖可以合成澱粉糖原，糖原可以儲存在肝臟和肌肉中。這是身體的葡萄糖儲備。能量也可以從蛋白質和脂肪中獲得，但葡萄糖特別重要，因為它是腦細胞唯一的能量來源。如果大腦在 6-8 分鐘內沒有葡萄糖，就會發生腦死亡。以下是葡萄糖的結構。它通常以第一張圖片的形式表示，或者只是六邊形環。

葡萄糖分解是一個兩步過程。首先，它透過稱為糖酵解的過程分解成兩個丙酮酸分子。這發生在細胞的細胞質中。然後，如果有氧氣存在，丙酮酸就會被帶入線粒體，並被分解成乙醯輔酶 A，乙醯輔酶 A 會進入檸檬酸迴圈，產生高能氫鍵。線粒體會將這些鍵處理成高能 ATP（三磷酸腺苷）從 ADP（二磷酸腺苷）。這種 ATP 用於為細胞的反應提供能量。每個被如此處理的葡萄糖分子會產生大約 36-38 個 ATP 分子。此過程在以下流程圖中以圖形方式顯示。

在沒有氧氣的情況下（如在劇烈運動中可能發生的情況），丙酮酸將被處理成乳酸（厭氧組織呼吸），並且只會產生兩個 ATP 分子。在哺乳動物中，這對身體的需求來說是不夠的，在沒有氧氣的情況下，大多陣列織中的細胞會死亡。

有關更多詳細資訊，請參閱糖類。

脂肪

脂肪或脂類是身體儲存多餘營養物質的主要方式。一克脂肪會產生大約 9 千卡的熱量，而碳水化合物或蛋白質則會產生 4 千卡的熱量。

脂肪由 1-3 個脂肪酸連線到一個甘油分子上。

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脂肪酸的通式為 R-COOH，其中 R 是碳氫化合物鏈。

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脂肪酸幾乎可以在身體的每個細胞中代謝，腦細胞是顯著的例外，以產生來自 ADP 的 ATP。它們透過稱為β-氧化的過程分解，產生兩個碳單位，然後透過乙醯輔酶 A 進入檸檬酸迴圈。

其他重要的脂類相關化合物包括膽固醇，膽固醇本身很重要，並且作為類固醇的前體是必需的，以及磷脂，磷脂構成所有細胞膜的壁。

有關更多詳細資訊，請參閱脂肪。

氨基酸和蛋白質

蛋白質是由多個氨基酸連線成鍊形成的。它們對於身體的結構元素很重要，無論是作為細胞內成分，還是作為身體組織的基質。大多數酶和激素也是蛋白質。它們的用途廣泛歸因於它們可以採用的多種形狀。

概述

蛋白質是由多個氨基酸連線成鍊形成的。它們對於身體的結構元素很重要，無論是作為細胞內成分，還是作為身體組織的基質。大多數酶和激素也是蛋白質。它們的用途廣泛歸因於它們可以採用的多種形狀。

氨基酸

典型的氨基酸由連線到羧基 -COOH 和氨基 -NH2 基團的碳原子組成。以下是通用模型和異亮氨酸氨基酸的示例。

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氨基酸連線在一起形成肽（少於 100 個氨基酸）和蛋白質（超過 100 個氨基酸）。肽在 RNA 模板上組裝。

蛋白質合成

從 DNA 中製造一個 RNA 模板，經過加工後，它會離開細胞核並附著到核糖體上。以下是此過程的說明

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附著到核糖體後，轉移 RNA 分子會附著到單個氨基酸，並將它們轉移到 RNA 模板上。

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這種附著是透過從羧基和氨基之間去除一個水分子形成的。

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除了對結構元素很重要外，氨基酸也是飢餓狀態下製造葡萄糖的重要來源。

蛋白質代謝

如果糖原供應耗盡，可以透過稱為糖異生的過程從氨基酸中製造葡萄糖。氨基酸被脫氨，所得的有機酸將被用於糖酵解途徑或檸檬酸迴圈中以製造葡萄糖。

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有關更多詳細資訊，請參閱氨基酸和蛋白質。

核酸

有關更多詳細資訊，請參閱核酸。

酶

有關更多詳細資訊，請參閱酶。