你不能打个响指就把食物转化为能量．从你的食物中产生细胞能量是如此高效和有效，尽管这看起来很容易。但你体内最重要的分子之一实际上是在努力生产细胞能量。你可能从来没有听说过这个关键的分子——atp或三磷酸腺苷。

所以，让我们给令人敬畏的ATP一些应得的关注。

毕竟，ATP是你的食物中的能量可以用来完成所有的单元格执行的任务．这种能量载体存在于你身体的每一个细胞中——肌肉、皮肤、大脑，你能想到的都有。基本上，ATP是细胞能量的来源。

但是细胞能量的产生是一个复杂的过程。幸运的是，你不需要成为一个科学家来理解这个棘手的概念。在你完成下面的10个问题后，你就有了简单的答案来建立你的知识基础。从学习基础知识开始，一直到涉及化学的本质。

1.ATP是什么?

三磷酸腺苷是你体内最丰富的能量携带分子。它利用食物分子中发现的化学能，然后将其释放出来，为细胞中的工作提供燃料。

把ATP想象成你体内细胞的通用货币。你吃的食物被消化成大量营养素的小亚单位。饮食中的碳水化合物都转化为一种叫做葡萄糖的单糖。

这种简单的糖有能力“购买”大量的细胞能量。但你的细胞不接受葡萄糖作为支付方式。你需要将葡萄糖转化为在细胞中起作用的货币。

ATP是公认的货币。通过一系列复杂的化学反应——你身体的货币交换——葡萄糖转化为三磷酸腺苷。这种转化过程被称为细胞呼吸或新陈代谢。

就像货币从一种货币兑换到另一种货币一样，葡萄糖的能量在每次反应结束时以临时化合物的形式出现。葡萄糖在其能量进入ATP之前，会转化为其他几种化合物。别担心。在问题4中，你会看到这些化合物在能量交换链中。

2.ATP是什么分子?

ATP的首字母代表腺苷三磷酸盐．这个长名字翻译过来就是一种核酸(蛋白质)，它附着在糖和磷酸链上。磷酸链是连接在一起的磷和氧原子群。一个很酷的事实:三磷酸腺苷与在遗传物质中发现的蛋白质非常相似．

3.ATP如何携带能量?

磷酸链是ATP分子中携带能量的部分。这条链上发生了重大的化学反应。

为了理解发生了什么，让我们复习一些简单的化学规则。当原子和分子之间形成键时，能量就储存起来了。这种能量被化学键所控制，直到化学键被迫断裂。

化学键断裂时，能量就会释放出来。在ATP的例子中，它有很多能量。这种能量帮助细胞工作。任何多余的能量都会以热量的形式离开身体。

ATP中的化学键非常强，因为形成磷酸链的原子带负电。这意味着它们总是在寻找一个带正电的分子来配对。通过离开磷酸链，这些分子可以平衡它们的负电荷——创造渴望已久的平衡。

所以，需要大量的能量来保持带负电荷的磷酸链的完整。所有这些吸引力都派上了用场。因为当链被正电荷破坏时，大量的能量就会在细胞内释放出来。

4.ATP从何而来?

为了让ATP为你的细胞提供能量，葡萄糖必须开始能量货币交换。

产生ATP的第一个化学反应叫做糖酵解．它的名字字面意思是“分解葡萄糖”(glyco =葡萄糖，lysis =分解)。糖酵解依赖于蛋白质来分解葡萄糖分子，并产生一种更小的化合物丙酮酸．

回想一下能量货币在葡萄糖和ATP之间所采取的临时形式。

丙酮酸是能量交换反应中的下一个主要化合物。一旦产生丙酮酸，它就会转移到细胞中专门负责能量生产的区域。这个地方叫做线粒体．

在线粒体中，丙酮酸被转化为二氧化碳和一种叫做乙酰辅酶A(简称CoA)．这一步产生的二氧化碳在呼气时被释放出来。乙酰辅酶a在生成ATP的过程中向前移动。

接下来的化学反应使用乙酰辅酶a产生额外的二氧化碳和一种叫做烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)．NADH是一种特殊的化合物。还记得异性相互吸引，带负电荷的化合物想要用正电荷平衡它们的能量吗?NADH是一种带负电的分子，正在寻找一个带正电的伴侣。

NADH在ATP生成的最后一步中起作用。在它变成腺苷之前三-磷酸，一开始是腺苷迪磷酸(ADP)。NADH帮助ADP创造能量充沛的ATP。

NADH是负电荷打开一种特殊的蛋白质产生ATP。这种蛋白质就像一个非常强大的磁铁，将ADP和一个磷酸分子结合在一起，形成ATP。回想一下这个化学键有多强。现在有很多能量可以释放了!

将ATP看作可充电电池也会有所帮助。它经历了高能和低能的循环。ATP就像一个充满电的电池，当它的键被破坏时，能量就会被耗尽。为了再次给电池充电，你需要形成一个新的键。

由于NADH为将ADP和磷酸盐结合在一起的蛋白质提供动力，它就像一个齿轮，保持能量循环的运转。NADH不断地为ATP电池充电，使其可以再次使用。

这些纽带不断地被建立和破坏。食物中的能量转化为能量储存在ATP中。这就是为什么你的细胞有能力继续工作以保持你的健康。

5.细胞能量产生发生在哪里?

三磷酸腺苷的产生发生在全身的细胞中。当葡萄糖在肠道中被消化时，这个过程就开始了。接下来，它被细胞吸收并转化为丙酮酸。然后它进入细胞的线粒体。这就是ATP最终产生的地方。

6.线粒体是什么?

线粒体被称为细胞的发电站，是ATP由ADP和磷酸盐形成的地方。特殊的蛋白质——被nadh激活的蛋白质——嵌入在线粒体的膜中。它们不断地产生ATP为细胞提供能量。

7.一个细胞能产生多少ATP ?

你身体里的细胞数量惊人——具体来说是37.2万亿。而一个典型细胞产生的ATP数量同样令人难以置信。

在任何时间点，一个细胞中大约有10亿个ATP分子。你的细胞也会以惊人的速度消耗掉所有的ATP。一个细胞可以在两分钟内完全释放它储存的ATP !

8.所有细胞都使用ATP吗?

不仅你所有的细胞都使用它，所有的生物都使用ATP作为能量货币。三磷酸腺苷存在于所有细胞的细胞质中。细胞质是细胞中心的空间。它充满了一种叫做细胞质的物质。

所有不同的细胞设备(细胞器)都被安置在细胞质中，包括线粒体。在产生ATP后，它会离开线粒体，在整个细胞中执行分配的任务。

9.所有食物都能转化为ATP吗?

最终，脂肪、蛋白质和碳水化合物都可以变成细胞能量。每一种宏量营养素的过程都不相同，但最终结果确实为细胞提供了能量。脂肪和蛋白质转化成ATP不是那么简单直接的。

糖和简单的碳水化合物很容易。化学键被拉开，将你饮食中的所有糖都还原为葡萄糖。你已经知道葡萄糖会启动ATP的产生。

脂肪和蛋白质在参与细胞能量生产之前需要被分解成更简单的亚基。脂肪被化学转化成脂肪酸和甘油。蛋白质被瘦成了氨基酸——它们的组成部分。

氨基酸、脂肪酸和甘油在生成ATP的过程中与葡萄糖结合。它们在整个过程中为细胞提供其他中间化合物。

有些你吃的营养物质不会被消化或用于ATP的产生，比如纤维。你的身体没有配备正确的酶来完全分解纤维。因此，这些物质通过消化系统，以废物的形式离开身体。

不过别担心。即使没有消化纤维，你的身体也充满了能量，因为你吃的食物被转化为ATP。

10.什么营养物质有助于细胞能量的产生?

由于维持细胞能量是健康的重要组成部分，许多营养素起着辅助作用。有些甚至被归类为必需营养素。这些营养素中有许多是你健康饮食中熟悉的部分。

这是你应该寻找的主要营养素帮助支持健康的细胞能量生产:

• 维生素B1(硫胺素)
• 维生素B2(核黄素)
• 维生素B3(烟酸)
• 维生素B5(泛酸)
• 维生素B7(生物素)
• 维生素B12(钴胺素)
• 维生素C(参与抗氧化活动)
• 维生素E(参与抗氧化作用)
• 辅酶Q10
• -硫辛酸
• 铜
• 镁
• 锰
• 磷

ATP的力量

如果没有产生ATP的途径，你的身体就会充满无法使用的能量。这对你的身体和待办事项都没有好处。三磷酸腺苷是普遍的能量载体和货币。它储存了每个电池执行任务所需的所有能量。就像可充电电池一样，一旦产生ATP，就可以反复使用。

下次你吃东西的时候，想想你的身体为利用这些能量所做的所有工作。然后站起来利用这些细胞能量来锻炼身体或者征服你的一天。如果你吃健康的食物来补充能量，你就不必担心在忙碌的一天中途耗尽ATP。

作者简介

悉尼Sprouse她是俄勒冈州森林格罗夫的自由科学作家。她拥有犹他州立大学人类生物学学士学位，在那里她曾担任本科生研究员和写作研究员。悉尼一生都是科学的学生，她的目标是尽可能有效地翻译当前的科学研究。她对人类生物学、健康和营养有特别的兴趣。