人體內(nèi)的乳酸代謝

1、人體內(nèi)的乳酸(C 3 H 6 O 3 )代謝文/徐占勝乳酸是人體代謝過程中的一種重要中間產(chǎn)物， 它與糖代謝、脂類代謝、蛋白 質(zhì)代謝以及細(xì)胞內(nèi)的能量代謝關(guān)系密切。 本文從產(chǎn)生和消除這兩個方面闡明它的 代謝過程及其生物學(xué)意義。1乳酸(C3 H6 O3 )的產(chǎn)生人體內(nèi)的乳酸源丁葡萄糖(C6 H1 2 O6)和糖元的酵解過程。代謝過程十 分復(fù)雜，需要眾多的酶參與，這些酶都存在丁細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，因此，產(chǎn)生乳酸的 場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。具體過程可用如下反應(yīng)式簡單表示：C6 H1 2 O6，2C3 H6 O3 +2ATPC6 Hl 2 O6(單位：糖元) 2C3 H6 O3 +3ATP糖酵解是細(xì)胞廣泛存在的代謝途

2、徑，特別是在耗能較多的組織細(xì)胞(如神經(jīng) 細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞和血紅細(xì)胞)內(nèi)更加活躍。但是，不同的細(xì)胞或同 一細(xì)胞在不同狀態(tài)下，乳酸的產(chǎn)生量有著顯著的差異。如骨骼肌細(xì)胞正常狀態(tài)下 肌乳酸濃度為1mmoL kg-1濕肌，而在劇烈運動時卻高達(dá)39mmoL kg-1濕肌。 為什么會有如此大的差異呢？正常生理狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)的糖分解速度較慢，產(chǎn)生的丙酮酸和NADHR少，并且絕大多數(shù)的丙酮酸可進(jìn)入線粒體內(nèi)被徹底氧化分解；大部分NADH!過線粒體膜上的電子穿梭系統(tǒng)將一對電子傳遞給線粒體內(nèi)的NAD+參與丙酮酸的氧化 過程，自身轉(zhuǎn)變?yōu)镹AD+細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中只存留少量的丙酮酸和NADH在乳酸脫 氫酶的作用下，生

3、成乳酸。運動時，隨著細(xì)胞內(nèi)ATP和CP的消耗，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的ADR AMP Pi和肌酸大 大增加，激活了細(xì)胞內(nèi)的糖分解過程，產(chǎn)生大量的丙酮酸和NADH而且，其生 成速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過線粒體內(nèi)的氧化速率，結(jié)果，丙酮酸和NADHS細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中大 量積累，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生較多的乳酸。另外，缺氧亦是引起乳酸增加的重要原因。 當(dāng)人處丁缺氧或劇烈運動時，細(xì) 胞供氧不足，線粒體內(nèi)丙酮酸和NADH勺氧化分解過程受抑制，從而導(dǎo)致丙酮酸 和NADHS細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中大量積累，加快了乳酸的生成?？傊?， 細(xì)胞無時不在產(chǎn)生乳酸， 但產(chǎn)量卻因細(xì)胞活動狀態(tài)和給氧狀況的不同 而有差異，具體可用下圖表示：糖酵解過程中，除有乳酸的生成外，還伴有

4、能量的釋放和ATP的合成，但 利用率比有氧呼吸低得多(有氧分解1分子葡萄糖形成36分子的ATP。那么, 糖、酵解過程為什么仍廣泛存在呢？原來糖酵解是人體細(xì)胞，特別是劇烈運動時骨骼肌的主要能量來源。短時劇烈運動時能量來源相對分配表(運動時間(s)磷酸原供能糖酵解供能有氧代謝供 能10534433023492890124246由表中數(shù)據(jù)可知，糖酵解供能占總能耗的比例極高，因此糖酵解的存在保證 了細(xì)胞對能量的需求，特別是滿足了劇烈運動時對能量的快速大量需求。2乳酸(C3 H6 O3 )的消除雖然,伴隨著乳酸的產(chǎn)生，人體可以獲得大量的能量，對各項生命活動的完 成十分重要，但是乳酸的存在，特別是當(dāng)它大量

5、存在時，會導(dǎo)致人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài) 的喪失，尤其是固有的酸堿平衡將被打破，輕則代謝紊亂，重則危及生命，因此, 人體內(nèi)必須消除乳酸，具體過程如下：2.1直接氧化分解為CQ和H2 O在氧氣充足的條件下，骨骼肌、心肌或其它組織細(xì)胞能攝取血液中的乳酸，在乳酸脫氫酶的作用下，將乳酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸，然后進(jìn)入線粒體被徹底氧化分解，生成C O 2和H 2 O。在該過程中，貯藏在乳酸中的能量被徹底釋放出來， 參與 細(xì)胞和生物體的各項生命活動。2.2經(jīng)糖異生途徑生成葡萄糖和糖元運動時，肌乳酸大量產(chǎn)生并進(jìn)入血液，使得血乳酸的濃度大大升高，激活肝 臟和骨骼肌細(xì)胞中的糖異生途徑，將大量的乳酸轉(zhuǎn)變成葡萄糖，并且釋放入血液， 以補(bǔ)

6、充運動時血糖的消耗；運動結(jié)束后，糖異生途徑進(jìn)一步加強(qiáng)，生成的葡萄糖 用于糖元的合成，用以恢復(fù)細(xì)胞中的糖元儲備。在糖異生過程中，要吸收大量的H+,因此通過該過程可維護(hù)人體內(nèi)環(huán)境的 酸堿平衡，使機(jī)體內(nèi)環(huán)境重新恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。2.3用于脂肪酸、丙氨酸等物質(zhì)的合成在肝臟細(xì)胞中，乳酸經(jīng)由丙酮酸、乙酰輔酶A途徑轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅?、膽固醇?酮體和乙酸等物質(zhì)，亦可經(jīng)由丙酮酸，通過氨基轉(zhuǎn)換作用生成丙氨酸，參與蛋白 質(zhì)代謝。2.4隨尿液和汗液直接排出上述2.1和2.2是乳酸消除的主要途徑，2.4過程消除量極少，僅占總消除 量的5外右。經(jīng)過上述4個過程可以消除細(xì)胞和組織內(nèi)乳酸的積存，其生理意 義在于：（1）釋放并利用殘存于乳酸中的化學(xué)能；（2）維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)；（3）消除細(xì)胞中的乳酸，確保糖酵解持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，為生命活動提供穩(wěn)定的能量來 源；（4）實現(xiàn)糖類、脂