人体内的乳酸代谢(20210216160813)

1、人体内的乳股(C3II6O3 )代谢文/徐占胜乳酸是人体代谢过程中的一种重要中间产物，它与糖代谢、脂类代谢、蛋口质 代谢以及细胞内的能量代谢关系密切。本文从产生和消除这两个方面阐明它的代 谢过程及其生物学意义。1乳酸(C 3 H 6 0 3 )的产生人体内的乳酸源于葡萄糖(C6H1 206 )和糖元的酵解过程。代谢过程十分 复杂，需要众多的酶参与，这些酶都存在于细胞质基质中，因此，产生乳酸的场 所是细胞质基质。具体过程可用如下反应式简单表示：C6H 1 206 2C 3 H 6 0 3 +2ATPC6H 1 206 (单位：糖元)2C 3 H 6 0 3 +3ATP糖酵解是细胞广泛存在的代谢途

2、径，特别是在耗能较多的组织细胞(如神经 细胞、骨髓细胞、骨骼肌细胞和血红细胞)内更加活跃。但是，不同的细胞或同一 细胞在不同状态下，乳酸的产生量有着显著的差异。如骨骼肌细胞正常状态下肌 乳酸浓度为ImmoL kg-1湿肌，而在剧烈运动时却高达39mmoL kg-1湿肌。为 什么会有如此大的差异呢？正常生理状态下，细胞内的糖分解速度较慢，产生的丙酮酸和NADH较少，并 且绝大多数的丙酮酸可进入线粒体内被彻底氧化分解；大部分NADH通过线粒 体 膜上的电子穿梭系统将一对电子传递给线粒体内的NAD+,参与丙酮酸的氧化过 程，自身转变为NAD+。细胞质基质中只存留少量的丙酮酸和NADH,在乳酸脱氢 酶

3、的作用下，生成乳酸。运动时，随着细胞内ATP和CP的消耗，细胞质内的ADP、AMP、Pi和肌酸大 大增加，激活了细胞内的糖分解过程，产生大量的丙酮酸和NADH,而且，其生成 速率远远超过线粒体内的氧化速率，结果，丙酮酸和NADH在细胞质基质中大量 积累，导致细胞内产生较多的乳酸。另外，缺氧亦是引起乳酸增加的重要原因。当人处于缺氧或剧烈运动时，细胞 供氧不足，线粒体内丙酮酸和NADH的氧化分解过程受抑制，从而导致丙酮酸和 NADH在细胞质基质中大量积累，加快了乳酸的生成。总之，细胞无时不在产生乳酸，但产量却因细胞活动状态和给氧状况的不同 而有差异，具体可用下图表示：Wtlgo.糖酵解过程中，除有

4、乳酸的生成外，还伴有能量的释放和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) o那么， 糖、酵解过程为什么仍广泛存在呢？原来糖酵解是人体细胞，特别是剧烈运动时骨骼肌的主要能量来源。短时剧烈运动时能量来源相对分配表(%)运动时间(S)磷酸原供能糖酵解供能有氧代谢供 能1053443302349289012工46山表中数据可知，糖酵解供能占总能耗的比例极高，因此糖酵解的存在保证了 细胞对能量的需求，特别是满足了剧烈运动时对能量的快速大量需求。2乳酸(C 3 H 6 0 3 )的消除虽然，伴随着乳酸的产生，人体可以获得大量的能量，对各项生命活动的完成 十分重要

5、，但是乳酸的存在，特别是当它大量存在时，会导致人体内环境稳态的 丧失，尤其是固有的酸碱平衡将被打破，轻则代谢紊乱，重则危及生命，因此，人 体内必须消除乳酸，具体过程如下：2. 1直接氧化分解为CO 2和H20在氧气充足的条件下，骨骼肌、心肌或其它组织细胞能摄取血液中的乳酸，在 乳酸脱氢酶的作用下，将乳酸转变成丙酮酸，然后进入线粒体被彻底氧化分解，生 成CO 2和H2 0。在该过程中，贮藏在乳酸中的能量被彻底释放岀来，参与 细 胞和生物体的各项生命活动。2.2经糖异生途径生成葡萄糖和糖元运动时，肌乳酸大量产生并进入血液，使得血乳酸的浓度大大升高，激活肝 脏和骨骼肌细胞中的糖异生途径，将大量的乳酸

6、转变成葡萄糖，并且释放入血 液，以补充运动时血糖的消耗；运动结束后，糖异生途径进一步加强，生成的 葡萄糖用于糖元的合成，用以恢复细胞中的糖元储备。在糖异生过程中，要吸收大量的H+,因此通过该过程可维护人体内环境的 酸碱平衡，使机体内环境重新恢复稳态。2.3用于脂肪酸、丙氨酸等物质的合成在肝脏细胞中，乳酸经山内酮酸、乙酰辅酶A途径转变为脂肪酸、胆固醇、 酮体和乙酸等物质，亦可经山丙酮酸，通过氨基转换作用生成丙氨酸，参与蛋白 质代谢。2.4随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径，2. 4过程消除量极少，仅占总消除 量的5%左右。经过上述4个过程可以消除细胞和组织内乳酸的积存，其生理意 义在于：(1)释放并利用残存于乳酸中的化学能；(2)维持内环境的稳态；(3)消除细胞中的乳酸，确保糖酵解持续稳定地进行，为生命活动提供稳定的 能量来源；(4)实现糖类、脂