生物化學能

生物化學能是一種最基礎的過渡性價值，它是人類或生物機體在進行新陳代謝過程中，通過吸收食物中的無機化學能或有機化學能，並在其體內所形成的、用以推動生命過程所需要的動力源。人類所有的高層次使用價值（代謝性價值、生理性價值、個體性價值、社會性價值）和過渡性價值（生物化學能、生理潛能、勞動潛能、勞動價值）都是建立在生物化學能的基礎之上，並且都可以辯證地還原為生物化學能。

基本介紹

• 中文名：生物化學能
• 領域：價值理論
• 相關研究：有機化學
• 價值類型：過渡性價值

定義

動物的食物中通常蘊含多種形式的化學能，但是，並不是食物中所蘊含的所有化學能都能夠被動物所吸收和利用，生物化學能是指能夠被動物所充分吸收和有效利用的那部分有機物化學能。

生物化學能：生物機體在進行新陳代謝過程中，通過吸收食物中的無機化學能（包括無機化學能與光能）或有機化學能，並在其體內所形成的、用以推動生命過程所需要的動力源，就是生物化學能。

原核生物的生物化學能是由外界的無機能（包括無機化學能與光能）經過有序化轉化而產生的，由於它基本上總是處於瞬間形成、又瞬間消失的狀態，因此生物化學能是一種最基礎的過渡性價值，生物的所有食物都必須轉化為有效的生物化學能才能真正體現出它的價值。人類所有的高層次價值（包括使用價值與過渡性價值）都是建立在生物化學能的基礎之上，並且都可以辯證地還原為生物化學能。

載體

生物化學能的主要載體是三磷酸腺苷（即ATP）和二磷酸腺苷（即ADP），它們都是高能化合物。生物體內的生物化學能主要來自於三磷酸腺苷（即ATP）與二磷酸腺苷（即ADP）的相互轉化：其中，三磷酸腺苷（即ATP）通過水解轉化為二磷酸腺苷（即ADP），並釋放出大量能量，從而為細胞的一切活動提供動力源；同樣，在提供能量的條件下，二磷酸腺苷（即ADP）又轉化為三磷酸腺苷（即ATP）。

動物體內的營養物質主要有糖、脂肪、蛋白質三種，它們經消化轉變成為可吸收的小分子營養物質而被吸收入血。在細胞中，這些營養物質經過同化作用（合成代謝），構築機體的組成成分或更新衰老的組織，並儲存能量；同時，這些營養物質經過異化作用（分解代謝）分解為代謝產物，並釋放能量。

動物體內的糖、脂肪和蛋白質來源於食物，這些能源物質分子結構中的碳氫鍵蘊藏著化學能，在氧化過程中碳氫鍵斷裂，生成CO2和H2O，同時釋放出蘊藏的能。這些能量的50%以上迅速轉化為熱能，用於維持體溫，並向體外散發。其餘不足50%則以高能磷酸鍵的形式貯存於體內，供機體利用。體內最主要的高能磷酸鍵化學物是三磷酸腺苷（ATP），機體利用ATP去合成各種細胞組成分子、各種生物活性物質和其他一些物質；細胞利用ATP去進行各種離子和其它一些物質的主動轉運，維持細胞兩側離子濃度差所形成的勢能；肌肉還可利用ATP所載荷的自由能進行收縮和舒張，完成多種機械功。總的看來，除骨骼肌運動時所完成的機械功（外功）以外，其餘的能量最後都轉變為熱能。

三磷酸腺苷（ATP）由一分子腺苷與三個相連的磷酸根組成的化合物；二磷酸腺苷（ADP）由一分子腺苷與兩個相連的磷酸根組成的化合物。當一個ATP分子的磷酸根水解斷裂時，會產生二磷酸腺苷，並釋放出7.3千卡的能量，這一種放能反應，其反應公式是：ATP-Pi-能量=ADP；反之，二磷酸腺苷與磷酸根反應會生成三磷酸腺苷，這是一種吸能反應，其反應公式是：ADP+Pi+能量=ATP。

對於動物和人類來說，ADP轉化成ATP時所需要的能量，來自呼吸作用；對於綠色植物來說，ADP轉化成ATP時所需要的能量，來自呼吸作用和光合作用。構成生物體的活細胞，內部時刻進行著ATP與ADP的相互轉化，同時也就伴隨有能量的釋放和儲存。因其是能量“攜帶”和“轉運”者，生物學家稱ATP為“能量通貨”。人體中ATP的總量只有大約0.1摩爾。人體細胞每天的能量需要水解200-300摩爾的ATP，這意味著每個ATP分子每天要被重複利用2000-3000次。ATP不能被儲存，因為ATP的合成後必須在短時間內被消耗。

由於消化系統以及其它相關生理系統的性質不同，不同生命機體對於食物中所蘊含的化學能的吸收和利用情況不同，所產生的生物化學能數量不同，因此同一種食物對於不同種類的動物，將產生不同數量的生物化學能。同理，同一種食物對於同一種類的不同動物個體，將產生不同數量的生物化學能。

總之，動物的能量代謝主要是依靠三磷酸腺苷（ATP）來完成的。三磷酸腺苷（ATP）作為細胞內的“能量通貨”，是生物化學能的核心部分，是完成動物能量代謝過程的主角，它的基本功能就是在動物體內儲存和傳遞化學能。

來源

新陳代謝可以分為自養型、異養型和兼性營養型三種，生物化學能的來源也相應地分為三種。

1、自養型。綠色植物直接從外界環境攝取無機物及其生物化學能，通過光合作用，將無機物製造成複雜的有機物，並且儲存能量，來維持自身生命活動的進行，這樣的新陳代謝類型屬於自養型。少數種類的細菌，不能夠進行光合作用，而能夠利用體外環境中的某些無機物氧化時所釋放出的能量來製造有機物，並且依靠這些有機物氧化分解時所釋放出的能量來維持自身的生命活動，這種合成作用叫做化能合成作用。例如，硝化細菌能夠將土壤中的氨（NH3）轉化成亞硝酸(HNO2）和硝酸(HNO3），並且利用這個氧化過程所釋放出的能量來合成有機物。總之，生物體在同化作用的過程中，能夠把從外界環境中攝取的無機物轉變成為自身的組成物質，並且儲存能量，這種新陳代謝類型叫做自養型。

2、異養型。人和動物不能像綠色植物那樣進行光合作用，也不能像硝化細菌那樣進行化能合成作用，它們只能依靠攝取外界環境中現成的有機物及其生物化學能，來維持自身的生命活動，這樣的新陳代謝類型屬於異養型。此外，營腐生或寄生生活的真菌、大多數種類的細菌，它們的新陳代謝類型也屬於異養型。總之，生物體在同化作用的過程中，把從外界環境中攝取的現成的有機物轉變成為自身的組成物質，並且儲存能量，這種新陳代謝類型叫做異養型。

3、兼性營養型。有些生物（如紅螺菌）在沒有有機物的條件下，能夠利用光能固定二氧化碳並以此合成有機物，從而滿足自己的生長發育需要；在有現成的有機物的時候，這些生物就會利用現成的有機物來滿足自己的生長發育的需要。

區別

生物化學能既不同於一般的化學能，也不同於有機化學能。

化學能是指一切物質在化學反應過程中所吸收或者釋放的能量，一切化學反應實質上就是原子最外層電子運動狀態的改變，化學能的來源是在化學反應中由於原子最外層電子運動狀態的改變和原子能級發生變化的結果。

有機化合物（或有機物）所含有的化學能，就是有機化學能。有機化學能通常在有機化學反應過程中通過吸收或者釋放能量，才能表現出來。