你好！我是 Fusubon 的所有者。
在限制碳水化合物時，您經常聽到酮體和生酮飲食，對嗎？
即使你從未進行過碳水化合物限制，你們中的許多人最近可能聽說足球員長友使用酮體循環。
事實上，術語「酮體循環」與檸檬酸循環等正確的生物學或醫學術語略有不同。
有些人錯誤地認為檸檬酸循環和酮體循環是相同的，所以我也想解釋這一點。
要詳細理解它，您需要對新陳代謝有一些了解，但首先我將用通俗的術語大致解釋一下。
葡萄糖=當血液中缺乏葡萄糖時，中性脂肪被用作酮體。
當長時間沒有食物時，身體會先使用儲存在肌肉和肝臟中的肝醣作為能量來源。
肝臟中儲存約100克肝醣，肌肉中儲存約400克肝醣原，但肌內肝醣只能被肌肉使用。
即便如此，如果飢餓持續下去，就會發生一種稱為「糖質新生」的現象，它將蛋白質和肌肉分解成胺基酸，並將其轉化為糖。
原因稍後將解釋，因為紅血球沒有粒線體，因此如果沒有糖，它們甚至無法呼吸。
同時，利用脂肪作為能量的能力也會增強。此時肝臟中產生的物質稱為酮體（乙醯乙酸、β-羥基丁酸和丙酮的統稱）。
我相信你聽說過有人有時會在雪山裡迷路，或者有人在一些災難中幾天甚至一周不吃任何東西只喝水。
這意味著您的身體會使用脂肪來獲取能量。
當然，這是一個極端的例子，我們在經常飢餓或睡覺時也會產生酮體，並將其用作能量。
首先，脂肪會被儲存起來，當你餓的時候可以用作能量，所以如果你不選擇吃什麼，你就不會挨餓。它從來不被用作能源。要利用脂肪作為能量，您需要消耗更少的糖。
因此，限制碳水化合物對於減肥是必要的。
粗略地說，看起來和上面的一樣，但這是一個相當大的飛躍。
要理解它，您需要了解新陳代謝。下面我會詳細解釋。
生物將它們所吃的東西視為身體的一部分。
汽車燃燒汽油作為能源，但汽油並不能取代汽車。另一方面，在生物中，它們吃的東西取代了它們的身體。
人類使用各種消化酵素來分解和吸收所吃的食物。在此過程中，會發生各種化學反應。化學反應過程中需要或產生能量。
當你單獨讀到這篇文章時，你往往會認為“你吃的東西=能量”，但就像汽車一樣，它燃燒汽油，
燃燒能量產生爆炸性能量的意思與燃燒脂肪獲取能量的意義不同。
說到卡路里，眾所周知，碳水化合物和蛋白質每克都有4kcal，脂肪每克有9kcal，但這只是一個指標，顯示這種食物可以在體內盡可能合成多少能量。與汽車中的汽油不同，它在使用後不會積聚。
此外，儘管汽車使用汽油作為能源，但這並不意味著汽油可以用來製造汽車的方向盤或輪胎等零件。
另一方面，人類放入口中的膳食纖維等無法被吸收的食物，不僅會以二氧化碳和水的形式排出體外，也會融入人體的細胞中。不被吸收的膳食纖維是餵食腸道細菌和調節排便所必需的。
有句俗話說，食物“先成血，後成肉”，但當你吃東西時，這正是它所說的。它正在被創造。
動物透過稱為 ATP（三磷酸腺苷）的能量膠囊使用新陳代謝過程中化學反應產生的能量。因此，可以說人們透過食用多種食物來產生這種ATP。
食物大致可分為碳水化合物、蛋白質和脂肪。
碳水化合物=糖+膳食纖維。透過了解碳水化合物、蛋白質和脂肪在體內如何分解和吸收，您可以了解脂肪如何用作能量。
首先，我們來解釋一下糖代謝。
糖代謝
ATP的化學式和結構
首先，細胞產生 ATP 的系統分為三種類型。
① 稱為「糖解作用」（無氧呼吸）的系統
②被稱為「檸檬酸循環」的迴路（TCA循環、克雷布斯循環）
③ 稱為「電子傳輸鏈」的系統
有以上三種類型。
這裡沒有出現酮體循環這個術語。很混亂，但是讓我們一一理解。
要理解這一點，有必要了解身體（細胞中）的「何處」正在發生「什麼樣的反應」 。
因此，我們從①開始，看看反應發生在哪裡、發生什麼樣的反應（獲得的物質、ATP的數量等）。
關於糖解作用（=無氧呼吸）
首先，我將解釋糖解，這是大多數生物所具有的最原始的能量產生系統。
之所以被稱為原始生物，是因為在過去，生物的細胞內沒有粒線體。
粒線體稍後會討論，但糖解作用是一個即使沒有粒線體（甚至沒有氧氣）也能產生能量的系統。
反應發生的地方
首先，它沉積在細胞內稱為胞質溶膠的地方。細胞在稱為細胞膜的膜內有細胞核、粒線體等。上圖是細胞的簡化圖，但反應發生在圖中的①處，這裡既不是細胞內的細胞核，也不是粒線體，而是一個普通的空間。
透過糖解作用獲得的 ATP 和氫氣的數量
在細胞質中，葡萄糖（C 6 H 12 O 6 ）轉化為丙酮酸（C 3 H 4 O 3 ）的物質。這裡省略了反應過程，但這種變化產生了 2NADH、兩個氫離子 (H +) 和2ATP。
這裡出現的NADH比較陌生，也很難理解，但只要明白NAD是一種便於傳遞電子的物質（稱為電子載體）就沒有問題。
氫具有想要放棄電子的性質。傾向於接受電子的代表性元素是氧，傾向於給出電子的元素是氫。
（你們中的許多人可能還記得高中化學中的元素週期表右側具有更高的電負性。）
現在，只需了解兩個質子 (H + ) 是透過氫 H 和 NAD 結合併透過剝奪氫的電子 (H + ) 而產生的。
換句話說， 1摩爾葡萄糖產生2摩爾丙酮酸、4摩爾氫離子和2摩爾ATP 。
糖解作用也稱為無氧呼吸。這是因為它在從葡萄糖轉化為丙酮酸之前不需要氧氣。
粒線體內膜發生的反應需要氧氣，這將在稍後討論。
由此葡萄糖製成的丙酮酸用於如②中所述的TCA循環（在粒線體基質中），並且氫用於如③中所述的電子傳遞鏈（粒線體的內膜和膜間隙）。
令人驚訝的是，由葡萄糖製成的東西可以在不浪費任何東西的情況下使用。
關於檸檬酸循環=TCA循環=克雷布斯循環
接下來，我們將解釋檸檬酸循環。檸檬酸循環也稱為克雷布斯循環，以發現它的人的名字命名。
又稱為TCA循環（三羧酸循環的縮寫），是三羧酸循環的縮寫。
反應發生的地方
它發生在一個叫做粒線體基質的地方。這也類似於細胞質，但它是粒線體的普通部分。就是上圖的②位置。
什麼是乙醯輔酶A？
簡單易懂的乙醯輔酶A結構圖
糖解系統 (1) 產生的兩種丙酮酸在稱為粒線體基質的部分轉化為稱為乙醯輔酶 A 的物質。這是一個陌生的詞，不是嗎？ 。
丙酮酸大家比較陌生，但乙醯輔酶A就更陌生了。
不過，這種乙醯輔酶A今後還會多次出現，所以儘管很難描述，但也不能忽視。相反，它需要熟悉乙醯輔酶A。發音是“乙醯基coe”，而不是“乙醯基核心”。
我以前從未聽說過，所以有點緊張，但我會習慣的，所以請耐心等待。
順便說一下，CoA 是輔酶 A 的縮寫。我從輔酶Q10這個補充劑中知道了「輔酶」！我想這樣說的人很多。
輔酶A是一種輔酶。什麼是輔酶？我想有很多人這麼認為，但在高中化學中，輔酶是催化劑。你可以認為輔酶=催化劑=維生素。有助於進行化學反應的物質。維生素對新陳代謝很重要的原因是它們在促進反應中發揮作用。這就是為什麼維生素在限制碳水化合物時很重要。
乙醯輔酶A在之前的學習課程中也被稱為“活性乙酸”，所以如果你學過高中化學，你可能已經注意到乙醯輔酶A在乙酸的OH部分有一個硫成分，如圖上圖中，如果你把它想像成S和輔酶A（CoA）的組合，可能會更容易理解。 
檸檬酸循環中所獲得的ATP和氫氣的數量
當糖解作用產生的丙酮酸進入粒線體時，它會轉化為乙醯輔酶A。乙醯輔酶A和草醯乙酸（由丙酮酸製成）結合形成檸檬酸。
檸檬酸→α-酮戊二酸→琥珀醯輔酶A→琥珀酸→富馬酸→蘋果酸→草醯乙酸+乙醯輔酶A→檸檬酸→...
它被稱為檸檬酸循環，因為首先產生檸檬酸。起始點是草醯乙酸，但糖解作用產生的一些丙酮酸也轉變為草醯乙酸。草醯乙酸也可以由胺基酸天門冬胺酸和天門冬胺酸生產。
此電路一個循環的反應為2C3H4O3+6H2O→6CO2+8(NADH+H+)+2(FADH2)+2ATP。
換句話說， 2 摩爾丙酮酸會產生 2 個 ATP 和 20 個氫。
關於電子（氫）傳輸系統
在舊的生物課上，它被稱為氫傳輸系統，但最近它被稱為電子傳輸系統。
反應發生的地方
它位於粒線體內膜。這是位置③。
獲得的 ATP 數量
糖解作用產生的氫氣和檸檬酸循環產生的氫氣用作能量，氧氣用於產生水和ATP。
24H + + 6O 2 → 12H 2 O + 34ATP
我提到氧氣用於粒線體反應，它用於電子傳遞鏈。
您可能會認為呼吸是吸入氧氣和呼出二氧化碳，但有趣的是順序相反，因為二氧化碳首先出現在檸檬酸循環中，而氧氣則用於電子傳輸鏈。
如果仔細觀察的話，可以獲得的ATP數量是完全不同的。 34 ATP 的能量是糖解作用的 17 倍。這是因為到目前為止我們已經創造了提供電子的氫。
粒線體中產生的ATP為36個ATP，其中包括檸檬酸循環(2ATP)，因此粒線體中產生的ATP有時被解釋為糖解作用產生的ATP的18倍。
糖代謝經常被誤認為是糖解，但這還不是全部。粒線體也用於糖代謝過程。糖解作用後，檸檬酸循環中產生的丙酮酸用於檸檬酸循環，糖解作用和檸檬酸循環中產生的氫用於電子傳遞鏈。
如果你的身體只透過代謝糖來產生所需的能量，那麼你就不需要透過代謝脂肪來獲取能量，你的體重就會很容易增加。
當我們使用糖作為唯一的能量來源時出現的另一個問題是，由於大量的胰島素和糖化，它會導致血管發炎。
似乎光靠糖解作用就能產生足夠的能量，但人類並沒有生活在一個飽足的時代。我們已經生存了幾萬年，卻不知道什麼時候才能吃飯。
人類靠著盡可能進食、將多餘的能量儲存為中性脂肪並在需要時使用來生存。
如今，我們可以隨時食用它，因此諷刺的是，它的功能實際上是肥胖等成人疾病的原因。
接下來我們來看看脂肪代謝。
關於脂肪/脂質代謝
接下來，我將解釋脂肪是如何作為能量使用的。脂肪以中性脂肪的形式存在於體內。
中性脂肪被脂肪酶分解成甘油和三種脂肪酸。甘油被送往糖酵解和糖質新生，這將在稍後討論。
我們先來看看脂肪酸的結構。 
與乙酸類似，羧基 (-COOH) 連接到脂肪酸的末端。碳原子之間具有雙鍵的脂肪酸稱為不飽和脂肪酸。
如果不存在，則稱為飽和脂肪酸。我會在其他文章中講解各種油和脂肪酸（包括必需脂肪酸）的特性。
當羧基（-OH）變成硫和輔酶（-S-CoA）時，如下圖所示，稱為醯基輔酶A。
醯基輔酶A與肉鹼結合並進入粒線體。 （椰子油等中鏈脂肪酸不需要左旋肉鹼）
然後，與肉鹼分離後，肉鹼離開粒線體。
當醯基輔酶A進入粒線體時，醯基輔酶A會產生乙醯輔酶A。此時的反應稱為β-氧化。
β-氧化是指醯基輔酶A中原來是羧基的碳旁的碳為α，β旁的第二個碳為β，第二個碳被氧化形成乙醯輔酶A，稱為氧化。
其餘部分雖稍短，但形狀相同，故又稱醯基輔酶A，重複發生β-氧化。
此時，用於電子傳遞鏈的NADH和FADH2也同時產生。乙醯輔酶A用於檸檬酸循環。
胺基酸和胺基酸代謝的作用
氨基酸有兩個主要作用。
① 成為蛋白質、代謝所需的酵素、氮化合物、荷爾蒙、資訊分子、結構支撐高分子化合物的原料 ② 代謝，成為能量來源
②中，利用檸檬酸循環進行，檸檬酸循環已用於糖代謝和脂質代謝。
胺基酸代謝
這看起來可能很複雜，但只要了解有 20 種胺基酸參與檸檬酸循環或可以產生丙酮酸和乙醯輔酶A就足夠了。
什麼是糖質新生？
在我們解釋酮體之前，我們先來談談糖質新生。
簡單來說，糖質新生作用就是將胺基酸（生糖胺基酸）和乳酸生成的丙酮酸轉化為葡萄糖，將中性脂肪分離出的甘油轉化為葡萄糖的反應，主要在空腹時在肝臟中進行。
在糖解過程中，會發生將葡萄糖轉化為丙酮酸的反應，但這個過程是使用 ATP 從丙酮酸逆轉為葡萄糖的，這似乎是浪費精力。
發生這種功能是因為沒有粒線體的細胞在沒有葡萄糖的情況下無法發揮作用，並且因為葡萄糖是核酸和電子載體的材料，所以葡萄糖是最低限度必需的。
具體來說，丙酮酸一旦進入粒線體，就會被丙酮酸羧化酶轉化為草醯乙酸。
由於草醯乙酸不能離開粒線體，因此它被蘋果酸脫氫酶轉化為蘋果酸。
在檸檬酸循環的順時針循環中，在蘋果酸之前加入的氨基酸在蘋果酸階段離開線粒體並用於糖質新生。
離開粒線體的蘋果酸回到草醯乙酸變成磷酸烯醇丙酮酸→3-磷酸甘油酸→1,3-二磷酸甘油酸→甘油醛3-磷酸→→葡萄糖。
從現在開始重要的是粒線體中的草醯乙酸會轉化為蘋果酸並且供應短缺。
酮體在肝臟產生
說到這裡，我們終於可以談談酮體了。乙醯輔酶A與草醯乙酸結合啟動檸檬酸循環，但當血糖較低時，由葡萄糖產生的丙酮酸變得不足。草醯乙酸也用於在糖質新生過程中轉化回葡萄糖的反應，因此肝臟缺乏草醯乙酸，從而留下過量的脂肪酸衍生的乙醯輔酶A。
過量的乙醯輔酶A在肝臟中用於合成酮體（乙醯乙酸、β-羥基丁酸和丙酮）。乙醯乙酸和β-羥基丁酸是水溶性的，在血液中從肝臟轉運到其他組織。
酮體在肝臟以外的細胞中再次被用作乙醯輔酶A
酮體如何使用
運送的乙醯乙酸轉化為琥珀醯輔酶A，由檸檬酸循環中的酮戊二酸產生，並經由酵素（琥珀醯輔酶A轉移酶）轉化為乙醯乙醯輔酶A和琥珀酸。
乙醯乙醯輔酶A被硫解酶分解成兩個乙醯輔酶A分子。
酮體不僅在沒有粒線體的細胞中無法取得，而且在肝臟中也無法取得，因為肝臟中不存在這種名字又難又長的酵素（琥珀醯輔酶A轉移酶），所以酮體被用在其他組織中。由乙醯乙酸和琥珀醯輔酶A製成的琥珀酸也用於檸檬酸循環。
由於水溶性乙醯輔酶A被故意轉化為酮體，然後再次以乙醯輔酶A的形式使用，您可能想知道為什麼我們不厭其煩地將它們作為酮體運輸，但乙醯輔酶A可以穿過細胞的脂質雙層由於這是不可能的，因此認為它們會轉化為小分子酮體。
順便說一下，在酮體中，只有乙醯乙酸用於產生能量，β-羥基丁酸轉化為乙醯乙酸用於能量代謝，丙酮不作為能量來源，透過呼氣排出體外。
葡萄糖是大腦唯一能量來源的誤解
大腦的能量來源是葡萄糖，所以我將解釋為什麼我們仍然被告知要攝取糖。
主要有兩個原因：一是當你的血糖水平較低時，當你的血糖水平升高時，你實際上會感到快樂，感到精力充沛。
另一個原因是存在血腦屏障，該屏障太大，脂肪酸分子無法通過，因此有一個似乎合理的理論：只有糖才能用作能量。
當血糖值升高時出現的欣快感如果重複出現就會成為一個問題。
對於前者，如果攝取大量碳水化合物，血糖值會迅速升高。發生這種情況時，會分泌大量胰島素，但分泌的胰島素並不完全與餐前血糖水平相符。胰臟沒有這樣的調節功能，如果有的話，那就是它分泌了過多的胰島素。
這會導致您的血糖水平低於餐前。當您的血糖水平較低時，您會開始感到疲倦和困倦，而當您吃甜食時，您的血糖水平會飆升，讓您感到欣快且精力充沛。然而，隨著時間的推移，你的血糖水平會再次下降，最終你會再次吃甜食，這種狀態類似於藥物依賴。
這就是為什麼說糖會讓人上癮。如果重複這個過程沒有副作用就好了，但眾所周知，血糖水平的劇烈波動會導致血管內皮細胞發炎，而如果我們繼續分泌大量胰島素，胰臟就會出現發炎。削弱分泌能力。
我想每個人都經歷過當血糖從低變高時，或者當你吃甜食時（即使你沒有運動），精力充沛的感覺。情況可能有所不同，例如當你吃甜巧克力作為零食時，或者當你在馬拉松後吃甜食時，但許多人都認為糖是大腦必需的營養素。
禁食時，大腦會使用酮體獲取能量
我很早就解釋過，當你禁食時，你的大腦不會直接使用脂肪酸作為能量，而是使用肝臟中產生的酮體作為能量。因此，脂肪酸不能穿過血腦障壁與此無關。
酮體和酮症酸中毒
糖尿病患者由於胰島素分泌較弱，無法攝取葡萄糖，因此身體會利用肝醣或進行糖質新生作用來產生糖，但仍無法進入細胞，因此會大量產生酮體。這會導致血液變成酸性，這可能會變得危險。
不過這適用於不能分泌胰島素的人，所以只要能正常分泌胰島素就沒問題。
限制碳水化合物時的估計酮體水平
如果您不確定，您也可以使用測量血糖水平的機器來測量您的酮體水平。
作為指導，如果您的酮體含量約為0.5 mmol/L，則可以說您具有生酮體質。酮體的單位通常為μmol/L。微是10的負6次方，毫是10的負3次方，所以1000μmol/L就是1mmol/L。在酮症酸中毒狀態下，酮體水平為5000μmol/L（5mmol/L），與生酮體質的人相比有一個數量級的差異。
一些提倡生酮飲食的人建議 1 mmol/L 至 3 mmol/L 的飲食，但在我看來，即使是 0.5 mmol/L 似乎也是一種相當堅忍的限制碳水化合物的方法。
我們建議限制碳水化合物的攝入，使酮體水平不超過 1 mmol/L。
