代谢系统拆解 01 - 从吃进去到被吸收:把消化画成一张函数调用图

「代谢系统拆解」三篇一组,这是第一篇。第二篇讲进入血液之后被谁取走,第三篇讲胰岛素怎么工作、糖尿病出了什么问题

起因很简单:想搞清楚一顿饭吃下去,身体到底对它做了什么。网上能找到的图不是简略到只剩「碳水→血糖」,就是专业到全是缩写和箭头,看完还是不知道中间发生了什么。

于是自己画了一张。

把每一步当成一个函数

画的时候用了一个结构:每一步都是一次函数调用

  • 在哪儿发生 —— 函数体。口腔、胃、小肠腔、小肠细胞表面、结肠,各是一个场所。
  • 输入什么 —— 上一个场所交过来的东西。
  • 用哪个酶 —— 工具。酶自己不被消耗,只负责把输入变成输出,很像一个不改变自身状态的参数。
  • 输出什么 —— 返回值,交给下一个场所。

这个对应不是硬凑的。消化本来就是一条流水线,每一站只做一件事,做完把半成品交给下一站。写成 小肠腔(胃(口腔(食物))) 是准确的。

图上还有两套编码,各管一件事,互不干扰:

  • 形状 = 这是哪一类东西:胶囊是物质,六边形是酶,管子是运输途径,圆柱是储存池,带门框的小方块是细胞膜上的转运体。
  • 颜色 = 属于哪一类营养:青色是糖,紫色是蛋白质,金色是脂肪,灰色是场所。顺着一种颜色就能一路追下去,看某类营养从吃进去一直走到血液里。
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画的过程中被打脸的几个地方

真正有意思的不是画图本身,是画的时候发现好几个我原本以为对的事情其实是错的。每一条我都去查了文献才敢往上写。

脂肪根本不经过肝脏那一关。 糖和氨基酸被吸收后都走门静脉,先送进肝里过一遍筛查,剩下的才放行进全身血液。脂肪不是 —— 它在肠细胞里被重新打包成乳糜微粒,太大了进不了毛细血管,只能走淋巴管,一路绕过肝脏,直到锁骨附近才汇入血液。所以三大类营养里,只有脂肪是不受肝脏首过筛查的。很多流程图这一条画错了,画成脂肪也乖乖进门静脉。

果糖有两个来源,走的路完全不同。 蔗糖里的果糖是和葡萄糖手拉手连着的,必须由小肠细胞表面的蔗糖酶把手掰开才游离出来 —— 注意酶只是解绑,果糖分子本身一点没变。而果葡糖浆、蜂蜜、水果里的果糖本来就是单个的,它一个酶都不需要,直接走 GLUT5 那扇门进细胞。把这两种混成一个框,就会得出「果糖也要被消化」的错误印象。

短肽不是先切碎再运进去的。 我一开始画成「肽酶在细胞外把短肽切成氨基酸 → 氨基酸进细胞」,这是反的。真实顺序是二肽三肽由 PepT1 整个搬进细胞,进去之后才被细胞内的酶切开。这和游离果糖、和脂肪是同一类情况:过膜的时候没变,进去以后才被处理。

小肠对膳食纤维的吸收是零,不是「吸收一部分」。 人的基因组里就没有能切开纤维素那种化学键的酶。淀粉里葡萄糖之间的连接方式(α-1,4)我们有酶能切,纤维素里的连接方式(β-1,4)没有 —— 只差一个键的朝向,结果一个能吃、一个不能吃。所以纤维一路原样穿过口腔、胃、小肠腔,连小肠细胞表面的刷状缘都动不了它,直接进结肠。真正被吸收的是结肠里的细菌细菌自己的酶发酵出来的短链脂肪酸,那已经是另一种物质了。有意思的是这里发生了一次「换类别」:进去的是碳水,出来的是脂肪酸。

半乳糖几乎全部被肝扣下,当场就转成了葡萄糖。 喝牛奶摄入的半乳糖,在全身血液里基本查不到 —— 它从来没有以半乳糖的身份进过体循环。果糖也差不多,只有葡萄糖是大量放行的。所以肝不只是个「调度台」,它对不同的糖是区别对待的。

还有一个数字上的坑。 关于果糖,流传最广的说法是「肝脏首过截留 70–90%」。查下来这个数字来自「肠 + 肝」合起来的测量 —— 人身上取不到门静脉血,肠占多少、肝占多少至今没有人测出来。把内脏区的总数安到肝一个器官头上,是个以讹传讹的结果。

图里其他值得一看的地方

  • 淀粉要过三道工序(唾液淀粉酶 → 胰淀粉酶 → 刷状缘的麦芽糖酶)才能变成能吸收的葡萄糖;蔗糖和乳糖只需要最后一刀;游离果糖一刀都不用。这就是喝糖水比吃米饭升糖快的直接原因。
  • 胃对糖来说基本是空转:唾液淀粉酶一进胃就被酸灭活了。胃真正干活的对象是蛋白质。
  • 蛋白质的第一步不是「切」而是「拆」:胃酸先把蛋白质的立体结构散开,胃蛋白酶才切得动。
  • 胆汁不是酶,它不切东西。它的作用是把大油滴打散成极小的油滴,把表面积撑开,胰脂肪酶才有地方下刀。
  • 一个甘油三酯拆完,得到的是「1 个单酰甘油 + 2 条游离脂肪酸」,不是 3 条 —— 因为胰脂肪酶只拆第 1 号和第 3 号位置那两条,第 2 号那条留着不动。而留着不动是有道理的:进细胞之后要把甘油三酯重新装回去,在这个半成品上再挂两条,比从光秃秃的甘油从头组装省事得多。

图下面还有一排说明卡片,把糊精、单酰甘油、细胞膜上那几扇门(SGLT1、GLUT5、PepT1)、结肠和大肠的关系这些名词都单独解释了一遍 —— 这些词平时很少见到,不解释一下确实不好懂。


最后说明一下:这是我自己的学习笔记,不是医学专业内容。图上每个数字和机制我都尽量去查了文献,有争议的地方也在卡片里标注了「这一条尚无定论」,但仍然可能有错。涉及身体状况和用药的问题,请咨询医生。