生物體的肌肉算不算熱機，肌肉的工作效率如何，跟內燃機比？
生物體的肌肉算不算熱機，肌肉的工作效率如何，跟內燃機比？
肌肉消耗三磷酸腺苷，不像內燃機燒油，三菱酸腺苷的利用率高不高。肌肉跟內燃機比，哪個高效可靠？
從另一個方面看吧：生物體運動需要的能量比生物化學合成所需要的能量小得多得多，比起後者前者的能量耗散可以忽略不計。
熱機是把底物全部氧化掉然後利用熱能，要是生物體也以這種方式利用能量那化學合成就是扯淡了（根本不足以產生所需的能量）。具體過程參見教材底物水平磷酸化和氧化磷酸化相關章節。
化學合成到底比運動需要多多少能量？我們來估算一下。
首先，在真核細胞中，通過 dynamic actin polymerization 的方式來產生動力的消耗是 1 ATP/ actin 單體。分子標記實驗顯示金魚的 epithelial keratocytes 以0.2 μm/s的速度延伸 actin 纖維，而 actin 單體的長度接近 2個/5 nm 纖維。
由於大多數讀者對這一數量級缺乏感性認識，所以我們來估算一下另一個過程中的能量消耗，即從氨基酸合成蛋白質的過程中的能量消耗。
在金魚 keratocyte 細胞里1 μm^3的空間里約有(2–4) × 10^6個蛋白質（你可以想像一下有多擠），每個蛋白質平均約為300-400個氨基酸大小。也就是大約10^9 aa/μm^3。要共價連接一個氨基酸到肽鏈上需要消耗大約4個 ATP。而一個金魚的 epithelial keratocyte 細胞的容積大約為500 μm^3，這意味著需要500 μm^3 ×
10^9 aa/μm^3 × 4 ATP/aa ≈ 2 × 10^12 ATP來合成它所有的蛋白。問題是蛋白質是有半衰期的，它過一段時間就會被降解掉，而細胞需要重新合成這些蛋白質來補充它們。我們取半衰期的平均值為24h~10^5s，那麼可以算得細胞用於蛋白質合成消耗 ATP 的速率約為≈2 × 10^7 ATP/s，幾乎是用於運動消耗的 ATP 的數量級的100倍。
雖然這些計算都是很粗糙的估算，但得到的數量級估計是可以接受的。這也就說明了要說明的問題。
註：生物體產熱是由一套精確的系統調節的，比如經典的 glucagon/insulin 調節通路，在此不作詳細討論。一些生物體能夠以解偶聯的方式產熱，將化學能直接轉換成熱能。不過這就是另一個問題了。
參考文獻 Flamholz A Et al. The quantified cell. Mol. Biol. Cell. Vol. 25(3497-9). （內容和數據均來自此文獻，其中詳細的參考文獻就不轉貼了）人體中ATP利用率為45.5 %一般汽車內燃機效率為30%左右 記得高能磷酸鍵斷裂能量利用率就是那麼多，高中生物好像學過
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