微觀生理作用閒聊 (一) - 健身

先給你一個鼓勵!

我不是物理電動力學專家
單純修正原PO一些重要觀念 (也許是中文翻譯的誤會)

只是接下來的討論不知道符合版規嗎 ?


※ 引述《fukyou (小小的奮鬥)》之銘言：
: 這個文章我想聊的是一些事物運行的內部秩序
: 偶爾來板上 見到有板友經歷我也為自己準備過的經驗 儘管不盡相同 但不少相似的地方
: 以前我曾有些疑問 所以花時間金錢看訓練的參考書 常常一看就看了很久
: 而且也很專心 卻感到雖寫得很詳細 包山包海
: 但是許多敘述 對我來說並非如此理所當然的原理 簡單帶過時 心中累積疑個個疑惑
: 「為什嬤都這樣呢？」 「喔？...這個字怎麼讀啊...？」
: 看了反而又有新的不知道的地方 直到花了一些功夫請教 找到了答案
: 才感到心情很好有買了這嬤好看的書 覺得感恩 才用哈比書套小心細心包好 以妨被螞蟻
: 這篇閒聊文 我簡化了較為繁瑣的地方 像是方程式
: 而重要卻名氣不大廣的物事 則直接使用原文 比較容易複製貼上去考察這篇文敘述的真偽
: 獻給正在剛起步為自己找資料跟操練自己的新榜友
: ---前言完---
: 板上問題很多 隨便舉一個實例：「訓練後吃什嬤呢啊？」
: 這樣一個的問題 我們可以看到發生的許多過程：

: 1.從食物中得到能量

: 手放開一個蘋果 我買的蘋果就會往下掉
: 而撿起來吃則要做功 分解蘋果也要
: 吃了蘋果以後 身體內部從食物中得到能的過程之間
: 每一處的運作 都是來自電子與質子間的作用力
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不同分子間的電子間交互作用 或說電荷重新分布

(質子要參與反應就是核子反應)


: 是一種化學過程 我們已對此了解甚多 並利用原理打造了今日的物質世界
: 這一篇文章 我將會對原理的發展、化學決定的這個部份 做一個簡單的介紹

: 2.身體分子與食物分子之間的互相識別

: 我們的身體到底是如何"感覺"到營養的啊?
: 可以看一個東西 某物質的運輸 是透過一個交通載具 使用過後的載具 叫NAD
: NAD運的就是它專門載的客人 叫葡萄糖
: 當細胞缺少葡萄 NAD就會開始沒事然後堆積 當NAD停擺地足夠多 則累積了一定的重量
: 就像坐蹺蹺板一樣 一個小孩舉不起大人 但是小孩一多就鐵行了
: 也更像是保險絲 假設一個產品平常要運作 沒事動不動就燒掉的話 必然會被市場淘汰
: 當超過該一定的重量 蹺蹺板的另一端(細胞 基因組轉錄)就會突然有了動作
: 看起來就像它有鬥志了似的
: 而特定的載具只認識某種營養素 像是某種碳水化合物 或是某種蛋白質 某種脂質
: 吸收的素材不同的話 代謝途徑的抵達時間也自然不一樣 當然材料本身的用途也不一樣

生物體中細胞分子間的識別有 空間 與 價電子相對正或負值

水對生物體的重要性就是因為提供決定正負價的 氫 與 氧 原料

比方說 EH
A -----> B

A 改變的是多一個氫原子
與隨之而來物理空間的改變......可以想成圓形變正方形

E 是酵素.....蛋白脢 荷爾蒙etc 有很多名字

酵素的氫(H) 在反應中失去了
就仰賴生物體內的水分補充才能重新參與反應


: 3.訊息與模件組裝
(?)

: 什麼是訊息呢 訊息可以是：
: 動作時所屬的限制必然屬於物理 如果在水中游 就要對抗流體力學的定律
: 但是空有對抗這些環境的機械動力 像是揮手 也沒有用
: 還要有可以控制手的神經系統 兩者定要互相協同 這造成了一個結果
: 就是內在的神經網路一定會跟外面的互動有一種「聯絡」的模式

你指的是神經傳導物質嗎 (dopamine etc)

細胞間的離子通道 ion channel
通常用鉀 與 鈉離子 K+ Na+ 濃度調控開關 (產生電位差)
這是為什麼吃太多鹽不好.................同理吃太多含鉀也是

: 在邏輯上必找到：以訊息起點
: 所以當我們訓練後吃進了東西 不只是增加了某種物質的儲量
: 同時也有告知了身體 此時此刻有某種物質儲量增加的訊息的意義
: 讓身體對這樣的訊息做出相關的反應

: 又訊息也可以是：
: 　當我們吃進東西 上面那個2.的蹺蹺板讓某細胞知道有東西達成條件要啟動
: 而它跟其他身體模件必然有互相協調 靠的就是訊息 沒有訊息─就沒有合作

: 而訊息也可以是:
: 當我們訓練過特定的相關單元之後 挑戰了那些單元的工作能力若是具足夠壓力
: 在特定的期間內 我們身體會做出適應的反應 讓身體適應環境
: 不過適應力必須 不但是有限、而且是有期限的
: 因為一個能力的增強往往具有拮抗多效的性質
: 當我們把環境、生物本身條件的參數 個別設定成獨立的維度做預期的模型
: http://ppt.cc/q1ac http://ppt.cc/LJkl http://ppt.cc/jcTX

: 我們可以發現某種能力突出、具備某種特徵 不一定必蘭就是當下的優點
: 就好像有田 有高薪的工作 也可以突然被人抓去勞改
: 在能量與工作實體互動的型態 往往我們可以發現到許多實例 像是
: 推進器性能很好 速度很快 往往同時也增加了輪胎的壓力 還有燃料資源等等的壓力
: 在資源不足的時候 打造一個耗費大的性能 是可以簡單被數學計算否定的
: 比方說生物打造能生育的成熟身體的時刻 是可被推理的 比方說單純地架空某一種生物
: 就算牠永保健康、不老化 被老虎抓到、被鱷魚拖進水裡 還是會死
: 現在留有DNA資料的生命 它的上一代都有繁殖過 這在數學上跟性早啟就有了正相關
: 環境的壓力越大 我們可以預測性發育的時間會有某種程度的提前
: 並發現在統計上 預測對現實的預知程度有相當的效力
: 通過上下兩點 我們可以知道訓練的訊息與資源淨收的訊息對能力消長來說是相結合的
: 當我們在訓練後 若通知身體有充足的資源 在工作能力的維護、或是實作有限的增強
: 都可以處在比較好的環境去發揮食物對身體再生的功能、還有發揮機能成長的潛力

以上原PO想藉機電整合 mechatronics 的模型討論生物體內運作方式

我是接受 外在環境與物種行為 演化 那一派

生物體有天生DNA決定其表現構造與行為
透過演化是不斷修正(DNA 突變)以適應生活
動物行為學家就是試圖從行為找出一個邏輯

我相信人體是可以經由自我(大腦)行為鍛鍊的
畢竟所有的行為能力是透過大腦調控
所謂的情緒因子會造成大腦 滿足 愉悅 或 抗拒 排斥
進而影響人體內作用方式

: 所以一個簡單的例子 我們可以發現它的工作具有很多方面的有趣問題
: 而存在其中的這些原理 同時也體現在其他很多事物的運作秩序之上
: 像我們的農夫種田 我拿錢跟他買 把我的糧食放進袋子裡慢慢吃
: 米靠雨 泥土 還有水兒 我的兔子吃狼尾草
: 生物的生長與型態、分子基礎、細微結構、控制系統、運動、模式、溝通
: 這些秩序都存在我們的日常生活中

就是食物鏈的觀念...

這個觀念可巨觀(生態平衡)可微觀(受體與授體間循環)


: 而第一篇我想閒聊的是有胱於化學決定的這個部份
: ------前言完-----

: 我們都知道我們的身體依賴著細胞核中的DNA籃圖構成特定的結構(之後會再回來談)
: 把DNA序列中的順序 對應在材料上 介此調控生物體資訊的表達
: 1953年 華生跟克里克做出正確的DNA分子模型 開創了分子遺傳學

: 盪是 當時的人包括這兩位都對為什麼DNA這種化學成份單調的物質
: 能構成細菌到動植物間 無窮無盡的、現在還在有更新的物種名單 仍然有很多不大清楚
: 部過 當時DNA的確認 我們認識到其構成原理卻是非常簡單而完美
: DNA總共只有四個字母 分別是ATGC四個東西 而這四個東西之間的作用力
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分子 核甘酸 Nucleotide

DNA 去氧核糖核甘酸: 雙股螺旋體
RNA 核糖核甘酸: 單股螺旋體 <-- 許多病毒感染後會終身帶原
因病毒植入 RNA
SARS 可怕點在於此
基因工程就是仰賴此原理強迫微生物突變

華生與克里克最了不起的創意在於

在電子顯微鏡(同步輻射)還沒被創造出的時代
他們就提出了一個 3D 螺旋結構的分子模型
此之前蛋白質是一個形狀很抽象............都用結構性破壞方法定結構 質譜儀etc
無法精準討論分子間的作用

克里克是物理學家
生物學系因此有一門需要數學很厲害的部分


: 是靠磁力互補的胱係結合 ─
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氫鍵 hydrogen bonding

: 當我們把雙股螺旋的另一單股拉開一點點 每股螺旋間會放出磁力
: 一股上的A吸引另一股上的T G則是跟C有磁力 會很快完美地重新結合起來


以下二個故事是電磁學的歷史
跟物理化學提出 氫鍵模型 關係不太大

: 但這種磁力是哪裡來的呢
: 1791年 有一個很窮的兒童 住約克郡 叫做法拉弟
: 法拉弟讀書很用功 極乖 所以有一個叫戴維的有錢人就叫他做自己的助手
: 給他買一些線圈 還有幾個磁鐵 跟一個指南針 跟一些破爛
: 法拉弟很高興 就在那邊玩
: 有一天 法拉弟發現如果一個磁鐵從線圈丟過去 線圈中間會有電流
: 而且他還發現 電流通過的時候 指南針居南會轉彎
: 於是他開始想這些東西的關係
: 他問自己 為什嬤沒電指南針還會指呢 而且他拿一些破東西遮住指南針 發現沒辦法阻擋
: 所以他救發現了電磁的背後的場

: 後來有個叫馬克士威的人 他喜歡寫數學 他發現法拉弟的發現應該可以給他寫數字
: 他寫一寫 不但把法拉弟發現的一個個東西寫起來 而且還能聯在一起寫
: 最後整理好一個規納好的方程組 叫做馬克士威方程式
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他真的很厲害
: 馬克士威方程式 和其他數學上的方程式都是一樣的
: 可以通過方程組 讓馬客士威不用在像法拉弟一樣
: 花一堆錢買線圈 就可知磁鐵跟指南針還有電的影響
: 馬克士威的方程式 是讓躲在後面的場走出來 大大方方就在眼前
: 用數字清楚地表示了不同層面問題之間的深層連繫:電場、電流與磁場

: 今天的世界徹底利用了這樣方便的東西製造了很多產品 因為我們對它的了解除了概念上
: 更可以透過數學做完全吻合、精密的計算運用 來設計工具、解釋現象 造成文明的進步
: 而馬克士威還不滿意 因為一組優秀的方程式總是能預知還沒有發生過的事情
: 就像天文學家會用方程式預測不認識的星星裡頭的現象
: 馬克士威又想了一些東西加進去 讓它的方程事能做預測可以做得更方面的事
: 於是誕生了新的方程式
: 但是沒想到 新方程式 居然預測了某種波的存在
: 那個波受到了兩個場的影響來回擺蕩 就像聲波一樣

這組波函數方程式運用的地方非常廣

討論原子(分子)間的量子力學就是以此做原型

: 聲音的速度取決於空氣分子相互作用的具體細節 隨著大氣壓力跟溫度而變化
: 大氣壓力代表空氣分子之間的遠近 而溫度則是可以推導出分子碰撞後的速度
: 可以利用方程組 可以推測出波的速度
: 法拉弟的操作再次與馬克士威的數學天賦聯手 那麼方程式預測的電磁波速度到底是多少
: 呢?
: 馬克士威的波居然以每秒299792公里的速度前進
: 這透露了如果我們手上拿著一個電磁力的裝置 那麼接收裝置的相對速度無論如何變化
: 某種東西的速度總是保持不變 如果這是對的 我們將永遠無法追上某種東西
: 並且絕對空間與絕對時間的概念也不存在了
: 法拉弟在揭示電與磁的基本原理時
: 蒸氣時代設計的第一條克利夫頓吊橋的工程師正在把大西部鐵路從倫敦延長到布里斯托

: 1864年 馬克士威成功完成了法拉弟研究所得的總結歸納 揭示了光的祕密
: 同年 克利夫頓吊橋完成竣工
: 不久後 布魯克林大橋與巴黎的艾菲爾鐵塔完成竣工 高聳雲霄
: 在那時 世人清楚地看到 牛頓的偉大成就
: 也清楚表現了牛頓力學 遠不是抽象的數學冥想
: 它的成功展現在全世界的各個角落 見證了一切
: 不難想像 當十九世紀的科學家們面對馬克士威方程式
: 一個直接從根本上挑戰牛頓世界觀的理論時
: 心目中的抗拒與困惑
: 直到1905年 一位年輕的理論物理學家 靜悄悄地在紙上證明了
: 大自然與馬克士威站在同一邊
: 人類對電磁力的了解跟應用 我是回應在前幾篇大大的我的某個推文所推的一小段
: 做一個比較清楚一點的敘述
: 為了不離題 就簡單到達這邊

: 當然之後的發展就更大了 隨著我們對基本粒子的了解越來越深入
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電子商品越來越輕薄短小
與半導體製程演進將進入 電子大小.....目前是28nm光學製程為主流


: 無論是醫療器材 還是可以觀察到原子尺度如此細小的工具 都因為這樣而精進
: 在大尺度的方面 也延伸到了太空實作的等級
: 例如說 全球衛星定位系統在地球上無處不在 它的正常運作要依賴愛因斯坦理論的準確性
: 一張24顆衛星組成的衛星網在距海平面兩萬公里的高空 它們每一篇都會繞地球兩圈
: 而它們工作原理其中重要的一環就是衛星上需要非常精準的時鐘
: 而衛星以每小時一萬四千公里的速度前進 狹義相對論 將導致衛星上的鐘每天走慢7微秒
: 如果放任不管的話 每天將會產生十公里的大偏差呢
: 如果拋棄了這些常識的應用 盲目的採信一些直銷商品而不去自我思考的話
: 實在是很可惜的事


: 所以DNA結合 基本的原理是因為自然界中所有的原子都是由質量構成的
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^不懂你想表達的

: 一方面每個原子中的電子所處位置不同 另一方面除氫以外的原子 電子數都不止一個
: 當兩個原子相互接近 都帶正電的質子會互斥
: 但排斥力不及一個原子中的電子與另一個原子中的質子產生的引力
: 結果就是兩原子最終以最合適的方式排列 束縛在一起產生某種分子
: (這種過程 通稱化學) 而生物是以這樣的電磁力組合起來
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物理 與 化學 的區分老實說我也不知道 XDD
被物理化學轟炸過三學期的人應該有這感觸

基本的觀念是

不同原子(參週期表)有不同的質量
帶有不同的電子量..................嚴謹討論不使用數目值而用電量值
因帶電量的不同而有不同的特性......可以想成不同人不同個性
自然界當中原子很少單獨存在
科學家前輩們發現分子間其中的規則
提出了 電子分布 的一個假設模型
試圖合理說明自然界的奧秘
而現代工程就是利用這些奧秘 創造人工合成品


: 所以電子是一種我們大家都該感謝的粒子 因為我們都是由它所構成
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電子到底是不是像 一個球 呢
近代的假設傾向說是 波
可以用數學式推測其能量與方向的假設粒子

: 他們同時也在電線中流動產生電流的粒子 是燈泡發光、使電腦開機
: 而我們之所以能做各種動作 能走路 也是因為細胞有能負載電子的分子
: 像是NADPH 句尾的H就是氫 氫有一個電子
: (蓄積電子能量的分子NADPH可以提供電子讓膽固醇、脂肪酸、和激素等等的生物合成
: 還有物質的轉化 以及GSH等免疫功能的調節
: http://en.wikipedia.org/wiki/Pentose_phosphate_pathway
: The PPP is one of the three main ways the body creates molecules with reducing
: power, accounting for approximately 60% of NADPH production in humans.

: 葡萄糖─澱粉的代謝途徑 可提供佔60%NADPH的製造)
: 而細胞在主動運輸的過程首先要依賴帶電荷的實體
: 如果細胞膜的一端有一個離子移開 那麼同一端必然會進行相反電荷的一個離子移開
: (或是另一端的同電荷離子移開) 使電荷保持電中性
: 沒有保持電中性的話 就有不平衡的電荷 形成了電位差─也就是泵
: 有了泵就會產生移動的力
: 自此生物就有了許多明確由化學決定論的事件 而在遺傳物質之後則是訊息決定論
: 下一篇我會詳述兩個場之間所發生的現象跟現象之間的規律
: 打字打到累了....待續

分子間電位差的原理
有點像因為 分子組成原子的個性與能力不同

討論電位差一定要有個基準點去定義
標準氫 定作 0點.....................就是大家都跟氫去比體重 看誰重誰輕
喜歡搶電子的電位差相對值就會是負值
喜歡丟電子的則是正值

自然界 搶電子與丟電子間 速率相同則達到一個 相對的 動態平衡

若改變其中一個條件..................比方說吃東西補進能量 運動消耗能量
則重新運動以達到下一個平衡

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原PO 你好認真喔
把這麼難的書當興趣

好久沒有複習物理化學....


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