漫画咖啡因：效力原理漫谈

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转载：咖啡因可能系当今社会唯一一种被认可嘅成瘾“药物”，我哋可以大大方方承认对咖啡上瘾，而唔会产生任何不良嘅社会影响。只要小小一杯，就能让人精神为之一振。但是点解喝完咖啡就会精神？点解精神过后，人会比以前更累？作者在文中用漫画嘅形式解释‌咖啡因使人精神振奋嘅原理。本文来自Medium，作者David B. Clear，原文标题“How Caffeine Works”。

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你系咪想过咖啡因嘅工作原理？到底是边啲成分有咁强悍嘅力量？

事实证明，不管是以边种形式（含糖饮料、含糖苏打水、咖啡等），咖啡因起作用嘅原理都系相同嘅。具体嚟讲，咖啡因是作为腺苷受体拮抗剂来发挥作用嘅。不用担心，我将喺文中用漫画嘅形式解释其中嘅原理。

乜嘢是腺苷？

想要认识咖啡因，你首先需要认识腺苷（adenosine）。想要认识腺苷，你首先需要认识ATP。事实上，ATP系一种重要嘅分子，生物化学家将其称之为“生命嘅燃料”。

我哋就从ATP开始讲起。

我哋需要食物才能生存，其中好重要嘅原因就是食物能为我哋提供能量，呢啲能量是我哋嘅肌肉、大脑和体内所有生物反应嘅基础。问题在于，我哋唔可以直接畀大脑塞披萨，指望脑细胞可以立刻吸收其中嘅能量。

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毕竟，不管我哋将一块披萨切到多小，都唔可以被细胞所吸收。食物进入我哋嘅体内后，需要被分解和消化，使之成为可以供身体吸收嘅分子。呢一步是需要肠胃来完成嘅，而分解出来嘅分子之一就是葡萄糖。

和披萨不同，葡萄糖系一种足够小嘅分子，可以融进血液、遍布全身。但是，虽然葡萄糖足够小且含有能量，佢仍然无办法轻易地被第啲细胞所吸收。所以，葡萄糖需要被进一步分解。幸运嘅系，人体中有一种机制可以做到呢一点，呢一步系喺线粒体中完成嘅。

线粒体吸收一部分葡萄糖和氧气，并在细胞呼吸嘅过程中将葡萄糖进一步分解。将葡萄糖分解后就产生‌ATP，佢嘅全称是三磷酸腺苷。噉就是我哋前文提到嘅“生命嘅燃料”，佢是细胞运作嘅动力。

举个例子，如果细胞是街头游戏机，噉样ATP就是游戏币，只有投入足够嘅游戏币，游戏机先可以正常运转。

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没有游戏币，游戏机就会黑屏。没有ATP，细胞就会停止运作。

ATP有一个非常花哨嘅化学公式：

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非化学专业嘅朋友可能对咁样嘅公式感到恐惧，别担心，我会将佢简化一下，使读者便于理解：

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在这张图片里，如大家所见，ATP是由一个腺苷分子和三个磷酸盐组成，呢就是佢嘅名——三磷酸腺苷——嘅由来。

而家，为细胞提供能量嘅正系ATP中锁喺一齐嘅三个磷酸盐（下图黄色部分）。

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三个磷酸盐嘅化学键能通过水解嘅方式分解。所谓嘅水解，就是通过水破坏化学键，释放能量。

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分解嘅过程中会产生大量嘅能量，而呢啲能量正系我哋体内细胞中所需要嘅。佢不仅是肌肉细胞收缩和膨胀嘅动力，仲要是大脑细胞产生电嘅源泉，更为蛋白质和脂肪等复杂分子嘅构建提供动力，或者是使物质得以进出细胞。简而言之，佢为人体存活所需嘅所有细胞活动提供能量。

在水解过程丧失一个磷酸盐后，我哋睇到嘅就只剩下“二磷酸腺苷”（ADP），也就系一个腺苷分子和两个磷酸盐链接。

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这两个磷酸盐嘅化学键中还保存一定能量，能量会在下一次水解过程中释放出来。

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随住第二个磷酸盐嘅消失，我哋而家只剩下一个磷酸盐和腺苷，佢被称为单磷酸腺苷（AMP）。

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当最后一种磷酸盐也用尽后，我哋就只剩下一个“孤零零”嘅腺苷分子。

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那么乜嘢是腺苷呢？我哋知道佢系一种咖啡因拮抗剂（呢个名词我之后会解释），是三个磷酸盐被水解后仅剩嘅分子。

腺苷点样使人犯困

你可能听过褪黑素，呢系一种可以滲入血液嘅催眠激素。但是，褪黑素和黑夜并唔系我哋犯困嘅唯一原因。人嘅疲劳程度还取决于自己白天嘅活跃程度——如果在沙发上坐‌一整天睇电视，噉样到晚上也唔会觉得好累。但是如果每天忙于考试，或者在客厅里到处乱跑，噉样一日之后就会感到劳累。

那么，使我哋感到劳累嘅深层原因到底是乜嘢？事实上，人越是活跃，对能量嘅需求就越高，消耗嘅ATP就越多。我哋已经认识‌在水解释放能量嘅过程度，ATP会变成ADP、AMP和最终嘅腺苷。一日下来，大量嘅腺苷堆积正系我哋感到困倦嘅原因。

在我哋嘅大脑里，就有专门为接收腺苷嘅神经受体。

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你可以将呢啲受体想像成为腺苷量身定做嘅“接收站”。

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一旦呢啲腺苷分子插入受体，就会启动相应嘅生物化学反应，对外表现就是神经元反应迟钝。如果比喻嘅话，就相当于腺苷分子开始向神经元唱催眠曲，使人困倦。

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当大脑中有越来越多嘅腺苷，我哋嘅倦意就会越来越浓。

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噉就是点解白天越活跃，ATP消耗越多，我哋最终就会感到越劳累。

咖啡因会干扰腺苷嘅“催眠曲”

我哋已经认识‌腺苷嘅积累点样使人感到困倦。而家我哋可以开始认识咖啡因可以成为腺苷拮抗剂嘅原因。

让我哋先睇一下腺苷和咖啡嘅化学式：

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我在这里将化学式简化‌一下：下图中左边蓝色嘅系腺苷，右边橘色嘅系咖啡因。

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咖啡因和腺苷嘅形状相似，可以落在大脑中为腺苷设立嘅受体中。

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但和腺苷不同，咖啡因唔会减缓神经元嘅运作。咖啡因占据‌呢啲受体，阻止腺苷畀大脑唱“催眠曲”，从而让我哋保持清醒。

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用科学术语来讲，咖啡因就是腺苷嘅拮抗剂（antagonist）。顾名思义，拮抗剂就是堵塞某啲生化反应受体嘅物质。当我哋说咖啡因是腺苷嘅拮抗剂，意思就是咖啡因可以阻挡腺苷进入受体，从而阻断腺苷嘅功能。

因为腺苷嘅作用就是使人困倦，因此被咖啡因阻塞后我哋就会保持清醒。

腺苷嘅“复仇”

咖啡因阻断腺苷受体嘅能力非常强，有时候佢可以让你一整天保持清醒。但是和所有药物一样，咖啡因也有自己嘅缺点。简单嚟讲，就是人嘅大脑会重新“长”出受体，来接收呢啲游离在外嘅腺苷。

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新嘅受体长出来后，就意味住：一啲受体被咖啡因占据，另一啲则被腺苷占据。

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因此，喺喝完咖啡过‌一定时间后，咖啡因就不再使人清醒。我哋可能会有一段时间处于中间状态：既不困，也不精神。

喝咖啡不再起作用嘅现象也可以用“咖啡耐受性”来解释：一旦你开始习惯‌咖啡因，你就需要更大剂量嘅咖啡因来阻断新长出嘅受体。

更糟糕嘅，喺缺乏咖啡因刺激嘅情况下，你嘅大脑会接收更多嘅腺苷，因此倦意就更明显。

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结果就是，喺没有咖啡因嘅情况下，人会因为疲惫而睁不开双眼，需要更多杯意式浓缩。

译者：Michiko