[生活事件小科學]#3 都是你害我睡不著-提神的咖啡因

在下午或是晚上喝了含有咖啡因的飲料而晚上睡不著的情形
是我們常常聽到或是親身經歷過的經驗
但是在說明咖啡因如何提神前,先來跟說說會想睡覺的原因

首先從生物的能量貨幣ATP開始說起,ATP的中文名稱叫做三磷酸腺苷
ATP在經過水解等產生能量的反應後會形成Adenosine
Adenosine的中文名稱叫做腺苷
腺苷是一種神經傳導的抑制劑
它會與腦神經細胞上一種稱為腺苷受體蛋白的蛋白質接合
結合後會開始作用導致產生昏昏欲睡的感覺

我們都知道咖啡裡面的提神物質叫做咖啡因
咖啡因之所以可以成為提神物質
是因為咖啡因可以取代腺苷的位置與腺苷受體蛋白結合
干擾腺苷受體的原本的作用
使神經元保持活躍
我們就不會進入昏昏欲睡的狀態

==========提神原理分隔線==========
正式講解咖啡因提神的原理之前再介紹幾位角色
cAMP (Cyclic adenosine monophosphate,環單磷酸腺苷)
5'-AMP (5'-Adenosine monophosphate)
肝醣、葡萄糖還有剛剛提到的能量貨幣ATP

還有幾位催化反應進行的輔助角色--酵素,或是稱為酶
它們是
PDE (Phosphodiesterase, 磷酸二酯酶)
PKA (Protein Kinase A, 蛋白激酶A)
GPK (Glycogen phosphorylase kinase, 肝醣磷酸水解酶激酶)
GP (Glycogen phosphorylase, 肝醣磷酸水解酶)

終於要進入重點了
先講一個故事便於了解整個反應過程

故事開始:
原本有一對夫妻計畫生子
但是太太卻外遇
丈夫之後也跑去找一個女A在一起
女A發現整件事後,去和好姊妹們說這件事
姊妹們一氣之下把氣出在無辜的路人身上,還把人家分屍

稍微代換一下
cAMP原本會與PDE結合後產生一種稱為5'AMP的物質
但是如果在這個反應中有咖啡因來攪局的話
咖啡因會抑制PDE的活性使cAMP無法與PDE結合產生5'AMP
如果這時體內有高濃度的cAMP的話,cAMP會與PKA結合
並且使PKA活化而釋放出一種具有催化其他酶的特性的次單元
而這個PKA次單元會活化GPK,被活化的GPK會進而活化GP
GP會將肝糖水解成葡萄糖
之後葡萄糖會進入醣解作用和一個稱為檸檬酸循環的反應
至於這兩個反應的反應路徑比較複雜這裡先跟你說它長成這個樣子
檸檬酸循環會產生ATP、NADH、FADH等的能量貨幣
身體產生能量之後就會變得亢奮而不想睡覺
咖啡因提神的故事也到這邊告一個段落


==========到YouTube收看影片版==========
https://youtu.be/UZONJm7YZhk


==========同場加映小知識==========
The quick brown fox jumps over the lazy dog.
這一句話使用了A~Z全部26個字母
這一句話也常用於測試英文字體的顯示效果