山东北镇医学院刘元发
物质、能量和信息是任一自动控制系统不可缺少的三要素。人体是一个多层次的复杂的自动控制系统。因此，人体的生命过程也可概述如下:
在人体各级层次的不同水平上，物质代谢过程都可以描述为一定的“结构”。这些“结构”的共同特点是：有序、稳定而又不断地更新。
在细胞主要的氧化供能场所——线粒体，除了其本身复杂的有序结构外，其中电子传递系统以及氧化磷酸化偶联过程的各种酶、辅酶，都准确地安排在一定的位置上，按一定的规律活动，依次传递氢或电子，完成能量的
释承和偶联功能。这复杂酶系的空间布局，启动程序，都是高度的有序结构，而且在细胞生命过程中，显示了充分的稳定性(或周期性的变化，即动态的
稳定)。同时，这些酶、辅酶以及其他构筑分子又都需要不断地更新(即所谓“身体成份的动力状态”)(1)。在以上两种形式的结构之中，还有第三种形式的有序结构，那就是其中的代谢物质分子。从输入产物——瞬息万变的中间产物，到输出物质，形成相对稳定的代谢物分子“流”。
内部成分不断地流动、更新, 而从整体上看则是相对稳定。一个器官, 甚至整个人体, 也在不同程度上具备这些特点。这种“结构”是有序的。
按热力学第二定律应是不稳定的，是远离热力学平衡态的( 即熵最大状态)。但在生命过程中, 这种“结
三
构”在一定范围内却是相当稳定的。这是远离
从现在开始教学反思热力学平衡态的一种定态。它是由大量分子在运动中、变化中形成的“宏观”(相对)现象。它不断地有能量、信息与外周环境交换，有人称之为“耗散结构”。(2)若从数学看来，只要输出影响输入，就算两者之间存在反馈。于是，这种稳定的“流”可以认为存在“虚拟”的反馈环。
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在代谢过程中的细节上，虽然不是大量分子，两个或几个分子也有类似
的结构。如两个分子的互变(振动)有: 线粒体膜内外苹果酸-草酰乙酸循环；
细胞膜上载体构型的互变等。三个分子的环式衔接有：丙酮酸脱氢酶系对辅
酶A的乙酰化作用；鸟氨酸循环等。多分子组成的“环”、“链”有：三羧
酸循环；电子传递链等。它们共同的模式如图所示。在这种“环”结构的
转动中, 形成物质的流动，完成一定的功能。
上述物质代谢的结构，是生命活力的基础，有序本身是能量的表现，是
成都制药一厂信息的表现，是能量和信息的统一。这种结构的相劝稳定是有条件的。(3) (4)
其条件大概分三个方面。第一是“流”。是输入物质的供给和输出物质的
清除都必须限定在某个速度范围之内。任一方阻塞都能使“流”遏止。任
一方过量又会使“流”的结构改变。最后使生命过程趋于瓦解。其二是“力”, 是输入物质和输出物质之间的自由能梯度，或内能梯度( 或克分子内能梯度)。代谢物分子在“流动”中，内能降低，能量通过各种形式的“偶联”而转移，使生命活性分子内能增加或新旧交替。第三是与代谢过程中有信息、能量交换
的周围环境, 整体的或细胞的。如pH、温度、粘度、渗透压等。
它们影响“结构”的生物学“效率”。
物质、能量、信息相辅相成
在生命过程中, 物质、能量和信息是互相依存、互相制约的。
人体的物质代谢过程，从食物在消化道的消化吸收开始，中间合成代谢、分解代谢的某些坏节，代谢物质在血液中的运输，到肾脏的滤过、排泌，都
需要能量供应。而且进食本身还会引起所谓“食物的特殊动力作用”，即暂时的耗能增加。同时，物质代谢过程也无处不需信息。食物的消化、吸收和终末产物的排泄, 都受神经、激素的影响, 中间代谢受酶的催化, 而酶给
构的特异性是由遗传信息决定的。
人体能量的产生来源于物质代谢, 能量的储存和利用需具体的物质形
式（三磷酸腺苷等）。能量的分配、转化、转移或称“偶联”受激素、神
经的调节。如甲状腺激素、生长激素等。在分子水平上, 能量还来源子生
物大分子立体构型的改变和振动。如酶的变构: 生物高分子的结合可放出
江西赛维破产声子能（5）等。
人体信息的产生、储存、传递和效应即调整过程，对物质、能量代谢
过程的依赖性更是无容置疑。除了神经递质、受体、激素等生物活性分子
的功能活动受物质、能量的影响之外, 代谢物分子“流”，既然可称之为有
序结构, 则在宏观上可显示出种种信息。如活细胞中某些简单的有机分子丙二酸等，在体外化学反应中，当在某一温度和浓度时，宏观上溶液颜可出现红蓝交替的周期改变，或在溶液中形成围绕某一中心的旋转波，成为“化学振荡器”、“化学钟”(6)。据此，人们推论生物体内广泛存在的节律性也许与生化反应中大量代谢分子或多个细胞的宏观效应有关。这种宏观效应在拓扑分布上的改变会导致某些“生物钟”异常的疾病, 如心房或心室纤维颤动等。
总之, 生命过程是物质代谢、能量转化和信息调整的对立统一过程。作方物质-能量-信息模式的例子很多。(见表)如细胞内物质代谢的化学能三磷酸腺苷, 维持细胞膜上钠-钾泵的运转, 使细胞内外形成一定
的离子浓度差，多种离子浓度差的综合形成膜电位，膜电位是位能，一经激发其除极过程只是位能变为电流的传布。而位能的重新积蓄需要时间，具体说就是物质代谢、能量转化的时间，作为心肌细胞，这就是细胞的不应期。
物质、能量、信息与医疗、保健、体育
由于物质、能量、信息三者关系渗透到人体生理、病理，各系统、各
层次。所以在作医疗、保健工作时也应经常注意到它们之间相互制约、相
互依赖的关系，采取相应的措施，才能收到预期的效果。
1.调整物质代谢，注意信息、能量
临床所见的物质代谢障碍性疾病，多数由信息调节障碍所致。所以通
过信息调整来代谢障碍，已是临床所习用的方法。如胰岛素糖尿病，男性激素氮质血症，安体舒通部分顽固性腹水等等。另外，
越来越多的代谢性疾病被发现与遗传信息异常有关, 日益引起人们的重视。但在某些情况下, 人们容易忽略了三者的依存关系，而使企图促进病人物
质代谢的设想归于失败。
如临床上有些极度消瘦、昏迷、长期饥饿的病人，体内能量处于疲惫
状态，需要补充营养促进其物质代谢过程。但这时若给以饱餐或鼻饲过多
难消化（好能多）的食物，却可能加重病人衰竭或发生消化道出血、穿孔，甚至死亡。对这种病人输液稍多稍快，又可能发生心力衰竭。说明物质代
谢过程对能量、信息的依赖性。
计算机应用研究
的病人需要吸氧。但若该病人肺泡通透性降低，肺通气、灌流比例失调或血pH升高造成氧合血红蛋白解离度降低等，都可能使吸氧无效。说明临床上纠正物质代谢紊乱必须首先解决该物质代谢全程中每个环节的
能量供应、信息调整问题。
2 .要保持代谢的“结构”
物质代谢过程顺利、高效进行的基础是它的“结构”。这个“结构”
维持的条件如前所述是“力”,“流”，和环境。
所谓“力”，是输入和输出物质的由自能梯度。若代谢不充分，如：缺氧
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