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糖代谢综述
摘要:在人体内糖的主要形式是葡萄糖及糖原。葡萄糖是糖在血液中的运输形式,在机体糖代谢中占据主要地位;糖原是葡萄糖的多聚体,包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等,是糖在体内的储存形式。葡萄糖与糖原都能在体内氧化提供能量。食物中的糖是机体中糖的主要来源,被人体摄入经消化成单糖吸收后,经血液运输到各组织细胞进行合成代谢很分解代谢。机体内糖的代谢途径主要有葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他己糖代谢等。
关键词:葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成与糖原分解、糖异生、糖代谢异常相关疾病。 正文:
一 糖的消化吸收
糖是人类食物的主要成分,约占人类食物总量的50%以上。提供能量是糖最初的生理功能,此外糖还是重要的碳源,也是组成机体组织结构的重要成分。食物中的糖类主要有:植物淀粉、动物糖原、麦芽糖、蔗糖、乳糖和葡萄糖等。食物中还有的大量维生素,能起到刺激肠蠕动等作用,也是维持健康所必须的糖类。
食物中的糖类一般以淀粉为主,唾液和胰液中都有α-淀粉酶,可水解淀粉分子内的α-1,4-糖苷键。由于食物在口腔停留的时间很短,所以淀粉消化主要在小肠内进行。在胰液的α-淀粉酶作用下,淀粉被水解为麦芽糖、麦芽三塘及含分支的麦芽异糖和由4~9个葡萄
糖残基构成的α-临界糊精。寡糖的进一步消化在小肠粘膜刷状缘进行。α-葡萄糖苷酶(包括麦芽糖酶)水解没有分支的麦芽糖和麦芽三塘,α-临界糊精酶(包括麦芽异糖酶)则可水解α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键,将α-临界糊精和异麦芽糖水解成葡萄糖。肠粘膜细胞还有蔗糖酶和乳糖酶等,分别水解蔗糖和乳糖。
葡萄糖被小肠上皮细胞摄取是一个依赖Na+的耗能的主动摄取过程。利用ATP提供的能量,从基底面被泵出小肠上皮细胞外,进入血液,从而降低小肠上皮细胞内Na+浓度,维持刷状缘两侧Na+的浓度梯度,使葡萄糖能不断地被转运。 二 糖的无氧氧化
在机体缺氧条件下,葡萄糖经一系列酶促反应生成丙酮酸进而还原生成乳酸的过程称为糖的无氧氧化,由于这个过程常见于运动时的骨骼肌,因与酵母的生醇发酵非常相似,故又称为糖酵解。糖无氧氧化反应过程分为糖酵解途径和乳酸生成两个阶段,其具体过程如下:葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖;6-磷酸葡萄糖转变为6-磷酸果糖;6-磷酸果糖转变为1,6-二磷酸果糖;磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖;磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛;3-磷酸甘油醛氧化为1,3-二磷酸甘油酸;1,3-二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸;3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸;2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸;磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移给ADP形成ATP和丙酮酸;丙酮酸被还原成乳酸。
糖酵解中大多数反应是可逆的,而酶活性的改变并不能决定可逆
反应的方向,糖酵解途径中的调节点就在于酶对三个非可逆反应的调节。葡萄糖的无氧酵解也进行着能量的转换,1分子葡萄糖在缺氧的条件下转变为2分子乳酸,同时伴随着能量的产生,产生2分子ATP;糖原开始1分子葡萄糖单位糖酵解成乳酸,产生3分子ATP。 糖无氧酵解的意义极大,在无氧或缺氧的条件下,作为糖分解供能的主要途径,为机体快速供能:
(1)骨骼肌在剧烈运动是相对缺氧,此时可利用糖的无氧酵解补充能量。
(2)登山或旅行中,从平原登上高原的初期。氧气变得比较稀薄,此时也需要糖的无氧酵解来提供能量。
(3)严重贫血,大量失血,呼吸障碍,肺及心血管疾病的病人的缺氧,也需要糖的无氧酵解来提供能量。 三 糖的有氧氧化
糖的有氧氧化是指葡萄糖生成丙酮酸后,在有氧条件下,进一步氧化生成乙酰辅酶A,经三羧酸循环彻底氧化成水、二氧化碳及能量的过程。这是糖氧化的主要方式 ,是机体获得能量的主要途径。
反应过程:第一阶段是葡萄糖氧化生成丙酮酸。这一阶段和糖酵解过程相似,在细胞质中进行。在缺氧的条件下丙酮酸生成乳酸。在有氧的条件下丙酮酸进入线粒体生成乙酰辅酶A,再进入三羧酸循环。第二阶段是丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A。第三阶段是丙酮酸氧化脱羧生成的乙酰辅酶A彻底进行氧化,即进行三羧酸循环。进入三羧酸循环葡萄糖彻底氧化分解成水、CO2和产生能量。而脱羧反
应生成的二氧化碳则通过血液运输到呼吸系统而被排出,是体内二氧化碳的主要来源。三羧酸循环是一个由一系列酶促反应构成的循环反应系统,首先由乙酰CoA与草酰乙酸缩合生成含3个羧基的柠檬酸,再经过4次脱氢、2次脱羧,生成4分子还原当量和2分子CO2,重新生成草酰乙酸,也称为三羧酸循环。
糖的有氧化的生理意义:糖有氧氧化的主要功能是提供能量,人体内绝大多数组织细胞通过糖的有氧氧化获取能量。
糖的酵解与糖的有氧氧化的联系:在无氧的条件下,糖无氧酵解产生的ATP的速度和数量远远大于有氧氧化,为产生ATP的主要方式。但在有氧的条件下,酵母菌的酵解作用受到抑制。这种现象同样出现在肌肉中:当肌肉组织供氧充分的情况下,有氧氧化抑制糖无氧酵解,产生大量量能量供肌肉组织活动所需。缺氧时,则以糖无氧酵解为主。 四 磷酸戊糖途径
磷酸戊糖途径是葡萄糖氧化分解的另一条重要途径,它的功能不是产生ATP,而是产生细胞所需的具有重要生理作用的特殊物质,如NADPH和5-磷酸核糖。反应可分为两个阶段:第一阶段是氧化反应,产生NADPH及5-磷酸核糖;第二阶段是非氧化反应,是一系列基团的转移过程。其关键酶为6-磷酸葡萄糖脱氢酶。
磷酸戊糖途径的生理意义:磷酸戊糖途径不是供能的主要途径,它的主要生理作用是提供生物合成所需的一些原料。
1.提供NADPH作为供氢体参与多种代谢反应 。NADPH是体内许多
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