糖代謝
一、代謝的基本概念(Basis concepts of Metabolism)
機(jī)體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)是在酶的催化下完成的。在細(xì)胞內(nèi)這些反應(yīng)不是相互獨(dú)立的，而是相互聯(lián)系的，一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物可能就是下一個(gè)反應(yīng)的底物，這樣構(gòu)成一連串的反應(yīng)，稱之為代謝途徑(pathway)，由不同的代謝途徑相互交叉構(gòu)成一個(gè)有組織有目的的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)(network)，稱為代謝(metabolism)。體內(nèi)的代謝途徑主要分為兩類：一類是由大分子(多糖、蛋白、脂類等)不斷降解為小分子(如CO2，NH3，H2O)的過程稱之為分解代謝(catabolism)；另一類是由小分子(如氨基酸等)生成大分子(如蛋白質(zhì))的過程稱之為合成代謝(anabolism)。分解代謝主要分三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段是由復(fù)雜的大分子分解為物質(zhì)基本組成單位的過程，即糖、脂肪和蛋白質(zhì)降解生成葡萄糖、脂肪酸、甘油和氨基酸；第二階段是由這些基本分子轉(zhuǎn)變?yōu)榇x中間產(chǎn)物，即活潑的二碳化合物的過程，如上述葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等降解為乙酰CoA，這期間有少量能量的釋放，生成ATP；第三階段是乙酰CoA氧化生成CO2和H2O的過程，這期間生成的NADH，F(xiàn)ADH2通過氧化磷酸化過程，生成大量ATP。合成代謝一般不是分解代謝簡單的逆向反應(yīng)，而是由不同酶催化的，通常需要消耗ATP，還原供氫體多為NADPH。很顯然，分解代謝是一個(gè)發(fā)散的過程(divergent process)，而合成代謝是一個(gè)集合過程(convergent process)。在正常的機(jī)體內(nèi)，代謝受著嚴(yán)格的調(diào)控(regulation)，處在動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)中，這種調(diào)節(jié)主要是通過各種代謝途徑中關(guān)鍵的限速酶的活性變化來實(shí)現(xiàn)的。調(diào)控發(fā)生在兩個(gè)水平上：一個(gè)是細(xì)胞內(nèi)水平，主要由代謝底物、產(chǎn)物的多少來完成；第二個(gè)是整體水平，主要通過神經(jīng)－內(nèi)分泌系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
二、食物中糖的消化和吸收(Digestion and absorption of carbohydrates)
食物中的糖類主要是植物淀粉(starch)和動(dòng)物糖原(glycogen)兩類可消化吸收的多糖、少量蔗糖(sucrose)、麥芽糖(maltose)、異麥芽糖(isomaltose)和乳糖(lactose)等寡糖或單糖，這些糖首先在口腔被唾液中的淀粉酶(α-amylase)部分水解α-1，4糖苷鍵(α-1.4glycosidic bond)，進(jìn)而在小腸被胰液中的淀粉酶進(jìn)一步水解生成麥芽糖，異麥芽糖和含4個(gè)糖基的臨界糊精(α-dextrins)，最終被小腸粘膜刷毛緣的麥芽糖酶(maltase)、乳糖酶(lactase)和蔗糖酶(sucrase)水解為葡萄糖(glucose)、果糖(fructose)、半乳糖(galatose)，這些單糖可吸收入小腸細(xì)胞。此吸收過程是一個(gè)主動(dòng)耗能的過程，由特定載體完成，同時(shí)伴有Na+轉(zhuǎn)運(yùn)，不受胰島素的調(diào)控。除上述糖類以外，由于人體內(nèi)無β-糖苷酶，食物中含有的纖維素(cellulose)無法被人體分解利用，但是其具有刺激腸蠕動(dòng)等作用，對(duì)于身體健康也是必不可少的。臨床上，有些患者由于缺乏乳糖酶等雙糖酶，可導(dǎo)致食物中糖類消化吸收障礙而使未消化吸收的糖類進(jìn)入大腸，被大腸中細(xì)菌分解產(chǎn)生CO2、H2等，引起腹脹，腹瀉等癥狀。
三、糖的主要生理功能(Functions of carbohydrate)
糖是自然界最豐富的物質(zhì)之一，人體每日攝入的糖比蛋白質(zhì)、脂肪多，占到食物總量的百分之五十以上，糖是人體能量的主要來源之一，以葡萄糖為主供給機(jī)體各種組織能量，1克葡萄糖完全氧化分解可產(chǎn)生2840J/mol的能量，除了供給機(jī)體能量以外，糖也是組成人體組織結(jié)構(gòu)的重要成分：與蛋白質(zhì)結(jié)合形成糖蛋白(glycoprotein)構(gòu)成細(xì)胞表面受體、配體，在細(xì)胞間信息傳遞中起著重要作用；與脂類結(jié)合形成糖脂(glyeolipid)是神經(jīng)組織和細(xì)胞膜中的組成成分；還有血漿蛋白、抗體和某些酶及激素中也含有糖。糖的基本結(jié)構(gòu)式是(CH2O)n，故也稱之為碳水化合物。
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