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碳水化合物代谢

吸收后的碳水化合物,在动物体内进行同化作用与异化作用的过程。由小肠吸收的葡萄糖,经门静脉进入肝脏。其中一部分在肝脏进行代谢,另一部分则通过肝静脉进入血液循环。葡萄糖在肝脏中可合成肝糖原暂时贮存,也可以氧化分解供能,或转变成其他物质(如脂肪、某些氨基酸),肝糖原还可以分解为葡萄糖进入血液。进入血液的葡萄糖随血液循环输送到各组织细胞。

吸收后的碳水化合物,在动物体内进行同化作用与异化作用的过程。

由小肠吸收的葡萄糖,经门静脉进入肝脏。其中一部分在肝脏进行代谢,另一部分则通过肝静脉进入血液循环。葡萄糖在肝脏中可合成肝糖原暂时贮存,也可以氧化分解供能,或转变成其他物质(如脂肪、某些氨基酸),肝糖原还可以分解为葡萄糖进入血液。进入血液的葡萄糖随血液循环输送到各组织细胞。在各组织中可以合成糖原贮存在肌肉中,也可以直接氧化供能,或转变成其他物质(脂肪、某些氨基酸)。糖在体内代谢概况见图1。

糖原合成是由许多葡萄糖分子聚合起来的。葡萄糖经一系列酶的催化与尿苷三磷酸(UTP)生成尿苷二磷酸葡萄糖(UDP-G),同时释放出焦磷酸(P-P)。在微量的糖原存在的情况下,由糖原合成酶催化,使UDP-G分子中的葡萄糖借α-1,4糖苷键联结到糖原HAC比Ac-具有更大的脂溶性,因而可以依赖浓度梯度进入上皮细胞。随着VFA的吸收,胃、肠腔中碳酸氢根不断积聚,这种阴离子较容易被吸收。当VFA产生速度因发酵过程旺盛而大于吸收速度时,造成VFA的积聚,使pH值下降。在pH4.5~7.0范围内,pH值愈低VFA吸收愈快。这是因为随着pH分子上,使原来的糖原增加一个葡萄糖残基。重复上述反应,形成分枝很多的大糖原分子。

图1 糖代谢一般概况

糖原分解是糖原在磷化酶的作用下,生成葡萄糖-1-磷酸(G-1-P),G-1-P在磷酸葡萄糖变位酶催化下,转变为葡萄糖-6-磷酸(G-6-P)。G-6-P在所有组织中都可以再合成糖原或进行各种分解代谢。并在肝脏、肾脏中由葡萄糖-6-磷酸酶的催化水解为葡萄糖和无机磷酸。糖原的合成与分解见图2。

图2 糖原的合成与分解作用

糖分解代谢供给能量主要有无氧分解、有氧分解和磷酸戊糖三个途径。

G-6-P在一系列酶的催化下与ATP反应生成磷丙糖磷酸二羟酮、甘油醛-3-磷酸,它们之间可互变。甘油醛-3-磷酸在生成丙酮酸的同时释放能量生成ATP。在无氧的条件下,丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下还原生成乳酸。在有氧的条件下,丙酮酸在丙酮酸脱氢酶系催化下生成乙酰辅酶A(CoA)。乙酰CoA经三羧酸循环反应彻底氧化生成CO2、H2O和ATP。磷酸戊糖途径供能是G-6-P在肝、骨髓、脂肪组织、乳腺、肾上腺皮质及红细胞等组织中,经另一种酶系作用生成5-磷酸核糖和5-磷酸木酮糖,二者交叉互变,然后生成果糖-6-磷酸和甘油醛-3-磷酸。

由消化道吸收的己糖,除葡萄糖外,还有少量其他己糖,如果糖、半乳糖及甘露糖等。在体内转变为葡萄糖或其中间代谢产物被利用。

由消化道吸收的VFA,其中丙酸与CoA作用生成丙酰CoA,在ATP参与下与CO2作用生成甲基丙二酸单酰CoA,再经变位酶催化生成琥珀酰CoA。此产物是三羟酸循环的一个成员,它可通过草酰乙酸变成磷酸烯醇式丙酮酸。磷酸烯酮式丙酮酸可经糖异生作用合成糖,也可彻底氧化为CO2、H2O,并供给能量;丁酸在ATP和CoA参与下,活化为脂酰CoA,然后再经β-氧化产生乙酰CoA;乙酸活化后生成乙酰CoA。乙酰CoA可进入三羧酸循环彻底氧化成CO2、H2O和释放能量,也可以参加其他代谢。

糖代谢的中间产物磷酸丙糖所产生的α-磷酸甘油和乙酰CoA所产生的脂肪酸,是合成脂肪的原料。糖代谢产生的α-酮酸,例如α-酮戊二酸、丙酮酸、羟基丙酮酸、草酰乙酸等经转氨基或联合脱氨基作用的逆过程合成非必需氨基酸

糖代谢各个途径间的相互关系见图3。

图3 糖代谢途径总图