糖代谢

互联网2013-11-15

2120

指糖类在细胞内的代谢途径。植物可以通过光合作用合成糖。人和动物体内的糖主要来自植物性食物，特别是小麦、大米、玉米等主食中的淀粉。糖的主要生理功能是供给能量。能量是在糖氧化分解过程中逐步释放的。食物中的淀粉及其他糖类先经消化道中的酶水解成单糖，再吸收入血液输送到各种组织。人和动物的消化道中没有水解纤维素的酶，不能消化纤维素。但不少微生物如细菌、真菌等能产生纤维素酶。反刍动物能食草，就是因为胃中有这类微生物。动物的肝和肌肉可以糖原的形式贮存葡萄糖。分解时，这两种糖原均先酶促降解成磷酸葡萄糖再与葡萄糖分解代谢汇合。肝糖原也可经磷酸葡萄糖，转变为葡萄糖以补充血糖，肌糖原只能供肌肉利用。淀粉在植物细胞中也先分解为单糖再利用。葡萄糖在细胞内的分解有无氧氧化、有氧氧化、磷酸戊糖循环等多种途径。在无氧情况下，葡萄糖酵解成丙酮酸，再还原成乳酸或酒精及其他产物。此过程称无氧酵解或发酵，所产生的能量较少。在有氧情况下，葡萄糖经酵解生成丙酮酸，再经氧化脱羧基作用，转变成乙酰辅酶 A。后者通过三羧酸循环彻底氧化为二氧化碳和水。此过程产生的能量较多，是需氧生物获取能量的主要途径。丙酮酸是经复杂的丙酮酸脱氢多酶体系的催化，转变成乙酰辅酶 A的，参加这一酶系的辅酶有辅酶 A（含泛酸）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD ）等，总反应式为：

丙酮酸 辅酶 A NAD →乙酰辅酶 A CO2 NADH H

在植物和一些微生物体内，糖还可循乙醛酸循环分解。此循环是三羧酸循环的支路，因乙醛酸为其中间产物，故名。其总反应是：

2乙酰辅酶 A NAD 2H2 O→琥珀酸 2辅酶 A NADH H 即 2分子乙酰辅酶 A可通过此循环生成一分子琥珀酸，后者不但可补充三羧酸循环上的物质，还可作为合成葡萄糖的前体物质。如植物种子发芽时，乙醛酸循环很活跃，可把贮存脂肪降解所生成的脂肪酸转变成葡萄糖。在动植物和微生物体中，普遍存在的另一条糖的分解途径是磷酸戊糖途径。开始时， 6-磷酸葡萄糖经脱氢和脱羧反应生成 5-磷酸戊糖和 CO2 ，然后 5-磷酸戊糖经过若干复杂的转糖基反应，又生成 6-磷酸葡萄糖。整个过程可以看作是每 6个 6-磷酸葡萄糖分子经过一系列反应重新变成 5个分子，另一个分子则分解为 CO2 。 6（ 6-磷酸葡萄糖） 6O2 → 5（ 6-磷酸葡萄糖） 6CO2 5H2 O Pi磷酸戊糖途径产能不多，但有独特的生物学意义。首先，核酸中的戊糖赖此途径供应。其次，脱氢反应的辅酶是 NADP （烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸），反应后产生的还原型辅酶 NADPH是生物体的“还原力”，可直接参加合成代谢中许多重要的还原反应，如长链脂肪酸的合成，光合作用组织中磷酸丙糖的还原，许多羟基化反应（如苯丙氨酸转变成酪氨酸），肾上腺皮质固醇的还原等。另外，循环的中间产物还可转变成多种物质。植物可以通过光合作用，利用大气中的 CO2 合成糖。蔗糖不仅是重要的光合作用产物，而且是糖类在植物体内转运的主要形式；在自然界分布很广，特别在甘蔗、甜菜、菠萝的汁液中最多。蔗糖在高等植物中的主要合成途径是：

UDPG 6-磷酸果糖→ UDP 磷酸蔗糖

磷酸蔗糖→蔗糖 磷酸

式中 UDPG是尿苷二磷酸葡萄糖的缩写符号，其结构式是：

它是由 1-磷酸葡萄糖与尿苷三磷酸（ UTP）作用生成的。淀粉合成时，主要的葡萄糖基供体是腺苷二磷酸葡萄糖（ ADPG）。在酶的作用下，供体将葡萄糖基转移到受体（含葡萄糖基的寡糖）上，经多次重复形成含α -1， 4糖苷键的直链淀粉。然后部分α -1， 4键酶促转换为α -1， 6键，使直链淀粉转化为支链淀粉。人和动物肝脏及肌肉中糖原的合成过程与支链淀粉的合成相似，但以 UDPG为葡萄糖基供体，催化反应的酶也不相同。其他单糖如果糖、半乳糖等先转变成 1-磷酸葡萄糖，再合成糖原。非糖物质如丙酮酸、甘油、乳酸和大多数氨基酸，以及三羧酸循环的中间代谢物等，可以转变为葡萄糖和糖原。非糖物质转变为糖称作糖异生作用，主要在肝脏中进行，在肾脏中也可进行。在糖原储备耗尽时，糖异生作用是葡萄糖的重要来源。糖异生作用中的一些步骤与酵解相同，而方向相反，正好是酵解中某些反应的逆反应。但是，有数个步骤则是由另外的酶催化的不同类型的反应。所以，糖酵解和糖异生是分别独立进行的代谢途径。这很有利于机体对代谢的调节。糖可以分解产生乙酰辅酶 A，转而合成脂肪酸；糖又可转变成磷酸甘油；因而糖能转变成脂肪。体内糖原的贮备有限，如食用过多的糖类食物，多余的糖就以脂肪的形式储存。这就是食量过大易发胖的原因。