31第三节碳水化合物的代谢
生物化学学习题碳水化合物的代谢途径与能量转化解析及标准
生物化学学习题碳水化合物的代谢途径与能量转化解析及标准碳水化合物是生物体内广泛存在的一类重要有机分子,它们在生物体内可以通过不同的代谢途径进行能量的转化和利用。
本文将对碳水化合物的代谢途径及能量转化进行解析,并探讨相关标准。
一、碳水化合物的代谢途径1. 糖酵解糖酵解是一种无氧代谢途径,首先将葡萄糖分解为丙酮酸和乳酸,同时生成少量的ATP。
这一过程在缺氧条件下进行,常见于肌肉组织和微生物。
2. 无氧呼吸无氧呼吸是生物体在缺氧环境中将葡萄糖完全氧化为水和二氧化碳的过程。
它产生大量的能量(ATP),但同时也会产生有害的乳酸或乙醛。
3. 有氧呼吸有氧呼吸是生物体在充氧环境下将葡萄糖氧化为水和二氧化碳的过程。
这是一种高效的代谢途径,能够产生更多的能量(ATP)。
有氧呼吸包括糖酸循环和电子传递链两个阶段。
4. 糖原合成当机体的能量需求较低时,葡萄糖会通过糖原合成的途径形成糖原贮存在肝脏和肌肉中,以备不时之需。
糖原合成需要ATP的参与,防止了葡萄糖过量进入血液。
5. 糖异生糖异生是生物体内非糖物质(如脂肪和蛋白质)转化为葡萄糖的过程。
这一过程通常在长时间禁食或碳水化合物摄入不足时发生,以满足机体对葡萄糖的需求。
二、碳水化合物的能量转化1. ATP的产生碳水化合物的代谢过程中,最终会生成ATP。
ATP是一种储存和释放能量的分子,在生物体内扮演着重要的角色。
通过有氧呼吸产生的ATP数量更多,这也是为什么有氧呼吸能够提供更大能量的原因。
2. 热能的产生碳水化合物的代谢过程中,也会产生一定量的热能。
这是因为碳水化合物的分解、合成以及能量转化都是放热反应,会释放热能。
热能对维持生物体的正常温度非常重要。
3. 能量的利用与储存碳水化合物在生物体代谢过程中提供能量,使得生物体能够进行各种生命活动。
同时,过剩的碳水化合物也可以储存为糖原或脂肪,以备不时之需。
这样可以确保生物体在短期或长期内有足够的能量供应。
三、相关标准1. 糖类的进食量标准人体对碳水化合物的需求是每日总能量的50-60%。
碳水化合物代谢途径
碳水化合物代谢途径碳水化合物代谢途径是指人体内对碳水化合物进行消化、吸收、合成、储存及利用的过程。
碳水化合物是人体主要的能量来源,其代谢途径可以分为糖原代谢和糖酵解代谢两种。
一、糖原代谢糖原是一种多糖,由多个葡萄糖分子连接而成。
糖原主要储存在肝脏和肌肉中,是糖类的主要储备物质。
当血液中的葡萄糖浓度降低时,肝脏中的糖原会被分解成葡萄糖,释放到血液中供身体各器官使用。
同时,肌肉中的糖原也会被分解成葡萄糖,供肌肉使用。
在饮食摄入足够的碳水化合物时,血液中的葡萄糖浓度较高,肝脏会将其转化为糖原储存。
当血液中的葡萄糖浓度下降时,糖原会被分解成葡萄糖,供身体各器官使用。
如果长时间不摄入碳水化合物,糖原储备会逐渐减少,导致低血糖症状。
二、糖酵解代谢糖酵解是指葡萄糖在无氧条件下分解成乳酸或酒精,产生少量能量的代谢途径。
这种代谢途径主要发生在肌肉中,是肌肉进行短时间高强度运动时的能量来源。
在有氧条件下,葡萄糖可被分解成丰富的能量,并产生CO2和水。
这种代谢途径称为糖有氧氧化,主要发生在心肌和肝脏中。
糖酵解和糖有氧氧化是相互补充的代谢途径。
在高强度运动时,肌肉需要快速产生能量,因此糖酵解是主要的能量来源。
而在长时间低强度运动时,肌肉需要大量的能量,因此糖有氧氧化成为主要的代谢途径。
三、其他代谢途径除了糖原代谢和糖酵解代谢外,碳水化合物还有其他代谢途径。
例如,部分碳水化合物可被转化为脂肪,储存于脂肪组织中。
此外,一些低聚糖和纤维素可被肠道内的微生物分解,产生短链脂肪酸等物质,供肠道细胞使用。
碳水化合物代谢途径是人体内一个复杂的过程,涉及多个器官和代谢途径的协同作用。
了解这些代谢途径的原理和特点,对于保持身体健康和科学饮食有着重要的意义。
碳水化合物的代谢
碳水化合物的代谢碳水化合物在体内分解过程中,首先经糖酵解途径降解为丙酮酸,在无氧情况下,丙酮酸在胞浆内还原为乳酸,这一过程称为碳水化合物的无氧氧化。
由于缺氧时葡萄糖降解为乳酸的情况与酵母菌内葡萄糖“发酵”生成乙酸的过程相似,因而碳水化合物的无氧分解也称为“糖酵解”。
在有氧的情况下,丙酮酸进入线粒体,氧化脱羧后进入三羧酸循环,最终被彻底氧化成二氧化碳及水,这个过程称为碳水化合物的有氧氧化。
(一)无氧分解1.糖酵解过程由于葡萄糖降解到丙酮酸阶段的反应过程对于有氧氧化和糖酵解是共同的,因此把葡萄糖降解成丙酮酸阶段的具体反应过程单独地称为糖酵解途径。
整个过程可分为两个阶段。
第一阶段由 1 分子葡萄糖转变为2 分子磷酸丙糖,第二阶段由磷酸丙糖生成丙酮酸。
第一阶段反应是一个耗能过程,消耗 2 分子ATP;第二阶段反应是产能过程,一分子葡萄糖可生成 4 分子的ATP,整个过程净生成2 分子ATP。
2.糖酵解作用的生理意义糖酵解产生的可利用能量虽然有限,但在某些特殊情况下具有重要的生理意义。
例如重体力劳动或剧烈运动时,肌肉可因氧供应不足处于严重相对缺氧状态,这时需要通过糖酵解作用补充急需的能量。
(二)有氧氧化葡萄糖的有氧氧化反应过程可归纳为三个阶段:第一阶段是葡萄糖降解为丙酮酸,此阶段的化学反应与糖酵解途径完全相同。
第二阶段是丙酮酸转变成乙酰辅酶A。
第三阶段是乙酰辅酶 A 进入三羧酸循环被彻底氧化成CO2 和H20,并释放出能量。
三羧酸循环由一连串的反应组成。
这些反应从有 4 个碳原子的草酰乙酸与 2 个碳原子的乙酰CoA 的乙酰基缩合成 6 个碳原子的柠檬酸开始,反复地脱氢氧化。
通过三羧酸循环,葡萄糖被完全彻底分解。
糖有氧氧化的生理意义:有氧氧化是机体获取能量的主要方式。
1 分子葡萄糖彻底氧化可净生成36~38 个ATP,是无氧酵解生成量的18~19 倍。
有氧氧化不但释放能量的效率高,而且逐步释放的能量储存于ATP 分子中,因此能量的利用率也很高。
碳水化合物代谢与能量产生
碳水化合物代谢与能量产生碳水化合物是人类主要的能量来源之一,它们在体内通过代谢过程产生能量。
在这篇文章中,我们将探讨碳水化合物的代谢过程以及与能量产生的关系。
一、碳水化合物的代谢过程1. 摄入与消化:碳水化合物主要来自食物摄入,如米饭、面包、蔬菜等。
在进食后,碳水化合物会在口腔和胃中开始消化,经过胃酸的作用,将其分解成简单的糖类。
2. 吸收与转运:简单的糖类通过肠道壁被吸收进入血液循环,经过肝脏的转运,最终到达全身各组织细胞。
3. 糖酵解:在细胞内,简单糖类经过一系列的反应,通过酵素的作用被分解成丙酮酸和磷酸甘油酸。
4. 三羧酸循环(TCA循环):丙酮酸和磷酸甘油酸进入TCA循环,与氧化还原反应结合,生成能量携带分子ATP和NADH。
5. 呼吸链:TCA循环过程中产生的能量携带分子NADH进入呼吸链,在线粒体内进行一系列的反应,最终将NADH氧化为ATP,产生大量的能量。
二、能量产生过程碳水化合物的代谢过程产生的能量主要通过ATP分子产生。
ATP是一种细胞内的能量携带分子,呼吸链过程中形成的NADH进一步参与氧化磷酸化反应,最终将其转化为ATP。
在呼吸链的过程中,NADH被氧化为NAD+,同时释放出氢离子(H+)。
这些氢离子被推动移动到细胞膜内,形成梯度。
这个过程称为氧化磷酸化。
氢离子通过酶ATP合酶进入细胞膜内,通过ATP合酶酶活性,催化ADP和磷酸结合生成ATP。
这个过程中产生的ATP即为身体内的能量储备,供细胞进行各种生物化学反应,并为肌肉收缩、器官运动等生理功能提供动力。
三、碳水化合物与能量需求人体对能量的需求来自于各种不同的活动,如平时的基础代谢、运动、生长发育等。
碳水化合物通过摄入与代谢为这些能量需求提供能量供应。
在运动中,碳水化合物是最主要的能量来源。
由于碳水化合物代谢过程较为快速,能够迅速供给肌肉需要的能量,因此在高强度运动中,身体会优先选择碳水化合物作为能量来源。
此外,碳水化合物的代谢还与神经系统的正常功能密切相关。
碳水化合物代谢及其调节
碳水化合物代谢及其调节碳水化合物是人体能量的重要来源之一,但是如果摄入过多则可能会导致肥胖和其他疾病的发生。
在人体内,碳水化合物的代谢与多种物质和酶的作用密切相关,因此了解碳水化合物代谢及其调节是维持健康的关键。
一、碳水化合物代谢碳水化合物的代谢涉及多个阶段,包括消化、吸收、利用和储存等过程。
其中,碳水化合物的消化主要发生在口腔、胃和小肠中,食物中的碳水化合物经过消化酶的作用被分解为单糖,在小肠内被吸收到血液中。
吸收后的单糖进入肝脏,一部分被转化为葡萄糖,通过血液输送到各组织细胞中,参与细胞内氧化反应产生能量。
另一部分被存储在肝脏和肌肉中,作为糖原储备,以备不时之需。
当体内血糖水平过高时,胰岛素会促进糖原合成和葡萄糖进入脂肪细胞储存,从而降低血糖水平。
碳水化合物代谢还涉及到糖酵解途径和三羧酸循环。
在糖酵解途径中,葡萄糖被代谢为乳酸或丙酮酸,并生成少量ATP,可在无氧情况下提供能量。
三羧酸循环是有氧代谢的主要途径,能够将葡萄糖代谢为二氧化碳和水,并在线粒体内产生大量ATP。
二、影响碳水化合物代谢的因素1.胰岛素胰岛素是重要的代谢调节激素之一,能够促进葡萄糖的吸收和利用,并降低血糖水平。
胰岛素的分泌受到食物、体内血糖水平和自主神经系统的调节。
2.肌红蛋白肌红蛋白是肌肉细胞内的肌肉蛋白质,能够通过对氧的亲和力来影响糖原的代谢。
肌红蛋白含氧量高时,糖原分解速度减缓,肌肉内糖原储备增加,有利于细胞内代谢的平衡。
3.运动运动能够增加人体对葡萄糖的利用,促进肌肉糖原消耗,提高肝脏的糖原合成能力,并增加胰岛素刺激糖原形成的敏感性,从而更好地调节血糖。
4.荷尔蒙肾上腺素、胰高糖素等荷尔蒙也能影响碳水化合物代谢。
肾上腺素能够促进脂肪酸的分解和血糖升高,胰高糖素则能够促进葡萄糖生成和胰岛素分泌。
5.酶类糖酵解途径和三羧酸循环中多种酶的活性对碳水化合物代谢有重要的影响。
如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶是三羧酸循环中的关键酶,若其活性降低,则会导致三羧酸循环代谢受阻。
碳水化合物的代谢途径
碳水化合物的代谢途径碳水化合物是一类重要的有机分子,在生物体内起着多种重要的功能,包括能量供应和结构支持。
而碳水化合物的代谢是指生物体内对碳水化合物进行分解、合成和利用的过程。
本文将介绍碳水化合物的代谢途径,包括糖原的合成和分解、糖酵解、无氧呼吸、有氧呼吸等。
糖原的合成和分解糖原是生物体内主要的能量贮备物质,它是由葡萄糖分子通过缩合反应形成的多聚体。
在体内,糖原的合成主要发生在肝脏和肌肉细胞中。
当血糖水平较高时,胰岛素的作用下,葡萄糖被肝脏和肌肉细胞吸收,并通过糖原合成酶的作用,将葡萄糖分子聚合成糖原颗粒储存起来。
而在血糖水平较低时,胰高血糖素的作用下,糖原分解酶催化糖原的降解,将其转化为葡萄糖,供给机体能量需求。
糖酵解糖酵解是一种针对葡萄糖分子进行的代谢途径,通常在缺氧条件下进行。
它将葡萄糖分子通过一系列的反应逐步分解为丙酮酸和乳酸,并释放出少量的能量。
这个过程在细胞质中进行,主要产物是ATP分子。
糖酵解广泛存在于人体的各个组织和细胞中,特别是在有高能需求的组织如肌肉组织中。
无氧呼吸无氧呼吸是一种针对葡萄糖分子进行的代谢途径,与糖酵解相似,但产物不同。
无氧呼吸将葡萄糖分子进一步代谢为乳酸,然后通过乳酸脱氢酶的作用将乳酸转化为乙醇和二氧化碳。
通常情况下,无氧呼吸发生在需要产生大量能量但缺氧的情况下,如肌肉剧烈运动时。
有氧呼吸有氧呼吸是一种针对葡萄糖分子进行的代谢途径,与糖酵解和无氧呼吸相比,它是最有效的能量产生方式。
有氧呼吸将葡萄糖分子完全氧化为二氧化碳和水,并释放出大量的能量。
这个过程主要发生在细胞线粒体中,通过一系列复杂的反应链,将葡萄糖分解为二氧化碳和水。
有氧呼吸能够提供更多的能量,而且不会产生乳酸等有害物质,因此在维持人体正常生理功能中起着重要作用。
总结碳水化合物的代谢途径涵盖了糖原的合成和分解、糖酵解、无氧呼吸和有氧呼吸等过程。
这些代谢途径共同参与了生物体内对碳水化合物的利用和能量供给。
基础知识了解碳水化合物的代谢途径
基础知识了解碳水化合物的代谢途径碳水化合物(Carbohydrates)是生物体中最重要的能量来源之一,其在人体内的代谢途径主要分为三个阶段:消化吸收、糖酵解和三羧酸循环。
本文将依次讨论碳水化合物在人体内的代谢过程,并探讨其与能量供应的关系。
了解碳水化合物代谢途径对于保持健康的饮食习惯以及调节体重具有重要意义。
一、消化吸收碳水化合物的消化和吸收主要发生在口腔、胃和小肠内。
在口腔中,唾液中的淀粉酶开始分解淀粉为较短的链状多糖。
经过咀嚼和混合后,食物咽下经食管进入胃腔,在胃的酸性环境下,淀粉酶的活性受到抑制。
然而,当食物进入小肠后,胰腺分泌的胰岛素可以中和胃酸,从而创造适宜的pH环境,使淀粉酶重启活动。
在小肠,淀粉酶继续将淀粉分解为葡萄糖、麦芽糖和葡萄糖醛酸。
这些单糖通过肠壁上的毛细血管吸收到血液中,然后经由门静脉进入肝脏。
在肝脏内,小肠吸收的葡萄糖会被进一步代谢或转化为糖原储存起来。
二、糖酵解当血糖水平升高时,胰岛素会被释放到血液中,刺激细胞摄取葡萄糖并进行糖酵解。
糖酵解是一种不需要氧气的代谢过程,通过线粒体内的多个酶的作用,将葡萄糖分解为乙醇、乳酸或二氧化碳等产物。
糖酵解不仅能产生少量能量,还能为细胞提供其他重要的代谢中间产物。
例如,糖酵解可以提供丙酮酸,这是脂肪酸合成和氨基酸代谢所需的物质。
此外,糖酵解还能产生辅酶NADH和FADH2,这些辅酶是三羧酸循环中产生更多能量的必要物质。
三、三羧酸循环三羧酸循环(Citric Acid Cycle),也称为克恩循环或柠檬酸循环,是细胞中能量产生的主要代谢途径之一。
三羧酸循环的前体物质包括葡萄糖、脂肪酸和氨基酸等,其中葡萄糖起到了重要的供能作用。
在三羧酸循环中,葡萄糖被氧化为二氧化碳和水,并释放出大量的能量。
这些能量主要以化学键的形式储存于辅酶NADH和FADH2中,并在线粒体内进一步进行氧化磷酸化反应,最终形成ATP,提供给细胞进行生物活动所需的能量。
碳水化合物的吸收与代谢机制解析
碳水化合物的吸收与代谢机制解析碳水化合物是人体最主要的能量来源之一,对于人体的健康和正常生理机能发挥着重要的作用。
了解碳水化合物的吸收与代谢机制对于维持身体健康至关重要。
本文将对碳水化合物的吸收与代谢机制进行详细的解析。
一、碳水化合物的吸收机制人体从食物中摄入的碳水化合物主要有单糖、双糖和多糖三种形式。
在消化道中,主要通过酶的作用将多糖分解成单糖,然后单糖再通过细胞膜转运蛋白进入肠道上皮细胞。
1. 单糖吸收机制单糖主要包括葡萄糖、果糖和半乳糖。
葡萄糖和果糖通过不同的转运蛋白进入肠道上皮细胞。
葡萄糖通过钠/葡萄糖共转运蛋白(SGLT1)进入细胞,与钠离子共同转运。
果糖则通过葡萄糖转运蛋白5(GLUT5)进入肠道上皮细胞。
2. 双糖吸收机制双糖主要包括蔗糖、乳糖和麦芽糖。
这些双糖在肠道上皮细胞边缘膜表面酶的作用下分解成单糖,然后通过单糖转运蛋白进入细胞。
蔗糖通过葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)进入肠道上皮细胞,乳糖则通过葡萄糖转运蛋白2(GLUT2)进入细胞。
3. 多糖吸收机制多糖主要包括淀粉和纤维素。
淀粉在消化过程中首先被淀粉酶分解成麦芽糖,然后通过麦芽糖转运蛋白进入肠道上皮细胞。
纤维素则不能被人体消化酶降解,大部分会在结肠中通过微生物的作用被发酵。
二、碳水化合物的代谢机制吸收进入肠道上皮细胞的碳水化合物,在细胞内经过一系列的代谢反应转化为能量或者存储为糖原。
1. 糖酵解途径糖酵解途径是主要的能量供应途径,将葡萄糖分解产生三磷酸腺苷(ATP)、烯醇丙酮酸以及乳酸。
糖酵解途径主要发生在细胞质中,不需要氧气参与,因此也称为无氧酵解。
2. 糖异生途径在一些特殊情况下,例如长时间空腹或进行高强度运动时,人体需要通过糖异生途径产生新的葡萄糖来提供能量。
糖异生途径主要发生在肝脏中,通过将乳酸、氨基酸等物质转化成葡萄糖。
3. 糖原的合成与分解碳水化合物在体内可以以糖原的形式储存起来,以备不时之需。
当血糖浓度较高时,胰岛素的作用下,糖原合成酶活性增加,将多余的葡萄糖转化成糖原储存起来;当血糖浓度下降时,胰高血糖素的作用下,糖原分解酶活性增加,将储存在肝脏和肌肉中的糖原分解成葡萄糖释放出来。
碳水化合物能量代谢的生物途径
碳水化合物能量代谢的生物途径
碳水化合物是生命体中非常重要的一种营养物质,它们提供了我
们活动所需的能量,也是人体生长和维持生命必不可少的物质。
为了
探究碳水化合物的代谢途径,我们需要分步骤认识它的生物途径。
第一步,碳水化合物的消化吸收。
碳水化合物进入口腔后,经过
口腔中的唾液淀粉酶的咀嚼消化,然后到达胃部。
胃酸会将其分解为
简单的糖类,如葡萄糖,蔗糖和果糖。
这些简单的糖类会被吸收进入
小肠中,进一步被转化为葡萄糖、果糖和半乳糖等,然后经由肠道绒
毛进入到血液中。
第二步,碳水化合物的运输。
葡萄糖是我们体内最主要的能量来源,它通过血液输送到肝脏和肌肉中。
当血糖水平低时,肝细胞会分
解内部的糖原库,将其转化为葡萄糖,以满足身体的能量需求。
如果
血液中的葡萄糖过多,肝细胞会把多余的糖转化为葡萄糖苷,存储在
肝脏和肌肉中供以后使用。
第三步,碳水化合物的代谢。
当我们进行高强度的运动时,肌肉
中的糖原将转化为葡萄糖,然后进一步分解为丙酮酸和乳酸等物质,
产生了能量。
相反,当我们的身体处于休息或低强度状态时,脂肪储
备将与葡萄糖一起被转化为三酰甘油,在线粒体中被进一步氧化来产
生更多的能量。
综上所述,碳水化合物代谢的生物途径包括消化吸收、运输和代
谢三个部分。
它是身体获得能量的重要路径之一,而且它与其他能量
代谢路径密切相关,如脂肪代谢和蛋白质代谢等。
了解它会使我们更
好地了解身体的功能,使我们能够更好的控制我们的饮食和运动习惯,对我们的健康具有非常重要的作用。
人体解剖学知识:碳水化合物在人体内的代谢过程
人体解剖学知识:碳水化合物在人体内的代谢过程碳水化合物在人体内的代谢过程碳水化合物是人体必需的营养物质之一,是构成人体生命的重要成分之一。
碳水化合物在人体内的代谢过程十分复杂,涉及到多个生化作用和器官的协作。
本文将详细介绍碳水化合物在人体内的代谢过程。
碳水化合物摄入和消化人们日常摄入的碳水化合物主要来自食物,多为淀粉和单糖。
例如,蔬菜、水果、面包、米饭、面条、糖果、巧克力等都是碳水化合物的来源。
碳水化合物先在口腔中经过唾液淀粉酶的作用,被分解成糖类单元,然后通过食管和胃进入到小肠。
在小肠内,碳水化合物又被迅速分解成单糖,主要是葡萄糖、果糖和半乳糖。
单糖吸收和运输单糖通过小肠上皮细胞的绒毛膜表面吸收到人体内。
这个过程需要依赖多种转运蛋白的协作,例如钠-葡萄糖转运体、钠-果糖转运体等。
这些转运蛋白能帮助单糖在肠道壁通过被动运输和主动转运进入到血液中。
血糖调节在碳水化合物进入血液之后,人体需要维持血糖水平的稳定性。
这需要协调多个机制的作用,包括胰岛素和肝酶的调节等。
胰岛素是一种由胰腺分泌的激素。
当血糖升高时,胰岛素会促进肝脏和肌肉细胞吸收糖分。
同时,通过抑制葡萄糖酶的生成,胰岛素还能够限制肝脏分解糖原产生额外的葡萄糖,从而使血糖水平保持稳定。
能量生产和储存碳水化合物是人体内主要的能量来源,糖分能够通过糖酵解或三羧酸循环的代谢被转化成ATP分子以供人体使用。
糖酵解能够在没有氧气存在的情况下进行,但只能产生少量的ATP,而三羧酸循环则需要氧气的存在,并能够产生更多的ATP。
当人体的能量需求不高时,多余的糖分会被转化成糖原储存在肝脏和肌肉中。
这样的储存能够保证在能量需求增加的时候可以随时被利用。
总结碳水化合物在人体内的代谢过程十分复杂,包括碳水化合物摄入和消化、单糖吸收和运输、血糖调节以及能量生产和储存等多个环节。
理解这些过程对了解人体新陈代谢的整体机制十分重要。
此外,科学地管理饮食,合理消耗碳水化合物,对维持人体健康也起到至关重要的作用。
碳水化合物代谢
膳食中的主要碳水化合物是淀粉和食糖。
碳水化合物的消化自口腔开始,经胃至小肠。
其主要消化过程在小肠内进行,被分解为单糖后通过小肠粘膜吸收。
被机体吸收后的糖有三个基本去向:一是进入血液被直接利用,二是以糖原的方式储存,三是转变为脂肪。
当碳水化合物摄入过多,超过机体需要时即转变为脂肪,并储存于脂肪组织中。
机体的能量来源可同时从脂肪酸和葡萄糖获得。
肝脏在碳水化合物代谢中起着关键作用,肝细胞既能将葡萄糖合成糖原,又能将糖原分解为葡萄糖供能。
血液中的葡萄糖又称为血糖,是糖在体内的转运形式。
早晨空腹时,正常人血糖水平一般为4。
5(90mg/100ml)。
若碳水化合物代谢失常,可通过血糖浓度的改变反映出来,如高血糖、低血糖等。
高血糖是指空腹血糖浓度高于>6。
5mmol/L(130mg /100ml),其原因可能是生理性的,也可能是病理性的。
糖尿病即为病理性碳水化合物代谢异常。
低血糖是指血糖浓度低于<3。
5mmol/L(70mg/100ml),通常只在一些特殊生理或病理情况下出现。
脑组织对低血糖的反应很敏感,当血糖浓度下降时,脑组织可因能量短缺而发生功能障碍,出现头晕、心悸、出冷汗及饥饿感;当血糖浓度低于2。
3mmol/L(45mg/100ml)时,即可出现“低血糖昏迷”。
物质代谢调节知识点总结
物质代谢调节知识点总结一、碳水化合物的代谢碳水化合物是生物体内主要的能量来源,其代谢主要分为糖原形成、糖解和糖异生三个过程。
1. 糖原形成糖原是一种由葡萄糖分子组成的多糖,以肝脏和肌肉为主要合成地点。
当血糖浓度升高时,胰岛素的分泌增加,促进肝脏和肌肉细胞内糖原的合成,从而将多余的葡萄糖转化为糖原储存起来。
2. 糖解糖解是指将碳水化合物分解为葡萄糖的过程,这一过程在细胞内进行。
葡萄糖在细胞内被氧化分解,生成能量和水,同时用于细胞代谢和功能活动。
3. 糖异生糖异生是指通过一系列代谢反应,利用非糖物质(如脂肪、蛋白质)合成葡萄糖的过程。
当机体葡萄糖储备不足时,糖异生能够维持血糖水平,保证机体正常的生理功能。
二、脂肪的代谢脂肪是储存能量的主要形式,其代谢包括脂质的消化吸收、脂类的分解和合成以及氧化等过程。
1. 脂类的消化吸收食物中摄入的脂类经过胃肠道消化酶的作用,分解成脂肪酶能够降解的小分子脂肪,然后被吸收到肠细胞内。
在肠细胞内,这些小分子脂肪重新合成为三酸甘油酯,然后通过淋巴系统进入其他组织。
2. 脂肪的分解脂肪在体内被分解为甘油和脂肪酸,并经过代谢产生能量和合成其他脂质物质。
这一过程受到甲状腺激素和胰岛素的调节,其中甲状腺激素促进脂肪酸的分解,胰岛素则促进脂肪的合成。
3. 脂肪的合成脂肪的合成主要发生在肝脏和脂肪组织中,受到胰岛素和一氧化氮的调节。
胰岛素促进脂肪的合成,而一氧化氮则抑制脂肪酸的合成和脂肪的储存。
4. 脂肪的氧化脂肪氧化是维持机体内能量平衡的重要途径。
脂肪氧化主要在线粒体内进行,产生大量的三酰甘油和酮体,是维持机体正常生理功能的重要能量来源。
三、蛋白质的代谢蛋白质是生物体内各种酶、激素、血液蛋白等重要组成部分,其代谢主要包括蛋白质的降解、氨基酸的转运和利用以及蛋白质的合成等过程。
1. 蛋白降解蛋白质在体内被分解为氨基酸,其中主要受到一氧化氮的调节。
氨基酸经过一系列代谢反应,生成能量和其他物质,是维持机体内氮平衡的重要途径。
碳水化合物的代谢
碳水化合物的代谢碳水化合物是人体能量供给的主要来源之一,其代谢过程在维持身体健康和机能运作中扮演着重要角色。
本文将探讨碳水化合物的代谢过程,包括消化、吸收、运输和利用等方面,以及不同类型碳水化合物的代谢特点。
一、消化和吸收碳水化合物的代谢过程始于消化阶段。
当我们进食含有碳水化合物的食物时,口腔中的唾液中的酶开始分解其中的淀粉和糖类物质。
然后,食物通过食道进入胃部,在胃酸的作用下,淀粉的消化暂时中止。
随后,食物通过胃肠道进入小肠,在那里主要发生了碳水化合物的消化和吸收。
在小肠中,胰腺分泌的胰岛素酶和肠道绒毛分泌的酶类进一步分解淀粉和糖类物质。
淀粉被水解为葡萄糖分子,糖类物质则被分解为单糖。
这些单糖分子通过细胞膜转运蛋白进入小肠绒毛细胞,再经过细胞内膜转运蛋白进入体液中。
二、运输和利用经过吸收后,碳水化合物进入血液循环,并通过血液运输到各个细胞中。
葡萄糖是最主要的血糖,其在血液中的浓度受到胰岛素的调节。
胰岛素的主要作用是促进细胞对葡萄糖的摄取和利用,将其转化为能源。
细胞内的碳水化合物代谢主要经过三个途径:糖酵解、糖原合成和糖原分解。
1. 糖酵解糖酵解是指在细胞质中将葡萄糖通过一系列反应转化为ATP能量的过程。
这一过程不需要氧气,因此也称为无氧糖酵解。
糖酵解能够迅速产生能量,适用于高强度、短时间活动。
其代谢产物包括ATP和乳酸。
2. 糖原合成当细胞内的葡萄糖储备超过能量需求时,多余的葡萄糖通过糖原合成形成糖原,储存在肝脏和肌肉中。
糖原是多个葡萄糖分子的聚合物,可在需要时迅速分解为葡萄糖供给细胞能量。
糖原合成是一种能量储存的方式,适用于中低强度、长时间的活动。
3. 糖原分解当细胞能量需求增加时,糖原被分解为葡萄糖供给细胞使用。
胰岛素的作用抑制糖原分解,而肾上腺素和胰高血糖素等激素会促进糖原分解,提供额外的能量。
糖原分解对于高强度、短时间活动的能量供给至关重要。
三、不同类型碳水化合物的代谢特点1. 单糖单糖是最简单的碳水化合物单元,包括葡萄糖、果糖和半乳糖等。
碳水化合物的代谢
31第三节碳水化合物的代谢碳水化合物的消化(一)口腔内消化碳水化合物的消化自口腔开始。
口腔分泌的唾液中含有α-淀粉酶(α-amylase),又称唾液淀粉酶(ptyalin),唾液中还含此酶的激动剂氯离子,而且还具有此酶最合适pH6~7的环境。
α-淀粉酶能催化直链淀粉、支链淀粉及糖原分子中α-1,4-糖苷键的水解,但不能水解这些分子中分支点上的α-1,6-糖苷键及紧邻的两个α-1,4-糖苷键。
水解后的产物可有葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽寡糖以及糊精等的混合物。
(二)胃内消化由于食物在口腔停留时间短暂,以致唾液淀粉酶的消化作用不大。
当口腔内的碳水化合物食物被唾液所含的粘蛋白粘合成团,并被吞咽而进人胃后,其中所包藏的唾液淀粉酶仍可使淀粉短时继续水解,但当胃酸及胃蛋白酶渗入食团或食团散开后,pH 下降至1~2 时,不再适合唾液淀粉酶的作用,同时该淀粉酶本身亦被胃蛋白酶水解破坏而完全失去活性。
胃液不含任何能水解碳水化合物的酶,其所含的胃酸虽然很强,但对碳水化合物也只可能有微少或极局限的水解,故碳水化合物在胃中几乎完全没有什么消化。
(三)肠内消化碳水化合物的消化主要是在小肠中进行。
小肠内消化分肠腔消化和小肠粘膜上皮细胞表面上的消化。
极少部分非淀粉多糖可在结肠内通过发酵消化。
1.肠腔内消化肠腔中的主要水解酶是来自胰液的α-淀粉酶,称胰淀粉酶(amylopsin),其作用和性质与唾液淀粉酶一样,最适pH 为~,也需要氯离子作激动剂。
胰淀粉酶对末端α-1,4-糖苷键和邻近α-1,6-糖苷键的α-1,4-糖苷键不起作用,但可随意水解淀粉分子内部的其他α-1,4-糖苷键。
消化结果可使淀粉变成麦芽糖、麦芽三糖(约占65%)、异麦芽糖、α-临界糊精及少量葡萄糖等。
α-临界糊精是由4~9 个葡萄糖基构成。
2.小肠粘膜上皮细胞表面上的消化淀粉在口腔及肠腔中消化后的上述各种中间产物,可以在小肠粘膜上皮细胞表面进一步彻底消化。
碳水化合物的生物化学特性和代谢途径
碳水化合物的生物化学特性和代谢途径碳水化合物是由碳、氢和氧三种元素组成的有机化合物。
它们在生物体中发挥着重要的生物化学功能,并参与能量代谢和细胞信号传导等生物过程。
本文将重点探讨碳水化合物的生物化学特性和代谢途径。
一、碳水化合物的分类碳水化合物可以根据其化学结构和生物功能进行分类。
根据化学结构,碳水化合物可分为单糖、双糖和多糖。
单糖是最简单的碳水化合物,在生物体内能够直接被利用。
葡萄糖、果糖和半乳糖是常见的单糖。
双糖由两个单糖分子通过酯或糖苷键连接而成,如蔗糖和乳糖。
多糖则由多个单糖分子组成,常见的多糖有淀粉和纤维素。
二、碳水化合物的生物化学特性碳水化合物具有多种生物化学特性,包括甜味、溶解性和反应性等。
许多碳水化合物具有甜味,例如葡萄糖和蔗糖。
这种甜味是由于碳水化合物分子中含有羟基和羧基等官能团,与味觉受体结合后产生的感官效应。
此外,碳水化合物的溶解性也是其重要的特性之一。
由于碳水化合物中含有羟基官能团,使其能够与水形成氢键,从而具有良好的溶解性。
碳水化合物还具有一定的反应性,可与其他化合物发生酯化、糖苷化等反应,并参与细胞信号传导和能量代谢等生物过程。
三、碳水化合物的代谢途径碳水化合物的代谢是生物体中重要的能量来源。
主要有两个代谢途径:糖酵解和糖原代谢。
糖酵解是指葡萄糖分子在无氧条件下通过一系列酶的作用,通过糖解途径将葡萄糖分解成乳酸或乙醇,并释放出能量。
糖酵解是维持无氧运动和生物体在缺氧状态下持续产生能量的重要途径。
另一种代谢途径是糖原代谢。
糖原是一种多糖,由许多葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键连接而成。
在机体内,糖原主要储存于肝脏和肌肉中,作为一种能量储备物质。
当机体需要能量时,糖原能够被糖原磷酸化酶作用分解成葡萄糖分子,释放出能量供机体使用。
此外,糖原还可以通过糖原合成酶的作用,将葡萄糖分子重新连接成糖原,以供储存和再利用。
总结:碳水化合物在生物体中具有重要的生物化学特性和代谢途径。
它们的分类和化学结构对于其生物功能具有重要影响。
生物化学中的碳水化合物代谢途径
生物化学中的碳水化合物代谢途径
碳水化合物是细胞中最主要的能量来源,通过代谢途径将其转换成能量。
碳水化合物代谢途径主要包括糖原的合成和分解、糖酵解和柠檬酸循环以及无氧酵解和有氧呼吸等过程。
糖原的合成和分解
糖原是一种多分支的聚糖,在肝脏和肌肉中均有储存,是人体能够快速供能的来源。
糖原的合成和分解受到激素的调节,如胰岛素的作用可以促进糖原的合成,而肾上腺素和葡萄糖原可以促进糖原的分解。
糖酵解和柠檬酸循环
糖酵解和柠檬酸循环是将葡萄糖分解成二氧化碳和水,并产生ATP的代谢途径。
其中糖酵解发生在细胞质中,柠檬酸循环发生在线粒体内。
这两个过程共同产生了能量,并提供了细胞代谢所需的还原力。
无氧酵解和有氧呼吸
无氧酵解和有氧呼吸是将葡萄糖转化为ATP的两种不同的方式。
无氧酵解发生在没有氧气的环境下,通过产生乳酸来产生ATP。
而有氧呼吸需要氧气参与,通过氧化过程将葡萄糖转化为ATP,同时释放二氧化碳和水。
在生物体内,这些代谢途径互相联系,协同作用,完成对碳水
化合物的代谢。
掌握这些代谢途径的机制,有助于我们更好地理解
生物化学代谢的原理,也可以对一些代谢性疾病的治疗提供一定的
指导。
生物化学学习题碳水化合物的代谢与能量转化
生物化学学习题碳水化合物的代谢与能量转化碳水化合物是生物体内广泛存在的一类有机化合物,对于生物体的能量供应和代谢过程具有重要意义。
本文将就碳水化合物的代谢与能量转化进行探讨。
一、碳水化合物的代谢过程碳水化合物的代谢过程主要包括糖原的合成与分解、糖酵解与乳酸发酵、无氧酵解与有氧酵解等。
1. 糖原的合成与分解糖原是一种多余的碳水化合物,能够在动物体内以多糖形式储备,并在需要时分解为葡萄糖供能。
糖原的合成主要发生在肝脏和肌肉中,通过独特的酶促反应将葡萄糖聚合成长链的多糖分子。
而糖原的分解则是通过糖原酶的作用,在体内能量需求增加时将糖原分解为葡萄糖,并进一步供给机体所需能量。
2. 糖酵解与乳酸发酵糖酵解是一种氧化代谢途径,通常在无氧条件下进行。
在细胞内,葡萄糖被分解为两个分子的丙酮酸,产生小量ATP及还原剂NADH。
随后,丙酮酸进一步被还原为乳酸,同时再次生成NAD+,使得糖酵解反应得以继续进行。
乳酸发酵广泛存在于一些微生物和有氧条件不充分的动物组织中。
3. 无氧酵解与有氧酵解当细胞内氧气供应充足时,葡萄糖分解将进一步转向无氧酵解和有氧酵解两种途径。
无氧酵解是指葡萄糖通过线粒体内的一系列反应,最终分解成丙酮酸,并产生少量ATP和NADH。
而有氧酵解则是通过线粒体内的三羧酸循环和呼吸链,将葡萄糖完全氧化为水和二氧化碳,在此过程中产生大量的ATP。
二、碳水化合物的能量转化碳水化合物的代谢过程主要通过产生和利用ATP来实现能量的转化。
1. ATP的产生在碳水化合物的代谢过程中,糖酵解、无氧酵解和有氧酵解都能产生ATP。
其中,糖酵解生成的ATP数量较少,无氧酵解生成的ATP适中,而有氧酵解则是最高效的ATP产生途径。
2. ATP的利用ATP是细胞内的能量储备分子,可以通过磷酸键的断裂释放出能量。
细胞在需要能量时,通过酶的作用将ATP分解为ADP和磷酸,同时释放出能量供细胞活动所需。
而ADP又可以通过细胞内的酶催化反应再次合成为ATP,进行能量的再储存循环。
生物化学学习题碳水化合物的代谢途径分析
生物化学学习题碳水化合物的代谢途径分析碳水化合物是生物体内重要的能量来源,其代谢途径对于维持生命活动至关重要。
本文将对碳水化合物的代谢途径进行详细分析。
一、糖原的合成和降解糖原是动物体内的储存多糖,其合成和降解是维持血糖平衡的重要途径。
当血糖浓度较高时,胰岛素的释放促使肝脏和肌肉等组织将多余的葡萄糖合成为糖原,储存在细胞内。
当血糖浓度下降时,胰岛素的分泌减少,胃饥饿素的释放增加,促使肝脏和肌肉中的糖原降解为葡萄糖,供给全身细胞进行能量代谢。
二、糖酵解和乳酸发酵糖酵解是在缺氧条件下进行的一种糖代谢途径。
首先,葡萄糖分子被磷酸化,形成葡萄糖-6-磷酸,然后通过一系列的反应产生丙酮酸和乳酸。
乳酸在缺氧状态下,可以通过乳酸脱氢酶的作用将乳酸浓度降低,转化为丙酮酸。
三、细胞色素氧化和呼吸链细胞色素氧化和呼吸链是在氧气存在的条件下进行的糖代谢途径。
首先,葡萄糖分子经过糖酵解和各种代谢途径,产生丙酮酸,进入线粒体内。
在线粒体的三羧酸循环中,丙酮酸会进一步分解为二氧化碳和水,释放出大量的能量,这些能量通过NADH和FADH2进一步转运到呼吸链中。
呼吸链中的电子传递过程产生的能量最终用于合成ATP,供给生物体其他能量需求。
四、异源合成和异源代谢异源合成指的是生物体通过代谢途径合成碳水化合物。
在异源合成过程中,生物体将非糖物质转化为糖类物质,例如在光合作用中,植物通过光能将二氧化碳和水合成葡萄糖。
异源代谢则是指生物体消耗糖类物质合成其他物质,例如植物的糖类物质可以被转化为脂肪酸或氨基酸。
总结起来,碳水化合物的代谢途径包括糖原的合成和降解、糖酵解和乳酸发酵、细胞色素氧化和呼吸链、异源合成和异源代谢等。
这些代谢途径相互作用,共同维持生物体内能量的平衡和基础代谢的进行。
对于生物化学的学习者来说,深入理解和掌握碳水化合物的代谢途径将对于研究生物体的能量代谢、疾病的发生和药物的研发等方面有着重要的意义。
生物化学学习题碳水化合物的代谢途径
生物化学学习题碳水化合物的代谢途径生物化学学习题——碳水化合物的代谢途径碳水化合物是生物体内重要的能量来源,也是构成细胞的主要有机物之一。
在生物体内,碳水化合物的代谢途径非常复杂,包括糖原的合成与降解、糖酵解、异戊糖途径、三羧酸循环以及无氧呼吸等。
本文将就这些代谢途径进行详细的探讨。
1. 糖原的合成与降解糖原是一种多聚醣,主要储存在肝脏和肌肉细胞内。
在糖原合成过程中,葡萄糖-6-磷酸通过磷酸化反应生成葡萄糖-1-磷酸,并通过转移磷酸基团的方式逐渐延长多聚醣链。
而在糖原降解过程中,糖原被糖原磷酸酶水解成葡萄糖-1-磷酸,然后再经过解磷酸反应转化为葡萄糖。
2. 糖酵解糖酵解是指糖分子在细胞质内发生分解的代谢过程。
在无氧条件下,葡萄糖通过糖酵解途径产生两个ATP分子和两个丙酮酸分子;而在有氧条件下,葡萄糖经过糖酵解途径进一步氧化,最终生成较多的ATP分子、水和二氧化碳。
3. 异戊糖途径异戊糖途径是糖类代谢途径的一个分支,在细胞质中进行。
异戊糖途径将葡萄糖转化为异戊糖,然后通过一系列的反应,将异戊糖转化为甘油醛-3-磷酸,最终进入三羧酸循环。
4. 三羧酸循环三羧酸循环是生物体内氧化代谢的关键环节,也是细胞内供能的重要途径。
该循环产生的NADH和FADH2分子通过氧化磷酸化反应,转化为ATP分子。
同时,三羧酸循环中的柠檬酸、苹果酸等中间产物也参与其他代谢途径的过程。
5. 无氧呼吸无氧呼吸是在缺氧条件下进行的代谢途径,主要发生在一些微生物和某些细胞器中。
在无氧呼吸中,葡萄糖被分解为乳酸或酒精,并伴随有少量能量的生成。
综上所述,碳水化合物的代谢途径包括糖原的合成与降解、糖酵解、异戊糖途径、三羧酸循环以及无氧呼吸等。
这些代谢途径在生物体内紧密配合,通过一系列的反应和调控,将葡萄糖转化为能量以维持细胞的正常功能。
对于加深对生物体代谢的理解和促进相关领域的研究,碳水化合物的代谢途径的研究具有重要的意义。
碳水化合物代谢的生化途径
碳水化合物代谢的生化途径碳水化合物是人类生活中非常重要的能量来源,它们被摄入体内后需要经过一系列复杂的生化反应进行代谢,最终产生能量,以满足人体的各种需要。
本文将介绍碳水化合物代谢的生化途径及其在人体中的作用。
1. 糖原代谢糖原是一种多糖,是由葡萄糖分子通过α-1,4-糖苷键连接而成。
它在肝脏和肌肉中存储,并能够快速地分解为葡萄糖以供能量运用。
当碳水化合物的供应充足时,糖原会被合成并储存到肝脏和肌肉中;当血糖水平下降时,糖原就会被分解为葡萄糖,以供能量需求。
2. 糖酵解糖酵解是一种代谢途径,指的是将葡萄糖分解为能量分子(ATP)的过程。
糖酵解是一种无氧代谢,其最终产物是乳酸。
糖酵解过程中,葡萄糖分子被分解为两个三碳分子,接着经过一系列反应产生乳酸和ATP。
糖酵解在肝脏和肌肉组织中都有发生。
3. 糖异生糖异生是指机体通过一系列化学反应将非碳水化合物物质(如乳酸、丙酮酸、甘油等)转化为葡萄糖的过程。
糖异生是一种有氧代谢,主要发生在肝脏中。
当食物摄入不足时,糖异生过程将通过产生新的葡萄糖供给身体能量需要。
4. 糖原异生糖原异生是指在餐前或长时间不进食的情况下,机体需要维持基础代谢,肝脏利用其他物质(如乳酸、氨基酸、甘油等)进行代谢,产生葡萄糖后,将葡萄糖分子链接成糖原,以供储备。
这是一种有氧代谢,与糖异生密切相关。
综上所述,碳水化合物代谢的生化途径包括糖原代谢、糖酵解、糖异生和糖原异生等。
它们的作用是保证机体在不同情况下能够快速地获得能量。
然而,如果过量地摄入碳水化合物,将导致肥胖和其他健康问题。
因此,我们需要控制碳水化合物的摄入量,以保持身体的健康。
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碳水化合物的消化
(一)口腔内消化
碳水化合物的消化自口腔开始。
口腔分泌的唾液中含有α-淀粉酶(α-amylase),又称
唾液淀粉酶(ptyalin),唾液中还含此酶的激动剂氯离子,而且还具有此酶最合适pH6~7
的环境。
α-淀粉酶能催化直链淀粉、支链淀粉及糖原分子中α-1,4-糖苷键的水解,但不能水解这些分子中分支点上的α-1,6-糖苷键及紧邻的两个α-1,4-糖苷键。
水解后的产物可有葡萄糖、麦芽糖、异麦芽糖、麦芽寡糖以及糊精等的混合物。
(二)胃内消化
由于食物在口腔停留时间短暂,以致唾液淀粉酶的消化作用不大。
当口腔内的碳水化合物食物被唾液所含的粘蛋白粘合成团,并被吞咽而进人胃后,其中所包藏的唾液淀粉酶仍可使淀粉短时继续水解,但当胃酸及胃蛋白酶渗入食团或食团散开后,pH 下降至1~2 时,不
再适合唾液淀粉酶的作用,同时该淀粉酶本身亦被胃蛋白酶水解破坏而完全失去活性。
胃液不含任何能水解碳水化合物的酶,其所含的胃酸虽然很强,但对碳水化合物也只可能有微少或极局限的水解,故碳水化合物在胃中几乎完全没有什么消化。
(三)肠内消化
碳水化合物的消化主要是在小肠中进行。
小肠内消化分肠腔消化和小肠粘膜上皮细胞表面上的消化。
极少部分非淀粉多糖可在结肠内通过发酵消化。
1.肠腔内消化肠腔中的主要水解酶是来自胰液的α-淀粉酶,称胰淀粉酶(amylopsin),其作用和性质与唾液淀粉酶一样,最适pH 为6.3~7.2,也需要氯离子作激动剂。
胰淀粉酶对末端α-1,4-糖苷键和邻近α-1,6-糖苷键的α-1,4-糖苷键不起作用,但可随意水解淀粉分子内部的其他α-1,4-糖苷键。
消化结果可使淀粉变成麦芽糖、麦芽三糖(约占65%)、异麦芽糖、α-临界糊精及少量葡萄糖等。
α-临界糊精是由4~9 个葡萄糖基构成。
2.小肠粘膜上皮细胞表面上的消化淀粉在口腔及肠腔中消化后的上述各种中间产物,可以在小肠粘膜上皮细胞表面进一步彻底消化。
小肠粘膜上皮细胞刷状缘上含有丰富的α- 糊精酶(α-dextrinase)、糖淀粉酶(glycoamylase)、麦芽糖酶(mahase)、异麦芽糖酶(isomahase)、蔗糖酶(sucrase)及乳糖酶(|actase),它们彼此分工协作,最后把食物中可
消化的多糖及寡糖完全消化成大量的葡萄糖及少量的果糖及半乳糖。
生成的这些单糖分子均可被小肠粘膜上皮细胞吸收。
3.结肠内消化小肠内不被消化的碳水化合物到达结肠后,被结肠菌群分解,产生氢气、甲烷气、二氧化碳和短链脂肪酸等,这一系列过程称为发酵。
发酵也是消化的一种方式。
所产生的气体经体循环转运经呼气和直肠排出体外,其他产物如短链脂肪酸被肠壁吸收并被机体代谢。
碳水化合物在结肠发酵时,促进了肠道一些特定菌群的生长繁殖,如双歧杆菌、乳酸杆菌等。
二、碳水化合物的吸收
碳水化合物经过消化变成单糖后才能被细胞吸收。
糖吸收的主要部位是在小肠的空肠。
单糖首先进入肠粘膜上皮细胞,再进入小肠壁的毛细血管,并汇合于门静脉而进入肝脏,最后进入大循环,运送到全身各个器官。
在吸收过程中也可能有少量单糖经淋巴系统而进人大循环。
单糖的吸收过程不单是被动扩散吸收,而是一种耗能的主动吸收。
目前普遍认为,在肠粘膜上皮细胞刷状缘上有一特异的运糖载体蛋白,不同的载体蛋白对各种单糖的结合能力不同,有的单糖甚至完全不能与之结合,故各种单糖的相对吸收速率也就各异。
碳水化合物在体内分解过程中,首先经糖酵解途径降解为丙酮酸,在无氧情况下,丙酮酸在胞浆内还原为乳酸,这一过程称为碳水化合物的无氧氧化。
由于缺氧时葡萄糖降解为乳酸的情况与酵母菌内葡萄糖“发酵”生成乙酸的过程相似,因而碳水化合物的无氧分解也称为“糖酵解”。
在有氧的情况下,丙酮酸进入线粒体,氧化脱羧后进入三羧酸循环,最终被彻底氧化成二氧化碳及水,这个过程称为碳水化合物的有氧氧化。
(一)无氧分解
1.糖酵解过程由于葡萄糖降解到丙酮酸阶段的反应过程对于有氧氧化和糖酵解是共
同的,因此把葡萄糖降解成丙酮酸阶段的具体反应过程单独地称为糖酵解途径。
整个过程可分为两个阶段。
第一阶段由 1 分子葡萄糖转变为2 分子磷酸丙糖,第二阶段由磷酸丙糖生成丙酮酸。
第一阶段反应是一个耗能过程,消耗 2 分子ATP;第二阶段反应是产能过程,一分子葡萄糖可生成4 分子的ATP,整个过程净生成 2 分子ATP。
2.糖酵解作用的生理意义糖酵解产生的可利用能量虽然有限,但在某些特殊情况下具有重要的生理意义。
例如重体力劳动或剧烈运动时,肌肉可因氧供应不足处于严重相对缺氧状态,这时需要通过糖酵解作用补充急需的能量。
(二)有氧氧化
葡萄糖的有氧氧化反应过程可归纳为三个阶段:第一阶段是葡萄糖降解为丙酮酸,此阶段的化学反应与糖酵解途径完全相同。
第二阶段是丙酮酸转变成乙酰辅酶A。
第三阶段是乙酰辅酶A 进入三羧酸循环被彻底氧化成CO2和H20,并释放出能量。
三羧酸循环由一连串的反应组成。
这些反应从有4 个碳原子的草酰乙酸与2 个碳原子的乙酰CoA 的乙酰基缩合成 6 个碳原子的柠檬酸开始,反复地脱氢氧化。
通过三羧酸循环,葡萄糖被完全彻底分解。
糖有氧氧化的生理意义:有氧氧化是机体获取能量的主要方式。
1分子葡萄糖彻底氧化可净生成36~38个A TP,是无氧酵解生成量的18~19 倍。
有氧氧化不但释放能量的效率高,而且逐步释放的能量储存于A TP 分子中,因此能量的利用率也很高。
糖的氧化过程中生成的CO2 并非都是代谢废物,有相当部分被固定于体内某些物质上,进行许多重要物质的合成代谢。
例如在丙酮酸羧化酶及其辅酶生物素的催化下,丙酮酸分子可以固定CO2生成草酰乙酸。
其他一些重要物质,如嘌呤、嘧啶、脂肪酸、尿素等化合物的合成,均需以CO2 作为必不可少的原料之一。
有氧氧化过程中的多种中间产物可以使糖、脂类、蛋白质及其他许多物质发生广泛的代谢联系和互变。
例如有氧氧化第一阶段生成的磷酸丙糖可转变成仅一磷酸甘油;第二阶段生成的乙酰CoA 可以合成脂肪酸,二者可进一步合成脂肪。
有氧氧化反应过程中生成的丙酮酸、脂酰CoA、仅一酮戊二酸、草酰乙酸,通过氨基酸的转氨基作用或联合脱氨基的逆行,可分别生成丙氨酸、谷氨酸及天冬氨酸,这些氨基酸又可转变成为其他多种非必需氨基酸,合成各种蛋白质。
四、糖原的合成与分解
消化吸收的葡萄糖或体内其他物质转变而来的葡萄糖进入肝脏和肌肉后,可分别合成肝糖原和肌糖原,此种过程称为糖原的合成作用。
肝糖原可在肝脏分解为葡萄糖,此种过程称为糖原的分解作用。
糖原的合成和分解作用在维持血糖相对恒定方面具有重要作用。
例如当机体处于暂时饥饿时,血糖趋于低下,这时肝糖原分解加速,及时使血糖升高恢复正常;反之,当机体饱餐后,消化吸收的葡萄糖大量进入血循环,血糖趋于升高,这时可通过糖原合成酶的活化及磷酸化酶的活性降低,使血糖水平下降而恢复正常。
五、糖异生
由非碳水化合物转变为葡萄糖或糖原的过程称为糖异生。
非碳水化合物主要是乳酸、丙酮酸、甘油、丙酸盐及生糖氨基酸。
糖异生的主要场所是肝脏。
糖异生具有重要生理意义。
(一)保持饥饿时血糖相对稳定
饥饿时,血糖趋于下降,此时除了肝糖原大量分解外,糖异生作用开始加强。
当肝糖原耗尽时,机体组织蛋白质分解而来的大量氨基酸以及由体脂分解而来的甘油等非糖物质加速转变成葡萄糖使血糖保持相对稳定,这对于主要依赖葡萄糖供能的组织维持其生理功能十分重要。
如人体大脑、肾髓质、血细胞、视网膜等。
(二)促进肌乳酸的充分利用
当人体剧烈运动时,肌肉经糖酵解作用生成大量的乳酸,通过骨骼肌细胞扩散至血液,并被运送到肝脏。
通过肝中强大的糖异生能力,乳酸转变为葡萄糖,又返回肌肉供肌肉糖酵解产生能量。
如果糖异生途径障碍,则乳酸利用受限,可使得人体运动能力明显下降。
+ +
(三)有利于肾脏排H 保Na+
在长期禁食或糖尿病晚期可出现代谢性酸中毒,使血液pH降低,促使肾小管细胞中磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶的合成加速,从而促进了糖异生作用,由此可引起谷氨酰胺脱氨。
脱下的氨由肾小管细胞分泌进入管腔的肾小球滤液中,与H+ 结合形成NH+ ,随尿排出,从而降低了肾小球滤液中H+ 浓度,同时替回了Na ,如此则有助于缓解酸中毒。