資料結構
網路
關係型資料庫管理系統
作業系統
Java
MS Excel
iOS
HTML
CSS
Android
Python
C 程式設計
C++
C#
MongoDB
MySQL
Javascript
PHP
物理學
化學
生物學
數學
英語
經濟學
心理學
社會學
服裝設計
法律研究碳水化合物代謝
介紹
複雜的碳水化合物被生物體消耗，並轉化為簡單的葡萄糖分子，這涉及十個重要的生化途徑。碳水化合物是我們飲食中主要的能量來源。它們通常參與細胞不同組分的形成以及執行各種其他功能。糖一詞可以定義為碳水化合物，它們易溶於水且味道甜美。它們可以大致分為三大類——單糖、二糖和寡糖。單糖可以根據不同官能團的存在以及一個分子中存在的碳原子數量進一步細分。植物中的澱粉和動物中的糖原是碳水化合物的儲存形式。它們由碳、氫和氧組成。它們可能是酮或多羥基醛。
碳水化合物代謝
碳水化合物代謝發生在十個重要的途徑中——糖酵解、三羧酸迴圈、糖異生、糖原合成、糖原分解、己糖磷酸途徑、糖醛酸途徑、乙醛酸迴圈、果糖代謝和半乳糖代謝。
糖酵解——糖酵解途徑於1940年由兩位生物化學家 Embden 和 Meyerhof 首次建立。這是一項突破性的發現，該途徑以發現者的名字命名為 EM 途徑。在有氧條件下，合成 38 個 ATP 分子以及產生一定量的熱量。而在厭氧條件下，僅產生 2 個 ATP 分子。在厭氧條件下，植物產生乙醇，動物產生乳酸作為副產物。
檸檬酸迴圈——在這種代謝途徑中，乙醯輔酶 A 發生氧化，產生二氧化碳和水。它直接或間接地連線幾乎所有代謝途徑。它俗稱為三羧酸迴圈。它由漢斯·阿道夫·克雷布斯於 1937 年提出。為了紀念科學家克雷布斯在生物化學領域的傑出發現，它通常被稱為克雷布斯迴圈。
圖片即將推出
糖異生——葡萄糖由非碳水化合物前體（如乳酸、氨基酸、甘油等）合成。這恰好與糖酵解相反。在糖酵解中，有三個不可逆步驟由己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶等酶催化。在糖異生中，這三個步驟被一些替代酶繞過。
糖原分解——在動物中，葡萄糖以糖原的形式儲存在肝臟和肌肉細胞中。在緊急情況下，肌肉糖原分解形成葡萄糖以進行不同的體力活動，而肝糖原分解形成葡萄糖，進而分解形成血糖。糖原降解為葡萄糖的過程稱為糖原分解。
己糖磷酸途徑——HMP 途徑處理脂類和核酸的生物合成，併發揮著至關重要的作用。它是葡萄糖的直接分解，產生 NADPH 和其他戊糖，用於核酸的生物合成。HMP 途徑的酶存在於細胞質中。HMP 發生在肝臟、脂肪組織、腎上腺、紅細胞、睪丸和泌乳期乳腺中。它俗稱為磷酸戊糖途徑 (PPP)。
糖原合成——它是葡萄糖轉化為糖原的生化途徑。糖原具有${\underline{\alpha}}$-1,4 和${\underline{\alpha}}$-1,6 糖苷鍵，並且本質上是高度分支的。它主要發生在肝臟、腎臟和骨骼肌中。當葡萄糖分子在分支形成過程中連線時，它會消耗一定量的能量。
糖醛酸途徑——葡萄糖氧化的替代途徑稱為糖醛酸途徑。它參與利用糖和糖酸合成葡萄糖醛酸。
乙醛酸迴圈——這種途徑在植物和微生物中普遍存在，涉及脂肪向碳水化合物的生物合成。這條途徑在種子萌發過程中發揮關鍵作用，其中甘油三酯轉化為單糖以滿足能量需求。它發生在乙醛酸體中。
果糖代謝——為了進入糖酵解途徑，果糖必須被磷酸化。此外，磷酸果糖轉化為果糖-6-磷酸，它是糖酵解途徑的中間體。果糖代謝發生在肌肉、脂肪組織和腎臟中。果糖-1-磷酸隨後轉化為甘油醛和二羥基丙酮磷酸。
半乳糖代謝——牛奶中存在的乳糖由一個葡萄糖和一個半乳糖分子組成。乳糖裂解後，半乳糖分子進入肝臟轉化為葡萄糖。半乳糖激酶將半乳糖磷酸化為半乳糖-1-磷酸，然後轉化為葡萄糖-1-磷酸，再轉化為葡萄糖-6-磷酸，然後進入糖酵解途徑。
意義
碳水化合物是主要的能量來源。碳水化合物代謝產生 NADPH 和 FADH2。NADPH 中儲存的能量反過來產生 1.5 到 2.5 個 ATP 分子，而 FADH2 產生 1.5 個 ATP 分子。因此，碳水化合物代謝中產生的輔因子會產生 ATP，它是“能量貨幣”。
胰島素和胰高血糖素等激素維持血糖水平，這些激素由胰腺的β細胞分泌。分泌的激素量由營養物質的數量很好地控制。
碳水化合物以聚合物形式儲存，例如幾丁質、纖維素、澱粉和糖原。葡萄糖分子透過糖苷鍵結合在一起形成長鏈聚合物。幾丁質和纖維素提供機械支撐，而澱粉和糖原分別充當植物和動物的儲存物質。
疾病
與碳水化合物代謝相關的疾病如下
糖尿病與高血糖有關。會導致尿頻、口渴和食慾增加。
乳糖不耐受是一種患者無法消化乳糖或任何乳製品的疾病。
半乳糖血症是血液中半乳糖的積累。由於半乳糖代謝酶缺乏，這是一種罕見的遺傳性代謝紊亂。
果糖吸收不良是一種飲食障礙，其中果糖的吸收受損，導致腸道中果糖濃度升高。
結論
碳水化合物是形成主要能量來源的關鍵分子。它參與不同的生化途徑，形成核酸合成、葡萄糖生成、糖原合成、糖原分解等必需的生物分子。這種葡萄糖進一步分解成二氧化碳和水，併產生 NADPH，後者進一步產生 ATP。
常見問題
Q1. 過量攝入碳水化合物會發生什麼？
答：過量攝入碳水化合物會導致高血糖、體重增加和代謝活動不良。這可能導致患心臟病的風險增加。
Q2. 碳水化合物在我們體內的作用是什麼？
答：它們透過充當我們不同器官（如腎臟、大腦、肌肉和神經系統）的燃料來幫助我們。它透過糖異生將膽固醇轉化為單糖來控制膽固醇。
Q3. 為什麼建議在睡前早點吃飯？
答：當攝入碳水化合物時，它會升高血糖水平，並且吃過飯的人會從中獲得能量。因此，它會影響睡眠。因此，建議在睡前 4 小時吃東西。
Q4. 單糖是什麼？
答：由單個糖組成的碳水化合物稱為單糖。它是最簡單的形式，可以直接從小腸吸收進入血液。
Q5. 核物質中存在哪種糖？
答：核物質中存在核糖和脫氧核糖。它是一種戊糖，在其上連線有一個磷酸基團，形成遺傳物質的主鏈。
180 次檢視
