糖及糖代谢
内容摘要
糖是自然界分布广泛、数量最多的有机化合物。糖分单糖、寡糖和多糖。在人体内糖的主要形式是葡萄糖及糖原。葡萄糖是糖在血液中的运输形式,在机体糖代谢中占据主要地位；糖原是葡萄糖的多聚体,包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等，是糖在体内的储存形式。葡萄糖与糖原都能在体内氧化提供能量。食物中的糖是机体中糖的主要来源，被人体摄入经消化成单糖吸收后，经血液运输到各组织细胞进行合成代谢很分解代谢。机体内糖的代谢途径主要有葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他己糖代谢等。
关键词：糖、葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成与糖原分解、糖异生。
单糖的化学性质
1、脱水作用 戊糖或己糖与强酸共热，因脱水分别生成糠醛和羟甲基糠醛，这些产物能与某些酚类作用生成有色的缩合物。
2、异构化 单糖在烯酸中比较稳定，但在稀碱溶液中，可以发生烯醇作用。葡萄糖、果糖和甘露糖三者可通过烯醇式而相互转化。在生物体内，在酶的作用下也可以进行类似的反应。
3、氧化作用 单糖含有醛基或酮基，因此具有还原能力。除了羰基之外，单糖分子中羰基也能被氧化。因氧化条件不同，单糖被氧化成不同的产物。
4、还原作用 单糖具有游离的羰基，所以易被还原成多羟基醇。在钠汞齐及硼氢化钠类还原剂作用下，醛糖还原成糖醇。
5、酯化和醚化作用 单糖分子中含多个烃基，因此具有醇的性质。 6、单糖的高碘酸氧化
7、糖鍤的生成 单糖的羰基可与某些含氮试剂发生加成反应。 8、其它反应 褐色反应、单糖的分子内反应和形成糖苷。
糖酵解反应概述
糖酵解是葡萄糖、甘露糖、半乳糖等六碳糖进行分解代谢所经历的第一个途径，是生物体在无氧条件下对糖的利用。通过糖酵解机体可以获取
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一定的能量。糖酵解发生于细胞熔浆中。
糖酵解的各部反应
1、葡萄糖磷酸化生成葡萄糖-6-磷酸 这个反应是整个糖酵解的第一步反应，通过这步反应把葡萄糖转化成葡萄糖-6-磷酸，是磷酸集团转移反应。
2、葡萄糖-6-磷酸形成果糖-6-磷酸 这个反应是整个糖酵解的第二步反应，把葡萄糖-6-磷酸异构成果糖-6-磷酸，是一个醛酮异构反应。
3、果糖-6-磷酸化形成果糖-1,6-二磷酸 这个反应将果糖-6-磷酸化形成果糖-1,6-二磷酸。
4、果糖-1,6-二磷酸生成二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-磷酸 果糖-1,6-二磷酸在C-C键断裂形成两分子的3C化合物：二羟丙酮磷酸和甘油醛-3-磷酸。
5、二羟丙酮磷酸转化成甘油醛-3-磷酸 二羟丙酮磷酸转化成甘油醛-3-磷酸后才能进入糖酵解的下一个反应。这步反应是在丙糖磷酸异构酶的催化下完成的。
6、甘油醛-3-磷酸生成1,3-二磷酸甘油酸 甘油醛-3-磷酸生成1,3-二磷酸甘油酸是第二阶段的第一反应。该反应实质是一个醛氧化成酸的反应，也是糖酵解唯一一步氧化还原反应。
7、1,3-二磷酸甘油酸生成3-磷酸甘油酸 在这一步反应中，前一步反应形成的高能磷酸基团转移给ADP形成1分子的ATP。这是糖酵解产生ATP的第一步反应。
8、3-磷酸甘油酸变位形2-磷酸甘油酸 这是一步可逆的异构化反应，3-磷酸甘油酸的磷酸基团由C3转移到C2，形成2-磷酸甘油酸。
9、2-磷酸甘油酸生成磷酸烯醇式丙酮酸 这是糖酵解过程中形成的第二个高能化合物，此前形成的1,3-二磷酸甘油酸是是糖酵解过程中形成的第一个高能化合物。
10、磷酸烯醇式丙酮酸生成丙酮酸 这步反应是糖酵解的最后一步反应，由丙酮酸激酶催化。
糖的有氧氧化
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糖的有氧氧化是指葡萄糖生成丙酮酸后，在有氧条件下，进一步氧化生成乙酰辅酶A，经三羧酸循环彻底氧化成水、二氧化碳及能量的过程。这是糖氧化的主要方式，是机体获得能量的主要途径。
反应过程：1、葡萄糖氧化生成丙酮酸。这一阶段和糖酵解过程相似，在细胞质中进行。在缺氧的条件下丙酮酸生成乳酸。在有氧的条件下丙酮酸进入线粒体生成乙酰辅酶A，再进入三羧酸循环
2、丙酮酸氧化脱羧生成乙酰辅酶A。
3、丙酮酸氧化脱羧生成的乙酰辅酶A彻底进行氧化。进入三羧酸循环葡萄糖彻底氧化分解成水、CO2和能量。而脱羧反应生成的二氧化碳则通过血液运输到呼吸系统而被排出，是体内二氧化碳的主要来源。
糖的有氧化的生理意义：为人体内绝大多数组织细胞通提供能量。 糖的酵解与糖的有氧氧化的联系：在无氧的条件下，糖无氧酵解产生的ATP的速度和数量远远大于有氧氧化，为产生ATP的主要方式。但在有氧的条件下，酵母菌的酵解作用受到抑制。这种现象同样出现在肌肉中：当肌肉组织供氧充分的情况下，有氧氧化抑制糖无氧酵解，产生大量量能量供肌肉组织活动所需。缺氧时，则以糖无氧酵解为主。
糖的无氧酵解
当机体处于剧烈运动时，葡萄糖或糖原分解生成乳酸，并产生能量的过程称之为糖的无氧酵解。这个代谢过程常见于运动时的骨骼肌，因与酵母的生醇发酵非常相似，故又称为糖酵解。这一过程分四个阶段：
1、葡萄糖的磷酸化。
2、磷酸乙糖裂解为磷酸丙糖。 3、磷酸丙糖氧化为丙酮酸。 4、丙酮酸还原为乳酸。
葡萄糖的无氧酵解也进行着能量的转换，1分子葡萄糖在缺氧的条件下转变为2分子乳酸，同时伴随着能量的产生，产生2分子ATP；糖原开始1分子葡萄糖单位糖酵解成乳酸，产生3分子ATP。
糖无氧酵解的意义极大，在无氧或缺氧的条件下，作为糖分解供能的主要途径。
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磷酸戊糖途径
经历糖酵解、柠檬酸循环以及氧化磷酸化形成的ATP是葡萄糖代谢的一个重要方向。在生物体内葡萄糖代谢还存在着其他一些重要途径，如戊糖磷酸途径、糖异生和乙醛循环等。
磷酸戊糖途径的前三步反应： 1、 2、 3、
葡萄糖-6-磷酸形成6-磷酸葡萄酸-@内酯 6-磷酸葡萄酸-@内酯生成6-磷酸葡糖酸 6-磷酸葡糖酸生成核酮糖-5-磷酸
磷酸戊糖途径的意义：形成了大量的NADPH，这些NADPH可以提供还原力参与生物体内生物分子的合成，另外NADPH作为一些酶的辅酶参与重要的生理过程。
糖异生反应过程
糖异生作用是指非糖前体物质合成葡萄糖的过程。如生糖氨基酸、乳酸、丙酮酸及甘油等转变为葡萄糖或糖原的过程。这一过程主要发生在肝脏等组织中。糖异生反应过程的原料为乳酸、氨基酸和甘油，其中主要原料为氨基酸，但是，当人处于饥饿状态时原料为氨基酸和甘油。
糖异生反应过程主要是逆着糖酵解方向进行着葡萄糖的合成，途中的大部分反映是糖酵解过程的逆反应。
异生的三步反应： 1、 2、 3、
丙酮酸经过草酰乙酸形成丙酮酸 果糖-1,6-二磷酸生成果糖-6-磷酸 葡萄糖-6-磷酸形成葡萄糖
糖异生反应过程的生理意义： 1.糖异生最重要的生理意义是在空腹或饥饿情况下维持血糖浓度的相对恒定。2.是肝补充和恢复糖原储备的重要途径3.长期饥饿时肾糖异生增强，有利于维持酸碱平衡。4.乳酸再利用。乳酸大部分是由肌肉和红细胞中糖酵解生成的，经血液运输到肝脏或肾脏，经糖异生再形成葡萄糖，后者可经血液运输回到各组织中继续氧化提供能量。
糖原的代谢调控
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糖原代谢调控涉及糖原的合成与分解。糖原分解的关键酶是糖原磷酸酶，糖原合成的关键酶是糖原合成酶。体内，糖原的稳定态就是通过这两个酶的活性得以实现。糖原磷酸酶活性调控方式有变构调节和磷酸化共价修饰两种方式；糖原合成活性调控是磷酸化共价修饰。两种酶的磷酸化共价修饰受体内的肾上腺素、胰高血糖素和胰岛素等浓度变化的调节。因此，肾上腺素、胰高血糖素和胰岛素等在糖代谢中扮演着非常重要的角色。
结语
生体中充满着神奇与奥秘，糖作为构成人身体的主要物质，起着不可忽视的作用。对糖代谢的研究，现在的成果还是很有限的，研究课题中仍旧存在许多不为人所知的角落。不断扫除糖代谢的研究的死角，能对疾病的预防与治疗有着不可替代的作用，研究糖是我们每一个人的义务，也是当代从事此类研究的毕生目标，更是后代孜孜不倦的求索方向。这门课只是老师对我们的入门引导，我们应以老师所教的基础知识为基石，去探索更深入更广阔的领域，不停止对唐及其代谢的探讨。
参考文献
[1] 张步昌 《生物化学》 安徽教育出版社 [2] 王镜岩 《生化》 高等教育出版社
致谢
衷心感谢老师在我们的生物化学学习中对我们的热心帮助与细心教导，让我们得以进入一个更广阔的知识世界。虽然，对于糖及其代谢，我只能理解我以上写的知识，但我不会停止对糖这块知识的学习与探索。
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