碳水化合物代谢

糖是运动时唯一无氧代谢合成ATP的细胞燃料，糖氧化具有耗氧量低，输出功率较脂肪氧化大等特点，是大强度、中等强度运动的主要燃料，在任何运动开始、加力或强攻时，都需要由糖代谢提供能量。糖代谢主要指葡萄糖在体内的一系列复杂的化学反应，包括分解代谢与合成代谢。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2个阶段。第1阶段由1分子葡萄糖转变为2分子磷酸丙糖，第2阶段由磷酸丙糖生成丙酮酸。第1阶段反应是一个耗能过程，消耗2分子ATP；第2阶段反应是产能过程，1分子葡萄糖可生成4分子的ATP，整个过程净生成2分子ATP。

碳水化合物代谢

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3个阶段：第1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2阶段是丙酮酸转变成乙酰辅酶A。第3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。

碳水化合物代谢

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。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。

糖的氧化过程需要多种维生素和金属离子作为辅酶，如维生素B1、维生素B2、维生素PP、铁、镁、锰等，这些物质严重缺乏时，可造成糖代谢障碍，糖代谢还受机体的摄氧量、代谢中间产物、激素和神经体液等多种因素的影响。