糖异生及其在身体能量形成中的作用

人体有一种非凡的生存方式。即使在能源短缺的情况下,您的身体仍然可以进行称为糖异生的过程,以从其他来源获取能量。

什么是糖异生?

来源:WebMD

糖异生是从非碳水化合物物质形成葡萄糖的过程。这个过程可以发生在动物、植物、真菌、细菌中。在人类中,非碳水化合物来源的葡萄糖的形成发生在肝脏和肾脏中。

您身体的主要能量来源是糖(葡萄糖)。您从食物中获得的糖分会被分解并经过一系列化学过程以产生三磷酸腺苷 (ATP)。 ATP是一种为身体细胞携带能量的物质。

当身体的葡萄糖水平升高时,胰腺会通过释放胰岛素做出反应。这种激素的作用是将多余的葡萄糖转化为糖原形式的能量储备。然后糖原储存在肌肉和肝细胞中。

当葡萄糖不可用时,您的身体必须转而使用其他能源。通过细胞中的一系列化学过程,身体将糖原转化回葡萄糖,准备分解成 ATP。

然而,这个过程不会连续发生,因为身体也会耗尽糖原。这种情况通常发生在身体因为禁食、低碳水化合物饮食或其他因素八小时没有进食之后。

在此期间,糖原储备开始减少,身体需要其他来源的葡萄糖。这是糖异生过程发生的地方。这个过程会将非碳水化合物物质,如乳酸、甘油或氨基酸转化为葡萄糖。

糖异生能量形成阶段

首先,你需要知道哪些物质是糖异生的“原料”。这个过程涉及三种化合物,即:

  • 身体肌肉工作时产生的乳酸,
  • 来自脂肪组织中甘油三酯分解的甘油,以及
  • 氨基酸(尤其是丙氨酸)。

这三种物质会经过一个复杂的化学过程,产生一种叫做丙酮酸的物质。然后这种丙酮酸经历糖异生以产生葡萄糖。

葡萄糖的形成是一个涉及丙酮酸和多种酶的复杂过程。简单来说,以下是丙酮酸变成葡萄糖的步骤。

  1. 丙酮酸在丙酮酸羧化酶和 PEP 羧激酶的帮助下转化为磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP)。
  2. 在果糖 1,6-二磷酸酶的帮助下,PEP 转化为果糖 6-磷酸。这个阶段从果糖中产生衍生化合物,果糖是一种天然存在于水果中的糖。
  3. 果糖 6-磷酸酶转化为葡萄糖 6-磷酸。然后在葡萄糖 6-磷酸酶的帮助下将葡萄糖 6-磷酸转化为葡萄糖。

糖异生的整个过程受到调节血糖的激素的影响,如胰高血糖素和皮质醇。因此,如果这些激素出现紊乱,葡萄糖的形成过程也会受到影响。

糖异生对人体的好处

糖异生的主要功能是在没有进食的情况下维持体内葡萄糖的稳定性。此功能非常重要,因为某些身体组织仅依赖葡萄糖作为能量来源。

例如,大脑需要大约 120 克葡萄糖才能运作 24 小时。如果大脑没有获得足够的葡萄糖,调节思考、学习和记忆能力的神经细胞之间的交流就会受到损害。

大脑可能能够依赖其他能量形成过程,例如酮症,但不能依赖红细胞、肾髓质和睾丸。为了能够正常运作,这三种组织必须获得稳定的葡萄糖摄入量。

如果您只禁食几个小时,这可能不是问题,因为您的身体仍然可以以糖原的形式消耗其储存的能量。您的身体能够将糖原转化为葡萄糖,然后葡萄糖可以转化为 ATP。

然而,如前所述,如果你不吃东西,糖原储备就会耗尽。肝脏中储存的糖原在 24 小时内耗尽,此时身体依靠糖异生来产生葡萄糖。

通过这个过程,身体仍然能够在低能量条件下正常工作。从非碳水化合物物质形成葡萄糖的过程也有助于防止您因低糖水平而出现健康问题。