糖类化合物的主要生理功能

1.从糖类氧化中得到能量

糖类是生命不可缺少的能量物质。以葡萄糖作为糖类的代表，其氧化释放能量的过程可概括如下：

C6H12O6＋6O2—→6CO2＋6H2O＋能量

葡萄糖的完全氧化，如果发生在实验室里，每摩尔葡萄糖会产生2870千焦热量。

C6H12O6＋6O2—→6CO2＋6H2O＋2870千焦

C6H12O6＋6O2—→6CO2＋6H2O＋38ATP

ATP在水解时，1摩尔所释放的能量为30.5千焦，38摩尔总共释放的能量为1159千焦。这个数据表明，细胞呼吸过程的效率只有40%左右，其余的能量转为热量释放以保持生命体的体温。人体肌肉组织的主要营养来源是糖类而不是脂肪物质，医院里为无法进食的病人输葡萄糖，就是因为对于病患者来说单糖是最主要最快捷的营养来源。

2.转化为糖原和脂肪

肝细胞能将其他单糖转化成葡萄糖，然后将葡萄糖转化为糖原。当需要时，储存的糖原可再分解为葡萄糖。糖类氧化中还会得到各种酮酸，在糖类充足的情况下，它们就会转化为脂肪。

这个反应如果在酶的控制下发生在活细胞里，每摩尔葡萄糖将会产生38摩尔ATP。

3.作为结构材料

糖还能为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳的骨架。它自身也构成细胞的骨架和生物的结构材料，如纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分，肽聚糖是动物细胞壁的主要成分。

4.多糖具有重要的生理功能

多糖形成的大分子如黏多糖、糖蛋白以及糖脂等都有着极其重要的生理功能。在细胞膜上，糖类占1%～10%，它们以糖蛋白以及糖脂的低聚肽链形式突出在细胞膜外，外界的刺激首先要与它们接触，这些接触与细胞的识别、免疫、病变以及药物、激素的反应有着密切的关系。

糖的主要生理功能之一就是为生命体提供能量，从而保证机体的正常活动。在不同的场合下，葡萄糖的分解是有区别的。在普通的脏器内它是无氧分解产生乳酸，乳酸返回肝脏后会再形成葡萄糖。而在大脑中则是有氧分解，产生了二氧化碳和水。成年男子一小时要消耗5克葡萄糖，一天约120克，血糖的消耗也是每小时5克，一顿饭可在肝脏内储存50～60克血糖，因此很快就会“花完”，必须具备足够的葡萄糖才能保证大脑和人体的正常活动。

当血中的葡萄糖含量升高时，脑脊液中的葡萄糖含量也会升高，此时脑中的FGF（成纤维细胞生长因子——脑和垂体中一种能够促进成纤维细胞生长的物质）就会增长，促进神经组织生长发育，从而激发大脑，记忆力就会得到巩固。大脑只占到全身重量的2.5%，但能量消耗却要占到18%，可见大脑对能量的高度需求。人刚睡醒时头脑不清醒，常是因为葡萄糖不足的缘故。

从化学的角度来看，人为什么会疲倦？疲倦与糖类化合物的代谢有密切关系。人体里的细胞为了完成肌肉的收缩、神经冲动的传递等任务，需要高能量的化合物，如三磷酸腺苷（ATP）。这种高能量化合物的水解，是一种大量放热的反应，而在运动时，肌肉纤维收缩，就加速细胞里的吸热反应。如果人体肌肉里所储存的ATP很快消耗掉，又来不及补充，那么，人就感到疲倦，肌肉细胞还必须调动葡萄糖的分解来产生能量，而在激烈运动时，血液对肌肉所需要的氧气会供应不足，此时，葡萄糖分解的同时就会形成较多乳酸（反应式参见第六章），乳酸会妨碍肌肉的运动，引起肌肉的疲劳。乳酸的积累还会造成轻度的酸中毒，引起恶心、头痛等，更增加疲倦的感觉。此时肝脏会起重要作用：当人体内葡萄糖分解后，血液中的葡萄糖减少，肝脏里糖原发生分解，释放出葡萄糖，使血液保持一定的含糖量。同时，肝脏里一部分乳酸被氧化，产生二氧化碳排出体外，其余的转化为糖原。所以，在紧张运动后做深呼吸，增加供氧，促使乳酸氧化，可以减少疲倦。

导致肌肉痉挛和酸痛的乳酸一直被认为对人体是有害的，2006年，美国加州伯克利大学的研究人员证实，肌肉细胞在把乳酸从细胞质运送到负责产生能量的线粒体的过程中可以对它加以二次利用。这就告诉我们，生命对能量的利用是高效能的，它并未像人类那样随意挥霍能量，当今人类的某些行为是完全违背生命规律的。