生物化學與分子生物學/糖的攝取與利用

糖代謝 - 糖的攝取與利用 - 糖的無氧氧化 - 糖的有氧氧化 - 磷酸戊糖途徑 - 糖原的合成與分解 - 糖異生 - 葡萄糖的其他代謝途徑 - 血糖及其調節
機體主要從食物中獲取糖類物質，經消化吸收後的糖轉運進入組織細胞，發生一系列複雜連鎖的化學反應，以滿足多種生理活動的需要。

糖消化後以單體形式吸收

人類食物中可被機體分解利用的糖類主要有植物澱粉、動物糖原以及麥芽糖、庶糖、乳糖、葡萄糖等。食物中還含有大量的纖維素，雖然入體內缺少β-葡糖苷酶，纖維素不能被消化，但其有刺激腸蠕動等作用，也是維持健康所必需的。
小麥、稻米和谷薯等食物中的糖類以澱粉(starch)為主。唾液和胰液中都有α-澱粉酶(α-amylase) 可水解澱粉分子內的α-1,4-糖苷鍵。由於食物在口腔停留的時間很短，所以澱粉消化主要在小腸內進行。在胰液α-澱粉酶作用下，澱粉被水解的主要產物為僅含有α-1,4-糖苷鍵的麥芽糖、麥芽三糖，還生成少量含有α-1,6-糖苷鍵的異麥芽糖、帶分支的寡聚葡萄糖混合物（稱為α-極限糊精，α-limit dextrin)。寡糖在小腸黏膜刷狀緣進一步消化，α-糖苷酶（包括麥芽糖酶）水解麥芽糖和麥芽三糖；α-極限糊精酶（包括異麥芽糖酶）可水解α-1,4-糖苷鍵和α-1,6-糖苷鍵，將α-極限糊精和異麥芽糖水解為葡萄糖。腸黏膜細胞還含有蔗糖酶和乳糖酶等，分別水解蔗糖和乳糖。有些人由於缺乏乳糖酶，在食用牛奶後發生乳糖消化吸收障礙，而引起腹脹、腹瀉等症狀，稱為乳糖不耐受(lactose intolerance)。
糖類被消化成單糖後才能在小腸被吸收。小腸黏膜細胞依賴特定載體攝入葡萄糖，這是一個耗能的主動轉運過程，同時伴有Na⁺的轉運。這類轉運葡萄糖的載體稱為Na⁺依賴型葡糖轉運蛋白(sodium-dependent glucose transpmter, SGLT)，它們主要存在於小腸黏膜和腎小管上皮細胞。
葡萄糖被小腸黏膜細胞吸收後經門靜脈入肝，再經血液循環供身體各組織細胞攝取。肝對於維持血糖穩定發揮關鍵作用。當血糖較高時，肝通過合成糖原和分解葡萄糖來降低血糖；當血糖較低時，肝通過分解糖原和糖異生來升高血糖。

細胞攝取葡萄糖需要轉運蛋白

葡萄糖吸收入血後，在體內代謝首先需進入細胞。這是依賴一類葡糖轉運蛋白(glucose transporter, GLUT)實現的。人體中現已發現12種GLUT,分別在不同的組織細胞中起作用，其中GLUTl～GLUT5功能較為明確。GLUTl和GLUT3廣泛分佈於全身各組織中，與葡萄糖的親和力較高，是細胞攝取葡萄糖的基本轉運載體。GLUT2主要存在於肝和胰β細胞中，與葡萄糖的親和力較低，使肝從餐後血中攝取過量的葡萄糖，並調節胰島素分泌。GLUT4主要存在於肌和脂肪組織中，以胰島素依賴方式攝取葡萄糖，耐力訓練可以使肌組織細胞膜上的 GLUT4 數量增加。GLUT5主要分佈於小腸，是果糖進入細胞的重要轉運載體。這些 GLUT 成員的組織分佈不同，生物功能不同，從而使各組織對葡萄糖的利用效率有所差異。
如果細胞攝取葡萄糖的環節發生障礙，可能誘發高血糖。進食高碳水化合物飲食後，血糖迅速升高，引起胰島素分泌，胰島素可以使原先位於脂肪細胞和肌細胞內囊泡中的 GLUT4 重新分佈於細胞膜，從而促進這些細胞攝取並利用血糖。1型糖尿病病人由於胰島素分泌不足，無法使脂肪和肌組織中的 GLUT4 轉位至細胞膜，阻礙了血中葡萄糖轉運進入這些細胞。

體內糖代謝涉及分解、儲存和合成三方面

轉運進入細胞內的葡萄糖經歷一系列複雜連鎖的化學反應，其代謝概況涉及分解、儲存、合成三個方面。葡萄糖的分解代謝在餐後尤其活躍，主要包括糖的無氧氧化、有氧氧化和磷酸戊糖途徑，其分解方式取決於不同類型細胞的代謝特點和供氧狀況，例如，機體絕大多數組織在供氧充足時，葡萄 糖進行有氧氧化生成 CO₂和 H₂0;肌組織在缺氧時，葡萄糖進行無氧氧化生成乳酸；飽食後肝內由於合成脂質的需要，葡萄糖經磷酸戊糖途徑代謝生成磷酸核糖和NADPH。葡萄糖的儲存僅在餐後活躍進行，以糖原形式儲存於肝和肌組織中，以便在短期飢餓時補充血糖或不利用氧快速供能。葡萄糖的合成代謝在長期飢餓時尤其活躍，某些非糖物質如甘油、胺基酸等經糖異生轉變成葡萄糖，以補充血糖。這些分解、儲存、合成代謝途徑在多種激素調控下相互協調、相互制約，使血中葡萄糖的來源與去路相對平衡，血糖水平趨於穩定。