三大能源物质的代谢

人和动物体内三大营养物质代谢

人和动物在物质代谢过程中，不能像绿色植物那样，直接把从外界环境中摄取的无机物，制造成自身的有机物，而是直接或间接地以绿色植物为食物，来获取现成的有机物。那么，人和动物通过食物所获取的糖类、脂类和蛋白质这三大营养物质，经过消化、吸收并进入体内细胞后，会发生怎样的变化？它们是怎样被机体利用的？人体内这三大营养物质的代谢与自身的健康又有什么关系呢？

糖类代谢食物中的糖类绝大部分是淀粉，此外还有少量的蔗糖、乳糖等。食物中的淀粉等经过消化分解成葡萄糖，葡萄糖被小肠上皮细胞吸收以后，有以下三种变化：第一，一部分葡萄糖随血液循环运往全身各处，在细胞中氧化分解，最终生成二氧化碳和水，同时释放出能量，供生命活动的需要。第二，血液中的葡萄糖——血糖除了供细胞利用外，多余的部分可以被肝脏和肌肉等组织合成糖元而储存起来。当血糖含量由于消耗而逐渐降低时，肝脏中的肝糖元可以分解成葡萄糖，并且陆续释放到血液中，以便维持血糖含量的相对稳定。肌肉中的肌糖元则是作为能源物质，供给肌肉活动所需要的能量。第三，除了上述变化外，如果还有多余的葡萄糖，这部分葡萄糖可以转变成脂肪和某些氨基酸等。给家畜、家禽提供富含糖类的饲料，使它们肥育，就是因为糖类在它们的体内转变成了脂肪。用填喂的方法使北京鸭在较短的时间内肥育，就是一个典型的例子。

葡萄糖在人和动物体内的变化情况

脂类代谢食物中的脂类主要是脂肪(甘油三酯)，同时还有少量的磷脂(主要是卵磷脂和脑磷脂)和胆固醇。

脂肪食物中的脂肪在人和动物体内经过消化，以甘油和脂肪酸的形式被吸收以后，大部分再度合成为脂肪，随着血液运输到全身各组织器官中。在各组织器官中发生以下两种变化：第一，在皮下结缔组织、腹腔大网膜和肠系膜等处储存起来，常以脂肪组织的形式存在。第二，在肝脏和肌肉等处再度分解成为甘油和脂肪酸等，然后直接氧化分解，生成二氧化碳和水，释放出大量的能量；或者转变为糖元等。

磷脂人和动物体内的磷脂，只有一小部分直接来自食物，大部分是在体内各组织细胞中合成的。合成磷脂的原料是甘油、脂肪酸、磷酸、胆碱或胆胺等。磷脂参与构成机体的组织，是构成细胞膜和细胞器膜以及神经髓鞘的主要成分。当磷脂在体内分解时，所分解的产物中的甘油和脂肪酸，既可以被氧化分解，生成二氧化碳和水，并释放出能量；也可以转变成脂肪。

胆固醇人和动物体内的胆固醇，除少量来自动物性食物外，主要在体内合成，而肝脏是合成胆固醇的主要器官。胆固醇在体内发生以下两种变化：第一，参与构成机体的

组织，是细胞膜和细胞器膜以及神经髓鞘的主要组成部分。第二，转化成其他一些具有重要生理作用的化合物，如某些类固醇激素(肾上腺皮质激素、性激素等)、维生素D3和胆汁酸。

脂类中的脂肪、磷脂和胆固醇在人和动物体内的变化情况

血脂血浆中所含的脂类统称为血脂。它包括甘油三酯、磷脂、胆固醇以及游离脂肪酸等。血脂的含量一般受膳食、年龄、性别、职业以及代谢等的影响，波动范围较大。我国正常成年人空腹(12h～14h)时主要的血脂含量见左表。临床上将空腹时血脂含量超出正常上限并且持续升高的症状，叫做高血脂症。临床研究表明，血浆中的总胆固醇和甘油三酯含量长时间过高，就可能引起动脉粥样硬化。此外，糖尿病等疾病患者的血脂含量也会明显升高，因此，测定血脂含量可以作为诊断某些疾病的依据之一。

蛋白质代谢食物中的蛋白质，既有来自谷类、豆类等作物的植物性蛋白质，又有来自肉、蛋、奶的动物性蛋白质。蛋白质在人和动物的消化道内被分解成各种氨基酸。氨基酸被吸收以后，有以下四种变化：第一，直接被用来合成各种组织蛋白质，例如红细胞中的血红蛋白，肌肉细胞中的肌球蛋白和肌动蛋白等。有些组织蛋白质的合成速度是非常快的，例如，老鼠的肝脏被部分切除以后，可以在10d～20d内恢复原状。又如，用同位素测定的方法可以知道，人的肝脏蛋白质和血浆蛋白质，大约十天就更新一半。第二，有些细胞除了能合成组织蛋白质以外，还能合成一些具有一定生理功能的特殊蛋白质。例如，肝细胞能够合成血浆蛋白中的纤维蛋白原和凝血酶原等；消化腺上皮细胞能够合成消化酶；某些内分泌细胞能够合成蛋白质类激素等。第三，通过氨基转换作用，把氨基转移给其他化合物，可以形成新的氨基酸。例如，谷氨酸和丙酮酸在谷丙转氨酶(GPT)的催化下，谷氨酸的氨基转移给丙酮酸，生成丙氨酸和另一种酮酸。在人和动物体内能够合成的氨基酸，称为非必需氨基酸，如丙氨酸、甘氨酸等。不能在人和动物体的细胞内合成，只能够从食物中获得的氨基酸，称为必需氨基酸。例如，人体的必需氨基酸共有8种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸和缬氨酸。第四，通过脱氨基作用，氨基酸分解成为含氮部分(也就是氨基)和不含氮部分，其中氨基可以转变成为尿素而排出体外；不含氮部分可以氧化分解成二氧化碳和水，同时释放能量，也可以合成为糖类和脂肪。

氨基酸在体内的变化情况

三大营养物质代谢的关系前面分别介绍了糖类、脂类和蛋白质的代谢过程。在同一细胞内，这三类物质的代谢是同时进行的，它们之间既相互联系，又相互制约，共同形成一个协调统一的过程。糖类、脂类和蛋白质之间是可以转化的。例如，糖类在分解过程中产生的一些中间产物(如丙酮酸)，可以通过转氨基作用，生成相对应的非必需氨基酸。但是，由于糖类分解时不能产生与必需氨基酸相对应的中间产物，因此，糖类不能转化成必需氨基酸。蛋白质在分解过程中产生的一些氨基酸，可以通过脱氨基作用等，转化成糖类。例如，丙氨酸可以通过脱氨基作用先形成丙酮酸，再转化成糖类。糖类、脂类和蛋白质之间的转化

是有条件的，例如，只有在糖类供应充足的情况下，糖类才有可能大量转化成脂类。不仅如此，各种代谢物之间的转化程度也是有明显差异的，例如，糖类可以大量转化成脂肪，而脂肪却不能大量转化成糖类。糖类、脂类和蛋白质之间除了能转化外，还相互制约着。在正常情况下，人和动物体所需要的能量主要是由糖类氧化分解供给的，只有当糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才由脂肪和蛋白质氧化分解供给能量，保证机体的能量需要。当糖类和脂肪的摄入量都不足时，体内蛋白质的分解就会增加。而当大量摄入糖类和脂肪时，体内蛋白质的分解就会减少。

三大营养物质代谢与人体健康一般情况下，血糖的来源和去路能够保持相对平衡的话，就会使血糖含量保持相对稳定(如图)。正常人的血糖含量一般维持在80mg/dL～120mg/dL①的范围内。人在饥饿初期，血糖含量会暂时降低，这时肝糖元可以分解成葡萄糖并进入血液，使血糖含量恢复正常。人在长期饥饿或肝功能减退的情况下，血糖含量降低(50mg/dL～60mg/dL)而得不到补充，就会出现头昏、心慌、出冷汗、面色苍白、四肢无力等低血糖早期症状。这时如果能及时吃一些含糖较多的食物，或是喝一杯浓糖水，就可以恢复正常。但是，如果听任上述情况继续发展，就会出现惊厥和昏迷等。为什么会出现这些症状呢？这是因为脑组织功能活动所需要的能量主要来自葡萄糖的氧化分解，但是，脑组织中含糖元极少，需要随时从血液中摄取葡萄糖来氧化供能。当血糖含量低于45mg/dL时，脑组织就会因得不到足够的能量供给而发生功能障碍，出现上述低血糖晚期症状。这时只要及时给患者静脉输入葡萄糖溶液，症状就会得到缓解。