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【科学普及】我们吃的“糖”去了哪儿？

2021-03-01 17:19

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

原创徐怡心徐艳萍细胞世界

01 那些被我们吃下去的“糖”

糖，在人们的生活中不可或缺，许多人更是对糖情有独钟。

如果你跟一个童稚可爱的小朋友说到“糖”，他保管会立刻想到糖果——一种以白砂糖、淀粉糖浆为主要原料的食品。其实，我们所摄入的糖可远远不止于此。糖的分类多样，大家平常食用的蔗糖、食物中的淀粉和蜂蜜中的果糖都属于糖类。

糖类结构简单而且均一，由碳、氢、氧三种元素构成，因此又被称为碳水化合物。糖类可以分为单糖(monosaccharide)、寡糖(disaccharide)、多糖(polysaccharide)、结合糖(glycoconjugate)。常见的单糖有葡萄糖（图1）、果糖和半乳糖；寡糖是由2-6个单糖分子脱水缩合而成，以双糖最为普遍，意义也较大，如蔗糖、乳糖；多糖又分为均一性多糖，如淀粉、糖原、纤维素、半纤维素、几丁质(壳多糖)以及不均一性多糖，如糖胺多糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)；结合糖又称为复合糖，其包括糖脂、糖蛋白(蛋白聚糖)、糖-核苷酸等。

另外还存在一些糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺等。糖类是生物体中最重要的能量来源，也是自然界中广泛分布的一类重要的有机化合物。糖类进入我们体内，经过加工代谢最终转变为葡萄糖，吸收后通过血液运送到各个部位，以供给能量。

图1. 葡萄糖结构

02糖类在人体的“旅程”

平常我们直接摄取的糖类一般都是以淀粉的形式存在。实际上，只有葡萄糖、果糖和半乳糖这些单糖才能最终进入身体。饭菜通过消化道，各种各样的碳水化合物变成单糖的过程，就叫做消化。简单来说，碳水化合物的消化和吸收就是让饭菜里的碳水化合物进入身体的过程。

糖类的消化旅程从口腔开始。唾液腺分泌的唾液淀粉酶像“导游”一样，将组成淀粉的葡萄糖分成各个小组然后坐上不同的“列车”。唾液淀粉酶的分组工作没有什么特别严格的操作规范，目标就是把淀粉切割成大小不一的葡萄糖，所以很有可能从一开始就有少量的麦芽糖或者葡萄糖“落单”了，从淀粉的末端被切割下来留在口腔里面。我们经常吃馒头或者米饭时尝出的甜味，就是因为这些麦芽糖和葡萄糖在口腔里的时候遇见了味蕾——多么美妙的邂逅！

分组完毕，“列车”开动，导游——唾液淀粉酶随着食物沿着食道一路向下到达胃中，碰到胃酸之后唾液淀粉酶就完成了自己的工作。食物中的淀粉到这里结束了第一个阶段的消化，有的变成单独麦芽糖和葡萄糖，有的葡萄糖“成群结队”，也有的淀粉可能还没来得及跟唾液充分混合因此不跟“团”就直接到达胃里。消化到一半的混合物叫做糊精；接下来的消化过程是在小肠里完成的。接替唾液淀粉酶工作的“工作人员”是胰腺派来的胰淀粉酶。工作人员随即清点葡萄糖的“人数”，也就是把此前第一步消化过后的产物深度切割成单独的葡萄糖。这就是碳水化合物在胃肠道里被消化过程的第二个阶段；这个阶段结束之后，食物中的碳水化合物基本上全部都变成了可以直接被吸收的单糖；接下来，葡萄糖到达小肠开始探险。小肠上皮的小肠绒毛挥舞着“触手”，像食人花一样捕捉到达小肠里的糖。这些被“抓”回来的单糖可以穿过小肠上皮细胞，最终扩散进血液，输送至全身各个部位（图2）。

图2 糖类在人体的“旅程”

03 糖类如何转变为能量

如果把人体比作一辆车，糖类就像汽油一样是我们的能量来源。葡萄糖被吸收之后到达血液，即血糖，正常人体每天需要很多的糖来提供能量，为各种组织、脏器的正常运作提供动力。人的血糖必须保持一定的水平才能维持体内各器官和组织的需要。肝脏则像人体的“仓库”——大量的葡萄糖被运送至肝中形成糖原并储存在肝脏中，当机体需要葡萄糖的时候再分解产能。

生物所需的能量主要由糖分解代谢所供给，成人每天所需热能的60%-70&都来自糖类。我们食用的糖类经过消化后以葡萄糖的形式被运送到各个器官。人类大脑的质量只占全身的2%，但大脑的耗能在人静止时能达到20%！如此巨大的消耗就得依赖于葡萄糖的代谢，而葡萄糖作为小分子物质能够更容易地穿过血脑屏障。在氧气充足的情况下，葡萄糖经过三羧酸循环（TCA）完全氧化产生二氧化碳和水，并释放出大量的ATP支持生命活动。

糖类的有氧氧化发生在细胞质和线粒体中，于是线粒体当仁不让地成为了机体中的“发动机”。在肌肉中经常会出现氧气不足的情况，特别是人体在进行剧烈的无氧运动时需要速度更快的代谢方式——糖酵解途径（EMP），虽然糖酵解途径产生的ATP较少，但是能够迅速将葡萄糖代谢为丙酮酸、乳酸，是有机体获得化学能最原始的途径（图3）。值得一提的是，在肿瘤细胞中也经常发生大量消耗葡萄糖的现象，肿瘤细胞更倾向于利用糖酵解途径产能用于生长和增殖。据估计，80%的癌症中都存在着大量消耗葡萄糖却无法高效产能的现象。