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1、最新：碳水化合物的消化吸收和代谢（全文）消化消化的目的是将摄入的碳水化合物分解为一种形式,使它们可以通过肠壁转移到血液中,并在血液中分布到细胞中。碳水化合物的消化发生在口腔和小肠中，包括将更复杂碳水化合物（淀粉和糖原）转化为较简单的碳水化合物（双糖）,然后转化为待吸收的单分子糖（单糖）。少量碳水化合物在口腔中通过唾液淀粉酶（唾液中的一种消化酶）进行消化。为了体验这种消化,可以将少量富含淀粉的碳水化合物（面包、麦片等）放入口中,不要吞咽。过一会儿,你就会感觉到食物变得更甜了,因为更为复杂的淀粉被消化成了糖。胰腺会产生一种主要的碳水化合物消化酶,胰淀粉酶,这种酶通过胰腺和胆囊共享的管道进入小肠前段
2、。胰腺淀粉酶将剩余的多糖转化为双糖，然后由特异性双糖酶进一步消化。单糖随后被吸收。（二）吸收单糖被运送到肠壁，然后进入血液循环。葡萄糖和半乳糖通过一种特定的转运体（SG1.T1.）被吸收，而果糖则通过另一种转运体（G1.UT5）进行转运。由于可利用的G1.UT5有限,饮食中摄入过多的果糖可能会使转运体不堪重负，将很大一部分果糖留在肠道中而非被吸收。这些果糖分子产生高水平的渗透压,导致液体进入肠道,从而可能引起腹胀和腹泻。正是由于这个原因,与含有天然果糖的食物相比,含有添加的游离果糖的食物，如高果糖玉米糖浆,可能不但没有被很好地吸收.还引起更多胃肠不适。1 .同渗容摩和同渗重摩同渗容摩指溶液浓度
3、,表示每升溶液的溶质粒子总数。同渗重摩指每单位溶剂（即每千克溶剂或每千克溶液）的渗透浓度。其实际应用如下：1OOCa1.的蔗糖（一种双糖）的分子数量是100Ca1.葡萄糖的一半，因此产生的渗透压也是其一半。流体向最高渗透压的方向移动，所以在相同的热量负荷下游离葡萄糖更有可能将水拉向它。运动能量棒旨在提供高热量低渗透压的产品。他们通过多糖能量棒输送碳水化合物来实现这一目标多糖能量棒中有许多单糖分子聚合在个多糖分子中。只有单位体积的颗粒数才影响渗透压，因此单个大多糖分子所传递的渗透压远远低于其组分碳水化合物的单个分子。当所吸收的那部分单糖即葡萄糖被输送到循环系统中，会导致血糖浓度升高。吸收的果糖和
4、半乳糖必须转化为葡萄糖.转化主要发生在肝脏中,并且不会立即导致初始血糖升高。血糖的升高取决于吸收速度,而吸收速度又取决于多种因素。包括:所消耗碳水化合物的复杂性。越复杂的碳水化合物需要越长时间来消化和调节葡萄糖的吸收利用。与碳水化合物一起消耗的其他物质。脂肪和蛋白质会延缓胃排空率，从而调节葡萄糖的吸收利用。所消耗食物中单糖的分布。纯葡萄糖会稍稍延缓胃排空,但一旦进入肠道，如果所消耗的葡萄糖量不超过可利用的转运体（SG1.TI）,则很容易被吸收。假设热量相同,单糖混合物比任何一种单糖都更容易被吸收,因为这种混合物可以利用转运体和吸收位点的可用性。胰岛素是胰腺细胞为应对血糖升高而分泌的。它是人体细
5、胞更新葡萄糖所必需的。然而，血糖快速升高可能会导致高胰岛素反应（即胰岛素分泌过量）,这会从血液中带走过多的葡萄糖，并将过多的葡萄糖转人细胞中,超出正常的细胞需求和储存能力。然后,细胞将多余的葡萄糖转化为脂肪并输出，结果身体脂肪量增加。胰岛素的生成也可能受饮食中蛋白质和脂肪含量的影响较高的蛋白质和脂肪含量会减缓葡萄糖的吸收速度，从而影响胰岛素反应。2 .未吸收的碳水化合物难消化的多糖吸收许多倍于自身重量的水，从而增加粪便体积,降低便秘风险。益生元是一种不能被消化酶分解，也不会进入血液循环的碳水化合物（纤维）,但它通过成为细菌的能量或营养来源来促进健康细菌的生长。由肠道细菌（肠道微生物群）发酵的多
6、糖不会像非发酵多糖那样增加类便体积,但能够改善肠道微生物群。部分可消化多糖,包括豆类中常见的低聚糖,能促进胃肠道中有益菌的生长，如双歧杆菌。这类可消化多糖被称为益生菌，即与人体肠道中有益菌相同的活菌,可作为膳食补充剂（如活菌酸奶）来食用。益生菌食品有助于维持肠道中的有益菌。合生元指益生元和益生菌的混合物,可以提供细菌和营养物质（纤维）,有助于促进细菌繁殖。存在于胃肠道中的双歧杆菌有助于保护肠道免受病原菌的潜在危害影响。3 .吸收后单糖、葡萄糖、果糖和半乳糖都被吸收到血液中,但只有葡萄糖能立即被细胞吸收以满足新陈代谢的需要。循环中的果糖和半乳糖必须在肝脏中被转化为葡萄糖,才能供细胞使用。这些单糖
7、一旦被转化为葡萄糖,肝脏就会将其以肝糖原的形式储存起来（用来维持血糖）,或直接将葡萄糖释放回血液中。肝脏输出到血液中的葡萄糖量由产生胰岛素和胰高血糖素的胰腺和肝脏进行激素控制。血糖过高或过低都会对健康造成负面影响。4 .血糖控制饭后,血糖升高时人体会释放胰岛素,使细胞可利用多余的血糖。血液流经胰腺时，胰腺会监测血糖水平。若检测到血糖升高至正常所需的水平（约120mgd1.）以上,胰腺就会释放胰岛素,胰岛素会影响允许葡萄糖进入细胞的细胞膜。胰岛素有双重作用：1.降低血糖;2.使细胞获得葡萄糖。随着血糖持续下降并达到其低阙值（约80mgd1.）,胰腺龙田胞会释放胰高血糖素。胰高血糖素向肝脏发出信号
8、,要求其分解肝糖原,并将葡萄糖分子释放到血液中。胰高血糖素有双重作用1升高血糖；2.降低肝糖原储存。在进食频率和糖原储存受限的情况下，胰岛素和胰高血糖素可将血糖维持在正常范围内，同时为大脑和其他身体细胞提供所需的葡萄糖。正常的血糖维持时间约为3h,也就是说,饭后Ih血糖达到峰值,约2h后血糖恢复到餐前水平这意味着又到了用餐时间。然而,当一个人参与体育活动时,血糖消耗的速度会快得多,这就需要更频繁地摄入碳水化合物来维持血糖。含碳水化合物的运动饮料的主要功能之一是它能在运动过程中确保血糖保持在正常范围内。目前,针对锻炼1h或更长时间的人群的建议饮用运动饮料。那些运动强度极高的人,即使运动时间少于1
9、h,可能也需要运动饮料来维持血糖。无法维持正常血糖会导致各种麻烦。低血糖会引起神经紧张和眩晕如果在运动中出现低血糖症状,会引起精神疲劳而精神疲劳又与肌肉疲劳相关（即使肌肉中充满糖原）。此外，低血糖还可能会导致糖异生,通常会使肌肉质量下降。食用高糖指数食物或糖尿病可能导致高血糖这与脱水有关,如果严重还会导致昏迷。由高体脂水平、摄入过多食物、运动不足或食用高糖食物引起的慢性高血糖会导致慢性高胰岛素血症（胰岛素分泌过多）。这种持续过量的胰岛素分泌会降低细胞对胰岛素的敏感性,并与2型糖尿病有关（胰岛素会分泌，但无法降低血糖,因此血糖升高）。1型糖尿病也与高血糖有关,但它是胰腺B细胞无法分泌胰岛素的结果
10、。1型糖尿病常见于儿童，可能是机体免疫系统破坏机体细胞的结果，也可能是细菌感染靶向并破坏B细胞的结果。2型糖尿病通常被称为成人发病型糖尿病，因为这种糖尿病的发病多见于成人。然而,2型糖尿病目前在肥胖儿童中的患病率越来越高。1型糖尿病和2型糖尿病都与高血糖有关。高于160mg/d1.的血糖水平超过了肾脏阈值,并开始出现在尿液中。尿液中的糖（葡萄糖）是糖尿病未得到控制的标志。另一种影响血糖的激素是肾上腺素，主要由肾上腺产生。它的作用是迅速增加肝糖原的分解,以极快的速度将大量葡萄糖输人血液。它还能增加肌肉血流量和心脏排血量。有人认为,肾上腺素的主要作用是面临迫在眉睫的危险时,在逃跑或战斗反应中生存下
11、来。现成可用的能量（血糖）,加上高心输出量和改善的肌肉血流量,有助于个人以极大的力量快速运动。然而,在肾上腺素发挥作用后不久,肝糖原快速耗竭也会导致低血糖和体力衰竭。正是由于这种后期效应，保持冷静和熟悉周围环境（即避免生成肾上腺素）有助于保持运动成绩。肾上腺素也可用作治疗严重过敏反应的药物。过敏人群通常随身携带肾上腺素自动注射器（内装肾上腺素）,以快速增强免疫反应,避免严重过敏的潜在危险。5 .血糖指数和血糖负荷血糖指数比较了含相同量碳水化合物的食物提高血糖的潜力。然而，碳水化合物的摄入量也会影响血糖,从而影响胰岛素反应。血糖负荷的计算方法是,血糖指数乘以一种食物所提供的碳水化合物量（g）,然
12、后用积除以WOo每单位血糖负荷代表1克纯葡萄糖的等效血糖升高效应。饮食中的血糖负荷等于饮食中摄人的所有食物的血糖负荷之和,可以用来描述饮食的相对质量。一般来说，食用血糖负荷相对较低的食物是有益的。（三）代谢人体对能量有持续的需求,而碳水化合物在能量供应中发挥着重要的作用。最终,能量基质被代谢为三磷酸腺苗（ATP）,ATP是所有细胞工作的能量来源,包括消化、肌肉收缩、神经传输、循环、组织合成、组织修复和激素分泌磷酸键断裂时,能量被释放,ATP形成二磷酸腺昔（ADP）。人体的ATP能量储备很少，必须不断重新合成以避免耗尽。ATP再合成的部分能量是通过无氧磷酸肌酸（PCrj分解为肌酸和磷酸盐提供的,
13、从而释放能量肌酸和磷酸盐可以再次合并形成磷酸肌酸。碳水化合物是唯一能以无氧方式提供能量以形成ATP的营养素。预先形成的ATP和磷酸肌酸分解释放的能量可维持58s的高强度运动。例如,100米世界纪录的时间大约为9.6s超过了人体从储存的ATP和磷酸肌酸中提供所需ATP的能力,所以短跑运动员在最后1.5s减速了,因为最高强度的能量来源已耗尽。基本的能量代谢系统有4种:磷酸肌酸系统、无氧糖酵解系统（乳酸系统）、有氧糖酵解系统和有氧代谢系统（氧系统）。磷酸肌酸系统:该系统可从储存的磷酸肌酸中以无氧的方式形成ATB并可用于持续不超过8s的极高强度活动（8s后,磷酸肌酸耗尽,必须重新形成）。无氧糖酵解系统
14、（乳酸系统）：该系统包括糖原分解无氧生成的ATF!乳酸是该系统的副产物该系统可用于超过人体消耗足够氧气的能力的高强度运动。无氧糖酵解一般可在2min内生成ATP。有氧糖酵解系统:该系统描述了利用氧气由糖原分解产生ATP的过程。该系统用于需要高水平ATR但仍在运动员能提供足够的氧气进行能量代谢范围内的高强度活动。有氧代谢系统（氧系统）：该系统通过碳水化合物和脂肪的组合分解产生ATP可用于长时间的低强度至中等强度活动。该系统避免了乳酸的产生，乳酸会使能量代谢过程持续很长一段时间。脂肪只能通过这种有氧代谢系统进行代谢。蛋白质可以代谢产生ATR但只有在与蛋白质分子相关的氮被去除之后一旦去除,剩余的碳链
15、可转化为碳水化合物,并以有氧或无氧方式代谢,或储存为脂肪以进行有氧代谢.由于人体没有蛋白质储存来提供能量,而用蛋白质作为能量来源又需要分解组织蛋白（即肌肉和器官组织）,以提供生成ATP的能量,因此,不应将蛋白质作为首选能量来源。1分子葡萄糖理论上能产生38个ATP分子（2个来自糖酵解,2个来自三竣酸循环,34个来自电子传递）。然而,由于将丙酮酸（来自糖酵解）、磷酸盐和ADP（ATP合成的底物）转移到线粒体中需要大量的ATF!所以通常无法产生这么多的ATPo从非碳水化合物来源中制备碳水化合物如前所述,糖异生是指从非碳水化合物中制备葡萄糖的过程。血糖对中枢神经系统功能至关重要,有助于脂肪代谢,并为
16、运作的细胞提供能量。然而,由于其作为肝糖原的储存容量有限,而肝糖原有助于维持血糖,因此,从非碳水化合物中制备，只能获得最低水平的葡萄糖。糖异生有以下3个主要系统：甘油三酯是人体内脂肪的主要储存形式，由三分子脂肪酸和一分子甘油组成。甘油三酯分解产生游离甘油分子（一种三碳物质）,两分子甘油在肝脏中结合产生一分子葡萄糖（一种六碳物质）。肾脏也能用甘油制造葡萄糖。分解后的肌肉蛋白会产生一系列游离氨基酸,这些氨基酸构成了肌肉的组成部分。其中一种氨基酸丙氨酸,可以被肝脏转化成葡萄糖。无氧糖酵解过程中会产生乳酸。这种乳酸或乳酸盐可以转化回丙酮酸,以便有氧生成ATB或两分子乳酸在肝脏中结合形成葡萄糖。乳酸向葡萄糖的转化被称为乳酸循环（乳酸从肌肉中移除,葡萄糖返回到肌肉中）。如果血糖较低,丙酮酸可以转化为乳酸,并通过乳酸循环产生葡萄糖。