人體組織均能對(duì)糖進(jìn)行分解代謝，主要的分解途徑有四條：(1)無(wú)氧條件下進(jìn)行的糖酵解途徑；(2)有氧條件下進(jìn)行的有氧氧化；(3)生成磷酸戊糖的磷酸戊糖通路；(4)生成葡萄糖醛酸的糖醛酸代謝。
一、糖酵解途徑(glycolytic pathway)
糖酵解途徑是指細(xì)胞在胞漿中分解葡萄糖生成丙酮酸(pyruvate)的過(guò)程，此過(guò)程中伴有少量ATP的生成。在缺氧條件下丙酮酸被還原為乳酸(lactate)稱為糖酵解。有氧條件下丙酮酸可進(jìn)一步氧化分解生成乙酰CoA進(jìn)入三羧酸循環(huán)，生成CO2和H2O。
(一)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)(transport of glucose)
圖4-1 葡萄糖通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)載體轉(zhuǎn)入細(xì)胞示意圖GLUT代表葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體
葡萄糖不能直接擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，其通過(guò)兩種方式轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞：一種是在前一節(jié)提到的與Na+共轉(zhuǎn)運(yùn)方式，它是一個(gè)耗能逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，主要發(fā)生在小腸粘膜細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞等部位；另一種方式是通過(guò)細(xì)胞膜上特定轉(zhuǎn)運(yùn)載體將葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞內(nèi)(圖4－1)，它是一個(gè)不耗能順濃度梯度的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。目前已知轉(zhuǎn)運(yùn)載體有5種，其具有組織特異性如轉(zhuǎn)運(yùn)載體-1(GLUT-1)主要存在于紅細(xì)胞，而轉(zhuǎn)運(yùn)載體-4(GLUT-4)主要存在于脂肪組織和肌肉組織。
(二)糖酵解過(guò)程
糖酵解分為兩個(gè)階段共10個(gè)反應(yīng)，每個(gè)分子葡萄糖經(jīng)第一階段共5個(gè)反應(yīng)，消耗2個(gè)分子ATP為耗能過(guò)程，第二階段5個(gè)反應(yīng)生成4個(gè)分子ATP為釋能過(guò)程。
1.第一階段
(1)葡萄糖的磷酸化(phosphorylation of glucose)
進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的葡萄糖首先在第6位碳上被磷酸化生成6-磷酸葡萄糖(glucose6phophate,G－6－P)，磷酸根由ATP供給，這一過(guò)程不僅活化了葡萄糖，有利于它進(jìn)一步參與合成與分解代謝，同時(shí)還能使進(jìn)入細(xì)胞的葡萄糖不再逸出細(xì)胞。催化此反應(yīng)的酶是己糖激酶(hexokinase,HK)。己糖激酶催化的反應(yīng)不可逆，反應(yīng)需要消耗能量ATP，Mg2+是反應(yīng)的激活劑，它能催化葡萄糖、甘露糖、氨基葡萄糖、果糖進(jìn)行不可逆的磷酸化反應(yīng)，生成相應(yīng)的6-磷酸酯，6－磷酸葡萄糖是HK的反饋抑制物，此酶是糖氧化反應(yīng)過(guò)程的限速酶(ratelimiting enzyme)或稱關(guān)鍵酶(key enzyme)它有同工酶Ⅰ-Ⅳ型，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型主要存在于肝外組織，其對(duì)葡萄糖Km值為10-5～10-6M。
Ⅳ型主要存在于肝臟，特稱葡萄糖激酶(glucokinase,GK)，對(duì)葡萄糖的Km值1～10-2M，正常血糖濃度為5mmol/L，當(dāng)血糖濃度升高時(shí)，GK活性增加，葡萄糖和胰島素能誘導(dǎo)肝臟合成GK，GK能催化葡萄糖、甘露糖生成其6-磷酸酯，6-磷酸葡萄糖對(duì)此酶無(wú)抑制作用。
HK與GK兩者區(qū)別見(jiàn)表4-1。
表4-1 己糖激酶(HK)和葡萄糖激酶(GK)的區(qū)別
| HK | GK | |
| 組織分布 | 絕大多數(shù)組織 | 肝臟和β細(xì)胞 |
| Km | 低 | 高 |
| 6-磷酸葡萄糖的抑制 | 有 | 無(wú) |
(2)6-磷酸葡萄糖的異構(gòu)反應(yīng)(isomerization of glucose-6-phosphate)
這是由磷酸己糖異構(gòu)酶(phosphohexose isomerase)催化6-磷酸葡萄糖(醛糖aldose sugar)轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸果糖(fructose-6-phosphate,F-6-P)的過(guò)程，此反應(yīng)是可逆的。
(3)6-磷酸果糖的磷酸化(phosphorylation of fructose－6－phosphate)
此反應(yīng)是6磷酸果糖第一位上的C進(jìn)一步磷酸化生成1,6－二磷酸果糖，磷酸根由ATP供給，催化此反應(yīng)的酶是磷酸果糖激酶1(phosphofructokinase l,PFK1)。
PFK1催化的反應(yīng)是不可逆反應(yīng)，它是糖的有氧氧化過(guò)程中最重要的限速酶，它也是變構(gòu)酶，檸檬酸、ATP等是變構(gòu)抑制劑，ADP、AMP、Pi、1，6-二磷酸果糖等是變構(gòu)激活劑，胰島素可誘導(dǎo)它的生成。
(4)1.6二磷酸果糖裂解反應(yīng)(cleavage of fructose1,6 di/bis phosphate)
醛縮酶(aldolase)催化1.6-二磷酸果糖生成磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛，此反應(yīng)是可逆的。
(5)磷酸二羥丙酮的異構(gòu)反應(yīng)(isomerization of dihydroxyacetonephosphate)
磷酸丙糖異構(gòu)酶(triose phosphate isomerase)催化磷酸二羥丙酮轉(zhuǎn)變?yōu)?－磷酸甘油醛，此反應(yīng)也是可逆的。
到此1分子葡萄糖生成2分子3-磷酸甘油醛，通過(guò)兩次磷酸化作用消耗2分子ATP。
