當我們日常浏覽閱讀時,凡涉及到有關機體代謝方面的文章,無論是日常生活,還是生理病理;無論是競技運動,還是減肥健身。總有一個繞不開的理論與名詞,時不時地總在撞擊着您的眼簾,那就是“糖異生”。多少年來,無論是專家還是學者,都在自覺與不自覺中運用“糖異生”, 卻鮮有人去切開這塊“巨無霸”的大蛋糕,詳細而系統地介紹這方面的知識。
一,什麼是機體代謝中的“糖異生”
"機體内由非糖物質轉變成為葡萄糖或糖原的過程,我們稱之為“糖異生”作用。” 例如:丙酮酸,乳酸,甘油和生糖氨基酸等。這其中丙酮酸和乳酸都是糖代謝中比較著名的中間産物,來自糖的有氧代謝與無氧酵解。
脂肪與蛋白質我們好理解,它本身就是非糖物質,但糖的中間産物丙酮酸和乳酸卻不好明白?為此,為了更好地理解‘糖異生”作用,減少理解上的難度。有必要提醒大家!糖本身一旦發生反應,就不要将它看成糖,其代謝産物丙酮酸,乳酸應視它為一種代謝後的新物質,它通過血液返回肝髒重新生成葡萄糖。甘油來自于脂肪水解後的中間産物;生糖氨基酸則出自于蛋白質代謝的分解産物,最主要的物質是丙氨酸。在這裡脂肪和蛋白質能讓我們很容易理解。換句話來說,糖異生都是三大能量物質糖、脂肪、蛋白質麾下的中間産物,作為底物,也就是新的生糖物質,通過血液進入肝髒異生出新的葡萄糖或糖原。
在正常的生理條件下,肝髒是糖異生最主要的器官。一般情況來講,無論是安靜狀态下,還是在動态的運動中,血糖都力求保持恒定。安靜狀态的恒定并不複雜,但動态中的恒定卻變化多端,必須依靠肝髒快速率地輸出葡萄糖進入血液。肝髒中提供給血液的葡萄糖有兩部分,一部分是原有貯存的肝糖原分解成葡萄糖;另一部分則是由“糖異生”的作用産生新的葡萄糖輸往血液,成為保持血糖均衡的生力軍。
除了肝髒是進行“糖異生”的主要器官外,當人體在饑餓,運動與酸中毒時,腎髒和肌肉也能進行“糖異生”反應。
理論與實踐:
當我們正常進食後,安靜時通過“糖異生”作用生成的葡萄糖占肝髒輸出葡萄糖總量的25%~30%。長時間運動的早期階段,也就是說運動開始後的40分鐘内,血糖的濃度變化較少。葡萄糖主要依賴于肌糖原與肝糖原的分解,尤其是在以最大攝氧量水平範圍内的70%~90%運動時,糖的供給主要是來源于骨骼肌中的肌糖原。糖異生作用隻占輸出葡萄糖總量的10%左右。
随着長時間中等強度的運動過程中,肝糖原貯存量逐漸減少,糖異生輸出葡萄糖維持血糖恒定的作用将變得越來越重要。當運動超過40分鐘後,身體當中的蛋白質,也就是生糖氨基酸也參加進“糖異生”中來,以保證血糖的更加穩定與平衡。
當運動者運動3~4個小時之間,糖異生貢獻給血液的葡萄糖占到40%~50%,糖異生的絕對速率可以增加3倍。當貯存的肝糖原接近全部排空時,肝髒輸出的葡萄糖幾乎全部由糖異生提供。一旦糖異生告急時,勢必影響到血糖的平衡,造成血糖降低而影響整個機體的代謝過程。由此可見,運動的時間越長,糖異生凸顯的作用就越大。
二,“糖異生”在代謝中的生理學意義
當我們運動時,糖與脂肪都是能量供給的主力軍。糖的優點是在運動中氧化具有耗氧量低,輸出功率高的特點。能通過無氧代謝與有氧代謝合成ATP的細胞原料。與脂肪氧化相比,糖既是短時間大強度運動時主要能量的來源,又是長時間運動維持機體動态之中血糖均衡的基本保證。
但糖有一個緻命的弱點,那就是在體内的儲存太少,一般情況下超不過500克,絕大多數是以糖原的形式貯存。其中貯存最多的是肌糖原,總量是300~400克;其次是肝糖原,總量是70~100克;最少的是體液糖,大約20克,主要為葡萄糖,血液量大約為6克。在整個運動過程中無論時間長短,葡萄糖至始至終都必須陪伴全部過程。一旦在運動中出現血糖告急,糖異生可以通過提高代謝速率,生産更多的葡萄糖,滿足血液的需求。
三、“糖異生”與運動減肥
說到運動減肥,我們不得不提的是脂肪的代謝,脂肪與糖異生的關系。糖和脂肪都是機體運動時供能的主力軍,但這裡機體需要解決一個矛盾。前文我們提到糖雖然是優質供能物質,但糖的緻命弱點是儲備量太少。因此,它需要尋找和依靠儲備更多的物質做後盾。
而這個儲備更多的物質就是脂肪,脂肪雖然儲備量大,但它也有一個緻命的弱點,那就是代謝消耗時遇到的障礙太多,代謝的速度過慢。不得不通過“糖異生”的手段,迂回到肝髒轉變成葡萄糖供能。在整個糖異生的代謝過程,進入肝髒的非糖物質中,有3/4的底物來自于甘油,甘油轉變成葡萄糖的速率越快,脂肪消耗得就越多,減肥的效果也就越好。
理論與實踐:
前文中我們提到運動中的40分鐘,40分鐘以前運動的消耗,主要來源于肌糖原與肝糖原的消耗,而對糖異生所産葡萄糖供能的依賴不大。隻占肝髒葡萄糖總輸出的6%~16%。運動40分鐘後,糖異生所産葡萄糖的主要來源是脂肪水解後的甘油,也就是說消耗糖異生所産葡萄糖也就等同于消耗脂肪。
行文到此,我們将引進一個非常重要的話題!那就是自改革開放以來,中國人在減肥過程中出現過的,流行了20多年之久的生理誤區:“有氧運動40分鐘後,脂肪才會分解與利用” 而這一錯誤的謬論至今還沒有完全銷聲匿迹!
在這裡需要提醒大家的是,此文中的40分鐘前後,指得是糖異生的40分鐘!而絕非是脂肪分解代謝的40分鐘。脂肪水解代謝的标志是血液中脂肪酸開始升高為界限,一般情況下是六七分鐘的樣子。六七分鐘後脂肪的水解産物脂肪酸就已經開始供能了。而40分鐘後,是脂肪的另一分支産物---“甘油”轉變成葡萄糖的過程。筆者分析或許這才是20多年來,“有氧運動40分鐘,脂肪才能燃燒分解” 誤區的出處所在吧!?
在這裡我們還引申出一個重要問題!為什麼跳繩的減肥效果不好?就是因為堅持運動持續的時間過短!整個跳繩過程中,機體消耗的都是肌糖原和肝糖原,而并非脂肪。也可以說脂肪的消耗微乎其微,頂多隻能接近脂肪分解的臨界水平。
在減肥的整個過程中有一個消耗鍊,它的整個過程是:脂肪水解 ---- 脂肪酸 甘油 --- 脂肪酸供能 甘油糖異生 --- ATP供能 --- 二氧化碳 水;這麼一個過程。而這個耗能代謝鍊的建立,需要中低強度的運動,來緩解與等待脂肪轉變成葡萄糖的異生過程。這也是我們在減肥過程中,為什麼總是強調長時間、不間斷、中低強度減肥效果最佳的原因。而大強度的無氧運動,例如:蛙跳、波比跳、深蹲跳、立定跳等,是無法形成與連接起完整的代謝消耗鍊的。消耗的主要是肌糖原,增長的是肌肉力量、爆發力與肌糖原的貯存能力。
另外我們再強調一下,近幾年出籠并流行的Hiit 練習!(或許隻是文字流行,而非真正的運動與練習流行?)屬于強度較大的運動,也就是最大耗氧量的70%~90%之間。作為減肥的練習手段,減肥的效果不是特别好,因為間歇運動強度越大肌糖原消耗得也就越大,離脂肪的消耗鍊也就越遠。
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