糖質の代謝について知っておこう

お米やパン、麺類など、主食となる糖質は、３大栄養素の中でもっともエネルギーを生み出しやすい栄養素です。主だった代謝の経路は「解糖系」と「ＴＣＡサイクル（クエン酸回路）」さらに「電子伝達系」があります。ここで詳しく糖質の代謝について学んでいきましょう。

• ▽この記事はシリーズになっています（全5回）
• 01.　人の体の中で行われる「代謝の仕組み」（前編）
• 02.　人の体の中で行われる「代謝の仕組み」（後編）
• 03.　糖質の代謝について知っておこう
• 04.　たんぱく質の代謝について知っておこう
• 05.　脂質の代謝について知っておこう

食べた糖質は「グルコース」になる

食べ物の中の糖質は、まず唾液に含まれる酵素（α‐アミラーゼ）によって、二糖類の麦芽糖（マルトース）までに分解されます。

その後、小腸にある腸液に含まれる酵素（マルターゼ）によって単糖類であるブドウ糖（グルコース）にまで分解され吸収されます。

分解されたグルコースは、小腸の絨毛（じゅうもう）と呼ばれる毛細血管から、門脈（吸収された栄養素を集めて肝臓に流れ込ませる血管）を通り肝臓に運ばれます。その後、血流にのって体のあちらこちらに運ばれます。

ブドウ糖（グルコース）の一部は肝臓と筋肉でグリコーゲンとして合成され貯蔵されます。残りは、血糖となり、脳や神経、赤血球にエネルギーを供給するほか、脂肪や一部のアミノ酸の合成材料になります。

グリコーゲン以外の果糖（フルクトース）や乳糖（ガラクトース）は肝臓でブドウ糖やグリコーゲンになり糖質の代謝経路に入ります。

過剰となったグルコースは、肝臓や脂肪組織でトリグリセリド（中性脂肪）に変わり脂肪組織に蓄えられ、必要に合わせて分解されエネルギー源としても利用されます。

「解糖系」と「ＴＣＡサイクル」と「電子伝達系」

糖質の一番小さな形となったグルコース（ブドウ糖）は、脳や心臓、筋肉、赤血球と、体の全ての細胞で、利用されエネルギーとなるＡＴＰを作り出しています。

その糖質の代謝に「解糖系」と「ＴＣＡサイクル（クエン酸回路）」があり、これらの経路から二酸化炭素と水とＡＴＰを生産します。さらに、ミトコンドリアのクリステ（内膜）で行われる「電子伝達系」もあります。

解糖系

細胞質内においてグルコースを分解してＡＴＰを作る最初の流れを「解糖系」と言います。

この経路では、グルコース1分子からピルビン酸または乳酸２分子が生まれます。


まず酸素がない状態だと、グルコースは２分子のＡＴＰと２分子のＮＡＤＨ（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）をつくり、ＮＡＤＨはミトコンドリア内で、ＡＴＰを作ります。

さらに酸素がある状態では「ピルビン酸」が「アセチルＣＯＡ」となり「ＴＣＡ回路」へと進んでいきます。ほとんどの生物はこの解糖系をもっていて、酸素がない状態で起こる代謝から「嫌気呼吸」とも呼ばれています。

ＴＣＡサイクル

解糖系より生じたピルビン酸は、酸素があるとアセチルＣｏＡに変化して、ＴＣＡサイクルに入っていきます。


ＴＣＡサイクル（クエン酸回路）は、始めに「アセチルＣＯＡ」が「オキサロ酢酸」と合わさり「クエン酸」となることから始まります。

その後、クエン酸→イソクエン酸→α‐ケトグルタル酸→スクシニルＣＯＡ→コハク酸→フマル酸→リンゴ酸→オキサロ酢酸と一周する反応です。


これらはミトコンドリアのマトリックス内で行われ、酸素が必要となります。

この際に、できた「ＮＡＤＨ（ナイアシンの補酵素型が還元されたもの）」や「ＦＡＤＨ₂（ビタミンＢ₂の補酵素型が還元されたもの）」は「電子伝達系（呼吸鎖）」に流れていく中でＡＴＰを作りだします。

電子伝達系

ＴＣＡサイクルで集まった水素は、代謝の最終段階にある電子伝達系へと送られます。

電子伝達系は、水素伝達系、呼吸鎖とも呼ばれ、ミトコンドリアのクリステ（内膜）で水素イオンの濃度勾配（濃度の差を通じてエネルギーを生む）によってたくさんのＡＴＰが作られます。

この経路では、ＡＴＰは３４分子できます。

この三つの代謝経路より、最終的には、解糖系２ATP＋ＴＣＡサイクル２ATP＋電子伝達系３４ＡＴＰ＝３８ＡＴＰが作られます。

糖質の代謝に必要な「ビタミンＢ１」

糖質の代謝を行う際にビタミンＢ１（チアミン）が必要となります。

ビタミンＢ１はピルビン酸がアセチルＣｏＡに代謝される際に必要な酵素（ピルビン酸脱水素酵素）の補酵素となります。

ビタミンＢ１は、豚肉や大豆、うなぎ等のたんぱく質に多く含まれています。そのため、糖質をとる場合にはこれらの食品を合わせてバランスよく食べる必要があるのです。

また、米糠にも多く含まれているため、白米よりも玄米の方が糖質の代謝に有効です。ビタミンＢ１が不足すると代謝がうまくいかず、疲れやすくなり、ひどくなると脚気を生じることがあります。

関連リンク：　ビタミンB1

ビタミンB1を含む最高品質の玄米はこちら

「グリコーゲン」の合成と分解

グルコースは、肝臓や筋肉でグリコーゲンに合成され、貯えられています。

血中のグルコースが増えると、グリコーゲンに合成され、また足りなくなると、分解され利用されます。

【グリコーゲンの合成】

グリコーゲンは、もともとあるグリコーゲンにグルコースをつなげていく形で合成されます。

まず、グルコースは、グルコース６リン酸になりグルコース１リン酸に変わり、ＵＤＰと呼ばれるヌクレオチドに運んでもらいグリコーゲンにつながります。

【グリコーゲンの分解】

グリコーゲンの分解は、グリコーゲンホスホリラーゼという酵素によって加リン酸分解されます。

その後、グルコース１リン酸に変わり、さらにグルコース６リン酸になってグルコースができるという仕組みになります。

ただし、肝臓ではこの流れは行われますが、筋肉ではできません。

筋肉には、グルコース６リン酸をグリコーゲンに変える酵素がないからです。

つまり血糖が不足した時には、肝臓のグリコーゲンしか利用されない。ということになります。

アミノ酸や乳酸からグルコースをつくる「糖新生」

糖新生とはアミノ酸や乳酸からグルコースをつくることです。糖新生は、主に肝臓（一部腎臓）で行われます。

グルコースが不足すると、グリセロールやアミノ酸、乳酸などがグルコースへと変わります。糖新生で有名な回路は「グルコースアラニン回路」と「コリ回路」があります。

【グルコースアラニン回路】

筋肉で生じたアラニンが血流にのって肝臓に運ばれグルコースに変わる回路です。

【コリ回路】

筋肉で生じた乳酸が血流にのって肝臓に運ばれてグルコースに変わる回路です。

次回は、「タンパク質」の代謝について詳しく説明していきます。

• ▽この記事はシリーズになっています（全5回）
• 01.　人の体の中で行われる「代謝の仕組み」（前編）
• 02.　人の体の中で行われる「代謝の仕組み」（後編）
• 03.　糖質の代謝について知っておこう
• 04.　たんぱく質の代謝について知っておこう
• 05.　脂質の代謝について知っておこう

合わせて読みたい

糖質について
タンパク質について
脂質について
糖質制限ダイエットってどうなの？正しい仕組みと５つの注意点を理解しよう！【前編】
糖質制限ダイエットってどうなの？正しい仕組みと５つの注意点を理解しよう！【後編】
7大栄養素を身につけよう！