炭水化物異化（たんすいかぶついか、Carbohydrate catabolism）とは、炭水化物を小さな分子に分解することである。炭水化物の実験式はモノマーの組成式を使って、C(HO)のように表す。炭水化物は燃焼によって、結合の持っている大きなエネルギーを取り出すことができる。炭水化物には、デンプン、アミロペクチン、グリコーゲン、セルロースなどの多糖、グルコース、ガラクトース、フルクトース、リボースなどの単糖、マルトース、ラクトースなどの二糖等、様々な種類がある。グルコースは酸素と反応し、次のような酸化還元反応を受ける。CHO + 6O → 6CO + 6HOこの反応は発熱反応で、二酸化炭素と水が廃棄物として発生する。グルコースを分解し、アデノシン三リン酸 (ATP) 分子の形でエネルギーを取り出すことは生物の持つ代謝経路の最も重要なものの1つである。嫌気呼吸は、酸素の非存在下でグルコースを分解する経路である。それに対して好気呼吸は酸素の存在下でグルコースを分解する経路である。6炭素からなるグルコース分子は3炭素のピルビン酸分子2つに分解され、2分子のATPと2分子のNADHを生産する。酸化的リン酸化が起こらない時には、NADHはATPに変換されない。全てのNAD+がNADHに変換されると、NADが発酵によって再生されるまで解糖系は進行しない。ピルビン酸は1つの炭素原子を失い、補酵素Aとしてクエン酸回路に入る。ピルビン酸由来のアセチル基がこの回路に入り、二酸化炭素、水を脱離して高エネルギーのATP、NADH、FADHを生成する。高エネルギー分子のNADHとFADHはミトコンドリア中で電子伝達系によって扱いやすいATPに変換される。

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