Karbohydrater er en omfattende gruppe organiske stoffer som sammen med proteiner og fett danner grunnlaget for menneske- og dyrekroppen. Karbohydrater er tilstede i hver celle i kroppen og utfører en rekke funksjoner. Små molekyler av karbohydrater, representert hovedsakelig av glukose, kan bevege seg gjennom hele kroppen og utføre en energifunksjon. Store karbohydratmolekyler beveger seg ikke og utfører hovedsakelig en byggefunksjon. Fra mat trekker en person bare ut små molekyler, siden bare de kan absorberes i tarmcellene. Store molekyler av karbohydrater kroppen må bygge seg selv. Totalen av alle reaksjoner for nedbrytning av matkarbohydrater til glukose og syntese av nye molekyler fra det, samt andre tallrike transformasjoner av disse stoffene i kroppen, kalles karbohydratmetabolisme i biokjemi.
klassifisering
Avhengig av strukturen er det flere grupper av karbohydrater.
Monosakkarider er små molekyler som ikke brytes ned i fordøyelseskanalen. Disse er glukose, fruktose, galaktose.
Disakkarider er små karbohydratmolekyler som brytes ned til to monosakkarider i fordøyelseskanalen. For eksempel laktose - for glukose og galaktose, sukrose - for glukose og fruktose.
Polysakkarider er store molekyler som består av hundretusenvis av monosakkaridrester (hovedsakelig glukose) koblet sammen. Dette er stivelse, kjøttglykogen.
Karbohydrater og dietter
Nedbrytningstiden for polysakkarider i fordøyelseskanalen er forskjellig, avhengig av deres evne til å løse seg opp i vann. Noen polysakkarider brytes raskt ned i tarmen. Deretter kommer glukosen som oppnås under deres forfall raskt inn i blodet. Slike polysakkarider kalles "raske". Andre løses dårligere opp i vannmiljøet i tarmen, så de brytes ned saktere, og glukose kommer saktere inn i blodet. Slike polysakkarider kalles "sakte". Noen av disse elementene brytes ikke ned i tarmene i det hele tatt. De kalles uløselig kostfiber.
Vanligvis, under navnet "langsomme eller raske karbohydrater" mener vi ikke selve polysakkaridene, men matvarer som inneholder dem i store mengder.
Listen over karbohydrater - raskt og sakte, er presentert i tabellen.
| Raske karbohydrater | Slow carbs |
| stekte poteter | Klidbrød |
| Hvitt brød | Ubehandlede riskorn |
| potetmos | Erter |
| Honey | Havregrøt |
| Gulrøtter | Bokhvetegrøt |
| Corn flakes | Rugklibrød |
| Sugar | Ferskpresset fruktjuice uten sukker |
| Muesli | Fullkornspasta |
| sjokolade | Røde bønner |
| Kokte poteter | Meieri |
| kjeks | Fersk frukt |
| Corn | Bitter sjokolade |
| White Rice | fruktose |
| Sort brød | Soyabønner |
| Beets | Grønne grønnsaker, tomater, sopp |
| Bananas | - |
| Jam | - |
Når du velger produkter for en diett, er en ernæringsfysiolog alltid avhengig av en liste over raske og langsomme karbohydrater. Rask i kombinasjon med fett i ett produkt eller måltid fører til avleiring av fett. Hvorfor? Den raske økningen i blodsukker stimulerer produksjonen av insulin, som gir kroppen et lager av glukose, inkludert veien for dannelse av fett fra det. Som et resultat, når du spiser kaker, is, stekte poteter, går vekten opp veldig raskt.
fordøyelse
Frå et biokjemisynspunkt foregår omsetningen av karbohydrater i tre stadier:
- Fordøyelsen. Det begynner i munnen når man tygger mat.
- Riktig metabolisme av karbohydrater.
- Undervisning av utvekslingssluttprodukter.
Karbohydrater er grunnlaget for menneskets kosthold. I henhold til formelenrasjonell ernæring, i sammensetningen av mat bør de være 4 ganger mer enn proteiner eller fett. Behovet for karbohydrater er individuelt, men i gjennomsnitt trenger en person 300-400 g per dag. Av disse er ca 80 % stivelse i sammensetningen av poteter, pasta, frokostblandinger og 20 % er raske karbohydrater (glukose, fruktose).
Utvekslingen av karbohydrater i kroppen begynner også i munnhulen. Her virker spyttenzymet amylase på polysakkarider - stivelse og glykogen. Amylase hydrolyserer (bryter ned) polysakkarider til store fragmenter - dekstriner, som kommer inn i magen. Det er ingen enzymer som virker på karbohydrater, så dekstriner i magen endres ikke på noen måte og passerer videre langs fordøyelseskanalen og går inn i tynntarmen. Her virker flere enzymer på karbohydrater. Bukspyttkjerteljuice amylase hydrolyserer dekstriner til disakkaridet m altose.
Spesifikke enzymer skilles ut av cellene i selve tarmen. Enzymet m altase hydrolyserer m altose til monosakkaridet glukose, laktase hydrolyserer laktose til glukose og galaktose, og sukrase hydrolyserer sukrose til glukose og fruktose. De resulterende monosene absorberes fra tarmene inn i blodet og går gjennom portvenen inn i leveren.
Levers rolle i karbohydratmetabolismen
Dette organet opprettholder et visst nivå av glukose i blodet på grunn av reaksjonene ved syntese og nedbrytning av glykogen.
Reaksjoner av interkonvertering av monosakkarider finner sted i leveren - fruktose og galaktose omdannes til glukose, og glukose kan omdannes til fruktose.
Glukoneogenese-reaksjoner finner sted i dette organet -syntese av glukose fra ikke-karbohydratforløpere - aminosyrer, glyserol, melkesyre. Den nøytraliserer også hormonet insulin ved hjelp av enzymet insulinase.
Glukosemetabolisme
Glukose spiller en nøkkelrolle i biokjemien av karbohydratmetabolismen og i kroppens generelle metabolisme, siden det er hovedkilden til energi.
Nivået av glukose i blodet er en konstant verdi og er 4 - 6 mmol/l. Hovedkildene til dette elementet i blodet er:
- Matkarbohydrater.
- Leverglykogen.
- Aminosyrer.
Glukose inntas i kroppen for:
- energigenerering,
- glykogensyntese i lever og muskler,
- syntese av aminosyrer,
- fettsyntese.
Naturlig energikilde
Glukose er en universell energikilde for alle kroppens celler. Energi er nødvendig for å bygge dine egne molekyler, muskelsammentrekning, varmeutvikling. Sekvensen av glukoseomdannelsesreaksjoner som fører til frigjøring av energi kalles glykolyse. Glykolysereaksjoner kan skje i nærvær av oksygen, da snakker de om aerob glykolyse, eller under oksygenfrie forhold, da er prosessen anaerob.
Under den anaerobe prosessen omdannes ett molekyl glukose til to molekyler melkesyre (laktat) og energi frigjøres. Anaerob glykolyse gir lite energi: fra ett molekyl glukose oppnås to molekyler ATP - et stoff hvis kjemiske bindinger akkumulerer energi. Denne måten å fåenergi brukes til kortvarig arbeid av skjelettmuskulatur - fra 5 sekunder til 15 minutter, det vil si mens mekanismene for å tilføre muskler med oksygen ikke rekker å slå seg på.
Under reaksjonene til aerob glykolyse omdannes ett molekyl glukose til to molekyler pyrodruesyre (pyruvat). Prosessen, som tar hensyn til energien som brukes på sine egne reaksjoner, gir 8 ATP-molekyler. Pyruvat går inn i ytterligere oksidasjonsreaksjoner - oksidativ dekarboksylering og sitratsyklus (Krebs-syklus, trikarboksylsyresyklus). Som et resultat av disse transformasjonene vil 30 ATP-molekyler frigjøres per glukosemolekyl.
glykogenutveksling
Funksjonen til glykogen er lagring av glukose i cellene til en dyreorganisme. Stivelse utfører samme funksjon i planteceller. Glykogen kalles noen ganger dyrestivelse. Begge stoffene er polysakkarider bygget opp av multiple repeterende glukoserester. Glykogenmolekylet er mer forgrenet og kompakt enn stivelsesmolekylet.
Prosessene med metabolisme i kroppen av karbohydratglykogen er spesielt intensive i lever- og skjelettmuskulaturen.
Glykogen syntetiseres innen 1-2 timer etter et måltid når blodsukkernivået er høyt. For dannelsen av et glykogenmolekyl er det nødvendig med en primer - et frø som består av flere glukoserester. Nye rester i form av UTP-glukose festes sekvensielt til enden av primeren. Når kjeden vokser med 11-12 rester, slutter en sidekjede på 5-6 av de samme fragmentene seg til den. Nå har kjeden som kommer fra primeren to ender - to vekstpunkterglykogen molekyler. Dette molekylet vil gjentatte ganger forlenges og forgrene seg så lenge det er en høy konsentrasjon av glukose i blodet.
Mellom måltidene brytes glykogen ned (glykogenolyse), og frigjør glukose.
Finnes fra nedbrytningen av leverglykogen, går det inn i blodet og brukes til hele organismens behov. Glukose oppnådd fra nedbrytningen av glykogen i musklene brukes kun til musklenes behov.
Danning av glukose fra ikke-karbohydratforløpere - glukoneogenese
Kroppen har kun nok energi lagret i form av glykogen i noen timer. Etter en dag med sult forblir ikke dette stoffet i leveren. Derfor, med karbohydratfrie dietter, fullstendig sult eller under langvarig fysisk arbeid, opprettholdes det normale nivået av glukose i blodet på grunn av dets syntese fra ikke-karbohydratforløpere - aminosyrer, melkesyreglyserol. Alle disse reaksjonene forekommer hovedsakelig i leveren, så vel som i nyrene og tarmslimhinnen. Dermed er prosessene for metabolisme av karbohydrater, fett og proteiner tett sammenvevd.
Fra aminosyrer og glyserol syntetiseres glukose under sult. I mangel av mat brytes vevsproteiner ned til aminosyrer, fett til fettsyrer og glyserol.
Fra melkesyre syntetiseres glukose etter intens trening, når det samler seg i store mengder i muskler og lever under anaerob glykolyse. Fra musklene overføres melkesyre til leveren, hvor glukose syntetiseres fra den, som returneres til arbeidet.muskel.
Regulering av karbohydratmetabolismen
Denne prosessen utføres av nervesystemet, det endokrine systemet (hormoner) og på intracellulært nivå. Reguleringsoppgaven er å sikre et stabilt nivå av glukose i blodet. Av hormonene som regulerer karbohydratmetabolismen, er de viktigste insulin og glukagon. De produseres i bukspyttkjertelen.
Hovedoppgaven til insulin i kroppen er å senke blodsukkernivået. Dette kan oppnås på to måter: ved å øke penetrasjonen av glukose fra blodet inn i cellene i kroppen og ved å øke bruken i dem.
- Insulin sikrer penetrasjon av glukose inn i cellene i visse vev - muskler og fett. De kalles insulinavhengige. Glukose kommer inn i hjernen, lymfatisk vev, røde blodceller uten deltakelse av insulin.
- Insulin øker bruken av glukose i cellene ved:
- Aktivering av glykolyseenzymer (glukokinase, fosfofruktokinase, pyruvatkinase).
- Aktivering av glykogensyntese (på grunn av økt omdannelse av glukose til glukose-6-fosfat og stimulering av glykogensyntase).
- Hemming av glukoneogeneseenzymer (pyruvatkarboksylase, glukose-6-fosfatase, fosfoenolpyruvatkarboksykinase).
- Øk inkorporeringen av glukose i pentosefosfatsyklusen.
Alle andre hormoner som regulerer karbohydratmetabolismen er glukagon, adrenalin, glukokortikoider, tyroksin, veksthormon, ACTH. De øker blodsukkernivået. Glukagon aktiverer nedbrytningen av glykogen i leveren og syntesen av glukose fra ikke-karbohydraterforgjengere. Adrenalin aktiverer nedbrytningen av glykogen i lever og muskler.
Utvekslingsbrudd. Hypoglykemi
De vanligste forstyrrelsene i karbohydratmetabolismen er hypo- og hyperglykemi.
Hypoglykemi er en tilstand i kroppen forårsaket av lave blodsukkernivåer (under 3,8 mmol/l). Årsakene kan være: en reduksjon i inntaket av dette stoffet i blodet fra tarmen eller leveren, en økning i bruken av vev. Hypoglykemi kan føre til:
- Leverpatologi - nedsatt glykogensyntese eller glukosesyntese fra ikke-karbohydratforløpere.
- Karbohydratsult.
- Langvarig fysisk aktivitet.
- Patologier i nyrene - nedsatt reabsorpsjon av glukose fra primærurin.
- Fordøyelsesforstyrrelser - patologier ved nedbrytning av matkarbohydrater eller prosessen med glukoseabsorpsjon.
- Patologier i det endokrine systemet - for mye insulin eller mangel på skjoldbruskhormoner, glukokortikoider, veksthormon (GH), glukagon, katekolaminer.
Den ekstreme manifestasjonen av hypoglykemi er hypoglykemisk koma, som oftest utvikler seg hos pasienter med type I diabetes mellitus med en overdose insulin. Lavt blodsukker fører til oksygen- og energisult i hjernen, noe som gir karakteristiske symptomer. Det er preget av ekstremt rask utvikling - hvis de nødvendige handlingene ikke iverksettes innen få minutter, vil en person miste bevisstheten og kan dø. Vanligvis er diabetikere i stand til å gjenkjenne tegn på et fall i glukosenivået.blod og vet hva du skal gjøre - drikk et glass søt juice eller spis en søt bolle.
Hyperglykemi
En annen type karbohydratmetabolismeforstyrrelse er hyperglykemi - en tilstand i kroppen forårsaket av et vedvarende høyt blodsukkernivå (over 10 mmol/l). Årsakene kan være:
- patologi av det endokrine systemet. Den vanligste årsaken til hyperglykemi er diabetes mellitus. Skille mellom type I og type II diabetes. I det første tilfellet er årsaken til sykdommen insulinmangel forårsaket av skade på bukspyttkjertelcellene som skiller ut dette hormonet. Nederlaget til kjertelen er oftest autoimmun i naturen. Type II diabetes mellitus utvikler seg med normal insulinproduksjon, derfor kalles den ikke-insulinavhengig; men insulin utfører ikke sin funksjon - det frakter ikke glukose inn i cellene i muskel- og fettvev.
- nevrose, stress aktiverer produksjonen av hormoner - adrenalin, glukokortikoider, skjoldbruskkjertelen, som øker nedbrytningen av glykogen og syntesen av glukose fra ikke-karbohydratforløpere i leveren, hemmer syntesen av glykogen;
- leverpatologi;
- overspising.
I biokjemi er karbohydratmetabolisme et av de mest interessante og omfattende emnene for studier og forskning.
