Kulhydrater er en omfattende gruppe af organiske stoffer, der sammen med proteiner og fedtstoffer danner grundlaget for menneskers og dyrs krop. Kulhydrater er til stede i hver celle i kroppen og udfører en række funktioner. Små molekyler af kulhydrater, hovedsageligt repræsenteret af glukose, kan bevæge sig gennem hele kroppen og udføre en energifunktion. Store molekyler af kulhydrater bevæger sig ikke og udfører hovedsageligt en byggefunktion. Fra mad udvinder en person kun små molekyler, da kun de kan absorberes i tarmcellerne. Store molekyler af kulhydrater skal kroppen bygge sig selv. Helheden af alle reaktioner for nedbrydning af fødevarers kulhydrater til glukose og syntesen af nye molekyler fra det, såvel som andre talrige omdannelser af disse stoffer i kroppen, kaldes kulhydratmetabolisme i biokemi.
Klassificering
Afhængigt af strukturen er der flere grupper af kulhydrater.
Monosakkarider er små molekyler, der ikke nedbrydes i fordøjelseskanalen. Disse er glucose, fruktose, galactose.
Disaccharider er små kulhydratmolekyler, der nedbrydes til to monosaccharider i fordøjelseskanalen. For eksempel laktose - for glukose og galactose, saccharose - for glukose og fruktose.
Polysaccharider er store molekyler, der består af hundredtusindvis af monosacchariderester (hovedsageligt glucose) forbundet med hinanden. Dette er stivelse, kødglykogen.
Kulhydrater og diæter
Nedbrydningstiden for polysaccharider i fordøjelseskanalen er forskellig, afhængig af deres evne til at opløses i vand. Nogle polysaccharider nedbrydes hurtigt i tarmene. Så kommer den glukose, der opnås under deres henfald, hurtigt ind i blodbanen. Sådanne polysaccharider kaldes "hurtige". Andre opløses dårligere i tarmens vandmiljø, så de nedbrydes langsommere, og glukose trænger langsommere ind i blodet. Sådanne polysaccharider kaldes "langsomme". Nogle af disse elementer nedbrydes slet ikke i tarmene. De kaldes uopløselige kostfibre.
Norm alt mener vi under navnet "langsomme eller hurtige kulhydrater" ikke selve polysacchariderne, men fødevarer, der indeholder dem i store mængder.
Listen over kulhydrater - hurtigt og langsomt, er præsenteret i tabellen.
| Hurtige kulhydrater | langsomme kulhydrater |
| stegte kartofler | Klidbrød |
| Hvidt brød | Uforarbejdede riskorn |
| Kartoffelmos | Ærter |
| Honey | Havregrød |
| Gulerødder | Boghvedegrød |
| Corn flakes | Rugklidbrød |
| sukker | Friskpresset frugtjuice uden sukker |
| müsli | Fuldkornspasta |
| chokolade | Røde bønner |
| Kogte kartofler | Mejeri |
| Kiks | Frisk frugt |
| Corn | Bitter chokolade |
| Hvide ris | fruktose |
| sort brød | Sojabønner |
| Beets | Grønne grøntsager, tomater, svampe |
| Bananer | - |
| Jam | - |
Når man vælger produkter til en diæt, er en ernæringsekspert altid afhængig af en liste over hurtige og langsomme kulhydrater. Hurtigt i kombination med fedtstoffer i ét produkt eller måltid fører til aflejring af fedt. Hvorfor? Den hurtige stigning i blodsukkeret stimulerer produktionen af insulin, som forsyner kroppen med et lager af glukose, herunder vejen for dannelsen af fedt fra det. Som et resultat, når man spiser kager, is, stegte kartofler, tages der meget hurtigt på i vægt.
fordøjelse
Fra et biokemisynspunkt foregår omsætningen af kulhydrater i tre trin:
- Fordøjelse. Det begynder i munden, når man tygger mad.
- Korrekt omsætning af kulhydrater.
- Undervisning af slutprodukter af udveksling.
Kulhydrater er grundlaget for den menneskelige kost. Ifølge formlenrationel ernæring, i sammensætningen af mad bør de være 4 gange mere end proteiner eller fedtstoffer. Behovet for kulhydrater er individuelt, men i gennemsnit har en person brug for 300-400 g om dagen. Af disse er omkring 80 % stivelse i sammensætningen af kartofler, pasta, korn og 20 % er hurtige kulhydrater (glukose, fruktose).
Udvekslingen af kulhydrater i kroppen begynder også i mundhulen. Her virker spytenzymet amylase på polysaccharider – stivelse og glykogen. Amylase hydrolyserer (nedbryder) polysaccharider til store fragmenter - dextriner, som kommer ind i maven. Der er ingen enzymer, der virker på kulhydrater, så dextriner i maven ændrer sig ikke på nogen måde og passerer videre langs fordøjelseskanalen og kommer ind i tyndtarmen. Her virker flere enzymer på kulhydrater. Bugspytkirteljuice amylase hydrolyserer dextriner til disaccharidet m altose.
Specifikke enzymer udskilles af cellerne i selve tarmen. Enzymet m altase hydrolyserer m altose til monosaccharidet glucose, lactase hydrolyserer laktose til glucose og galactose, og sucrase hydrolyserer saccharose til glucose og fructose. De resulterende monoser absorberes fra tarmene ind i blodet og kommer gennem portvenen ind i leveren.
Lerens rolle i kulhydratmetabolismen
Dette organ opretholder et vist niveau af glukose i blodet på grund af reaktionerne ved syntese og nedbrydning af glykogen.
Reaktioner af interkonvertering af monosaccharider finder sted i leveren - fructose og galactose omdannes til glucose, og glucose kan omdannes til fructose.
Glukoneogenese-reaktioner finder sted i dette organ -syntese af glucose fra ikke-kulhydratprækursorer - aminosyrer, glycerol, mælkesyre. Det neutraliserer også hormonet insulin ved hjælp af enzymet insulinase.
Glucosemetabolisme
Glucose spiller en nøglerolle i kulhydratmetabolismens biokemi og i kroppens overordnede metabolisme, da det er den vigtigste energikilde.
Niveauet af glukose i blodet er en konstant værdi og er 4 - 6 mmol/l. De vigtigste kilder til dette element i blodet er:
- Foodkulhydrater.
- Leverglykogen.
- Aminosyrer.
Glucose indtages i kroppen til:
- energigenerering,
- Glykogensyntese i leveren og musklerne,
- syntese af aminosyrer,
- fedtsyntese.
Naturlig energikilde
Glucose er en universel energikilde for alle kropsceller. Energi er nødvendig for at bygge dine egne molekyler, muskelsammentrækning, varmeudvikling. Rækkefølgen af glukoseomdannelsesreaktioner, der fører til frigivelse af energi, kaldes glykolyse. Glykolysereaktioner kan finde sted i nærværelse af ilt, så taler de om aerob glykolyse, eller under iltfrie forhold, så er processen anaerob.
Under den anaerobe proces omdannes et molekyle glucose til to molekyler mælkesyre (laktat), og energi frigives. Anaerob glykolyse giver lidt energi: fra et molekyle glucose opnås to molekyler ATP - et stof, hvis kemiske bindinger akkumulerer energi. Denne måde at fåenergi bruges til kortvarigt arbejde af skeletmuskulatur - fra 5 sekunder til 15 minutter, det vil sige, mens mekanismerne til at forsyne musklerne med ilt ikke når at tænde.
Under reaktionerne af aerob glykolyse omdannes et molekyle glucose til to molekyler pyrodruesyre (pyruvat). Processen, under hensyntagen til den energi, der bruges på dens egne reaktioner, giver 8 ATP-molekyler. Pyruvat indgår i yderligere oxidationsreaktioner - oxidativ decarboxylering og citratcyklus (Krebs-cyklus, tricarboxylsyrecyklus). Som et resultat af disse transformationer vil 30 ATP-molekyler blive frigivet pr. glukosemolekyle.
glykogenudveksling
Glykogens funktion er lagring af glukose i cellerne i en dyreorganisme. Stivelse udfører samme funktion i planteceller. Glykogen kaldes undertiden animalsk stivelse. Begge stoffer er polysaccharider bygget af multiple gentagne glucoserester. Glykogenmolekylet er mere forgrenet og kompakt end stivelsesmolekylet.
Carbohydratglykogens metabolismeprocesser i kroppen er særligt intensive i leveren og skeletmusklerne.
Glykogen syntetiseres inden for 1-2 timer efter et måltid, når blodsukkerniveauet er højt. Til dannelsen af et glykogenmolekyle er der brug for en primer - et frø bestående af flere glucoserester. Nye rester i form af UTP-glucose er sekventielt knyttet til enden af primeren. Når kæden vokser med 11-12 rester, slutter en sidekæde på 5-6 af de samme fragmenter sig til den. Nu har kæden, der kommer fra primeren, to ender - to vækstpunkterglykogen molekyler. Dette molekyle vil gentagne gange forlænges og forgrene sig, så længe der er en høj koncentration af glukose i blodet.
Mellem måltider nedbrydes glykogen (glykogenolyse) og frigiver glucose.
Opnået fra nedbrydningen af leverglykogen går det ind i blodet og bruges til hele organismens behov. Glukose opnået ved nedbrydning af glykogen i musklerne bruges kun til musklernes behov.
Danning af glucose fra ikke-kulhydratprækursorer - glukoneogenese
Kroppen har kun nok energi lagret i form af glykogen i et par timer. Efter en dag med sult forbliver dette stof ikke i leveren. Derfor, med kulhydratfri diæter, fuldstændig sult eller under længerevarende fysisk arbejde, opretholdes det normale niveau af glukose i blodet på grund af dets syntese fra ikke-kulhydratprækursorer - aminosyrer, mælkesyreglycerol. Alle disse reaktioner forekommer hovedsageligt i leveren såvel som i nyrerne og tarmslimhinden. Processerne for metabolisme af kulhydrater, fedtstoffer og proteiner er således tæt sammenflettet.
Fra aminosyrer og glycerol syntetiseres glukose under sult. I mangel af mad nedbrydes vævsproteiner til aminosyrer, fedtstoffer til fedtsyrer og glycerol.
Fra mælkesyre syntetiseres glukose efter intens træning, når det ophobes i store mængder i muskler og lever under anaerob glykolyse. Fra musklerne overføres mælkesyre til leveren, hvor glukose syntetiseres fra den, som returneres til arbejdet.muskel.
Regulering af kulhydratmetabolisme
Denne proces udføres af nervesystemet, det endokrine system (hormoner) og på det intracellulære niveau. Reguleringens opgave er at sikre et stabilt niveau af glukose i blodet. Af de hormoner, der regulerer kulhydratmetabolismen, er de vigtigste insulin og glukagon. De produceres i bugspytkirtlen.
Insulins hovedopgave i kroppen er at sænke blodsukkerniveauet. Dette kan opnås på to måder: ved at øge indtrængningen af glukose fra blodet ind i kroppens celler og ved at øge dets anvendelse i dem.
- Insulin sikrer, at glukose trænger ind i cellerne i visse væv - muskler og fedt. De kaldes insulinafhængige. Glukose trænger ind i hjernen, lymfevævet, røde blodlegemer uden deltagelse af insulin.
- Insulin øger brugen af glukose i celler ved:
- Aktivering af glykolyseenzymer (glukokinase, phosphofructokinase, pyruvatkinase).
- Aktivering af glykogensyntese (på grund af øget omdannelse af glucose til glucose-6-phosphat og stimulering af glykogensyntase).
- Hæmning af gluconeogenese-enzymer (pyruvatcarboxylase, glucose-6-phosphatase, phosphoenolpyruvat carboxykinase).
- Øg inkorporeringen af glucose i pentosephosphat-cyklussen.
Alle andre hormoner, der regulerer kulhydratmetabolismen, er glukagon, adrenalin, glukokortikoider, thyroxin, væksthormon, ACTH. De øger blodsukkerniveauet. Glukagon aktiverer nedbrydningen af glykogen i leveren og syntesen af glucose fra ikke-kulhydratforgængere. Adrenalin aktiverer nedbrydningen af glykogen i leveren og musklerne.
Udvekslingsovertrædelser. Hypoglykæmi
De mest almindelige lidelser i kulhydratmetabolismen er hypo- og hyperglykæmi.
Hypoglykæmi er en tilstand i kroppen forårsaget af lave blodsukkerniveauer (under 3,8 mmol/l). Årsagerne kan være: et fald i indtagelsen af dette stof i blodet fra tarmen eller leveren, en stigning i dets brug af væv. Hypoglykæmi kan føre til:
- Leverpatologi - nedsat glykogensyntese eller glucosesyntese fra ikke-kulhydratprækursorer.
- Kulhydratsult.
- Længerevarende fysisk aktivitet.
- Patologier i nyrerne - nedsat reabsorption af glukose fra primær urin.
- Fordøjelsesforstyrrelser - patologier ved nedbrydning af fødevarers kulhydrater eller processen med glukoseabsorption.
- Patologier i det endokrine system - overskydende insulin eller mangel på thyreoideahormoner, glukokortikoider, væksthormon (GH), glukagon, katekolaminer.
Den ekstreme manifestation af hypoglykæmi er hypoglykæmisk koma, som oftest udvikler sig hos patienter med type I diabetes mellitus med en overdosis insulin. Lavt blodsukker fører til ilt- og energisult i hjernen, hvilket giver karakteristiske symptomer. Det er kendetegnet ved ekstrem hurtig udvikling - hvis de nødvendige handlinger ikke tages inden for få minutter, vil en person miste bevidstheden og kan dø. Typisk er diabetespatienter i stand til at genkende tegn på et fald i glukoseniveauet.blod og ved, hvad du skal gøre - drik et glas sød juice eller spis en sød bolle.
Hyperglykæmi
En anden type kulhydratmetabolismeforstyrrelse er hyperglykæmi - en tilstand i kroppen forårsaget af et vedvarende højt blodsukkerniveau (over 10 mmol/l). Årsagerne kan være:
- patologi af det endokrine system. Den mest almindelige årsag til hyperglykæmi er diabetes mellitus. Skelne mellem type I og type II diabetes. I det første tilfælde er årsagen til sygdommen insulinmangel forårsaget af skader på bugspytkirtlens celler, der udskiller dette hormon. Nederlaget for kirtlen er oftest autoimmun i naturen. Type II diabetes mellitus udvikler sig med normal insulinproduktion, derfor kaldes den ikke-insulinafhængig; men insulin udfører ikke sin funktion - det transporterer ikke glukose ind i cellerne i muskel- og fedtvæv.
- neurose, stress aktiverer produktionen af hormoner - adrenalin, glukokortikoider, skjoldbruskkirtlen, som øger nedbrydningen af glykogen og syntesen af glucose fra ikke-kulhydratprækursorer i leveren, hæmmer syntesen af glykogen;
- leverpatologi;
- overspisning.
I biokemi er kulhydratmetabolisme et af de mest interessante og omfattende emner til studier og forskning.
