Превращение углеводов в организме человека

Содержание
  1. Что представляет из себя углеводный обмен в организме?
  2. Этапы расщепления сахаридов
  3. Этап 1 – предварительное расщепление слюной
  4. Этап 2 – влияние желудочной кислоты на дальнейшее расщепление
  5. Этап 3 – всасывание глюкозы в кровь
  6. Этап 4 – насыщение и инсулиновая реакция
  7. Этап 6 – гликоген или жир
  8. Этап 7 – вторичное расщепление
  9. Инсулиновая и глюкагоновая реакция
  10. Последующее распределение энергии
  11. Итог
  12. Углеводный обмен в организме человека – Всё о тренировках
  13. Этапы расщепления углеводов
  14. Депо гликогена
  15. В заключение
  16. Биохимия, обмен углеводов: понятие и значение
  17. Классификация
  18. Углеводы и диеты
  19. Роль печени в обмене углеводов
  20. Метаболизм глюкозы
  21. Природный источник энергии
  22. Обмен гликогена
  23. Образование глюкозы из неуглеводных предшественников – глюконеогенез
  24. Регуляция углеводного обмена
  25. Нарушения обмена. Гипогликемия
  26. Гипергликемия
  27. Метаболизм углеводов
  28. Углеводный обмен
  29. Катаболические процессы углеводов
  30. Анаболические процессы углеводов
  31. Поддержание уровня глюкозы в крови
  32. Механизмы поддержания уровня глюкозы в крови:
  33. Углеводный обмен в организме человека: значение
  34. Значение и функции углеводов
  35. Виды углеводов
  36. Дефицит и избыток углеводов

Что представляет из себя углеводный обмен в организме?

Превращение углеводов в организме человека

В правильном питании и распределении баланса нутриентов не последнюю роль играют именно углеводы. Люди, которым небезразлично собственное здоровье, знают, что сложные углеводы предпочтительнее простых.

И что лучше употреблять еду для более длительного переваривания и подпитки энергией на протяжении дня.

Но почему именно так? Чем различаются процессы усвоения медленных и быстрых углеводов? Почему сладости стоит употреблять только для закрытия белкового окна, а мед лучше есть исключительно на ночь? Чтобы ответить на эти вопросы, подробно рассмотрим обмен углеводов в организме человека.

Помимо поддержания оптимального веса, углеводы в организме человека выполняют огромный фронт работы, сбой в которой влечет не только возникновение ожирения, но и массу других проблем.

Основными задачами углеводов является выполнение следующих функций:

  1. Энергетическая – приблизительно 70% калорийности приходится на углеводы. Для того, чтобы реализовался процесс окисления 1 г углеводов организму требуется 4,1 ккал энергии.
  2. Строительная – принимают участие в построении клеточных компонентов.
  3. Резервная – создают депо в мышцах и печени в виде гликогена.
  4. Регуляторная – некоторые гормоны по своей природе являются гликопротеинами. Например, гормоны щитовидной железы и гипофиза – одна структурная часть таких веществ белковая, а другая – углеводная.
  5. Защитная – гетерополисахариды принимают участие в синтезе слизи, которая покрывает слизистые оболочки дыхательных путей, органов пищеварения, мочеполового тракта.
  6. Принимают участие в распознавании клеток.
  7. Входят в состав мембран эритроцитов.
  8. Являются одними из регуляторов свертываемости крови, так как являются частью протромбина и фибриногена, гепарина (источник – учебник “Биологическая химия”, Северин).

Для нас главными источниками углеводов являются те молекулы, которые мы получаем с продуктами питания: крахмал, сахароза и лактоза.

@ Evgeniya
adobe.stock.com

Этапы расщепления сахаридов

Прежде чем рассматривать особенности биохимических реакций в организме и влияние метаболизма углеводов на спортивные результаты, изучим процесс расщепления сахаридов с их дальнейшим превращением в тот самый гликоген, который так отчаянно добывают и тратят спортсмены во время подготовки к соревнованиям.

Этап 1 – предварительное расщепление слюной

В отличие от белков и жиров, углеводы начинают распадаться почти сразу после попадания в полость рта. Дело в том, что большая часть продуктов, поступающих в организм, имеет в своем составе сложные крахмалистые углеводы, которые под воздействием слюны, а именно фермента амилазы, входящей в ее состав, и механического фактора расщепляются на простейшие сахариды.

Этап 2 – влияние желудочной кислоты на дальнейшее расщепление

Здесь вступает в силу желудочная кислота. Она расщепляет сложные сахариды, которые не попали под воздействие слюны. В частности, под действием ферментов лактоза расщепляется до галактозы, которая в последствии превращается в глюкозу.

Этап 3 – всасывание глюкозы в кровь

На этом этапе практически вся ферментированная быстрая глюкоза напрямую всасывается в кровь, минуя процессы ферментации в печени. Уровень энергии резко повышается, а кровь становится более насыщенной.

Этап 4 – насыщение и инсулиновая реакция

Под воздействием глюкозы кровь густеет, что затрудняет её перемещение и транспортировку кислорода. Глюкоза замещает кислород, что вызывает предохранительную реакцию – уменьшение количества углеводов в крови.

В плазму поступает инсулин и глюкагон из поджелудочной железы.

Первый открывает транспортные клетки для перемещения в них сахара, что восстанавливает утраченный баланс веществ. Глюкагон в свою очередь уменьшает синтез глюкозы из гликогена (потребление внутренних источников энергии), а инсулин “дырявит” основные клетки организма и помещает туда глюкозу в виде гликогена или липидов.

На пути к полному перевариванию углеводы сталкиваются с главным защитником организма – клетками печени. Именно в этих клетках углеводы под воздействием специальных кислот связываются в простейшие цепочки – гликоген.

Этап 6 – гликоген или жир

Печень способна переработать только определенное количество моносахаридов, находящихся в крови. Возрастающий уровень инсулина заставляет её делать это в кратчайшие сроки.

В случае, если печень не успевает перевести глюкозу в гликоген, наступает липидная реакция: вся свободная глюкоза путём её связывания кислотами превращается в простые жиры.

Организм делает это с целью оставить запас, однако в виду нашего постоянного питания, “забывает” переварить, и глюкозные цепочки, превращаясь в пластические жировые ткани, транспортируются под кожу.

Этап 7 – вторичное расщепление

В случае, если печень справилась с сахарной нагрузкой и смогла превратить все углеводы в гликоген, последний под воздействием гормона инсулина успевает запастись в мышцах.

Далее в условиях недостатка кислорода расщепляется назад до простейшей глюкозы, не возвращаясь в общий кровоток, а сохраняясь в мышцах.

Таким образом, минуя печень, гликоген поставляет энергию для конкретных мышечных сокращений, повышая при этом выносливость (источник – “Википедия”).

Именно этот процесс зачастую называют «вторым дыханием». Когда у спортсмена большие запасы гликогена и простых висцеральных жиров, превращаться в чистую энергию они будут только в отсутствии кислорода. В свою очередь спирты, содержащиеся в жирных кислотах, простимулируют дополнительное расширение сосудов, что приведет к лучшей восприимчивости клеток к кислороду в условиях его дефицита.

Важно понимать, почему углеводы разделяются на простые и сложные. Все дело в их гликемическом индексе, который определяет скорость распада. Это, в свою очередь, запускает регуляцию обмена углеводов. Чем проще углевод, тем быстрее он попадет в печень и тем выше вероятность его превращения в жир.

Примерная таблица гликемического индекса с общим составом углеводов в продукте:

НаименованиеГИКол-во углеводов
Семечки подсолнуха сухие828.8
Арахис208.8
Брокколи202.2
Грибы202.2
Салат листовой202.4
Салат-латук200.8
Помидоры204.8
Баклажаны205.2
Зеленый перец205.4

Однако даже продукты с высоким гликемическим индексом не способны нарушить обмен и функции углеводов так, как это делает гликемическая нагрузка.

Она определяет, насколько сильно печень загрузится глюкозой при употреблении этого продукта.

При достижении определенного порога ГН (порядка 80-100), все калории, поступающие сверх нормы, будут автоматически конвертироваться в триглицериды.

Примерная таблица гликемической нагрузки с общей калорийностью:

НаименованиеГНКалорийность
Семечки подсолнуха сухие2.5520
Арахис2.0552
Брокколи0.224
Грибы0.224
Салат листовой0.226
Салат-латук0.222
Помидоры0.424
Баклажаны0.524
Зеленый перец0.525

Инсулиновая и глюкагоновая реакция

В процессе потребление любого углевода, будь то сахар или сложный крахмал, организм запускает сразу две реакции, интенсивность которых будет зависеть от ранее рассмотренных факторов и в первую очередь, от выброса инсулина.

Важно понимать, что инсулин всегда выбрасывается в кровь импульсами. А это значит, что один сладкий пирожок для организма так же опасен, как 5 сладких пирожков. Инсулин регулирует густоту крови.

Это необходимо, чтобы все клетки получали достаточное количество энергии, не работая в гипер- или гипо- режиме.

Но самое главное, от густоты крови зависит скорость её движения, нагрузка на сердечную мышцу и возможность транспортировки кислорода.

Выброс инсулина – это естественная реакция. Инсулин дырявит все клетки в организме, способные воспринимать дополнительную энергию, и запирает её в них. В случае, если печень справилась с нагрузкой, в клетки помещается гликоген, если печень не справилась, то в те же клетки попадают жирные кислоты.

Таким образом, регуляция углеводного обмена происходит исключительно благодаря выбросам инсулина. Если его недостаточно (не хронически, а одноразово), у человека может возникнуть сахарное похмелье – состояние, при котором организм требует дополнительной жидкости для увеличения объемов крови, и разжижения её всеми доступными средствами.

Вторым важным фактором на этом этапе обмена углеводов выступает глюкагон. Этот гормон определяет, нужно ли печени работать с внутренними источниками или с внешними.

Под воздействием глюкагона печень выпускает готовый гликоген (не распавшийся), который был получен из внутренних клеток, и начинает собирать из глюкозы новый гликоген.

Именно внутренний гликоген инсулин и распределяет по клеткам в первое время (источник – учебник “Спортивная биохимия”, Михайлов).

Последующее распределение энергии

Последующее распределение энергии углеводов происходит в зависимости от типа сложения, и тренированности организма:

  1. У нетренированного человека с медленным обменом веществ. Гликогеновые клетки при снижении уровня глюкагона возвращаются в печень, где перерабатываются в триглицериды.
  2. У спортсмена. Гликогеновые клетки под воздействием инсулина массово запираются в мышцах, давая запас энергии для следующих упражнений.
  3. У неспортсмена с быстрым обменом веществ. Гликоген возвращается в печень, транспортируясь назад до уровня глюкозы, после чего насыщает кровь до пограничного уровня. Этим он провоцирует состояние истощения, так как несмотря на достаточное питание энергетическими ресурсами, клетки не имеют соответствующего количества кислорода.

Итог

Энергетический обмен – процесс, в котором участвуют углеводы. Важно понимать, что даже в отсутствии прямых сахаров, организм все равно будет расщеплять ткани до простейшей глюкозы, что приведет к уменьшению мышечной ткани или жировой прослойки (в зависимости от типа стрессовой ситуации).

Источник: https://cross.expert/zdorovoe-pitanie/bzu/obmen-uglevodov-v-organizme.html

Углеводный обмен в организме человека – Всё о тренировках

Превращение углеводов в организме человека

Человек черпает энергию для своего существования именно из углеводов. Они выполняют так называемую энергетическую функцию в организмах млекопитающих.

Продукты, в состав которых входят сложные углеводы, должны составлять не менее 40-50% от калорийности суточного рациона человека.

Глюкозу легко мобилизовать из «запасов» организма при стрессовых ситуациях или интенсивных физических нагрузках.

Незначительные понижение уровня глюкозы в крови (гипогликемия) в первую очередь сказываются на ЦНС:

– появляются слабость,- головокружение,- в особо запущенных случаях могут происходить потеря сознания,- бред,

– мышечные судороги.

Чаще всего, говоря об углеводах, на ум приходит один из самых известных представителей данного класса органических веществ – крахмал, который является одним из наиболее распространенных полисахаридов, т.е. он состоит из огромного количества последовательно соединенных молекул глюкозы.

Когда крахмал окисляется он превращается в отдельные полноценные молекулы глюкозы.

Но, так как крахмал, как упоминалось выше, состоит из ОГРОМНОГО количества молекул глюкозы, то его полное расщепление происходит пошагово: из крахмала в меньшие по размерам полимеры, затем в дисахариды (которые состоят только из двух молекул глюкозы), и только потом в глюкозу.

Этапы расщепления углеводов

Переработка пищи, основной составляющей которой, является углеводный компонент, происходит в разных частях пищеварительного тракта.

– начало расщепления происходит еще в ротовой полости. Во время акта жевания пища обрабатывается ферментом слюны питалином (амилазой), который синтезируется околоушными железами. Он помогает огромной молекуле крахмала распасться до более мелких полимеров.

– так как пища находится в ротовой полости непродолжительное время, она требует последующей переработки в желудке.

Попадая в полость желудка углеводные продукты смешиваются с секретом поджелудочной железы, а именно панкреатической амилазой, которая является более эффективной, чем амилаза ротовой полсти, а потому уже через 15-30 минут, когда химус (полужидкое не до конца переваренное содержимое желудка) из желудка достигает двенадцатиперстной кишки почти все углеводы оказываются уже окисленными до очень мелких полимеров и мальтозы (дисахарид, две соединенные молекулы глюкозы).

– из двенадцатиперстной кишки смесь полисахаридов и мальтозы продолжает свой удивительный путь в верхние отделы кишечника, где их окончательной переработкой занимаются так называемы ферменты кишечного эпителия.

Энтероциты (клетки, которые выстилают микроворсинки тонкого кишечника) содержат ферменты лактазу, мальтазу, сахаразу и декстриназу, которые осуществляют конечную переработку дисахаридов и мелких полисахаридов до моносахаридов (это уже одна молекула, но еще не глюкоза).

Лактоза распадается на галактозу и глюкозу, сахароза – на фруктозу и глюкозу, мальтоза, как и другие небольшие полимеры – на молекулы глюкозы, а она мгновенно попадает в кровяное русло.

– из кровяного русла глюкоза попадает в печень и, впоследствии, из нее синтезируется гликоген (полисахарид животного происхождения, выполняет запасающую функцию, просто необходим организму, когда нужно быстро получить большое количество энергии).

Депо гликогена

Одни из депо гликогена является печень, но печень – не единственное место, где накапливается гликоген.

Так же его довольно много в скелетных мышцах, при сокращении которых активируется фермент фосфорилаза, что приводит к интенсивному расщеплению гликогена.

Согласитесь, в современном мире организм любого человека могут подстерегать непредвиденные обстоятельства, который, скорее всего потребуют колоссальных энергозатрат, а потому, чем гликогена больше, тем лучше

Можно сказать даже больше – гликоген настолько важен, что синтезируется даже из неуглеводных продуктов, которые содержат молочную, пировиноградную кислоту, гликогенные аминокислоты (аминокислоты – основные составляющие белков, гликогенные – значит, что в ходе биохимических процессов из них могут получатся углеводы), глицерол и многие другие. Конечно, в этом случае гликоген будет синтезироваться с большими затратами энергии и в небольших количествах.

Как уже отмечалось выше, уменьшение количества глюкозы в крови вызывает у организма достаточно серьезную реакцию. А потому печень целенаправленно регулирует количество глюкозы в крови и при необходимости прибегает к гликогенолизу.

Гликогенолиз (мобилизация, распад гликогена) осуществляется при недостаточном количестве глюкозы в крови, которое может быть вызвано голоданием, тяжелой физической работой или сильными стрессами. Он начинается с того что печень, при помощи фермента фосфоглюкомутазы расщепляет гликоген до глюкозо-6-фосфатов.

Далее фермент глюкозо-6-фосфатаза окисляет и их. Свободная глюкоза легко проникает через мембраны гепатоцитов (клеток печени) в кровяное русло, таким образом, ее количество в крови увеличивается. Ответной реакцией на скачок уровня глюкозы, является высвобождение инсулина поджелудочной железой.

Если при высвобождении инсулина уровень глюкозы не упал, поджелудочная будет секретировать его до тех пор, пока это не произойдет.

И, напоследок, немного о фактов о самом инсулине (потому как нельзя говорить об углеводном обмене, не затронув эту тему):

– инсулин переносит глюкозу через мембраны клеток, так называемых инсулинзависимых тканей (жировой, мышечной и мембраны клеток печени)

– инсулин является стимулятором синтеза гликогена в печени и мышцах, жиров – печени и жировых тканях, белков – в мышцах и других органах.

– недостаточная секреция инсулина клетками островковой ткани поджелудочной железы может привести к гипергликемии с последующей гликозурией (сахарным диабетом);

– гормонами – антагонистами инсулина являются глюкагон, адреналин, норадреналин, кортизол и прочие кортикостероиды.

В заключение

Углеводный обмен имеет колоссальную важность для жизни человека. Несбалансированный рацион ведет к нарушениям работы пищеварительного тракта. Поэтому здоровый рацион с умеренным количеством сложных и простых углеводов помогут вам всегда выглядеть и чувствовать себя хорошо.

(Просмотрено 6 607 раз, 3 сегодня) Анатомия и физиология человека Наш проект целиком и полностью посвящен спорту, его аспектам, ведь мы все с Вами прекрасно знаем, что спорт это не только тренировки и питание, это увлекательный путь, в процессе которого человек познает не только свои физические, но и психологические возможности.

Источник: https://energysportlife.ru/uglevodnyj-obmen-v-organizme-cheloveka/

Биохимия, обмен углеводов: понятие и значение

Превращение углеводов в организме человека

Углеводы – обширная группа органических веществ, которые вместе с белками и жирами составляют основу организма человека и животных. Углеводы присутствуют в каждой клетке организма, выполняют разнообразные функции.

Небольшие молекулы углеводов, представленные, в основном, глюкозой, могут перемещаться по всему организму и выполнять энергетическую функцию. Крупные молекулы углеводов не перемещаются и выполняют, в основном, строительную функцию.

Из пищи человек извлекает только мелкие молекулы, так как только они могут всосаться в клетки кишечника. Крупные же молекулы углеводов организму приходится строить самому.

Совокупность всех реакций по расщеплению углеводов пищи до глюкозы и синтезу из нее новых молекул, а также другие многочисленные превращения этих веществ в организме, называют в биохимии обменом углеводов.

Классификация

В зависимости от строения, различают несколько групп углеводов.

Моносахариды – мелкие молекулы, которые не расщепляются в пищеварительном тракте. Это глюкоза, фруктоза, галактоза.

Дисахариды – мелкие молекулы углеводов, которые в пищеварительном тракте расщепляются на два моносахарида. Например, лактоза – на глюкозу и галактозу, сахароза – на глюкозу и фруктозу.

Полисахариды – крупные молекулы, состоящие из сотен тысяч остатков моносахаридов (в основном, глюкозы), соединенных между собой. Это крахмал, гликоген мяса.

Углеводы и диеты

Время расщепления полисахаридов в пищеварительном тракте отличается, что зависит от их способности растворяться в воде. Одни полисахариды расщепляются в кишечнике быстро. Тогда глюкоза, полученная при их распаде, быстро попадает в кровь.

Такие полисахариды называют «быстрыми». Другие хуже растворяются в водной среде кишечника, поэтому медленнее расщепляются, а глюкоза медленнее поступает в кровь. Такие полисахариды называют «медленными». Некоторые из этих элементов вообще не расщепляются в кишечнике.

Их называют нерастворимыми пищевыми волокнами.

Обычно под названием «медленные или быстрые углеводы» имеются в виду не сами полисахариды, а продукты, которые их содержат в большом количестве.

Список углеводов – быстрых и медленных, представлен в таблице.

Быстрые углеводыМедленные углеводы
жареный картофельХлеб с отрубями
Белый хлебНеобработанные зерна риса
Картофельное пюреГорох
МедОвсяные хлопья
МорковьГречневая каша
Кукурузные хлопьяРжаной хлеб с отрубями
СахарСвежевыжатый фруктовый сок без сахара
МюслиМакароны из муки грубого помола
ШоколадКрасная фасоль
Вареный картофельМолочные продукты
БисквитСвежие фрукты
КукурузаГорький шоколад
Белый рисФруктоза
Черный хлебСоя
СвеклаЗеленые овощи, помидоры, грибы
Бананы
Джем

При выборе продуктов для составления рациона диетолог всегда опирается на список быстрых углеводов и медленных. Быстрые в сочетании с жирами в одном продукте или приеме пищи приводят к отложению жира.

Почему? Быстрое повышение содержания глюкозы в крови стимулирует выработку инсулина, который обеспечивает запас глюкозы в организме, включая и путь образования из нее жира.

В результате при поедании пирожных, мороженого, жареной картошки вес набирается очень быстро.

С точки зрения биохимии, обмен углеводов проходит в три этапа:

  • Пищеварение.Оно начинается еще в ротовой полости в процессе пережевывания пищи.
  • Собственно метаболизм углеводов.
  • Образование конечных продуктов обмена.

Углеводы – основа пищевого рациона человека. Согласно формуле рационального питания, в составе пищи их должно быть в 4 раза больше, чем белков или жиров. Потребность в углеводах индивидуальна, но, в среднем, человеку необходимо 300-400 г в сутки. Из них около 80% приходится на крахмал в составе картофеля, макарон, круп и 20% – на быстрые углеводы (глюкоза, фруктоза).

Обмен углеводов в организме также начинается в ротовой полости. Здесь на полисахариды – крахмал и гликоген действует фермент слюны амилаза. Амилаза гидролизует (расщепляет) полисахариды на крупные осколки – декстрины, которые попадают в желудок.

Здесь нет ферментов, действующих на углеводы, поэтому декстрины в желудке никак не изменяются и проходят дальше по пищеварительному тракту, попадая в тонкий кишечник. Здесь на углеводы действует несколько ферментов.

Амилаза панкреатического сока гидролизует декстрины до дисахарида мальтозы.

Специфические ферменты секретируют клетки самого кишечника. Фермент мальтаза гидролизует мальтозу до моносахарида глюкозы, лактаза – лактозу до глюкозы и галактозы, сахараза – сахарозу до глюкозы и фруктозы. Полученные монозы всасываются из кишечника в кровь и по воротной вене попадают в печень.

Роль печени в обмене углеводов

Этот орган обеспечивает поддержание определенного уровня глюкозы в крови за счет реакций синтеза и распада гликогена.

В печени идут реакции взаимопревращений моносахаридов – фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, а глюкоза может превратиться во фруктозу.

В этом органе идут реакции глюконеогенеза – синтеза глюкозы из неуглеводных предшественников – аминокислот, глицерина, молочной кислоты. Также здесь нейтрализуется гормон инсулин с помощью фермента инсулиназы.

Метаболизм глюкозы

Глюкоза играет ключевую роль в биохимии обмена углеводов и в общем метаболизме организма, поскольку она является главным источником энергии.

Уровень глюкозы в крови является постоянной величиной и составляет 4 – 6 ммоль/л. Основными источниками этого элемента в крови являются:

  • Углеводы пищи.
  • Гликоген печени.
  • Аминокислоты.

Расходуется глюкоза в организме на:

  • образование энергии,
  • синтез гликогена в печени и мышцах,
  • синтез аминокислот,
  • синтез жиров.

Природный источник энергии

Глюкоза – универсальный источник энергии для всех клеток организма. Энергия необходима для построения собственных молекул, сокращения мышц, выработки тепла.

Последовательность реакций превращения глюкозы, приводящих к выделению энергии, называют гликолизом.

Реакции гликолиза могут идти в присутствии кислорода, тогда говорят об аэробном гликолизе, или в бескислородных условиях, тогда процесс является анаэробным.

В ходе анаэробного процесса одна молекула глюкозы превращается в две молекулы молочной кислоты (лактата) и выделяется энергия.

Анаэробный гликолиз дает мало энергии: из одной молекулы глюкозы получается две молекулы АТФ – вещества, химические связи которого аккумулируют энергию.

Этот способ получения энергии используется для кратковременной работы скелетных мышц – от 5 секунд до 15 минут, то есть в то время, пока механизмы снабжения мышц кислородом не успевают включиться.

В ходе реакций аэробного гликолиза одна молекула глюкозы превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата). Процесс с учетом трат энергии на собственные реакции дает 8 молекул АТФ.

Пируват вступает в дальнейшие реакции окисления – окислительное декарбоксилирование и цитратный цикл (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот).

В результате этих превращений на молекулу глюкозы выделится 30 молекул АТФ.

Обмен гликогена

Функция гликогена – запасание глюкозы в клетках животного организма. Эту же функцию в растительных клетках выполняет крахмал. Гликоген иногда называют животным крахмалом. Оба вещества являются полисахаридами, построенными из многократно повторяющихся остатков глюкозы. Молекула гликогена более разветвленная и компактная, чем молекула крахмала.

Процессы обмена в организме углевода гликогена особенно интенсивно идут в печени и скелетных мышцах.

Гликоген синтезируется в течение 1-2 часов после еды, когда уровень в крови глюкозы высок. Для образования молекулы гликогена нужен праймер – затравка, состоящая из нескольких остатков глюкозы. К концу праймера последовательно присоединяются новые остатки в виде УТФ-глюкозы.

Когда цепочка вырастает на 11-12 остатков, к ней присоединяется боковая цепь из 5-6 таких же фрагментов. Теперь у цепочки, идущей от праймера, есть два конца – две точки роста молекулы гликогена.

Эта молекула будет многократно удлиняться и ветвиться до тех пор, пока сохраняется высокая концентрация в крови глюкозы.

Между приемами пищи гликоген распадается (гликогенолиз), освобождая глюкозу.

Полученная при распаде гликогена печени, она идет в кровь и используется для нужд всего организма. Глюкоза, полученная при распаде гликогена в мышцах, тратится на нужды только мышц.

Образование глюкозы из неуглеводных предшественников – глюконеогенез

Организму хватает энергии, запасенной в виде гликогена, только на несколько часов. Через сутки голодания этого вещества в печени не остается.

Поэтому при безуглеводных диетах, полном голодании или при длительной физической работе нормальный уровень глюкозы в крови поддерживается за счет ее синтеза из неуглеводных предшественников – аминокислот, глицерина молочной кислоты.

Все эти реакции протекают, в основном, в печени, а также в почках и слизистой кишечника. Таким образом, процессы обмена углеводов, жиров и белков тесно переплетены между собой.

Из аминокислот и глицерина глюкоза синтезируется при голодании. В условиях отсутствия еды распадаются белки тканей до аминокислот, жиры – до жирных кислот и глицерина.

Из молочной кислоты глюкоза синтезируется после интенсивной физической нагрузки, когда она накапливается в больших количествах в мышцах и печени в ходе анаэробного гликолиза. Из мышц молочная кислота переносится в печень, где из нее синтезируется глюкоза, которая вновь возвращается в работающую мышцу.

Регуляция углеводного обмена

Этот процесс осуществляется нервной системой, эндокринной системой (гормонами) и на внутриклеточном уровне. Задача регуляции – обеспечить стабильный уровень глюкозы в крови. Из гормонов, регулирующих процессы обмена углеводов, главными являются инсулин и глюкагон. Они вырабатываются в поджелудочной железе.

Основная задача инсулина в организме – снижение уровня глюкозы в крови. Добиться этого можно двумя путями: увеличив проникновение глюкозы из крови в клетки организма и усилив в них ее использование.

  1. Инсулин обеспечивает проникновение глюкозы в клетки определенных тканей – мышечной и жировой. Их называют инсулинзависимыми. В мозг, лимфатическую ткань, эритроциты глюкоза попадает без участия инсулина.
  2. Инсулин усиливает использование глюкозы клетками путем:
  • Активации ферментов гликолиза (глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа).
  • Активации синтеза гликогена (за счет усиления превращения глюкозы в глюкозо-6-фосфат и стимуляции гликогенсинтазы).
  • Торможения ферментов глюконеогенеза (пируваткарбоксилаза, глюкозо-6-фосфатаза, фосфоенолпируваткарбоксикиназа).
  • Усиления включения глюкозы в пентозофосфатный цикл.

Все остальные гормоны, регулирующие углеводный обмен – это глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды, тироксин, гормон роста, АКТГ. Они увеличивают содержание глюкозы в крови. Глюкагон активирует распад гликогена в печени и синтез глюкозы из неуглеводистых предшественников. Адреналин активирует распад гликогена в печени и мышцах.

Нарушения обмена. Гипогликемия

Самыми распространенными нарушениями обмена углеводов являются гипо- и гипергликемии.

Гипогликемия – состояние организма, вызванное низким уровнем глюкозы в крови (ниже 3,8 ммоль/л). Причинами могут быть: снижение поступление этого вещества в кровь из кишечника или печени, повышение его использования тканями. К гипогликемии могут привести:

  • Патологии печени – нарушение синтеза гликогена или синтеза глюкозы из неуглеводных предшественников.
  • Углеводное голодание.
  • Длительная физическая нагрузка.
  • Патологии почек – нарушение обратного всасывания глюкозы из первичной мочи.
  • Нарушения пищеварения – патологии расщепления углеводов пищи или процесса всасывания глюкозы.
  • Патологии эндокринной системы – избыток инсулина или недостаток гормонов щитовидной железы, глюкокортикоидов, гормона роста (СТГ), глюкагона, катехоламинов.

Крайнее проявление гипогликемии – гипогликемическая кома, которая чаще всего развивается у больных сахарным диабетом I типа при передозировке инсулина. Низкое содержание глюкозы в крови приводит к кислородному и энергетическому голоданию мозга, что вызывает характерные симптомы.

Отличается чрезвычайно быстрым развитием – если не предпринять нужных действий в течение нескольких минут, человек потеряет сознание и может погибнуть.

Обычно пациенты с сахарным диабетом умеют распознавать признаки падения глюкозы в крови и знают, что нужно предпринять – выпить стакан сладкого сока или съесть сладкую булочку.

Гипергликемия

Еще одним видом нарушения углеводного обмена является гипергликемия – состояние организма, вызванное стойким высоким содержанием глюкозы в крови (выше 10 ммоль/л). Причинами могут быть:

  • патологии эндокринной системы. Самая частая причина гипергликемии – сахарный диабет. Различают сахарный диабет I и II типа. В первом случае причина болезни – дефицит инсулина, вызванный поражением клеток поджелудочной железы, секретирующих этот гормон. Поражение железы чаще всего имеет аутоиммунный характер. Сахарный диабет II типа развивается при нормальной выработке инсулина, поэтому называется инсулиннезависимым; но инсулин не выполняет свою функцию – не проводит глюкозу в клетки мышечной и жировой тканей.
  • неврозы, стрессы активируют выработку гормонов – адреналина, глюкокортикоидов, щитовидной железы, которые усиливают распад гликогена и синтез глюкозы из неуглеводных предшественников в печени, тормозят синтез гликогена;
  • патологии печени;
  • переедание.

В биохимии обмен углеводов – одна из самых интересных и обширных тем для изучения и исследований.

Источник: https://FB.ru/article/401138/biohimiya-obmen-uglevodov-ponyatie-i-znachenie

Метаболизм углеводов

Превращение углеводов в организме человека

Углеводы – это органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Термин «сахара» (сахариды) часто используется как синоним углеводов. Углеводы делятся на 4 группы в зависимости от количества мономерных звеньев – моносахаридов, дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов.

Углеводы выполняют различные функции в живых организмах. Полисахариды также служат компонентами накопления энергии (например, целлюлоза в растениях и хитин у членистоногих). Источниками углеводов для человека служат фрукты, сладости, напитки, хлеб, макароны, картофель, рис, цельные зерна, бобовые и многое другое.

Углеводы являются основным источником энергии для живых организмов.

Углеводный обмен

Углеводы являются наиболее важным источником энергии для организма, на которые приходится 50-60% от общего расхода энергии. Они также участвуют в создании гликопротеинов и гликолипидов, которые выполняют важные регуляторные функции в организме.

Основными группами углеводов, которые принимаются с пищей, являются:

  • полисахариды – крахмал в растительных продуктах, гликоген в животных и т.д.;
  • дисахариды – сахароза и лактоза;
  • моносахарид – фруктоза.

Они перевариваются в пищеварительной системе до D-изомеров моносахаридов глюкозы, фруктозы и галактозы. Глюкоза и галактоза абсорбируются через эпителий тонкой кишки за счет вторично-активного транспорта, а фруктоза – за счет облегченной диффузии.

Как только они попадают в кровообращение, они достигают всех клеток в организме. Поступление глюкозы из внеклеточной среды в клетки происходит путем облегченной диффузии из-за наличия значительного градиента концентрации. Глюкоза больше электролитов и гидрофильна.

По этой причине она может проходить через мембраны тканей и клеток.

Попав в клетки, глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат с помощью фермента гексокиназы, а в печени – с помощью глюкозо-киназы.

Ферментативное действие глюкокиназы характеризуется увеличением эффективности подъема концентрации глюкозы от 5 до 10 ммоль / л.

 Инсулин стимулирует экспрессию глюкокиназы, а длительное голодание и диабет оказывают противоположное действие – эти условия приводят к снижению выработки ферментов.

Глюкозо-6-фосфат также получают путем разрушения собственных запасов гликогена. 

Наибольшее количество гликогена находится в печени. Гликогенолиз регулируется соотношением анаболических и катаболических гормонов или, другими словами, соотношением инсулина к адреналину и глюкагону.

Под влиянием глюкагона и адреналина в печени активируется аденилатциклаза и стимулируется образование циклического аденозинмонофосфата (цАМФ).

В результате фермент фосфорилаза В превращается в свою активную форму, фосфорилазу А, которая стимулирует расщепление гликогена. Влияние инсулина на гликогенолиз противоположное.

Гликоген расщепляется до глюкозо-1-фосфата, который превращается в глюкозо-6-фосфат. Полученный глюкозо-6-фосфат может быть направлен либо на деградацию, либо на синтез. Из-за присутствия фермента глюкозо-6-фосфатазы в клетке печени, при необходимости, глюкозо-6-фосфат может быть источником глюкозы для кровообращения, тем самым буферизуя уровень глюкозы в плазме.

Катаболические процессы углеводов

Гликолиз является основным катаболическим путем расщепления глюкозы. Это ряд цитоплазматических реакций, в которых глюкоза разлагается до пирувата, сопровождающихся синтезом и высвобождением АТФ. Гликолиз – самый древний механизм извлечения энергии из органического вещества.

Это катаболическая цепь из десяти реакций, в которых одна молекула глюкозы расщепляется на две молекулы пирувата, сопровождающиеся синтезом 2 молекул АТФ и восстановлением 2 молекул никотинамидадениндинуклеотида (НАД + до НАДН).

Получающийся в результате пируват входит в цикл трикарбоновых кислот, который является общим конечным путем катаболизма углеводов, жиров и белков.

Во время цикла Кребса образуются 2 молекулы углекислого газа, четыре пары атомов H переносятся в дыхательную цепь в митохондриях и окисляются до 4 молекул воды путем окислительного фосфорилирования, что оптимально дает 36-38 молекул АТФ. Цикл Кребса гораздо более эффективен для обмена энергией в организме, но это возможно только в аэробных условиях.

В организме есть еще один дополнительный путь расщепления глюкозы. Это пентозофосфатный маршрут или маршрут Эмбден-Майерхофа. 30% всасывания глюкозы в печени и жировых клетках происходит таким образом. Образуются восстановительные элементы, необходимые для липогенеза. Также образуются пентозы, которые нужны для синтеза нуклеотидов.

Анаболические процессы углеводов

Анаболические процессы в углеводном обмене включают синтез гликогена (гликогенез), который осуществляется в клетках печени и мышц. Этот процесс контролируется инсулином, который стимулирует комплекс ферментов гликогенсинтазы.

Глюкоза может синтезироваться в небольшой степени и в почках трикарбонатных предшественников пирувата, лактата и глицерина и частично из углеводородного скелета аминокислот.

Этот процесс называется глюконеогенез и стимулируется несколькими гормонами – глюкокортикоидами, глюкагоном и тиреоидными гормонами.

Поддержание уровня глюкозы в крови

В физиологических условиях концентрация глюкозы в крови в организме поддерживается на уровне 3,9–6,1 ммоль / л, что обусловлено наличием стабильной и тонкой системы гормональных механизмов. Понижение уровня сахара в крови ниже определеного предела называется гипогликемией, а повышение – гипергликемией.

Механизмы поддержания уровня глюкозы в крови:

  • адекватное потребление углеводов с пищей – это важный гомеостатический фактор;
  • функция глюкозы печени – благодаря ферменту глюкозо-6-фосфатазы печень может обеспечить плазму необходимым количеством глюкозы (когда уровни глюкозы в крови снижаются, первоначально увеличивается деструкция гликогена, и после истощения его запасов активируются ферменты глюконеогенеза в печени и почках и запускается производство глюкозы из неуглеводных источников);
  • гормональные механизмы – единственным гормоном, который снижает уровень сахара в крови, является инсулин.

Основными гормонами, которые противодействуют ему, являются глюкагон, адреналин, кортизол, гормон роста и гормоны щитовидной железы. Как видите, количество гормонов, противодействующих инсулину, очень велико. Это связано с тем, что нейроны чрезвычайно чувствительны к гипогликемии и снижению уровня сахара в крови ниже 2,3 ммоль / л, что приводит к коме и падению ниже 1 ммоль / л к смерти мозга. Вещества, которые противодействуют гипогликемии, включены в другую последовательность. Самое раннее изменение – снижение секреции инсулина. Секреция адреналина и глюкагона затем увеличивается. По мере углубления гипогликемии увеличивается симпатоадреналовый ответ, повышается секреция кортизола и гормона роста.

Поддержание уровня глюкозы в крови связано с одновременным вовлечением многих сложных нервно-рефлекторных и гормональных механизмов. В гипоталамусе находятся нейроны, которые активируются концентрацией глюкозы, а также нейроны, которые им ингибируются. Эти нейроны играют роль глюкорецепторов и в условиях гипогликемии важны для нормализации концентрации глюкозы в плазме.

Источник: http://medicine-simply.ru/just-medicine/metabolizm-uglevodov

Углеводный обмен в организме человека: значение

Превращение углеводов в организме человека

Многим известно, что углеводы – это органические соединения, которые представляют собою главный источник энергии. Однако только ли в снабжении энергией заключена основная роль углеводов в организме человека? Бесспорно, нет.

В человеческом теле все процессы не просто имеют значение, но они практически всегда взаимосвязаны. Так, углеводы, которые находятся во всех тканях, могут существовать свободно или же в форме объединений с белками и жирами.

Поэтому если нарушается обмен углеводов, то это неизменно потянет за собою сбои в других обменах. Но для чего ещё нужны углеводы, каково их значение и функции?

Значение и функции углеводов

Углеводы – это превалирующая часть рациона человека. Они поддерживают, по сути, всё жизнеобеспечение тела, предоставляют более 50% дневной энергетической ценности еды и именно потому их доставляется в 2 раза больше, чем иных веществ. Следует отметить, что по мере возрастания нагрузки на мышцы, увеличивается и количество потребляемых углеводов.

Тем не менее они нужны не только как восполнители энергетических затрат. Наряду с белками и жирами, они являются «строительным материалом» для клеток, из-за их присутствия становится возможным продуцирование аминокислот и нуклеиновых кислот, а также они обеспечивают нужное количество гликогена и глюкозы. Так что их значение велико.

Важно знать, что углеводы являются составляющей частью всех живых организмов, обуславливая специфику их построения. Они включают объединения, имеющие различные и порою существенно отличные функции. Если же говорить про функции самих углеводов, то они сводятся к таким:

  • основной источник энергии;
  • контролирует обмен белков и липидов;
  • обеспечивает работу мозга;
  • выполняют функции продуцирования молекул АТФ, ДНК и РНК;
  • совместно с белками осуществляют синтез некоторых гормонов, ферменты, секретов;
  • нерастворимые волокна углеводов способствуют улучшению работы ЖКТ;
  • также клетчатка выводит токсические вещества, а пектин активизирует пищеварение.

Хотя углеводы сложно назвать незаменимыми, тем не менее их дефицит приводит к уменьшению резерва гликогена в печени и к жировым отложениям в её клетках. Подобные процессы не только влияют на функционирование печени, но и способны вызвать её жировое перерождение.

Но это далеко не все патологии, которые наблюдаются при недостаче углеводов. Так что они являются обязательными элементами рациона, поскольку не только обеспечивают энергетические затраты организма, но и принимают участие в клеточном метаболизме.

Виды углеводов

Применяется различная типология углеводов и их структурных составляющих. Немалое количество людей разделяют их на 2 основные подгруппы – простые и сложные. Однако по своим химическим составляющим они образуют 3 подгруппы:

  • моносахариды;
  • олигосахариды;
  • полисахариды.

Моносахариды могут иметь одну молекулу сахара или же их может быть две (дисахариды). Они включают глюкозу, фруктозу, сахарозу и прочие вещества. По большому счёту, они не расщепляются, и в неизменном виде попадают в кровь, что приводит к скачкам уровня сахара. Олигосахариды – это углеводы, для которых характерно превращение путём гидролиза в небольшое число моносахаридов (от 3 до 10).

Полисахариды образовываются множеством моносахаридов. К ним относят крахмалы, декстрины и клетчатку. Их превращение в ЖКТ занимает продолжительное время, что позволяет добиться стабильного уровня сахара в крови без инсулиновых скачков, которые вызывают обычные моносахариды.

Хотя их распад происходит в пищеварительном тракте, однако его преобразования начинаются ещё во рту. Слюна вызывает частичное их превращение в мальтозу и именно поэтому так важно тщательно пережёвывать пищу.

Дефицит и избыток углеводов

Как уже упоминалось, недостаток углеводов приводит к перерождению печени. Но это далеко не всё. При недостатке углеводов происходит расщепление не только жиров, страдают и мышцы. Вдобавок в крови начинают скапливаться кетоны, чья высокая концентрация способна окислить внутреннюю среду тела и вызвать интоксикацию тканей мозга.

Избыточное количество углеводов тоже губительно. В начальной стадии оно вызывает повышенное содержание сахара в крови, что перегружает поджелудочную железу. Регулярное злоупотребление простыми углеводами истощает её, что может стать причиной развития сахарного диабета обоих типов.

Но даже если этого не произойдёт, какая та часть углеводов всё равно не будет переработана, а превратится в жир. А ожирение уже тянет за собою другие недуги, к примеру, атеросклероз и сопутствующие ему сердечно-сосудистые заболевания. Вот почему так важно знать меру во всём, ведь от этого напрямую зависит здоровье.

Источник: https://receptdolgolet.ru/organizm/uglevodnyj-obmen-cheloveka.html

Доктор-про
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: