4. Обмен углеводов
Значение углеводов как источника энергии. Содержание углеводов в животном организме — не более 2% от сухого остатка массы Основная часть углеводов находится в мышцах и печени в виде гликогена.
Углеводы представляют собой важный источник энергии. Хотя непосредственным донором энергии в процессах жизнедеятельности является АТФ, его ресинтез в значительной мере является результатов расщепления углеводов. При полном окислении 1 г углеводов освобождается 4,1 ккал энергии, т. е. в 2,3 раза меньше, чем при окислении жиров. Если обратить внимание на О2 , то оказывается что наименьшие его расход происходит при окислении углеводов. Следовательно, в условиях высокого кислородного запроса при напряженной мышечной работе использование углеводов в качестве субстрата окислительных процессов предпочтительно. В отличие от жиров углеводы могут использоваться как источник энергии также при их анаэробном расщеплении. Значение углеводов в качестве источника энергии увеличивается в связи с тем, что их депо (гликоген мышц и печени) быстро мобилизуется.
Кругооборот углеводов в организме. Углеводы в пище человека в основном растительного происхождения. Они расщепляются в пищеварительном тракте до глюкозы. Глюкоза, поступающая в кровь кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген составляет 5% всей массы печени. Это важное депо углеводов в организме. В печени осуществляется синтез углеводов также из жирных кислот, лактата, пирувата и безазотистого остатка аминокислот. Мышцы имеют собственное депо углеводов. Подержание гликогена в скелетных мышцах доходит до 1,5—2% от всей массы этой ткани. Общая емкость депо углеводов организма человека, имеющего массу 70 кг, составляет 400—700 г. При изобильном поступлении углеводов в организм они превращаются в жирные кислоты и депонируются в виде жира.
Многие ткани организма удовлетворяют свои запросы в энергетических веществах за счет поглощения глюкозы из крови. Нормальный уровень глюкозы в крови (80—120 мг%) поддерживается с помощью регуляторных воздействий на синтез или расщепление гликогена в печени.
Снижение содержания глюкозы в крови ниже 70 (гипогликемия) нарушает снабжение тканей глюкозой. Превышение нормального уровня глюкозы в крови наблюдается приема пищи (алиментарная гипергликемия), во время интенсивной и кратковременной мышечной работы (м и о г ен н а я, или рабочая гипергликемия) и при эмоциональном возбуждении (эмоциональная гипергликемия). Если содержание глюкозы в крови превышает 150—180 мг%, глюкоза обнаруживается в моче (г л ю к о з у р и я). Это путь выведения из организма лишнего количества углеводов. Резко выраженная гипергликемия (до 400 мг% и выше наблюдаемая при сахарном диабете, приводит к опасным нарушениям обменных процессов.
Анаэробное расщепление гликогена или глюкозы заканчивается образованием молочной кислоты, большинство которой выходит в кровь. Лактат крови может быть использован сердечной мышцей как непосредственный субстрат окисления, а в покоящихся мышцах и печени — для ресинтеза гликогена. Продуктами аэробного расщепления углеводов является вода и углекислый газ, которые выводятся из организма своим каналам.
Углеводный обмен при мышечной работе. В начале мышечной работы, а иногда еще в предстартовый период мобилизуются сводные ресурсы организма. Результатом усиленного расщепления гликогена печени является умеренная гипергликемия. Скорость выхода глюкозы из печени составляет при работе большой мощности 300 мг/мин. Основным потребителем глюкозы крови во время работы является мозговая ткань. Определенную часть глюкозы крови поглощает сердечная мышца. Относительно мало потребляют глюкозы крови скелетные мышцы, которые предпочтительно используют в энергетических процессах собственный гликоген, расщепление которого начинается с самого начала работы. Лишь по мере снижения уровня собственного гликогена в мышцах усиливается использование глюкозы крови.
По мере продолжения работы содержание глюкозы в крови нормализуется, и оно поддерживается в течение весьма длительного периода в пределах нормы. В то же время происходит снижение содержания гликогена в мышцах и печени, что приводит, в конце концов, к падению концентрации глюкозы в крови, сопровождающемуся ухудшением работоспособности. Гипогликемию и сопровождающие ее явления можно успешно предотвратить при длительных физических нагрузках своевременным приемом углеводных растворов. Если уровень глюкозы в крови снижается до 40 мг%, резко нарушается деятельность ЦНС, вплоть до потери сознания. Это состояние называется гипогликемическим шоком.