18.5. Обмен углеводов

Углеводы подразделяют на моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахариды - простые сахара, они используются как источник энергии, а также для синтеза остальных сахаров; участвуют в синтезе аденозиндифосфата (АДФ) и АТФ; входят в состав нуклеиновых кислот. Дисахариды образуются при соединении двух моносахаридов; наиболее распространены мальтоза, лактоза, сахароза. Мальтоза состоит из двух молекул глюкозы, лактоза (молочный сахар) - из глюкозы и галактозы; сахароза, или тростниковый сахар, - из глюкозы и фруктозы, её обнаруживают в растениях. Полисахариды образуются при соединении множества молекул моносахаридов; к ним относят, например, гликоген (животный крахмал), крахмал (продукт растительного происхождения), целлюлозу (клетчатку).

70% Углеводов окисляется в тканях до углекислого газа и воды, 25-28% превращается в жир и 2-5% используется для синтеза гликогена.

В организме человека большую роль играет гликоген - полимер глюкозы. Гликоген синтезируется в печени из глюкозы (при отсутствии последней - из жиров и белков) и откладывается в клетках печени и мышц. Резерв гликогена в организме составляет 300-400 г. При снижении уровня глюкозы в крови гликоген расщепляется до глюкозы (гликогенолиз), при повышении уровня глюкозы снова накапливается гликоген (полимеризация глюкозы). Процесс контролируется гормонами, в основном, глюкагоном, инсулином.

Наибольшее количество глюкозы необходимо мозгу, покрывающему энергетические затраты исключительно за счёт глюкозы. В мозге расходуется около 60% глюкозы, выделяемой печенью; здесь глюкоза окисляется до углекислого газа и воды. Небольшая её часть превращается в молочную кислоту. При уменьшении количества глюкозы обменные процессы в нервной ткани нарушаются, приводя к нарушению функций мозга.

В печени глюкоза распадается как в присутствии кислорода (аэробный гликолиз), так и без участия кислорода (анаэробный гликолиз). Большую роль в обмене углеводов играют мышцы, захватывающие из крови значительную часть глюкозы и синтезирующие гликоген. Распад гликогена - один из источников энергии мышечного сокращения. При распаде гликогена в мышцах образуются пировиноградная и молочная кислоты, попадающие в кровь. Во время отдыха в мышцах (и печени) из этих кислот ресинтезируется гликоген.

Кроме простых полисахаридов, состоящих из мономеров, встречаются полисахариды с более длинной и сложной молекулой. Так, гликопротеиды и гликолипиды входят в состав клеточных оболочек, определяяя антигенные свойства клеток.

Функции углеводов: пластическая и энергетическая. В клетках организма происходит расщепление глюкозы до углекислого газа и воды с выделением энергии.

Этапы углеводного обмена:

•  расщепление углеводов пищи в пищеварительном тракте до моносахаридов: глюкозы, фруктозы, галактозы, и всасывание их в тонкой кишке;

•  превращение фруктозы и галактозы в глюкозу, депонирование последней в виде гликогена в печени (и мышцах) или расщепление в энергетических целях;

•  расщепление гликогена в печени, и поступление глюкозы в кровь по мере её использования;

•  синтез глюкозы из промежуточных продуктов: пировиноградной и молочной кислот; из других соединений;

•  превращение глюкозы в жирные кислоты;

•  расщепление глюкозы до углекислого газа и воды с выделением энергии.

Высшие центры регуляции углеводного обмена расположены в гипоталамусе: при раздражении некоторых его областей возникает гипергликемия - повышение количества глюкозы в крови (в норме - 4,44-6,67 ммоль/л). Постоянная гипергликемия и глюкозурия (повышение содержания глюкозы в моче) характерны для сахарного диабета. Существенную роль играет продолговатый мозг: укол в область ромбовидной ямки повышает уровень глюкозы в крови и моче. Парасимпатические нервные воздействия на поджелудочную железу уменьшают количество сахара в крови.

Гипергликемия - наиболее частое нарушение углеводного обмена - отмечается при избыточном выделении глюкагона, глюко-

кортикоидов, адреналина, тиреоидина, соматотропина. Глюкагон, выделяющийся при симпатической стимуляции α-клеток поджелудочной железы, усиливает расщепление гликогена в печени. Соматотропный гормон увеличивает выделение глюкагона, уменьшает потребление глюкозы тканями. Глюкокортикоиды стимулируют синтез ферментов, расщепляющих гликоген. При резком увеличении уровня глюкозы в крови возникает гипергликемическая кома.

Гипогликемия - уменьшение количества глюкозы в крови - появляется, например, при опухолях гипоталамуса, гипофункции щитовидной железы, тяжёлой мышечной работе. При резком снижении количества глюкозы в крови возникает гипогликемическая кома.