1.5. Биологическая роль и функции углеводов в организме.

Углеводы вместе с белками, липидами и нуклеиновыми кислотами

входят в состав живых организмов и определяют специфичность их строения и функционирования. На долю углеводов приходится около 75% массы пищевого рациона и более 50% от суточного количества необходимых калорий. Углеводы являются поставщиками энергии и выполняют структурную роль. Из углеводов в процессе метаболизма образуются вещества, которые служат исходными субстратами для синтеза липидов, аминокислот, нуклеотидов.

Суточная потребность – 500 грамм.

Углеводы выполняют в организме следующие функции.

1.Энергетическая. Углеводы являются главным источником энергии в организме. На их долю приходится более 60% всей энергии, необходимой человеку. Основным топливом для клеток мозга, эритроцитов является глюкоза. При распаде 1 г углеводов образуется 4,1 ккал или 17,6 кДж энергии.

2. Резервная. Углеводы запасаются в растениях в виде крахмала, а в организме в виде гликогена. Гликоген откладывается в цитоплазме клеток печени, мышц и расходуется по мере необходимости.

3. Пластическая (структурная). Углеводы образуют различные органы и ткани: гликопротеины – коллаген; белки-рецепторы; гликокаликс. белки определяющие принадлежность к группе крови; факторы свертывания крови; ферменты, гормоны; гликозаминогликаны и др;

Углеводы ( рибоза, дезоксирибоза) входят в состав нуклеиновых кислот, свободных мононуклеотидов (АТФ, ГТФ, цАМФ и др.), коферментов (НАД, НАДФ, ФАД);

4. Регуляторная. Клетчатка благодаря своей грубо волокнистой структуре усиливает перистальтику кишечника, способствует формированию каловых масс.

5.Специфическая функция. Углеводы определяют специфичность групп крови, образуют факторы свертывания крови; ферменты, гормоны; гликозаминогликаны и др;

6. Защитная функция. Входит в состав иммуноглобулинов, интерферона, муцинов, фибриногена, гликозаминогликанов и др.

7.Дезинтоксикационная. Углеводы входят в состав ФАФС (фосфоаденозинфосфосульфат) и УДФГК (уридиндифосфоглюкуроновая кислота).

1.6. Переваривание и всасывание углеводов.

Обмен углеводов играет важную роль в жизнедеятельности организма. Катаболизм углеводов, с одной стороны, сопровождается освобождением энергии, которая может накапливаться в макроэргических связях АТФ и использоваться в дальнейшем для синтеза необходимых молекулярных компонентов клетки и совершения различных видов работы, с другой стороны, образующиеся метаболиты служат исходными веществами для образования биологически важных соединений, таких как аминокислоты, липиды, нуклеотиды. Основными пищевыми углеводами являются крахмал и дисахариды. Для взрослых суточная потребность в углеводах составляет 400-600 г, для детей 12 г/кг.

Попадая в желудочно-кишечный тракт, углеводы под действием ферментов распадаются на моносахариды и всасываются эпителиальными клетками тощей и подвздошной кишок с помощью специальных механизмов транспорта через мембраны этих клеток (путем облегченной диффузии и активного транспорта).

В ротовой полости пища измельчается при пережевывании, смачиваясь при этом слюной, рН которой равна 6,8. Под влиянием α-амилазы слюны (эндоамилаза) происходит расщепление в крахмале α-1,4-гликозидных связей. Она не расщепляет α-1,6-гликозидные связи в крахмале, поэтому крахмал переваривается лишь частично с образованием крупных фрагментов – декстринов и небольшого количества мальтозы. α-амилаза не гидролизует гликозидные связи в дисахаридах.

В желудке действие амилазы слюны прекращается, т.к. рН желудочного сока равен 1,5-2,5. Однако, внутри пищевого комка активность амилазы может некоторое время сохраняться, пока рН не изменится в кислую сторону.

Ферменты кишечника представлены α- гликозидазами и β - гликозидазами, осуществляющими пристеночное пищеварение углеводов. Основными кишечными ферментами являются: мальтаза (расщепляет 1,4 –альфа-гликозидные связи в дисахариде мальтозе), изомальтаза (расщепляет 1,6 - гликозидные связи в крахмале), сахараза (расщепляет 1, 2- α, β гликозидные связи в дисахариде сахарозе), лактаза (расщепляет 1,4- β-гликозидные связи в дисахариде лактозе), гетерогалактозидаза – расщепляет гликозидные связи смешанных олигосахаридов.

В двенадцатиперстной кишке рН равна 7,5-8,0. Из поджелудочной железы в кишечник поступает панкреатическая α-амилаза. Этот фермент также является эндогликозидазой т.к. расщепляет α-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах. Продукты переваривания: олигосахариды, содержащие 3-8 остатков глюкозы, мальтоза, изомальтоза – дисахарид, состоящий из 2 молекул α-D-глюкозы, соединенных α-1,6-гликозидной связью. Дальнейшее их расщепление происходит в нижних отделах тонкого кишечника под действием ферсентов - мальтазы, изомальтазы. Дисахариды пищи сахароза и лактоза также расщепляются в тонком кишечнике сахаразой и лактазой (полостное пищеварение).

Процесс переваривания заканчивается на поверхности эпителиальных клеток кишечника (мембранное, пристеночное пищеварение). Эпителиальные клетки покрыты микроворсинками, над которыми располагается волокнистая сеть - гликокаликс (гликопротеин). В нем располагаются ферменты гидролизующие мальтозу, сахарозу, лактозу, которые не расщепились в полости кишечника.

Скорость всасывания моносахаридов различна, глюкоза и галактоза всасываются быстрее, чем другие моносахариды. Транспорт моносахаридов в клетке слизистой оболочке кишечника может осуществляться различными способами: путем облегченной диффузии и активного транспорта. При высокой концентрации глюкозы в просвете кишечника она транспортируется в клетку путем облегченной диффузии. При низкой концентрации – глюкоза всасывается путем активного транспорта.

Механизм активного транспорта. Глюкоза и катионы Nа⁺ соединяются с разными участками белка-переносчика. При этом Nа⁺ поступает в клетку по градиенту концентрации и одновременно транспортируется глюкоза против градиента концентрации. Чем больше градиент Nа⁺, тем больше поступление глюкозы в энтероциты. Если концентрация Nа⁺ уменьшается, транспорт глюкозы снижается. Свободная энергия, необходимая для активного транспорта образуется благодаря гидролизу АТФ, связанному с натриевым насосом, который выводит из клетки Nа⁺ в обмен на К⁺. Глюкоза соединяется с другим белком-переносчиком и путем облегченной диффузии всасывается в кровь.