4) Углеводный обмен его значение для организма

Основными углеводами пищи для организма человека являются: крахмал, гликоген, сахароза, лактоза.

Поступивший с пищей крахмал (гликоген) в ротовой полости подвергается гидролизу под действием альфа-амилазы слюны, которая относится к эндоамилазам.

В организм человека углеводы поступают в составе пищи в виде моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза) , дисахаридов (сахароза, мальтоза, лактоза) и полисахаридов (крахмал, гликоген) . До 60% энергообмена человека зависит от превращений углеводов. Окисление углеводов происходит гораздо быстрее и легче по сравнению с окислением жиров и белков. В организме человека углеводы выполняют ряд важных функций:

• энергетическая (при полном окислении одного грамма глюкозы освобождается 17,6 кДж энергии);

• рецепторная (образуют углеводные рецепторы гликокаликса клеток);

• защитная (входят в состав слизей);

• запасающая ( в мышцах и печени откладываются в запас в виде гликогена);

В пищеварительном тракте человека полисахариды и дисахариды расщепляются под действие амилолитических ферментов до глюкозы и других моносахаров. В крови человека содержание глюкозы очень постоянно, от 0,08 до 0,12%. В организме избыток углеводов из крови под действием гормона инсулина откладывается в запас в виде полисахарида гликогена в печени и в мышцах. При недостатке инсулина развивается тяжелое заболевание – сахарный диабет.

Запасы гликогена в организме взрослого человека составляют около 400 граммов. Эти запасы легко мобилизуются на энергетические нужды: под действием гормона глюкагона и некоторых ферментов гликоген расщепляется до глюкозы. Суточная потребность человека в углеводах 400 - 600 граммов. Богата углеводами растительная пища. При недостатке углеводов в пище они могут синтезироваться из жиров и белков. Избыток углеводов в пище превращается в процессе метаболизма в жиры.

Углеводы используются организмом либо как прямой источник тепла (глюкозо–6–фосфат) , либо как энергетический резерв (гликоген) ;

Основные углеводы – сахара, крахмал, клетчатка – содержатся в растительной пище, суточная потребность в которой у человека составляет около 500 г (минимальная потребность 100–150 г/сут) ;

Углеводы поступают в пищеварительный тракт в виде поли– и дисахаридов, а всасываются в кровь в форме простых сахаров. Содержание глюкозы в крови колеблется от 4,6 до 6,2 ммоль/л.

Около 70% углеводов пищи окисляется в тканях до воды и двуокиси углерода;

25% Глюкозы крови превращается в жир;

Из 2 – 5% в печени и мышцах синтезируется гликоген.

В печени возможно новообразование углеводов из продуктов их метаболизма (пировиноградной и молочной кислоты) , а при недостаточном поступлении с пищей – из метаболитов жиров и белков – кетакислот. Содержание гликогена в печени составляет 150–200 г.

Рассмотрим особенности расходования, накопления и регуляции уровня углеводов в мозге, мышечной ткани и крови:

Мозг, не имеет депо (запаса) гликогена, поэтому он нуждается в постоянном поступлении глюкозы. Углеводы – единственный источник, за счёт которого в норме покрываются энергетические расходы мозга. Ткань мозга поглощает около 70% глюкозы, выделяемой печенью.

Мышечная ткань, особенно при активной работе, извлекает из крови значительное количество глюкозы. Так же как и в печени, в мышцах из глюкозы синтезируется гликоген. Распад гликогена (гликолиз) является одним из источников энергии для мышечного сокращения. Из продуктов гликолиза – молочной и пировиноградной кислот, в фазе покоя в мышцах, вновь синтезируется гликоген. Суммарное содержание гликогена в мышцах составляет 1–2% от общей массы мышц.

Уровень глюкозы в крови, регулируется гормонами – инсулином, глюкагоном, адреналином, соматотропином и кортизолом. Инсулин снижает уровень глюкозы в крови при её повышении, облегчает проникновение её в клетки, способствует отложению глюкозы в тканях в виде гликогена. При снижении уровня глюкозы в крови глюкагон, адреналин, соматропин и кортизол "тормозят" захват глюкозы клетками и обеспечивают трансформацию гликогена в глюкозу.

Углеводный обмен — это совокупность процессов превращений углеводов в организме человека и животных.

Процесс превращений углеводов (см.) начинается с переваривания их в ротовой полости, где происходит частичное расщепление крахмала под действием фермента слюны — амилазы. В основном углеводы перевариваются и всасываются в тонком кишечнике, где полисахариды (см.) с помощью ферментов расщепляются до моносахаридов (см.) и затем с током крови разносятся в ткани и органы, а основная часть их, главным образом глюкоза, накапливается в печени в виде гликогена. Глюкоза с кровью поступает в те органы или ткани, где возникает потребность в ней, причем скорость проникновения глюкозы в клетки определяется проницаемостью клеточных оболочек. В клетки печени глюкоза проникает свободно, в клетки мышечной ткани проникновение глюкозы связано с затратой энергии; во время мышечной работы проницаемость клеточной стенки значительно возрастает. При необходимости гликоген в процессе гликогенолиза превращается в фосфорилированную форму глюкозы (фосфорный эфир глюкозы). В клетках глюкоза может претерпевать превращения как анаэробно (гликолиз), так и аэробно (пентозный цикл). В процессе гликолиза на каждую молекулу расщепившейся глюкозы образуются 2 молекулы аденозин-трифосфата (АТФ) и 2 молекулы молочной кислоты. Если ткани достаточно снабжены кислородом, то пировиноградная кислота (промежуточный продукт углеводного обмена, образующийся в процессе анаэробного распада углеводов) не восстанавливается до молочной, а окисляется в цикле трикарбоновых кислот (см. Окисление биологическое) до CO2 и H2O с накоплением энергии в виде АТФ в системе окислительного фосфорилирования (см.).

При окислении глюкозы в пентозном цикле образуется восстановленный никотинамид-адениннуклеотид-фосфат, необходимый для восстановительных синтезов. Кроме того, промежуточные продукты пентозного цикла являются материалом для синтеза многих важных соединений.

Регуляция углеводного обмена в основном осуществляется гормонами и центральной нервной системой. Глюкокортикостероиды (кортизон, гидрокортизон) тормозят скорость транспорта глюкозы в клетки тканей, инсулин (см.) ускоряет его; адреналин (см.) стимулирует процесс сахарообразования из гликогена в печени. Коре больших полушарий также принадлежит определенная роль в регуляции углеводного обмена, так как факторы психогенного характера усиливают образование сахара в печени и вызывают гипергликемию. О состоянии углеводного обмена можно судить по содержанию сахара в крови (в норме 70—120 мг%). При сахарной нагрузке эта величина возрастает, но затем быстро достигает нормы. Нарушения углеводного обмена возникают при различных заболеваниях. Так, при недостатке инсулина наступает сахарный диабет. Понижение активности одного из ферментов углеводного обмена — мышечной фосфорилазы — ведет к мышечной дистрофии.