Характеристика обмена углеводов

Характеристика  обмена углеводов

Обмен углеводов — это совокупность процессов превращений углеводов  в организме человека и животных. Углеводы, поступающие в организм с пищевыми продуктами, представлены, главным образом, крахмалом и  тростниковым сахаром. Крахмал — полисахарид растений, он состоит из цепочки соединенных между собой более простых молекул — моносахаров, главным из которых является глюкоза. По своей структуре крахмал подобен гликогену. Тростниковый сахар — это углевод, который преобладает в нашем рационе. По структуре это дисахарид, т.е. он состоит из двух молекул моносахаров — глюкозы и фруктозы. Глюкоза и фруктоза могут находиться в разных пищевых продуктах и в свободном виде, например, в меде и фруктах. В молочных продуктах содержится, в основном, такой углевод, как лактоза. В организме имеется «депо» углеводов — гликоген, образованный из молекул глюкозы. Углеводы, прежде всего, источник энергии и в меньшей степени они выполняют пластическую функцию. Организм человека не нуждается в определенных углеводах. Единственным «незаменимым» производным углеводов, которое обязательно должно поступать с пищей, является аскорбиновая кислота или витамин С, так как у приматов и человека отсутствует один из ферментов, необходимых для его синтеза. В сбалансированной диете примерно 50% необходимой человеку энергии должно поступать с углеводами.

Превращения углеводов

Процесс превращения углеводов  начинается с переваривания их в  ротовой полости под влиянием амилазы слюны, затем некоторое  время продолжается в желудке и заканчивается в тонком кишечнике — основном месте гидролиза углеводов под влиянием ферментов, содержащихся в пищеварительном соке поджелудочной железы и тонкого кишечника. Продукты гидролиза — моносахара — всасываются в кишечнике и поступают в кровь воротной вены, по которой моносахариды пищи поступают в печень, где они превращаются в глюкозу. Глюкоза далее поступает в кровь и может вступить или в процессы, протекающие в клетках, или переходит в гликоген печени.

Роль печени в углеводном обмене

Печень — главный орган, в паренхиматозных клетках которого происходят биохимические превращения продуктов пищеварительного гидролиза углеводов и превращение их в глюкозу — форму, доступную для клеток организма. Печень — депо углеводов, так как часть глюкозы хранится здесь в виде гликогена. Печень поддерживает содержание глюкозы в крови на постоянном уровне — в этом состоит глюкостатическая функция печени. При избытке глюкозы в печени происходит синтез гликогена из глюкозы — гликогенез. После приема пищи богатой углеводами содержание гликогена может составлять до 8% веса печени. В среднем, запасы гликогена составляют около 5% веса печени, что у взрослого человека эквивалентно примерно 90 г глюкозы.

При повышении потребности организма  в глюкозе происходит распад гликогена печени — гликогенолиз,который достаточен для удовлетворения нужд организма в первые 12-24 часа после приема пищи. Печень — один из главных органов, где происходит процесс ферментативного синтеза глюкозы из углеводных и неуглеводных продуктов — глюконеогенез. Причем клетки печени включением процессов глюконеогенеза способны реагировать на возникновение потребности в глюкозе и в клетках других органов. При голодании, после истощения запасов гликогена, процессы глюконеогенеза идут с максимальной интенсивностью, поддерживая «сахар» крови на постоянном уровне. В печени идет гликолиз — ферментативный распад глюкозы с освобождением энергии, заключенной в ее молекуле и переводом ее в форму, доступную для организма — т.е. в аденозинтрифосфат (АТФ).

Превращение глюкозы  в клетках

В клетках глюкоза  может расщепляться как анаэробно (без участия кислорода), так и  аэробно (с участием кислорода). В  анаэробных условиях гликолиза из каждой молекулы расщепившейся глюкозы  образуются 2 молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) и 2 молекулы молочной кислоты. При аэробном гликолизе промежуточные продукты углеводного обмена, образующиеся в процессе анаэробного распада углеводов (пировиноградная кислота), не восстанавливаются до молочной кислоты, а окисляются в митохондриях в цикле трикарбоновых кислот до углекислого газа и воды с накоплением энергии в виде АТФ. Кроме того, промежуточные продукты гликолиза являются материалом для синтеза многих важных соединений и используются организмом как еще один источник материала для процессов ассимиляции.

Регуляция содержания глюкозы в крови

О состоянии обмена углеводов  можно судить по содержанию сахара в крови. У здорового человека в крови поддерживается постоянная концентрация глюкозы 70-120 мг%. После  приема пищи, содержащей углеводы, концентрация глюкозы в крови возрастает примерно до 150мг % и остается на этом уровне около 2 часов, а затем возвращается к норме. Содержание глюкозы в крови — одна из самых важных констант жидкой внутренней среды организма. Ведущая роль в поддержании этой константы на постоянном уровне благодаря идущим там процессам гликогенеза и гликогенолиза принадлежит печени. Длительное повышение содержания глюкозы в крови — гипергликемия стимулирует выделение в кровь инсулина.Инсулин снижаетсодержание глюкозы в крови после возрастания ее концентрации (гипергликемии). У здорового человека в период между приемами пищи нормальное содержание глюкозы в крови поддерживается путем распада гликогена в печени с образованием свободной глюкозы — процессом гликогенолиза. При снижении сахара крови — гипогликемии, длящейся более длительное время, в кровь поступает глюкагон — гормон, выделяемый поджелудочной железой. Инсулин — гормон поджелудочной железы. Во-первых, инсулин стимулирует процессы синтеза гликогена в печени — гликогенез. Во-вторых, инсулин стимулирует поглощение глюкозы клетками других тканей организма. В третьих, инсулин подавляет образование глюкозы, т.е. процессы глюконеогенеза. Инсулин — главный гормон. Этот гормон обладает специфическим действием: он действует исключительно на процессы гликогенолиза, ускоряя образование глюкозы.

При голодании, длящемся более 24 часов, запасы гликогена в  печени истощаются. В прессы регуляции  включаются гормоны коры надпочечника — глюкокортикоиды. Глюкокортикоиды, во-первых, усиливают глюконеогенез в печени; во-вторых, обеспечивает процессы глюконеогенеза субстратом, усиливая распад белков в тканях организма, они предоставляют для глюконеогенеза углеродсодержащий субстрат. К гормонам, которые обеспечивают повышение сахара крови, относятся адреналин и соматотропный гормон.

Адреналин — гормон мозгового  вещества надпочечника. Он усиливает  процессы перехода гликогена в глюкозу.

Соматотропный гормон, во-первых, подавляет использование глюкозы клетками тканей; во-вторых, при резком и длительном снижении сахара крови стимулирует распад жиров и образование из них углеводов.