Обмен глюкозы в организме

Содержание
  1. Биохимия, обмен углеводов: понятие и значение
  2. Классификация
  3. Углеводы и диеты
  4. Роль печени в обмене углеводов
  5. Метаболизм глюкозы
  6. Природный источник энергии
  7. Обмен гликогена
  8. Образование глюкозы из неуглеводных предшественников – глюконеогенез
  9. Регуляция углеводного обмена
  10. Нарушения обмена. Гипогликемия
  11. Гипергликемия
  12. О глюкозе в организме
  13. Что чаще всего мы знаем
  14. Стратегические запасы
  15. Откуда берется глюкоза?
  16. Потребители глюкозы
  17. Головной мозг
  18. Клетки крови
  19. Мышцы
  20. Другие органы
  21. Вместо эпилога
  22. Друзья, мои посты видят те, кто ЛАЙКАЕТ их. Не стесняйтесь лайкать :)
  23. Что представляет из себя углеводный обмен в организме?
  24. Этапы расщепления сахаридов
  25. Этап 1 – предварительное расщепление слюной
  26. Этап 2 – влияние желудочной кислоты на дальнейшее расщепление
  27. Этап 3 – всасывание глюкозы в кровь
  28. Этап 4 – насыщение и инсулиновая реакция
  29. Этап 6 – гликоген или жир
  30. Этап 7 – вторичное расщепление
  31. Инсулиновая и глюкагоновая реакция
  32. Последующее распределение энергии
  33. Итог
  34. Метаболизм углеводов
  35. Углеводный обмен
  36. Катаболические процессы углеводов
  37. Анаболические процессы углеводов
  38. Поддержание уровня глюкозы в крови
  39. Механизмы поддержания уровня глюкозы в крови:

Биохимия, обмен углеводов: понятие и значение

Обмен глюкозы в организме

Углеводы – обширная группа органических веществ, которые вместе с белками и жирами составляют основу организма человека и животных. Углеводы присутствуют в каждой клетке организма, выполняют разнообразные функции.

Небольшие молекулы углеводов, представленные, в основном, глюкозой, могут перемещаться по всему организму и выполнять энергетическую функцию. Крупные молекулы углеводов не перемещаются и выполняют, в основном, строительную функцию.

Из пищи человек извлекает только мелкие молекулы, так как только они могут всосаться в клетки кишечника. Крупные же молекулы углеводов организму приходится строить самому.

Совокупность всех реакций по расщеплению углеводов пищи до глюкозы и синтезу из нее новых молекул, а также другие многочисленные превращения этих веществ в организме, называют в биохимии обменом углеводов.

Классификация

В зависимости от строения, различают несколько групп углеводов.

Моносахариды – мелкие молекулы, которые не расщепляются в пищеварительном тракте. Это глюкоза, фруктоза, галактоза.

Дисахариды – мелкие молекулы углеводов, которые в пищеварительном тракте расщепляются на два моносахарида. Например, лактоза – на глюкозу и галактозу, сахароза – на глюкозу и фруктозу.

Полисахариды – крупные молекулы, состоящие из сотен тысяч остатков моносахаридов (в основном, глюкозы), соединенных между собой. Это крахмал, гликоген мяса.

Углеводы и диеты

Время расщепления полисахаридов в пищеварительном тракте отличается, что зависит от их способности растворяться в воде. Одни полисахариды расщепляются в кишечнике быстро. Тогда глюкоза, полученная при их распаде, быстро попадает в кровь.

Такие полисахариды называют «быстрыми». Другие хуже растворяются в водной среде кишечника, поэтому медленнее расщепляются, а глюкоза медленнее поступает в кровь. Такие полисахариды называют «медленными». Некоторые из этих элементов вообще не расщепляются в кишечнике.

Их называют нерастворимыми пищевыми волокнами.

Обычно под названием «медленные или быстрые углеводы» имеются в виду не сами полисахариды, а продукты, которые их содержат в большом количестве.

Список углеводов – быстрых и медленных, представлен в таблице.

Быстрые углеводыМедленные углеводы
жареный картофельХлеб с отрубями
Белый хлебНеобработанные зерна риса
Картофельное пюреГорох
МедОвсяные хлопья
МорковьГречневая каша
Кукурузные хлопьяРжаной хлеб с отрубями
СахарСвежевыжатый фруктовый сок без сахара
МюслиМакароны из муки грубого помола
ШоколадКрасная фасоль
Вареный картофельМолочные продукты
БисквитСвежие фрукты
КукурузаГорький шоколад
Белый рисФруктоза
Черный хлебСоя
СвеклаЗеленые овощи, помидоры, грибы
Бананы
Джем

При выборе продуктов для составления рациона диетолог всегда опирается на список быстрых углеводов и медленных. Быстрые в сочетании с жирами в одном продукте или приеме пищи приводят к отложению жира.

Почему? Быстрое повышение содержания глюкозы в крови стимулирует выработку инсулина, который обеспечивает запас глюкозы в организме, включая и путь образования из нее жира.

В результате при поедании пирожных, мороженого, жареной картошки вес набирается очень быстро.

С точки зрения биохимии, обмен углеводов проходит в три этапа:

  • Пищеварение.Оно начинается еще в ротовой полости в процессе пережевывания пищи.
  • Собственно метаболизм углеводов.
  • Образование конечных продуктов обмена.

Углеводы – основа пищевого рациона человека. Согласно формуле рационального питания, в составе пищи их должно быть в 4 раза больше, чем белков или жиров. Потребность в углеводах индивидуальна, но, в среднем, человеку необходимо 300-400 г в сутки. Из них около 80% приходится на крахмал в составе картофеля, макарон, круп и 20% – на быстрые углеводы (глюкоза, фруктоза).

Обмен углеводов в организме также начинается в ротовой полости. Здесь на полисахариды – крахмал и гликоген действует фермент слюны амилаза. Амилаза гидролизует (расщепляет) полисахариды на крупные осколки – декстрины, которые попадают в желудок.

Здесь нет ферментов, действующих на углеводы, поэтому декстрины в желудке никак не изменяются и проходят дальше по пищеварительному тракту, попадая в тонкий кишечник. Здесь на углеводы действует несколько ферментов.

Амилаза панкреатического сока гидролизует декстрины до дисахарида мальтозы.

Специфические ферменты секретируют клетки самого кишечника. Фермент мальтаза гидролизует мальтозу до моносахарида глюкозы, лактаза – лактозу до глюкозы и галактозы, сахараза – сахарозу до глюкозы и фруктозы. Полученные монозы всасываются из кишечника в кровь и по воротной вене попадают в печень.

Роль печени в обмене углеводов

Этот орган обеспечивает поддержание определенного уровня глюкозы в крови за счет реакций синтеза и распада гликогена.

В печени идут реакции взаимопревращений моносахаридов – фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу, а глюкоза может превратиться во фруктозу.

В этом органе идут реакции глюконеогенеза – синтеза глюкозы из неуглеводных предшественников – аминокислот, глицерина, молочной кислоты. Также здесь нейтрализуется гормон инсулин с помощью фермента инсулиназы.

Метаболизм глюкозы

Глюкоза играет ключевую роль в биохимии обмена углеводов и в общем метаболизме организма, поскольку она является главным источником энергии.

Уровень глюкозы в крови является постоянной величиной и составляет 4 – 6 ммоль/л. Основными источниками этого элемента в крови являются:

  • Углеводы пищи.
  • Гликоген печени.
  • Аминокислоты.

Расходуется глюкоза в организме на:

  • образование энергии,
  • синтез гликогена в печени и мышцах,
  • синтез аминокислот,
  • синтез жиров.

Природный источник энергии

Глюкоза – универсальный источник энергии для всех клеток организма. Энергия необходима для построения собственных молекул, сокращения мышц, выработки тепла.

Последовательность реакций превращения глюкозы, приводящих к выделению энергии, называют гликолизом.

Реакции гликолиза могут идти в присутствии кислорода, тогда говорят об аэробном гликолизе, или в бескислородных условиях, тогда процесс является анаэробным.

В ходе анаэробного процесса одна молекула глюкозы превращается в две молекулы молочной кислоты (лактата) и выделяется энергия.

Анаэробный гликолиз дает мало энергии: из одной молекулы глюкозы получается две молекулы АТФ – вещества, химические связи которого аккумулируют энергию.

Этот способ получения энергии используется для кратковременной работы скелетных мышц – от 5 секунд до 15 минут, то есть в то время, пока механизмы снабжения мышц кислородом не успевают включиться.

В ходе реакций аэробного гликолиза одна молекула глюкозы превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата). Процесс с учетом трат энергии на собственные реакции дает 8 молекул АТФ.

Пируват вступает в дальнейшие реакции окисления – окислительное декарбоксилирование и цитратный цикл (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот).

В результате этих превращений на молекулу глюкозы выделится 30 молекул АТФ.

Обмен гликогена

Функция гликогена – запасание глюкозы в клетках животного организма. Эту же функцию в растительных клетках выполняет крахмал. Гликоген иногда называют животным крахмалом. Оба вещества являются полисахаридами, построенными из многократно повторяющихся остатков глюкозы. Молекула гликогена более разветвленная и компактная, чем молекула крахмала.

Процессы обмена в организме углевода гликогена особенно интенсивно идут в печени и скелетных мышцах.

Гликоген синтезируется в течение 1-2 часов после еды, когда уровень в крови глюкозы высок. Для образования молекулы гликогена нужен праймер – затравка, состоящая из нескольких остатков глюкозы. К концу праймера последовательно присоединяются новые остатки в виде УТФ-глюкозы.

Когда цепочка вырастает на 11-12 остатков, к ней присоединяется боковая цепь из 5-6 таких же фрагментов. Теперь у цепочки, идущей от праймера, есть два конца – две точки роста молекулы гликогена.

Эта молекула будет многократно удлиняться и ветвиться до тех пор, пока сохраняется высокая концентрация в крови глюкозы.

Между приемами пищи гликоген распадается (гликогенолиз), освобождая глюкозу.

Полученная при распаде гликогена печени, она идет в кровь и используется для нужд всего организма. Глюкоза, полученная при распаде гликогена в мышцах, тратится на нужды только мышц.

Образование глюкозы из неуглеводных предшественников – глюконеогенез

Организму хватает энергии, запасенной в виде гликогена, только на несколько часов. Через сутки голодания этого вещества в печени не остается.

Поэтому при безуглеводных диетах, полном голодании или при длительной физической работе нормальный уровень глюкозы в крови поддерживается за счет ее синтеза из неуглеводных предшественников – аминокислот, глицерина молочной кислоты.

Все эти реакции протекают, в основном, в печени, а также в почках и слизистой кишечника. Таким образом, процессы обмена углеводов, жиров и белков тесно переплетены между собой.

Из аминокислот и глицерина глюкоза синтезируется при голодании. В условиях отсутствия еды распадаются белки тканей до аминокислот, жиры – до жирных кислот и глицерина.

Из молочной кислоты глюкоза синтезируется после интенсивной физической нагрузки, когда она накапливается в больших количествах в мышцах и печени в ходе анаэробного гликолиза. Из мышц молочная кислота переносится в печень, где из нее синтезируется глюкоза, которая вновь возвращается в работающую мышцу.

Регуляция углеводного обмена

Этот процесс осуществляется нервной системой, эндокринной системой (гормонами) и на внутриклеточном уровне. Задача регуляции – обеспечить стабильный уровень глюкозы в крови. Из гормонов, регулирующих процессы обмена углеводов, главными являются инсулин и глюкагон. Они вырабатываются в поджелудочной железе.

Основная задача инсулина в организме – снижение уровня глюкозы в крови. Добиться этого можно двумя путями: увеличив проникновение глюкозы из крови в клетки организма и усилив в них ее использование.

  1. Инсулин обеспечивает проникновение глюкозы в клетки определенных тканей – мышечной и жировой. Их называют инсулинзависимыми. В мозг, лимфатическую ткань, эритроциты глюкоза попадает без участия инсулина.
  2. Инсулин усиливает использование глюкозы клетками путем:
  • Активации ферментов гликолиза (глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа).
  • Активации синтеза гликогена (за счет усиления превращения глюкозы в глюкозо-6-фосфат и стимуляции гликогенсинтазы).
  • Торможения ферментов глюконеогенеза (пируваткарбоксилаза, глюкозо-6-фосфатаза, фосфоенолпируваткарбоксикиназа).
  • Усиления включения глюкозы в пентозофосфатный цикл.

Все остальные гормоны, регулирующие углеводный обмен – это глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды, тироксин, гормон роста, АКТГ. Они увеличивают содержание глюкозы в крови. Глюкагон активирует распад гликогена в печени и синтез глюкозы из неуглеводистых предшественников. Адреналин активирует распад гликогена в печени и мышцах.

Нарушения обмена. Гипогликемия

Самыми распространенными нарушениями обмена углеводов являются гипо- и гипергликемии.

Гипогликемия – состояние организма, вызванное низким уровнем глюкозы в крови (ниже 3,8 ммоль/л). Причинами могут быть: снижение поступление этого вещества в кровь из кишечника или печени, повышение его использования тканями. К гипогликемии могут привести:

  • Патологии печени – нарушение синтеза гликогена или синтеза глюкозы из неуглеводных предшественников.
  • Углеводное голодание.
  • Длительная физическая нагрузка.
  • Патологии почек – нарушение обратного всасывания глюкозы из первичной мочи.
  • Нарушения пищеварения – патологии расщепления углеводов пищи или процесса всасывания глюкозы.
  • Патологии эндокринной системы – избыток инсулина или недостаток гормонов щитовидной железы, глюкокортикоидов, гормона роста (СТГ), глюкагона, катехоламинов.

Крайнее проявление гипогликемии – гипогликемическая кома, которая чаще всего развивается у больных сахарным диабетом I типа при передозировке инсулина. Низкое содержание глюкозы в крови приводит к кислородному и энергетическому голоданию мозга, что вызывает характерные симптомы.

Отличается чрезвычайно быстрым развитием – если не предпринять нужных действий в течение нескольких минут, человек потеряет сознание и может погибнуть.

Обычно пациенты с сахарным диабетом умеют распознавать признаки падения глюкозы в крови и знают, что нужно предпринять – выпить стакан сладкого сока или съесть сладкую булочку.

Гипергликемия

Еще одним видом нарушения углеводного обмена является гипергликемия – состояние организма, вызванное стойким высоким содержанием глюкозы в крови (выше 10 ммоль/л). Причинами могут быть:

  • патологии эндокринной системы. Самая частая причина гипергликемии – сахарный диабет. Различают сахарный диабет I и II типа. В первом случае причина болезни – дефицит инсулина, вызванный поражением клеток поджелудочной железы, секретирующих этот гормон. Поражение железы чаще всего имеет аутоиммунный характер. Сахарный диабет II типа развивается при нормальной выработке инсулина, поэтому называется инсулиннезависимым; но инсулин не выполняет свою функцию – не проводит глюкозу в клетки мышечной и жировой тканей.
  • неврозы, стрессы активируют выработку гормонов – адреналина, глюкокортикоидов, щитовидной железы, которые усиливают распад гликогена и синтез глюкозы из неуглеводных предшественников в печени, тормозят синтез гликогена;
  • патологии печени;
  • переедание.

В биохимии обмен углеводов – одна из самых интересных и обширных тем для изучения и исследований.

Источник: https://FB.ru/article/401138/biohimiya-obmen-uglevodov-ponyatie-i-znachenie

О глюкозе в организме

Обмен глюкозы в организме

В отличие от остальных граждан, диабетики часто лучше осведомлены о процессах метаболизма, происходящих в организме человека. Именно поэтому, как ни парадоксально это звучит, больной диабетом человек может прожить более долгую и здоровую жизнь. Просто потому, что лучше следит за своим здоровьем. Знания дают возможности!

Сегодня мы попробуем разобраться в теме, которую знает далеко не каждый диабетик: как наш организм расходует глюкозу?

Конечно же, материал является весьма упрощенным. Если полностью описывать все происходящие процессы обмена веществ, получится очень толстый том. А то и не один…

Что чаще всего мы знаем

Обычный человек, не столкнувшийся с сахарным диабетом, чаще всего имеет крайне скудное представление об обменных процессах в его организме. Ему это просто не нужно, так как организм все делает сам.

Диабетик знает немного больше. Чаще всего знания диабетика ограничиваются следующим:

  • После еды происходит постепенный процесс усвоения пищи, при этом часть превращается в глюкозу (углеводы)
  • Получившаяся из углеводов глюкоза поступает в кровь, из-за чего поднимается ее концентрация. Высокая концентрация глюкозы в крови (гипергликемия) не полезна для организма, ее надо купировать вводом инсулина. Часто лучше заблаговременно, так как инсулин всасывается не мгновенно.
  • Если инсулина введено больше, чем следует, происходит падение уровня глюкозы в крови – гипогликемия. Это очень опасное состояние, при глубокой гипе можно впасть в кому и умереть. Поэтому такие состояния надо срочно купировать, употребляя быстроусвояемые углеводы.

Но достаточно ли этой информации для понимания процессов, происходящих в организме? Я думаю, что нет.

Стратегические запасы

Для начала поговорим о запасах, которые умеет делать организм.

Когда мы поели и уровень глюкозы в крови достаточно высок, организм старается максимально использовать ее для пополнения внутренних запасов. С помощью специальных ферментов молекулы глюкозы сцепляются в длинные цепочки – молекулы гликогена, так называемого животного крахмала. Инсулин в этом процессе участвует только косвенно, обеспечивая транспорт молекул глюкозы.

Гликоген может запасаться в печени, составляя до 5% массы этого органа, а также в мышцах – до 1% массы. При этом если гликоген, запасенный в печени, в дальнейшем может использоваться для регуляции концентрации глюкозы в крови, то мышцы являются “жадинами” и используют запасы только для собственных нужд.

Синтез гликогеновых запасов происходит только при гипергликемии. Умеренная гипергликемия после приема пищи – нормальное состояние для организма, именно в этом состоянии он делает стратегические запасы.

Кроме гликогеновых запасов, наш организм умеет делать и другие – жировые, и этот процесс также является инсулинозависимым. Энергетически они примерно в 2 раза эффективнее гликогеновых (при утилизации 1 грамма жира получается примерно в 2 раза больше энергии по сравнении с 1 граммом гликогена).

Однако если для извлечения энергии из жира организму приходится постараться и процесс этот небыстрый, то гликоген представляет собой легкодоступную энергию.

Сначала организм расходует гликогеновые депо, и только потом принимается за жир, именно поэтому последний всегда не спешит убираться с наших боков, животов и поп, даже несмотря на тренировки и проклятия.

Откуда берется глюкоза?

Разобравшись с запасами, давайте обсудим, откуда в нашей крови может взяться глюкоза. Только ли из усвоенной пищи? Отнюдь нет!

При падении уровня глюкозы запускаются механизмы расщепления ранее накопленных запасов. Ферменты, названия которых мы не будем произносить всуе, отрывают молекулы глюкозы от длинных цепочек гликогена, ранее запасенного в печени, и отправляют в кровь. Так организм регулирует уровень глюкозы в крови, не допуская гипогликемии.

Но что случится, если гипа все-таки случилась? “Испугавшись”, организм приступает к “защитным мерам” – начинает расщеплять гликоген быстрее, пытаясь компенсировать гипу. Именно поэтому после глубокой гипогликемии возможны резкие скачки уровня глюкозы в крови, которые с трудом удается компенсировать. На диабетическом сленге такой рост сахара называется “откатом”.

Конечно же, организм умеет извлекать глюкозу и из жировых запасов, но этот процесс не быстрый и случается только тогда, когда запасы гликогена истощены, то есть после 6-10 часов голодания или серьезной нагрузки.

Есть тут и еще один момент, не очень приятный: при использовании организмом жировых запасов они расщепляются на глицерин и свободные жирные кислоты, а часть жирных кислот в свою очередь окисляется в печени до кетоновых тел. Чем интенсивнее этот процесс – тем больше будет в крови кетоновых тел, что может грозить кетоацидозом при голодании или серьезном недостатке инсулина!

Потребители глюкозы

А теперь о самом интересном: каким же именно органам в нашем организме необходима глюкоза.

Головной мозг

Самым требовательным к уровню глюкозы в крови является головной мозг, и это так по целому ряду причин:

  • собственные запасы глюкозы в ткани мозга чрезвычайно малы по сравнению с интенсивностью ее потребления;
  • мозг насыщен капиллярами – крошечными кровеносными сосудами, именно эти сосуды сильно страдают при скачках концентрации сахара. Не стоит “убивать” свой мозг и его кровеносную систему;
  • при сильной гипогликемии мозг просто отключится, вы уйдете в кому и станете абсолютно беспомощными. Высока вероятность умереть. Поэтому допускать такого нельзя.

Наш головной мозг постоянно потребляет глюкозу, причем делает это вне зависимости от наличия инсулина. Мозг человека весом 70 килограммов потребляет в сутки примерно 100 граммов глюкозы. В состоянии сна и отдыха мозг потребляет меньше – где-то 3-4 грамма в час. При приложении умственных усилий мозг потребляет заметно больше, до 6 граммов глюкозы в час.

Клетки крови

Глюкоза также очень нужна клеткам нашей крови – эритроцитам. Именно они отвечают за снабжение тканей организма кислородом, без них никак! Как и у мозга, своих запасов у эритроцитов нет; они потребляют глюкозу из плазмы крови и делают это вне зависимости от наличия инсулина.

В сутки клетки крови человека весом в 70 килограмм потребляют примерно 30 граммов глюкозы.

Мышцы

Мышцы – один из основных потребителей глюкозы, причем потребление глюкозы мышцами инсулинозависимо. Инсулин отвечает за доставку глюкозы, обеспечивая проницаемость клеточных мембран.

Потребление глюкозы мышцами сильно зависит от физической нагрузки. В сутки мышцы человека весом в 70 килограммов при отсутствии серьезной нагрузки потребляют порядка 35 грамм глюкозы.

В отличие от мозга, у мышц есть собственные запасы, которыми они могут пользоваться при проблемах с поступлением глюкозы. Поэтому, в отличие от мозга, некоторое время они могут провести на “подножном корму”.

Кроме этого, есть и другой механизм питания мышц в отсутствии глюкозы – кетоновыми телами, образующимися при распаде жиров. Однако это уже другая и совсем не полезная для организма история…

Другие органы

Конечно же, практически все другие органы используют глюкозу, им ведь тоже надо функционировать. При этом почти все эти траты зависят от наличия инсулина, являющегося транспортным агентом.

Чуть раньше мы уже разобрались с печенью: она прилежно запасает лишнюю в данный момент глюкозу в виде гликогена. Тем же самым в условиях избытка глюкозы занимаются и мышцы.

Немало глюкозы откладывается про запас и в виде жира.

Некоторое количество глюкозы уходит на питание других органов, обеспечивающих наше пищеварение, секрецию гормонов и ферментов.

Вместо эпилога

Вместо эпилога сделаем некоторые выводы, которые, я надеюсь, помогут людям сбалансировать свой обмен веществ.

  • Организм является сложной саморегулируемой системой. У него есть множество механизмов поддержания постоянства внутренней среды (гомеостаза). У больных диабетом одна из этих систем сломана. У первотипников – производство инсулина, у второтипников – действие инсулина в тканях.
  • Умеренные колебания уровня глюкозы в крови – норма для организма. При гипергликемии организм делает стратегические запасы, а при недостатке глюкозы – тратит ранее заготовленное. Главное, чтобы эти процессы были сбалансированы.
  • Самым главным, важным и капризным потребителем глюкозы является наш мозг. Он потребляет глюкозу инсулинонезависимо, и это хорошая новость. Но плохая новость в том, что как низкий, так и слишком высокий уровень глюкозы губителен для мозга. Если вы больны диабетом – необходимо добиваться как можно более полной компенсации.
  • Не стоит голодать, так как организм, исчерпав запасы гликогена, начинает массово добывать глюкозу из жировых запасов, при этом в кровь выделяются кетоновые тела. Диабетикам стоит следить за своими сахарами и своевременным введением инсулина в необходимых количествах, иначе, как и при голодании, в крови резко начинает расти концентрация кетоновых тел. А излишняя концентрация кетоновых тел – это кетоацидоз, смертельно опасное состояние.

Друзья, мои посты видят те, кто ЛАЙКАЕТ их. Не стесняйтесь лайкать :)

Источник: https://zen.yandex.ru/media/diabet/o-gliukoze-v-organizme-5c25337751af4700aa305443

Что представляет из себя углеводный обмен в организме?

Обмен глюкозы в организме

В правильном питании и распределении баланса нутриентов не последнюю роль играют именно углеводы. Люди, которым небезразлично собственное здоровье, знают, что сложные углеводы предпочтительнее простых.

И что лучше употреблять еду для более длительного переваривания и подпитки энергией на протяжении дня.

Но почему именно так? Чем различаются процессы усвоения медленных и быстрых углеводов? Почему сладости стоит употреблять только для закрытия белкового окна, а мед лучше есть исключительно на ночь? Чтобы ответить на эти вопросы, подробно рассмотрим обмен углеводов в организме человека.

Помимо поддержания оптимального веса, углеводы в организме человека выполняют огромный фронт работы, сбой в которой влечет не только возникновение ожирения, но и массу других проблем.

Основными задачами углеводов является выполнение следующих функций:

  1. Энергетическая – приблизительно 70% калорийности приходится на углеводы. Для того, чтобы реализовался процесс окисления 1 г углеводов организму требуется 4,1 ккал энергии.
  2. Строительная – принимают участие в построении клеточных компонентов.
  3. Резервная – создают депо в мышцах и печени в виде гликогена.
  4. Регуляторная – некоторые гормоны по своей природе являются гликопротеинами. Например, гормоны щитовидной железы и гипофиза – одна структурная часть таких веществ белковая, а другая – углеводная.
  5. Защитная – гетерополисахариды принимают участие в синтезе слизи, которая покрывает слизистые оболочки дыхательных путей, органов пищеварения, мочеполового тракта.
  6. Принимают участие в распознавании клеток.
  7. Входят в состав мембран эритроцитов.
  8. Являются одними из регуляторов свертываемости крови, так как являются частью протромбина и фибриногена, гепарина (источник – учебник “Биологическая химия”, Северин).

Для нас главными источниками углеводов являются те молекулы, которые мы получаем с продуктами питания: крахмал, сахароза и лактоза.

@ Evgeniya
adobe.stock.com

Этапы расщепления сахаридов

Прежде чем рассматривать особенности биохимических реакций в организме и влияние метаболизма углеводов на спортивные результаты, изучим процесс расщепления сахаридов с их дальнейшим превращением в тот самый гликоген, который так отчаянно добывают и тратят спортсмены во время подготовки к соревнованиям.

Этап 1 – предварительное расщепление слюной

В отличие от белков и жиров, углеводы начинают распадаться почти сразу после попадания в полость рта. Дело в том, что большая часть продуктов, поступающих в организм, имеет в своем составе сложные крахмалистые углеводы, которые под воздействием слюны, а именно фермента амилазы, входящей в ее состав, и механического фактора расщепляются на простейшие сахариды.

Этап 2 – влияние желудочной кислоты на дальнейшее расщепление

Здесь вступает в силу желудочная кислота. Она расщепляет сложные сахариды, которые не попали под воздействие слюны. В частности, под действием ферментов лактоза расщепляется до галактозы, которая в последствии превращается в глюкозу.

Этап 3 – всасывание глюкозы в кровь

На этом этапе практически вся ферментированная быстрая глюкоза напрямую всасывается в кровь, минуя процессы ферментации в печени. Уровень энергии резко повышается, а кровь становится более насыщенной.

Этап 4 – насыщение и инсулиновая реакция

Под воздействием глюкозы кровь густеет, что затрудняет её перемещение и транспортировку кислорода. Глюкоза замещает кислород, что вызывает предохранительную реакцию – уменьшение количества углеводов в крови.

В плазму поступает инсулин и глюкагон из поджелудочной железы.

Первый открывает транспортные клетки для перемещения в них сахара, что восстанавливает утраченный баланс веществ. Глюкагон в свою очередь уменьшает синтез глюкозы из гликогена (потребление внутренних источников энергии), а инсулин “дырявит” основные клетки организма и помещает туда глюкозу в виде гликогена или липидов.

На пути к полному перевариванию углеводы сталкиваются с главным защитником организма – клетками печени. Именно в этих клетках углеводы под воздействием специальных кислот связываются в простейшие цепочки – гликоген.

Этап 6 – гликоген или жир

Печень способна переработать только определенное количество моносахаридов, находящихся в крови. Возрастающий уровень инсулина заставляет её делать это в кратчайшие сроки.

В случае, если печень не успевает перевести глюкозу в гликоген, наступает липидная реакция: вся свободная глюкоза путём её связывания кислотами превращается в простые жиры.

Организм делает это с целью оставить запас, однако в виду нашего постоянного питания, “забывает” переварить, и глюкозные цепочки, превращаясь в пластические жировые ткани, транспортируются под кожу.

Этап 7 – вторичное расщепление

В случае, если печень справилась с сахарной нагрузкой и смогла превратить все углеводы в гликоген, последний под воздействием гормона инсулина успевает запастись в мышцах.

Далее в условиях недостатка кислорода расщепляется назад до простейшей глюкозы, не возвращаясь в общий кровоток, а сохраняясь в мышцах.

Таким образом, минуя печень, гликоген поставляет энергию для конкретных мышечных сокращений, повышая при этом выносливость (источник – “Википедия”).

Именно этот процесс зачастую называют «вторым дыханием». Когда у спортсмена большие запасы гликогена и простых висцеральных жиров, превращаться в чистую энергию они будут только в отсутствии кислорода. В свою очередь спирты, содержащиеся в жирных кислотах, простимулируют дополнительное расширение сосудов, что приведет к лучшей восприимчивости клеток к кислороду в условиях его дефицита.

Важно понимать, почему углеводы разделяются на простые и сложные. Все дело в их гликемическом индексе, который определяет скорость распада. Это, в свою очередь, запускает регуляцию обмена углеводов. Чем проще углевод, тем быстрее он попадет в печень и тем выше вероятность его превращения в жир.

Примерная таблица гликемического индекса с общим составом углеводов в продукте:

НаименованиеГИКол-во углеводов
Семечки подсолнуха сухие828.8
Арахис208.8
Брокколи202.2
Грибы202.2
Салат листовой202.4
Салат-латук200.8
Помидоры204.8
Баклажаны205.2
Зеленый перец205.4

Однако даже продукты с высоким гликемическим индексом не способны нарушить обмен и функции углеводов так, как это делает гликемическая нагрузка.

Она определяет, насколько сильно печень загрузится глюкозой при употреблении этого продукта.

При достижении определенного порога ГН (порядка 80-100), все калории, поступающие сверх нормы, будут автоматически конвертироваться в триглицериды.

Примерная таблица гликемической нагрузки с общей калорийностью:

НаименованиеГНКалорийность
Семечки подсолнуха сухие2.5520
Арахис2.0552
Брокколи0.224
Грибы0.224
Салат листовой0.226
Салат-латук0.222
Помидоры0.424
Баклажаны0.524
Зеленый перец0.525

Инсулиновая и глюкагоновая реакция

В процессе потребление любого углевода, будь то сахар или сложный крахмал, организм запускает сразу две реакции, интенсивность которых будет зависеть от ранее рассмотренных факторов и в первую очередь, от выброса инсулина.

Важно понимать, что инсулин всегда выбрасывается в кровь импульсами. А это значит, что один сладкий пирожок для организма так же опасен, как 5 сладких пирожков. Инсулин регулирует густоту крови.

Это необходимо, чтобы все клетки получали достаточное количество энергии, не работая в гипер- или гипо- режиме.

Но самое главное, от густоты крови зависит скорость её движения, нагрузка на сердечную мышцу и возможность транспортировки кислорода.

Выброс инсулина – это естественная реакция. Инсулин дырявит все клетки в организме, способные воспринимать дополнительную энергию, и запирает её в них. В случае, если печень справилась с нагрузкой, в клетки помещается гликоген, если печень не справилась, то в те же клетки попадают жирные кислоты.

Таким образом, регуляция углеводного обмена происходит исключительно благодаря выбросам инсулина. Если его недостаточно (не хронически, а одноразово), у человека может возникнуть сахарное похмелье – состояние, при котором организм требует дополнительной жидкости для увеличения объемов крови, и разжижения её всеми доступными средствами.

Вторым важным фактором на этом этапе обмена углеводов выступает глюкагон. Этот гормон определяет, нужно ли печени работать с внутренними источниками или с внешними.

Под воздействием глюкагона печень выпускает готовый гликоген (не распавшийся), который был получен из внутренних клеток, и начинает собирать из глюкозы новый гликоген.

Именно внутренний гликоген инсулин и распределяет по клеткам в первое время (источник – учебник “Спортивная биохимия”, Михайлов).

Последующее распределение энергии

Последующее распределение энергии углеводов происходит в зависимости от типа сложения, и тренированности организма:

  1. У нетренированного человека с медленным обменом веществ. Гликогеновые клетки при снижении уровня глюкагона возвращаются в печень, где перерабатываются в триглицериды.
  2. У спортсмена. Гликогеновые клетки под воздействием инсулина массово запираются в мышцах, давая запас энергии для следующих упражнений.
  3. У неспортсмена с быстрым обменом веществ. Гликоген возвращается в печень, транспортируясь назад до уровня глюкозы, после чего насыщает кровь до пограничного уровня. Этим он провоцирует состояние истощения, так как несмотря на достаточное питание энергетическими ресурсами, клетки не имеют соответствующего количества кислорода.

Итог

Энергетический обмен – процесс, в котором участвуют углеводы. Важно понимать, что даже в отсутствии прямых сахаров, организм все равно будет расщеплять ткани до простейшей глюкозы, что приведет к уменьшению мышечной ткани или жировой прослойки (в зависимости от типа стрессовой ситуации).

Источник: https://cross.expert/zdorovoe-pitanie/bzu/obmen-uglevodov-v-organizme.html

Метаболизм углеводов

Обмен глюкозы в организме

Углеводы – это органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Термин «сахара» (сахариды) часто используется как синоним углеводов. Углеводы делятся на 4 группы в зависимости от количества мономерных звеньев – моносахаридов, дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов.

Углеводы выполняют различные функции в живых организмах. Полисахариды также служат компонентами накопления энергии (например, целлюлоза в растениях и хитин у членистоногих). Источниками углеводов для человека служат фрукты, сладости, напитки, хлеб, макароны, картофель, рис, цельные зерна, бобовые и многое другое.

Углеводы являются основным источником энергии для живых организмов.

Углеводный обмен

Углеводы являются наиболее важным источником энергии для организма, на которые приходится 50-60% от общего расхода энергии. Они также участвуют в создании гликопротеинов и гликолипидов, которые выполняют важные регуляторные функции в организме.

Основными группами углеводов, которые принимаются с пищей, являются:

  • полисахариды – крахмал в растительных продуктах, гликоген в животных и т.д.;
  • дисахариды – сахароза и лактоза;
  • моносахарид – фруктоза.

Они перевариваются в пищеварительной системе до D-изомеров моносахаридов глюкозы, фруктозы и галактозы. Глюкоза и галактоза абсорбируются через эпителий тонкой кишки за счет вторично-активного транспорта, а фруктоза – за счет облегченной диффузии.

Как только они попадают в кровообращение, они достигают всех клеток в организме. Поступление глюкозы из внеклеточной среды в клетки происходит путем облегченной диффузии из-за наличия значительного градиента концентрации. Глюкоза больше электролитов и гидрофильна.

По этой причине она может проходить через мембраны тканей и клеток.

Попав в клетки, глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат с помощью фермента гексокиназы, а в печени – с помощью глюкозо-киназы.

Ферментативное действие глюкокиназы характеризуется увеличением эффективности подъема концентрации глюкозы от 5 до 10 ммоль / л.

 Инсулин стимулирует экспрессию глюкокиназы, а длительное голодание и диабет оказывают противоположное действие – эти условия приводят к снижению выработки ферментов.

Глюкозо-6-фосфат также получают путем разрушения собственных запасов гликогена. 

Наибольшее количество гликогена находится в печени. Гликогенолиз регулируется соотношением анаболических и катаболических гормонов или, другими словами, соотношением инсулина к адреналину и глюкагону.

Под влиянием глюкагона и адреналина в печени активируется аденилатциклаза и стимулируется образование циклического аденозинмонофосфата (цАМФ).

В результате фермент фосфорилаза В превращается в свою активную форму, фосфорилазу А, которая стимулирует расщепление гликогена. Влияние инсулина на гликогенолиз противоположное.

Гликоген расщепляется до глюкозо-1-фосфата, который превращается в глюкозо-6-фосфат. Полученный глюкозо-6-фосфат может быть направлен либо на деградацию, либо на синтез. Из-за присутствия фермента глюкозо-6-фосфатазы в клетке печени, при необходимости, глюкозо-6-фосфат может быть источником глюкозы для кровообращения, тем самым буферизуя уровень глюкозы в плазме.

Катаболические процессы углеводов

Гликолиз является основным катаболическим путем расщепления глюкозы. Это ряд цитоплазматических реакций, в которых глюкоза разлагается до пирувата, сопровождающихся синтезом и высвобождением АТФ. Гликолиз – самый древний механизм извлечения энергии из органического вещества.

Это катаболическая цепь из десяти реакций, в которых одна молекула глюкозы расщепляется на две молекулы пирувата, сопровождающиеся синтезом 2 молекул АТФ и восстановлением 2 молекул никотинамидадениндинуклеотида (НАД + до НАДН).

Получающийся в результате пируват входит в цикл трикарбоновых кислот, который является общим конечным путем катаболизма углеводов, жиров и белков.

Во время цикла Кребса образуются 2 молекулы углекислого газа, четыре пары атомов H переносятся в дыхательную цепь в митохондриях и окисляются до 4 молекул воды путем окислительного фосфорилирования, что оптимально дает 36-38 молекул АТФ. Цикл Кребса гораздо более эффективен для обмена энергией в организме, но это возможно только в аэробных условиях.

В организме есть еще один дополнительный путь расщепления глюкозы. Это пентозофосфатный маршрут или маршрут Эмбден-Майерхофа. 30% всасывания глюкозы в печени и жировых клетках происходит таким образом. Образуются восстановительные элементы, необходимые для липогенеза. Также образуются пентозы, которые нужны для синтеза нуклеотидов.

Анаболические процессы углеводов

Анаболические процессы в углеводном обмене включают синтез гликогена (гликогенез), который осуществляется в клетках печени и мышц. Этот процесс контролируется инсулином, который стимулирует комплекс ферментов гликогенсинтазы.

Глюкоза может синтезироваться в небольшой степени и в почках трикарбонатных предшественников пирувата, лактата и глицерина и частично из углеводородного скелета аминокислот.

Этот процесс называется глюконеогенез и стимулируется несколькими гормонами – глюкокортикоидами, глюкагоном и тиреоидными гормонами.

Поддержание уровня глюкозы в крови

В физиологических условиях концентрация глюкозы в крови в организме поддерживается на уровне 3,9–6,1 ммоль / л, что обусловлено наличием стабильной и тонкой системы гормональных механизмов. Понижение уровня сахара в крови ниже определеного предела называется гипогликемией, а повышение – гипергликемией.

Механизмы поддержания уровня глюкозы в крови:

  • адекватное потребление углеводов с пищей – это важный гомеостатический фактор;
  • функция глюкозы печени – благодаря ферменту глюкозо-6-фосфатазы печень может обеспечить плазму необходимым количеством глюкозы (когда уровни глюкозы в крови снижаются, первоначально увеличивается деструкция гликогена, и после истощения его запасов активируются ферменты глюконеогенеза в печени и почках и запускается производство глюкозы из неуглеводных источников);
  • гормональные механизмы – единственным гормоном, который снижает уровень сахара в крови, является инсулин.

Основными гормонами, которые противодействуют ему, являются глюкагон, адреналин, кортизол, гормон роста и гормоны щитовидной железы. Как видите, количество гормонов, противодействующих инсулину, очень велико. Это связано с тем, что нейроны чрезвычайно чувствительны к гипогликемии и снижению уровня сахара в крови ниже 2,3 ммоль / л, что приводит к коме и падению ниже 1 ммоль / л к смерти мозга. Вещества, которые противодействуют гипогликемии, включены в другую последовательность. Самое раннее изменение – снижение секреции инсулина. Секреция адреналина и глюкагона затем увеличивается. По мере углубления гипогликемии увеличивается симпатоадреналовый ответ, повышается секреция кортизола и гормона роста.

Поддержание уровня глюкозы в крови связано с одновременным вовлечением многих сложных нервно-рефлекторных и гормональных механизмов. В гипоталамусе находятся нейроны, которые активируются концентрацией глюкозы, а также нейроны, которые им ингибируются. Эти нейроны играют роль глюкорецепторов и в условиях гипогликемии важны для нормализации концентрации глюкозы в плазме.

Источник: http://medicine-simply.ru/just-medicine/metabolizm-uglevodov

О вашем здоровье
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: