Karbohidrat ialah sekumpulan besar bahan organik yang, bersama-sama dengan protein dan lemak, membentuk asas badan manusia dan haiwan. Karbohidrat terdapat dalam setiap sel badan dan melakukan pelbagai fungsi. Molekul kecil karbohidrat, diwakili terutamanya oleh glukosa, boleh bergerak ke seluruh badan dan melaksanakan fungsi tenaga. Molekul besar karbohidrat tidak bergerak dan melaksanakan terutamanya fungsi pembinaan. Dari makanan, seseorang mengekstrak hanya molekul kecil, kerana hanya mereka yang boleh diserap ke dalam sel usus. Molekul besar karbohidrat yang badan perlu membina sendiri. Keseluruhan semua tindak balas untuk penguraian karbohidrat makanan kepada glukosa dan sintesis molekul baru daripadanya, serta pelbagai transformasi lain bahan ini dalam badan, dipanggil metabolisme karbohidrat dalam biokimia.
Klasifikasi
Bergantung pada struktur, terdapat beberapa kumpulan karbohidrat.
Monosaccharides ialah molekul kecil yang tidak terurai dalam saluran penghadaman. Ini adalah glukosa, fruktosa, galaktosa.
Disakarida ialah molekul karbohidrat kecil yang dipecahkan kepada dua monosakarida dalam saluran penghadaman. Contohnya, laktosa - untuk glukosa dan galaktosa, sukrosa - untuk glukosa dan fruktosa.
Polysaccharides ialah molekul besar yang terdiri daripada ratusan ribu sisa monosakarida (terutamanya glukosa) yang dihubungkan bersama. Ini adalah kanji, glikogen daging.
Karbohidrat dan diet
Masa pecahan polisakarida dalam saluran penghadaman adalah berbeza, bergantung pada keupayaannya untuk larut dalam air. Sesetengah polisakarida terurai dengan cepat di dalam usus. Kemudian glukosa yang diperoleh semasa pereputan mereka cepat memasuki aliran darah. Polisakarida sedemikian dipanggil "cepat". Yang lain larut lebih teruk dalam persekitaran akuatik usus, jadi mereka terurai dengan lebih perlahan, dan glukosa memasuki darah dengan lebih perlahan. Polisakarida sedemikian dipanggil "lambat". Sesetengah unsur ini tidak dipecahkan sama sekali dalam usus. Ia dipanggil serat makanan tidak larut.
Biasanya, di bawah nama "karbohidrat lambat atau cepat" yang kami maksudkan bukan polisakarida itu sendiri, tetapi makanan yang mengandunginya dalam kuantiti yang banyak.
Senarai karbohidrat - cepat dan perlahan, dibentangkan dalam jadual.
| Karbohidrat cepat | Karbohidrat perlahan |
| kentang goreng | roti dedak |
| Roti putih | Biji beras yang belum diproses |
| Kentang tumbuk | Peas |
| Madu | Oatmeal |
| Lobak merah | Bubur soba |
| Kepingan jagung | roti dedak rai |
| Gula | Jus buah yang diperah segar tanpa gula |
| Muesli | Pasta Wholemeal |
| Coklat | Kacang merah |
| Kentang rebus | Tenusu |
| Biskut | Buah-buahan segar |
| Jagung | Coklat pahit |
| Nasi Putih | Fruktosa |
| Roti hitam | kacang soya |
| Ubi bit | Sayuran hijau, tomato, cendawan |
| Pisang | - |
| Jam | - |
Apabila memilih produk untuk diet, pakar pemakanan sentiasa bergantung pada senarai karbohidrat cepat dan perlahan. Cepat dalam kombinasi dengan lemak dalam satu produk atau hidangan membawa kepada pemendapan lemak. kenapa? Peningkatan pesat dalam glukosa darah merangsang pengeluaran insulin, yang menyediakan badan dengan simpanan glukosa, termasuk laluan untuk pembentukan lemak daripadanya. Akibatnya, apabila makan kek, aiskrim, kentang goreng, berat badan bertambah dengan cepat.
Pencernaan
Dari sudut pandangan biokimia, metabolisme karbohidrat berlaku dalam tiga peringkat:
- Pencernaan. Ia bermula di dalam mulut semasa mengunyah makanan.
- Metabolisme karbohidrat yang betul.
- Pendidikan produk akhir pertukaran.
Karbohidrat adalah asas diet manusia. Mengikut formulapemakanan rasional, dalam komposisi makanan mereka harus 4 kali lebih banyak daripada protein atau lemak. Keperluan untuk karbohidrat adalah individu, tetapi, secara purata, seseorang memerlukan 300-400 g sehari. Daripada jumlah ini, kira-kira 80% adalah kanji dalam komposisi kentang, pasta, bijirin dan 20% adalah karbohidrat cepat (glukosa, fruktosa).
Pertukaran karbohidrat dalam badan juga bermula di rongga mulut. Di sini, enzim amilase air liur bertindak pada polisakarida - kanji dan glikogen. Amilase menghidrolisis (memecah) polisakarida menjadi serpihan besar - dekstrin, yang memasuki perut. Tiada enzim yang bertindak ke atas karbohidrat, jadi dekstrin dalam perut tidak berubah dalam apa-apa cara dan melewati lebih jauh di sepanjang saluran pencernaan, memasuki usus kecil. Di sini, beberapa enzim bertindak ke atas karbohidrat. Jus pankreas amilase menghidrolisis dekstrin kepada m altosa disakarida.
Enzim khusus dirembeskan oleh sel-sel usus itu sendiri. Enzim m altase menghidrolisis m altosa kepada glukosa monosakarida, laktase menghidrolisis laktosa kepada glukosa dan galaktosa, dan sukrase menghidrolisis sukrosa kepada glukosa dan fruktosa. Monose yang terhasil diserap daripada usus ke dalam darah dan melalui vena portal memasuki hati.
Peranan hati dalam metabolisme karbohidrat
Organ ini mengekalkan tahap glukosa tertentu dalam darah akibat tindak balas sintesis dan pemecahan glikogen.
Tindak balas pertukaran monosakarida berlaku di dalam hati - fruktosa dan galaktosa ditukar kepada glukosa, dan glukosa boleh ditukar kepada fruktosa.
Reaksi glukoneogenesis berlaku dalam organ ini -sintesis glukosa daripada prekursor bukan karbohidrat - asid amino, gliserol, asid laktik. Ia juga meneutralkan hormon insulin dengan bantuan enzim insulinase.
Metabolisme glukosa
Glukosa memainkan peranan penting dalam biokimia metabolisme karbohidrat dan dalam metabolisme keseluruhan badan, kerana ia merupakan sumber tenaga utama.
Tahap glukosa dalam darah adalah nilai tetap dan ialah 4 - 6 mmol / l. Sumber utama unsur ini dalam darah ialah:
- Karbohidrat makanan.
- Glikogen hati.
- Asid amino.
Glukosa dimakan dalam badan untuk:
- penjanaan tenaga,
- Sintesis glikogen dalam hati dan otot,
- sintesis asid amino,
- sintesis lemak.
Sumber tenaga semulajadi
Glukosa ialah sumber tenaga sejagat untuk semua sel badan. Tenaga diperlukan untuk membina molekul anda sendiri, pengecutan otot, penjanaan haba. Urutan tindak balas penukaran glukosa yang membawa kepada pembebasan tenaga dipanggil glikolisis. Tindak balas glikolisis boleh berlaku dengan kehadiran oksigen, kemudian mereka bercakap tentang glikolisis aerobik, atau dalam keadaan bebas oksigen, maka prosesnya adalah anaerobik.
Semasa proses anaerobik, satu molekul glukosa ditukar kepada dua molekul asid laktik (laktat) dan tenaga dibebaskan. Glikolisis anaerobik memberikan sedikit tenaga: daripada satu molekul glukosa, dua molekul ATP diperoleh - bahan yang ikatan kimianya mengumpul tenaga. Cara ini untuk mendapatkantenaga digunakan untuk kerja jangka pendek otot rangka - dari 5 saat hingga 15 minit, iaitu, manakala mekanisme untuk membekalkan otot dengan oksigen tidak mempunyai masa untuk dihidupkan.
Semasa tindak balas glikolisis aerobik, satu molekul glukosa ditukar kepada dua molekul asid piruvik (piruvat). Proses itu, dengan mengambil kira tenaga yang dibelanjakan untuk tindak balasnya sendiri, memberikan 8 molekul ATP. Piruvat memasuki tindak balas pengoksidaan selanjutnya - dekarboksilasi oksidatif dan kitaran sitrat (kitaran Krebs, kitaran asid trikarboksilik). Hasil daripada transformasi ini, 30 molekul ATP akan dibebaskan setiap molekul glukosa.
Pertukaran glikogen
Fungsi glikogen ialah penyimpanan glukosa dalam sel organisma haiwan. Kanji menjalankan fungsi yang sama dalam sel tumbuhan. Glikogen kadangkala dipanggil kanji haiwan. Kedua-dua bahan adalah polisakarida yang dibina daripada mendarabkan residu glukosa berulang. Molekul glikogen lebih bercabang dan padat daripada molekul kanji.
Proses metabolisme dalam badan glikogen karbohidrat sangat intensif dalam hati dan otot rangka.
Glikogen disintesis dalam masa 1-2 jam selepas makan apabila tahap glukosa darah tinggi. Untuk pembentukan molekul glikogen, primer diperlukan - benih yang terdiri daripada beberapa residu glukosa. Sisa baru dalam bentuk UTP-glukosa dilekatkan secara berurutan pada hujung primer. Apabila rantai tumbuh sebanyak 11-12 sisa, rantai sisi 5-6 serpihan yang sama bergabung dengannya. Sekarang rantai yang datang dari buku asas mempunyai dua hujung - dua titik pertumbuhanmolekul glikogen. Molekul ini akan berulang kali memanjang dan bercabang selagi kepekatan glukosa yang tinggi dalam darah kekal.
Di antara waktu makan, glikogen terurai (glikogenolisis), membebaskan glukosa.
Diperolehi daripada pecahan glikogen hati, ia masuk ke dalam darah dan digunakan untuk keperluan seluruh organisma. Glukosa yang diperoleh daripada pemecahan glikogen dalam otot digunakan hanya untuk keperluan otot.
Pembentukan glukosa daripada prekursor bukan karbohidrat - glukoneogenesis
Badan hanya mempunyai cukup tenaga yang disimpan dalam bentuk glikogen selama beberapa jam. Selepas seharian kelaparan, bahan ini tidak kekal di dalam hati. Oleh itu, dengan diet tanpa karbohidrat, kelaparan lengkap, atau semasa kerja fizikal yang berpanjangan, tahap normal glukosa dalam darah dikekalkan kerana sintesisnya daripada prekursor bukan karbohidrat - asid amino, gliserol asid laktik. Semua tindak balas ini berlaku terutamanya di hati, serta di buah pinggang dan mukosa usus. Oleh itu, proses metabolisme karbohidrat, lemak dan protein saling berkait rapat.
Daripada asid amino dan gliserol, glukosa disintesis semasa kelaparan. Jika tiada makanan, protein tisu terurai kepada asid amino, lemak kepada asid lemak dan gliserol.
Daripada asid laktik, glukosa disintesis selepas senaman yang sengit, apabila ia terkumpul dalam kuantiti yang banyak dalam otot dan hati semasa glikolisis anaerobik. Dari otot, asid laktik dipindahkan ke hati, di mana glukosa disintesis daripadanya, yang dikembalikan kepada kerja.otot.
Kawal selia metabolisme karbohidrat
Proses ini dijalankan oleh sistem saraf, sistem endokrin (hormon) dan di peringkat intrasel. Tugas pengawalseliaan adalah untuk memastikan tahap glukosa dalam darah yang stabil. Daripada hormon yang mengawal metabolisme karbohidrat, yang utama adalah insulin dan glukagon. Ia dihasilkan dalam pankreas.
Tugas utama insulin dalam badan ialah menurunkan paras glukosa darah. Ini boleh dicapai dengan dua cara: dengan meningkatkan penembusan glukosa daripada darah ke dalam sel-sel badan dan dengan meningkatkan penggunaannya di dalamnya.
- Insulin memastikan penembusan glukosa ke dalam sel-sel tisu tertentu - otot dan lemak. Mereka dipanggil bergantung kepada insulin. Glukosa memasuki otak, tisu limfa, sel darah merah tanpa penyertaan insulin.
- Insulin meningkatkan penggunaan glukosa oleh sel dengan:
- Pengaktifan enzim glikolisis (glukokinase, fosfofruktokinase, piruvat kinase).
- Pengaktifan sintesis glikogen (disebabkan oleh peningkatan penukaran glukosa kepada glukosa-6-fosfat dan rangsangan glikogen sintase).
- Rencatan enzim glukoneogenesis (piruvat karboksilase, glukosa-6-fosfatase, fosfoenolpiruvat karboksikinase).
- Tingkatkan penggabungan glukosa ke dalam kitaran pentosa fosfat.
Semua hormon lain yang mengawal metabolisme karbohidrat ialah glukagon, adrenalin, glukokortikoid, tiroksin, hormon pertumbuhan, ACTH. Mereka meningkatkan tahap glukosa darah. Glukagon mengaktifkan penguraian glikogen dalam hati dan sintesis glukosa daripada bukan karbohidratpendahulu. Adrenalin mengaktifkan pecahan glikogen dalam hati dan otot.
Pelanggaran pertukaran. Hipoglisemia
Gangguan metabolisme karbohidrat yang paling biasa ialah hipo- dan hiperglikemia.
Hypoglycemia ialah keadaan badan yang disebabkan oleh paras glukosa darah yang rendah (di bawah 3.8 mmol/l). Sebabnya mungkin: penurunan dalam pengambilan bahan ini ke dalam darah dari usus atau hati, peningkatan penggunaannya oleh tisu. Hipoglisemia boleh menyebabkan:
- Patologi hati - sintesis glikogen terjejas atau sintesis glukosa daripada prekursor bukan karbohidrat.
- Kebuluran karbohidrat.
- Aktiviti fizikal yang berpanjangan.
- Patologi buah pinggang - penyerapan semula glukosa terjejas daripada air kencing primer.
- Gangguan pencernaan - patologi pecahan karbohidrat makanan atau proses penyerapan glukosa.
- Patologi sistem endokrin - insulin berlebihan atau kekurangan hormon tiroid, glukokortikoid, hormon pertumbuhan (GH), glukagon, katekolamin.
Manifestasi melampau hipoglikemia ialah koma hipoglikemik, yang paling kerap berlaku pada pesakit diabetes mellitus jenis I dengan dos berlebihan insulin. Glukosa darah yang rendah membawa kepada kebuluran oksigen dan tenaga otak, yang menyebabkan gejala ciri. Ia dicirikan oleh perkembangan yang sangat pesat - jika tindakan yang diperlukan tidak diambil dalam masa beberapa minit, seseorang akan kehilangan kesedaran dan mungkin mati. Lazimnya, pesakit diabetes dapat mengenali tanda-tanda penurunan paras glukosa.darah dan tahu apa yang perlu dilakukan - minum segelas jus manis atau makan roti manis.
Hiperglisemia
Satu lagi jenis gangguan metabolisme karbohidrat ialah hiperglisemia - keadaan badan yang disebabkan oleh paras glukosa darah yang tinggi secara berterusan (melebihi 10 mmol/l). Sebabnya mungkin:
- patologi sistem endokrin. Penyebab hiperglikemia yang paling biasa ialah diabetes mellitus. Bezakan antara diabetes jenis I dan jenis II. Dalam kes pertama, punca penyakit ini adalah kekurangan insulin yang disebabkan oleh kerosakan pada sel pankreas yang merembeskan hormon ini. Kekalahan kelenjar paling kerap bersifat autoimun. Diabetes mellitus jenis II berkembang dengan pengeluaran insulin yang normal, oleh itu ia dipanggil bukan bergantung kepada insulin; tetapi insulin tidak menjalankan fungsinya - ia tidak membawa glukosa ke dalam sel otot dan tisu adiposa.
- neurosis, tekanan mengaktifkan pengeluaran hormon - adrenalin, glukokortikoid, kelenjar tiroid, yang meningkatkan pecahan glikogen dan sintesis glukosa daripada prekursor bukan karbohidrat dalam hati, menghalang sintesis glikogen;
- patologi hati;
- makan berlebihan.
Dalam biokimia, metabolisme karbohidrat ialah salah satu topik yang paling menarik dan meluas untuk kajian dan penyelidikan.
