Ang Carbohydrates ay isang malawak na pangkat ng mga organikong sangkap na, kasama ng mga protina at taba, ang bumubuo sa batayan ng katawan ng tao at hayop. Ang mga karbohidrat ay naroroon sa bawat cell ng katawan at gumaganap ng iba't ibang mga function. Ang mga maliliit na molekula ng carbohydrates, na pangunahing kinakatawan ng glucose, ay maaaring lumipat sa buong katawan at magsagawa ng isang function ng enerhiya. Ang malalaking molekula ng carbohydrates ay hindi gumagalaw at pangunahing gumaganap ng isang function ng gusali. Mula sa pagkain, ang isang tao ay kumukuha lamang ng maliliit na molekula, dahil sila lamang ang maaaring masipsip sa mga selula ng bituka. Malaking molekula ng carbohydrates na dapat itayo ng katawan mismo. Ang kabuuan ng lahat ng mga reaksyon para sa pagkasira ng mga carbohydrates ng pagkain sa glucose at ang synthesis ng mga bagong molekula mula rito, pati na rin ang iba pang maraming pagbabago ng mga sangkap na ito sa katawan, ay tinatawag na carbohydrate metabolism sa biochemistry.
Pag-uuri
Depende sa istraktura, may ilang grupo ng carbohydrates.
Ang Monosaccharides ay maliliit na molekula na hindi nasira sa digestive tract. Ito ay glucose, fructose, galactose.
Ang Disaccharides ay maliliit na molekula ng carbohydrate na hinahati sa dalawang monosaccharides sa digestive tract. Halimbawa, lactose - para sa glucose at galactose, sucrose - para sa glucose at fructose.
Ang Polysaccharides ay malalaking molekula na binubuo ng daan-daang libong monosaccharide residues (pangunahin ang glucose) na magkakaugnay. Ito ay starch, meat glycogen.
Carbohydrates at diet
Ang oras ng pagkasira ng polysaccharides sa digestive tract ay iba, depende sa kanilang kakayahang matunaw sa tubig. Ang ilang polysaccharides ay mabilis na nasisira sa bituka. Pagkatapos ang glucose na nakuha sa panahon ng kanilang pagkabulok ay mabilis na pumapasok sa daluyan ng dugo. Ang nasabing polysaccharides ay tinatawag na "mabilis". Ang iba ay natutunaw nang mas malala sa aquatic na kapaligiran ng bituka, kaya mas mabagal ang pagkasira nila, at ang glucose ay pumapasok sa dugo nang mas mabagal. Ang ganitong mga polysaccharides ay tinatawag na "mabagal". Ang ilan sa mga elementong ito ay hindi nahahati sa bituka. Ang mga ito ay tinatawag na insoluble dietary fiber.
Karaniwan, sa ilalim ng pangalang "mabagal o mabilis na carbohydrates" ang ibig naming sabihin ay hindi ang polysaccharides mismo, ngunit ang mga pagkaing naglalaman ng mga ito sa maraming dami.
Ang listahan ng mga carbohydrate - mabilis at mabagal, ay ipinakita sa talahanayan.
| Mabilis na carbs | Mabagal na carbs |
| pritong patatas | Bran bread |
| Puting tinapay | Hindi pinrosesong butil ng bigas |
| Mashed patatas | Mga gisantes |
| Honey | Oatmeal |
| Carrots | Buckwheat lugaw |
| Corn flakes | Rye bran bread |
| Asukal | Bagong piniga na katas ng prutas na walang asukal |
| Muesli | Wholemeal Pasta |
| Tsokolate | Red beans |
| pinakuluang patatas | Dairy |
| Biskwit | Mga sariwang prutas |
| Corn | Mapait na tsokolate |
| Puting Bigas | Fructose |
| Black bread | Soybeans |
| Beets | Mga berdeng gulay, kamatis, mushroom |
| Saging | - |
| Jam | - |
Kapag pumipili ng mga produkto para sa isang diyeta, palaging umaasa ang isang nutrisyunista sa isang listahan ng mabilis at mabagal na carbohydrates. Ang mabilis na kumbinasyon ng mga taba sa isang produkto o pagkain ay humahantong sa pagtitiwalag ng taba. Bakit? Ang mabilis na pagtaas ng glucose sa dugo ay nagpapasigla sa paggawa ng insulin, na nagbibigay sa katawan ng isang tindahan ng glucose, kabilang ang landas para sa pagbuo ng taba mula dito. Bilang resulta, kapag kumakain ng mga cake, ice cream, pritong patatas, mabilis na tumataas ang timbang.
Digestion
Mula sa pananaw ng biochemistry, ang metabolismo ng carbohydrates ay nagaganap sa tatlong yugto:
- Pagtunaw. Nagsisimula ito sa bibig habang ngumunguya ng pagkain.
- Tamang metabolismo ng carbohydrates.
- Edukasyon ng mga huling produkto ng palitan.
Carbohydrates ang batayan ng pagkain ng tao. Ayon sa formulamakatuwirang nutrisyon, sa komposisyon ng pagkain dapat silang 4 na beses na higit pa kaysa sa mga protina o taba. Ang pangangailangan para sa carbohydrates ay indibidwal, ngunit, sa karaniwan, ang isang tao ay nangangailangan ng 300-400 g bawat araw. Sa mga ito, humigit-kumulang 80% ay starch sa komposisyon ng patatas, pasta, cereal at 20% ay mabilis na carbohydrates (glucose, fructose).
Nagsisimula din sa oral cavity ang pagpapalitan ng carbohydrates sa katawan. Dito, ang salivary enzyme amylase ay kumikilos sa polysaccharides - starch at glycogen. Ang Amylase ay nag-hydrolyze (nagpapabagsak) ng mga polysaccharides sa malalaking fragment - dextrins, na pumapasok sa tiyan. Walang mga enzyme na kumikilos sa carbohydrates, kaya ang mga dextrin sa tiyan ay hindi nagbabago sa anumang paraan at dumaan pa sa digestive tract, na pumapasok sa maliit na bituka. Dito, maraming enzyme ang kumikilos sa carbohydrates. Ang pancreatic juice amylase ay nag-hydrolyze ng dextrins sa disaccharide m altose.
Ang mga partikular na enzyme ay inilalabas ng mismong mga selula ng bituka. Ang enzyme m altase ay nag-hydrolyze ng m altose sa monosaccharide glucose, ang lactase ay nag-hydrolyze ng lactose sa glucose at galactose, at ang sucrase ay nag-hydrolyze ng sucrose sa glucose at fructose. Ang mga resultang monoses ay hinihigop mula sa bituka papunta sa dugo at sa pamamagitan ng portal vein ay pumapasok sa atay.
Ang papel ng atay sa metabolismo ng carbohydrate
Ang organ na ito ay nagpapanatili ng isang tiyak na antas ng glucose sa dugo dahil sa mga reaksyon ng synthesis at pagkasira ng glycogen.
Ang mga reaksyon ng interconversion ng monosaccharides ay nagaganap sa atay - ang fructose at galactose ay na-convert sa glucose, at ang glucose ay maaaring ma-convert sa fructose.
Ang mga reaksyon ng Gluconeogenesis ay nagaganap sa organ na ito -synthesis ng glucose mula sa non-carbohydrate precursors - amino acids, glycerol, lactic acid. Nine-neutralize din nito ang hormone insulin sa tulong ng enzyme insulinase.
metabolismo ng glucose
Glucose ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa biochemistry ng carbohydrate metabolism at sa pangkalahatang metabolismo ng katawan, dahil ito ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya.
Ang antas ng glucose sa dugo ay pare-pareho ang halaga at 4 - 6 mmol / l. Ang pangunahing pinagmumulan ng elementong ito sa dugo ay:
- Mga carbohydrate sa pagkain.
- Liver glycogen.
- Amino acids.
Ang glucose ay natutunaw sa katawan para sa:
- pagbuo ng enerhiya,
- Glycogen synthesis sa atay at kalamnan,
- synthesis ng amino acids,
- fat synthesis.
Natural na pinagmumulan ng enerhiya
Ang Glucose ay isang unibersal na pinagmumulan ng enerhiya para sa lahat ng mga selula ng katawan. Ang enerhiya ay kinakailangan upang bumuo ng iyong sariling mga molekula, pag-urong ng kalamnan, pagbuo ng init. Ang pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon ng conversion ng glucose na humahantong sa pagpapalabas ng enerhiya ay tinatawag na glycolysis. Maaaring maganap ang mga reaksyon ng glycolysis sa pagkakaroon ng oxygen, pagkatapos ay nagsasalita sila ng aerobic glycolysis, o sa mga kondisyong walang oxygen, pagkatapos ay anaerobic ang proseso.
Sa panahon ng anaerobic na proseso, ang isang molekula ng glucose ay na-convert sa dalawang molekula ng lactic acid (lactate) at inilalabas ang enerhiya. Ang anaerobic glycolysis ay nagbibigay ng kaunting enerhiya: mula sa isang molekula ng glucose, dalawang molekula ng ATP ang nakuha - isang sangkap na ang mga bono ng kemikal ay nag-iipon ng enerhiya. Sa ganitong paraan upang makuhaAng enerhiya ay ginagamit para sa panandaliang gawain ng mga kalamnan ng kalansay - mula 5 segundo hanggang 15 minuto, iyon ay, habang ang mga mekanismo para sa pagbibigay ng oxygen sa mga kalamnan ay walang oras upang i-on.
Sa panahon ng mga reaksyon ng aerobic glycolysis, ang isang molekula ng glucose ay na-convert sa dalawang molekula ng pyruvic acid (pyruvate). Ang proseso, na isinasaalang-alang ang enerhiya na ginugol sa sarili nitong mga reaksyon, ay nagbibigay ng 8 ATP molecule. Ang Pyruvate ay pumapasok sa karagdagang mga reaksyon ng oksihenasyon - oxidative decarboxylation at citrate cycle (Krebs cycle, tricarboxylic acid cycle). Bilang resulta ng mga pagbabagong ito, 30 ATP molecule ang ilalabas bawat glucose molecule.
Glycogen exchange
Ang function ng glycogen ay ang pag-iimbak ng glucose sa mga selula ng isang organismo ng hayop. Ang almirol ay gumaganap ng parehong function sa mga selula ng halaman. Ang glycogen ay minsan tinatawag na animal starch. Ang parehong mga sangkap ay polysaccharides na binuo mula sa pagpaparami ng paulit-ulit na mga residu ng glucose. Ang glycogen molecule ay mas branched at compact kaysa sa starch molecule.
Ang mga proseso ng metabolismo sa katawan ng carbohydrate glycogen ay lalo na masinsinan sa atay at skeletal muscles.
Ang Glycogen ay synthesize sa loob ng 1-2 oras pagkatapos kumain kapag mataas ang blood glucose level. Para sa pagbuo ng isang molekula ng glycogen, kinakailangan ang isang panimulang aklat - isang buto na binubuo ng ilang mga residu ng glucose. Ang mga bagong nalalabi sa anyo ng UTP-glucose ay sunud-sunod na nakakabit sa dulo ng panimulang aklat. Kapag ang chain ay lumalaki ng 11-12 residues, isang side chain na 5-6 ng parehong mga fragment ang sumali dito. Ngayon ang kadena na nagmumula sa panimulang aklat ay may dalawang dulo - dalawang punto ng paglagomga molekula ng glycogen. Ang molekulang ito ay paulit-ulit na pahahaba at sasanga hangga't nananatili ang mataas na konsentrasyon ng glucose sa dugo.
Sa pagitan ng mga pagkain, nasira ang glycogen (glycogenolysis), naglalabas ng glucose.
Nakukuha mula sa pagkasira ng liver glycogen, pumapasok ito sa dugo at ginagamit para sa mga pangangailangan ng buong organismo. Ang glucose na nakuha mula sa pagkasira ng glycogen sa mga kalamnan ay ginagamit lamang para sa mga pangangailangan ng mga kalamnan.
Pagbubuo ng glucose mula sa mga non-carbohydrate precursors - gluconeogenesis
Ang katawan ay mayroon lamang sapat na enerhiya na nakaimbak sa anyo ng glycogen sa loob ng ilang oras. Pagkatapos ng isang araw ng gutom, ang sangkap na ito ay hindi nananatili sa atay. Samakatuwid, sa mga diyeta na walang karbohidrat, kumpletong gutom, o sa panahon ng matagal na pisikal na trabaho, ang normal na antas ng glucose sa dugo ay pinananatili dahil sa synthesis nito mula sa mga non-carbohydrate precursors - amino acids, lactic acid glycerol. Ang lahat ng mga reaksyong ito ay nangyayari pangunahin sa atay, gayundin sa mga bato at bituka mucosa. Kaya, ang mga proseso ng metabolismo ng carbohydrates, taba at protina ay malapit na magkakaugnay.
Mula sa amino acids at glycerol, ang glucose ay synthesize sa panahon ng gutom. Sa kawalan ng pagkain, ang mga protina ng tissue ay nabubulok sa mga amino acid, ang mga taba sa mga fatty acid at glycerol.
Mula sa lactic acid, ang glucose ay na-synthesize pagkatapos ng matinding pag-eehersisyo, kapag naipon ito sa malalaking dami sa mga kalamnan at atay sa panahon ng anaerobic glycolysis. Mula sa mga kalamnan, ang lactic acid ay inilipat sa atay, kung saan ang glucose ay na-synthesize mula dito, na ibinalik sa gumagana.kalamnan.
Regulation ng carbohydrate metabolism
Ang prosesong ito ay isinasagawa ng nervous system, ng endocrine system (mga hormone) at sa intracellular level. Ang gawain ng regulasyon ay upang matiyak ang isang matatag na antas ng glucose sa dugo. Sa mga hormone na kumokontrol sa metabolismo ng karbohidrat, ang mga pangunahing ay insulin at glucagon. Ginagawa ang mga ito sa pancreas.
Ang pangunahing gawain ng insulin sa katawan ay ang pagpapababa ng antas ng glucose sa dugo. Ito ay maaaring makamit sa dalawang paraan: sa pamamagitan ng pagtaas ng pagtagos ng glucose mula sa dugo papunta sa mga selula ng katawan at sa pamamagitan ng pagtaas ng paggamit nito sa kanila.
- Insulin ay tinitiyak ang pagtagos ng glucose sa mga selula ng ilang mga tisyu - kalamnan at taba. Tinatawag silang insulin dependent. Pumapasok ang glucose sa utak, lymphatic tissue, pulang selula ng dugo nang walang paglahok ng insulin.
- Pinahusay ng insulin ang paggamit ng glucose ng mga selula sa pamamagitan ng:
- Pag-activate ng glycolysis enzymes (glucokinase, phosphofructokinase, pyruvate kinase).
- Pag-activate ng glycogen synthesis (dahil sa tumaas na conversion ng glucose sa glucose-6-phosphate at stimulation ng glycogen synthase).
- Pagbabawal ng gluconeogenesis enzymes (pyruvate carboxylase, glucose-6-phosphatase, phosphoenolpyruvate carboxykinase).
- Dagdagan ang pagsasama ng glucose sa pentose phosphate cycle.
Lahat ng iba pang hormones na kumokontrol sa metabolismo ng carbohydrate ay glucagon, adrenaline, glucocorticoids, thyroxine, growth hormone, ACTH. Pinapataas nila ang mga antas ng glucose sa dugo. In-activate ng glucagon ang pagkasira ng glycogen sa atay at ang synthesis ng glucose mula sa non-carbohydratemga nauna. Ina-activate ng adrenaline ang pagkasira ng glycogen sa atay at mga kalamnan.
Mga paglabag sa Exchange. Hypoglycemia
Ang pinakakaraniwang mga karamdaman ng metabolismo ng carbohydrate ay hypo- at hyperglycemia.
Ang Hypoglycemia ay isang estado ng katawan na sanhi ng mababang antas ng glucose sa dugo (mas mababa sa 3.8 mmol/l). Ang mga dahilan ay maaaring: isang pagbawas sa paggamit ng sangkap na ito sa dugo mula sa bituka o atay, isang pagtaas sa paggamit nito ng mga tisyu. Ang hypoglycemia ay maaaring humantong sa:
- Patolohiya ng atay - may kapansanan sa glycogen synthesis o glucose synthesis mula sa mga non-carbohydrate precursor.
- Carbohydrate starvation.
- Matagal na pisikal na aktibidad.
- Pathologies ng kidney - may kapansanan sa reabsorption ng glucose mula sa pangunahing ihi.
- Mga sakit sa panunaw - mga pathologies ng pagkasira ng mga carbohydrates ng pagkain o ang proseso ng pagsipsip ng glucose.
- Mga pathologies ng endocrine system - labis na insulin o kakulangan ng thyroid hormones, glucocorticoids, growth hormone (GH), glucagon, catecholamines.
Ang matinding pagpapakita ng hypoglycemia ay hypoglycemic coma, na kadalasang nabubuo sa mga pasyenteng may type I diabetes mellitus na may labis na dosis ng insulin. Ang mababang glucose sa dugo ay humahantong sa oxygen at gutom sa enerhiya ng utak, na nagiging sanhi ng mga sintomas na katangian. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng napakabilis na pag-unlad - kung ang mga kinakailangang aksyon ay hindi ginawa sa loob ng ilang minuto, ang isang tao ay mawawalan ng malay at maaaring mamatay. Karaniwan, nakikilala ng mga pasyenteng may diyabetis ang mga palatandaan ng pagbaba ng antas ng glucose.dugo at alam kung ano ang gagawin - uminom ng isang baso ng matamis na juice o kumain ng matamis na tinapay.
Hyperglycemia
Ang isa pang uri ng carbohydrate metabolism disorder ay hyperglycemia - isang estado ng katawan na dulot ng patuloy na mataas na blood glucose level (mahigit sa 10 mmol/l). Ang mga dahilan ay maaaring:
- patolohiya ng endocrine system. Ang pinakakaraniwang sanhi ng hyperglycemia ay diabetes mellitus. Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng type I at type II na diyabetis. Sa unang kaso, ang sanhi ng sakit ay kakulangan ng insulin na sanhi ng pinsala sa mga pancreatic cells na naglalabas ng hormone na ito. Ang pagkatalo ng glandula ay kadalasang autoimmune sa kalikasan. Ang Type II diabetes mellitus ay bubuo sa normal na produksyon ng insulin, samakatuwid ito ay tinatawag na non-insulin dependent; ngunit hindi ginagawa ng insulin ang tungkulin nito - hindi ito nagdadala ng glucose sa mga selula ng kalamnan at adipose tissue.
- neurosis, pinapagana ng stress ang produksyon ng mga hormone - adrenaline, glucocorticoids, thyroid gland, na nagpapataas ng pagkasira ng glycogen at ang synthesis ng glucose mula sa mga non-carbohydrate precursor sa atay, pinipigilan ang synthesis ng glycogen;
- patolohiya sa atay;
- labis na pagkain.
Sa biochemistry, ang metabolismo ng carbohydrate ay isa sa mga pinakakawili-wili at malawak na paksa para sa pag-aaral at pananaliksik.
