Karbonhidratlar, proteinler ve yağlarla birlikte insan ve hayvan vücudunun temelini oluşturan geniş bir organik madde grubudur. Karbonhidratlar vücudun her hücresinde bulunur ve çeşitli işlevleri yerine getirir. Esas olarak glikoz ile temsil edilen küçük karbonhidrat molekülleri vücutta hareket edebilir ve bir enerji işlevi görebilir. Büyük karbonhidrat molekülleri hareket etmez ve esas olarak bir yapı işlevi görür. Yiyeceklerden, bir kişi sadece küçük molekülleri çıkarır, çünkü sadece bağırsak hücrelerine emilebilirler. Vücudun kendini inşa etmesi gereken büyük karbonhidrat molekülleri. Gıda karbonhidratlarının glikoza parçalanması ve ondan yeni moleküllerin sentezi için tüm reaksiyonların yanı sıra bu maddelerin vücuttaki diğer sayısız dönüşümlerine biyokimyada karbonhidrat metabolizması denir.
Sınıflandırma
Yapısına bağlı olarak, birkaç karbonhidrat grubu vardır.
Monosakkaritler, sindirim sisteminde parçalanmayan küçük moleküllerdir. Bunlar glikoz, fruktoz, galaktoz.
Disakkaritler, sindirim sisteminde iki monosakkarite parçalanan küçük karbonhidrat molekülleridir. Örneğin, laktoz - glikoz ve galaktoz için, sakaroz - glikoz ve fruktoz için.
Polisakaritler, birbirine bağlı yüz binlerce monosakarit kalıntısından (esas olarak glikoz) oluşan büyük moleküllerdir. Bu nişasta, et glikojeni.
Karbonhidratlar ve diyetler
Polisakkaritlerin sindirim sistemindeki parçalanma süresi, suda çözünme yeteneklerine bağlı olarak farklıdır. Bazı polisakkaritler bağırsaklarda hızla parçalanır. Daha sonra çürümeleri sırasında elde edilen glikoz hızla kan dolaşımına girer. Bu tür polisakkaritlere "hızlı" denir. Diğerleri bağırsağın su ortamında daha kötü çözünürler, bu nedenle daha yavaş parçalanırlar ve glikoz kana daha yavaş girer. Bu tür polisakkaritlere "yavaş" denir. Bu elementlerden bazıları bağırsaklarda hiç parçalanmaz. Bunlara çözünmeyen diyet lifi denir.
Genellikle, "yavaş veya hızlı karbonhidratlar" adı altında polisakkaritlerin kendisini değil, onları büyük miktarlarda içeren gıdaları kastediyoruz.
Karbonhidrat listesi - hızlı ve yavaş, tabloda sunulmuştur.
| Hızlı karbonhidratlar | Yavaş karbonhidratlar |
| kızarmış patates | Kepekli ekmek |
| Beyaz ekmek | İşlenmemiş pirinç taneleri |
| Patates püresi | Bezelye |
| Bal | Yulaf ezmesi |
| Havuç | Karabuğday lapası |
| Mısır gevreği | Çavdar kepekli ekmek |
| Şeker | Şekersiz taze sıkılmış meyve suyu |
| Müsli | Kepekli Makarna |
| Çikolata | Kırmızı fasulye |
| Haşlanmış patates | Süt |
| Bisküvi | Taze meyveler |
| Mısır | Acı çikolata |
| Beyaz Pirinç | Fruktoz |
| Kara ekmek | Soya fasulyesi |
| Pancar | Yeşil sebzeler, domatesler, mantarlar |
| Muz | - |
| Reçel | - |
Diyet için ürün seçerken, bir beslenme uzmanı her zaman hızlı ve yavaş karbonhidratların bir listesine güvenir. Bir üründe veya öğünde yağlarla birlikte hızlı yağ birikmesine yol açar. Niye ya? Kan şekerindeki hızlı artış, vücuda yağ oluşumu için yol da dahil olmak üzere bir glikoz deposu sağlayan insülin üretimini uyarır. Sonuç olarak kek, dondurma, patates kızartması yerken çok çabuk kilo alınır.
Sindirim
Biyokimya açısından, karbonhidratların metabolizması üç aşamada gerçekleşir:
- Sindirim. Yiyecekleri çiğneme sırasında ağızda başlar.
- Karbonhidratların uygun metabolizması.
- Değişimin nihai ürünlerinin eğitimi.
Karbonhidratlar insan beslenmesinin temelidir. formüle görerasyonel beslenme, gıda bileşiminde protein veya yağlardan 4 kat daha fazla olmalıdır. Karbonhidrat ihtiyacı bireyseldir, ancak ortalama olarak bir kişinin günde 300-400 g'a ihtiyacı vardır. Bunların yaklaşık %80'i patates, makarna, tahılların bileşiminde nişasta ve %20'si hızlı karbonhidratlardır (glikoz, fruktoz).
Vücuttaki karbonhidrat değişimi de ağız boşluğunda başlar. Burada, tükürük enzimi amilaz, polisakkaritler - nişasta ve glikojen üzerinde etkilidir. Amilaz, polisakkaritleri mideye giren büyük parçalara - dekstrinlere hidrolize eder (parçalar). Karbonhidratlara etki eden enzimler yoktur, bu nedenle midede bulunan dekstrinler hiçbir şekilde değişmez ve sindirim kanalı boyunca ilerleyerek ince bağırsağa girer. Burada, birkaç enzim karbonhidratlar üzerinde etkilidir. Pankreas suyu amilaz, dekstrinleri disakkarit m altoza hidrolize eder.
Spesifik enzimler, bağırsak hücreleri tarafından salgılanır. M altaz enzimi m altozu monosakkarit glikoza hidrolize eder, laktaz laktozu glikoz ve galaktoza hidrolize eder ve sukraz sakarozu glikoz ve fruktoza hidrolize eder. Ortaya çıkan monozlar bağırsaklardan kana emilir ve portal damar yoluyla karaciğere girer.
Karbonhidrat metabolizmasında karaciğerin rolü
Bu organ, glikojenin sentez ve parçalanması reaksiyonları nedeniyle kanda belirli bir glikoz seviyesini korur.
Monosakkaritlerin birbirine dönüşüm reaksiyonları karaciğerde gerçekleşir - fruktoz ve galaktoz glikoza dönüştürülür ve glikoz fruktoza dönüştürülebilir.
Glukoneogenez reaksiyonları bu organda gerçekleşir -karbonhidrat olmayan öncülerden glikoz sentezi - amino asitler, gliserol, laktik asit. Ayrıca insülinaz enzimi yardımıyla insülin hormonunu nötralize eder.
Glikoz metabolizması
Glikoz, ana enerji kaynağı olduğu için karbonhidrat metabolizmasının biyokimyasında ve vücudun genel metabolizmasında önemli bir rol oynar.
Kandaki glikoz seviyesi sabit bir değerdir ve 4 - 6 mmol / l'dir. Bu elementin kandaki ana kaynakları:
- Yiyecek karbonhidratları.
- Karaciğer glikojeni.
- Amino asitler.
Glikoz vücutta tüketilir:
- enerji üretimi,
- Karaciğer ve kaslarda glikojen sentezi,
- amino asitlerin sentezi,
- yağ sentezi.
Doğal enerji kaynağı
Glikoz, tüm vücut hücreleri için evrensel bir enerji kaynağıdır. Kendi moleküllerinizi oluşturmak, kas kasılması, ısı üretimi için enerji gereklidir. Enerji salınımına yol açan glikoz dönüşüm reaksiyonları dizisine glikoliz denir. Glikoliz reaksiyonları oksijen varlığında gerçekleşebilir, daha sonra aerobik glikolizden bahseder veya oksijensiz koşullarda işlem anaerobiktir.
Anaerobik işlem sırasında, bir molekül glikoz iki molekül laktik aside (laktat) dönüştürülür ve enerji açığa çıkar. Anaerobik glikoliz çok az enerji sağlar: bir molekül glikozdan iki molekül ATP elde edilir - kimyasal bağları enerji biriktiren bir madde. almak için bu yolenerji, iskelet kaslarının kısa süreli çalışması için kullanılır - 5 saniyeden 15 dakikaya kadar, yani kaslara oksijen sağlayan mekanizmaların açılması için zaman yoktur.
Aerobik glikoliz reaksiyonları sırasında, bir molekül glikoz iki molekül pirüvik asit (piruvat) haline dönüşür. Süreç, kendi tepkimeleri için harcanan enerjiyi hesaba katarak 8 ATP molekülü verir. Piruvat daha ileri oksidasyon reaksiyonlarına girer - oksidatif dekarboksilasyon ve sitrat döngüsü (Krebs döngüsü, trikarboksilik asit döngüsü). Bu dönüşümlerin bir sonucu olarak, glikoz molekülü başına 30 ATP molekülü salınacaktır.
Glikojen değişimi
Glikojenin işlevi, bir hayvan organizmasının hücrelerinde glikozun depolanmasıdır. Nişasta, bitki hücrelerinde aynı işlevi görür. Glikojene bazen hayvan nişastası denir. Her iki madde de çok sayıda tekrar eden glikoz kalıntılarından oluşan polisakkaritlerdir. Glikojen molekülü, nişasta molekülünden daha dallı ve kompakttır.
Karbonhidrat glikojeninin vücuttaki metabolizma süreçleri özellikle karaciğer ve iskelet kaslarında yoğundur.
Glikojen, kan şekeri seviyeleri yüksek olduğunda yemekten 1-2 saat sonra sentezlenir. Bir glikojen molekülünün oluşumu için bir astar gereklidir - birkaç glikoz kalıntısından oluşan bir tohum. UTP-glukoz formundaki yeni kalıntılar, primerin ucuna sırayla eklenir. Zincir 11-12 artık büyüdüğünde, aynı parçalardan 5-6'lık bir yan zincir ona katılır. Şimdi primerden gelen zincirin iki ucu var - iki büyüme noktasıglikojen molekülleri. Bu molekül, kanda yüksek konsantrasyonda glikoz kaldığı sürece tekrar tekrar uzar ve dallanır.
Öğünler arasında glikojen parçalanır (glikojenoliz), glikoz açığa çıkar.
Karaciğer glikojeninin parçalanmasından elde edilir, kana geçer ve tüm organizmanın ihtiyaçları için kullanılır. Kaslardaki glikojenin parçalanmasından elde edilen glikoz sadece kasların ihtiyaçları için kullanılır.
Karbonhidrat olmayan öncülerden glikoz oluşumu - glukoneogenez
Vücudun yalnızca birkaç saatliğine glikojen şeklinde depolanmış yeterli enerjisi vardır. Bir günlük açlıktan sonra bu madde karaciğerde kalmaz. Bu nedenle, karbonhidrat içermeyen diyetler, tam açlık veya uzun süreli fiziksel çalışma sırasında, karbonhidrat olmayan öncüllerden - amino asitler, laktik asit gliserolden sentezi nedeniyle kandaki normal glikoz seviyesi korunur. Bütün bu reaksiyonlar esas olarak karaciğerde, ayrıca böbreklerde ve bağırsak mukozasında meydana gelir. Böylece karbonhidratların, yağların ve proteinlerin metabolizma süreçleri birbiriyle yakından ilişkilidir.
Amino asitlerden ve gliserolden glikoz, açlık sırasında sentezlenir. Yiyecek yokluğunda doku proteinleri amino asitlere, yağlar yağ asitlerine ve gliserole parçalanır.
Laktik asitten, glikoz yoğun egzersizden sonra, anaerobik glikoliz sırasında kaslarda ve karaciğerde büyük miktarlarda biriktiğinde sentezlenir. Kaslardan, laktik asit karaciğere aktarılır, burada glikoz sentezlenir ve çalışmaya geri döndürülür.kas.
Karbonhidrat metabolizmasının düzenlenmesi
Bu işlem sinir sistemi, endokrin sistem (hormonlar) tarafından ve hücre içi düzeyde gerçekleştirilir. Düzenlemenin görevi, kanda sabit bir glikoz seviyesi sağlamaktır. Karbonhidrat metabolizmasını düzenleyen hormonlardan başlıcaları insülin ve glukagondur. Pankreasta üretilirler.
Vücuttaki insülinin asıl görevi kan şekerini düşürmektir. Bu, iki yolla elde edilebilir: kandaki glikozun vücut hücrelerine nüfuzunu artırarak ve bunların içindeki kullanımını artırarak.
- İnsülin, glikozun kas ve yağ gibi belirli dokuların hücrelerine nüfuz etmesini sağlar. Bunlara insüline bağımlı denir. Glikoz, insülinin katılımı olmadan beyne, lenf dokusuna, kırmızı kan hücrelerine girer.
- İnsülin, hücreler tarafından glikoz kullanımını artırır:
- Glikoliz enzimlerinin aktivasyonu (glukokinaz, fosfofruktokinaz, piruvat kinaz).
- Glikojen sentezinin aktivasyonu (glikozun glikoz-6-fosfata dönüşmesinin artması ve glikojen sentazın uyarılması nedeniyle).
- Glukoneogenez enzimlerinin inhibisyonu (piruvat karboksilaz, glukoz-6-fosfataz, fosfoenolpiruvat karboksikinaz).
- Glikozun pentoz fosfat döngüsüne dahil edilmesini artırın.
Karbonhidrat metabolizmasını düzenleyen diğer tüm hormonlar glukagon, adrenalin, glukokortikoidler, tiroksin, büyüme hormonu, ACTH'dir. Kan şekerini yükseltirler. Glukagon, karaciğerde glikojenin parçalanmasını ve karbonhidrat olmayanlardan glikoz sentezini aktive eder.öncekiler. Adrenalin, karaciğer ve kaslardaki glikojenin parçalanmasını aktive eder.
Değişim ihlalleri. Hipoglisemi
Karbonhidrat metabolizmasının en yaygın bozuklukları hipo ve hiperglisemidir.
Hipoglisemi, düşük kan şekeri düzeylerinin (3,8 mmol/l'nin altında) neden olduğu bir vücut durumudur. Sebepler şunlar olabilir: Bu maddenin bağırsaktan veya karaciğerden kana alımında bir azalma, dokular tarafından kullanımında bir artış. Hipoglisemi şunlara yol açabilir:
- Karaciğer patolojisi - bozulmuş glikojen sentezi veya karbonhidrat olmayan öncülerden glikoz sentezi.
- Karbonhidrat açlığı.
- Uzun süreli fiziksel aktivite.
- Böbrek patolojileri - birincil idrardan glikozun yeniden emiliminin bozulması.
- Sindirim bozuklukları - gıda karbonhidratlarının parçalanması veya glikoz emilim sürecinin patolojileri.
- Endokrin sistem patolojileri - aşırı insülin veya tiroid hormonları, glukokortikoidler, büyüme hormonu (GH), glukagon, katekolamin eksikliği.
Hipogliseminin aşırı tezahürü, çoğunlukla aşırı dozda insülin alan tip I diyabet hastalarında gelişen hipoglisemik komadır. Düşük kan şekeri, beynin oksijen ve enerji açlığına yol açar ve bu da karakteristik semptomlara neden olur. Son derece hızlı gelişme ile karakterizedir - birkaç dakika içinde gerekli önlemler alınmazsa, kişi bilincini kaybeder ve ölebilir. Tipik olarak, diyabetik hastalar, glikoz seviyelerinde bir düşüşün belirtilerini tanıyabilir.kan ve ne yapacağını bil - bir bardak tatlı meyve suyu iç ya da tatlı bir çörek ye.
Hiperglisemi
Karbonhidrat metabolizması bozukluğunun başka bir türü hiperglisemidir - vücudun sürekli yüksek kan şekeri seviyesinin (10 mmol/l'nin üzerinde) neden olduğu bir durum. Nedenler şunlar olabilir:
- endokrin sistem patolojisi. Hipergliseminin en yaygın nedeni şeker hastalığıdır. Tip I ve tip II diyabet arasında ayrım yapın. İlk durumda, hastalığın nedeni, bu hormonu salgılayan pankreas hücrelerinin zarar görmesinden kaynaklanan insülin eksikliğidir. Bezin yenilgisi çoğunlukla doğada otoimmündir. Tip II diabetes mellitus, normal insülin üretimi ile gelişir, bu nedenle insüline bağımlı olmayan olarak adlandırılır; ancak insülin işlevini yerine getirmez - glikozu kas ve yağ dokusu hücrelerine taşımaz.
- nevroz, stres hormonların üretimini aktive eder - adrenalin, glukokortikoidler, tiroid bezi, glikojenin parçalanmasını ve karaciğerdeki karbonhidrat olmayan öncülerden glikoz sentezini arttırır, glikojen sentezini engeller;
- karaciğer patolojisi;
- aşırı yeme.
Biyokimyada karbonhidrat metabolizması, çalışma ve araştırma için en ilginç ve kapsamlı konulardan biridir.
