расщепление в организме и основные группы углеводов
Углеводы — это питательные вещества, присутствующие почти во всех продуктах питания, в основном в пище растительного происхождения. Организм использует их для получения энергии, которую расходует на многочисленные реакции метаболизма: углеводы — это основное «горючее» организма.
ВИДЫ УГЛЕВОДОВ
Углеводы состоят из атомов углерода, кислорода и водорода. Они также называются гидратами углерода, поскольку каждый его атом соединен с атомом кислорода и двумя атомами водорода — в такой же пропорции кислород и водород содержатся в молекулах воды (Н20). Согласно химическому составу и структурным единицам — сахаридам, выделяют основные группы углеводов.
Простые углеводы, или сахара, состоят из одной структурной единицы и называются моносахаридами — например, глюкоза, фруктоза и галактоза; дисахариды состоят из двух структурных единиц — например, пищевой сахар, состоящий из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Лактоза — молочный сахар, состоит из молекул глюкозы и галактозы; мальтоза состоит из двух молекул глюкозы. Сложные углеводы называются
Злаки, корнеплоды и овощи — это продукты, содержащие много углеводов, которые составляют основу рациона человека.
РАСЩЕПЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ В ОРГАНИЗМЕ
Большая часть углеводов, присутствующих в продуктах питания, являются ди- и полисахаридами, но только моносахариды благодаря крошечному размеру могут всасываться через стенки пищеварительного тракта. Поэтому сложные углеводы вступают в реакцию с ферментами, расщепляющими их на структурные единицы — моносахариды. Завершающим этапом процесса пищеварения является усвоение молекул глюкозы, фруктозы и галактозы, которые транспортируются к печени, где превращаются в глюкозу, поступающую в кровь и разносящуюся по всему организму. ГЛЮКОЗА
Человеческий организм может использовать как источник энергии только один вид углеводов — глюкозу. Молекулы глюкозы, высвобожденные в процессе расщепления сложных углеводов, всасываются в кишечнике или в печени. Глюкоза стоком крови разносится к тканям, где происходит химический процесс высвобождения из нее энергии. Уровень глюкозы в крови настолько важен, что всегда, делая анализ крови, измеряют ее концентрацию, которая называется уровнем сахара в крови, — это индикатор состояния здоровья человека.
Все продукты питания в большем или меньшем количестве содержат углеводы, за исключением тех, которые состоят исключительно из жиров, например масла. Продукты, наиболее богатые глюкозой, — это злаки и их производные, овощи, корнеплоды, фрукты, а также сахар, мед и сладости.
КЛЕТЧАТКА
Целлюлоза (клетчатка) — это сложный углевод, формирующий стенки растительных клеток. У травоядных животных есть пищеварительные ферменты, помогающие переваривать целлюлозу, расщепляя ее на составляющие — молекулы глюкозы, которые всасываются кишечником и используются для пополнения энергетического потенциала. Человеческий организм не вырабатывает ферментов, способных переваривать клетчатку, которую также называют растительными волокнами, выводящимися из нашего организма без изменения. Тем не менее употреблять их очень полезно, и их выведение свидетельствует о хорошей работе толстого кишечника.
tardokanatomy.ru
регуляция и этапы в организме человека
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.
Для чего нужны углеводы
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:
- Энергетическая — приблизительно 70% калорийности приходится на углеводы. Для того, чтобы реализовался процесс окисления 1 г углеводов организму требуется 4,1 ккал энергии.
- Строительная — принимают участие в построении клеточных компонентов.
- Резервная — создают депо в мышцах и печени в виде гликогена.
- Регуляторная — некоторые гормоны по своей природе являются гликопротеинами. Например, гормоны щитовидной железы и гипофиза — одна структурная часть таких веществ белковая, а другая — углеводная.
- Защитная — гетерополисахариды принимают участие в синтезе слизи, которая покрывает слизистые оболочки дыхательных путей, органов пищеварения, мочеполового тракта.
- Принимают участие в распознавании клеток.
- Входят в состав мембран эритроцитов.
- 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.
Этап 5 — метаболизм углеводов в печени
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.
Особенности метаболизма по ГИ
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:
| Наименование | ГИ | Кол-во углеводов |
| Семечки подсолнуха сухие | 8 | 28.8 |
| Арахис | 20 | 8.8 |
| Брокколи | 20 | 2.2 |
| Грибы | 20 | 2.2 |
| Салат листовой | 20 | 2.4 |
| Салат-латук | 20 | 0.8 |
| Помидоры | 20 | 4.8 |
| Баклажаны | 20 | 5.2 |
| Зеленый перец | 20 | 5.4 |
Особенности метаболизма по ГН
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:
| Наименование | ГН | Калорийность |
| Семечки подсолнуха сухие | 2.5 | 520 |
| Арахис | 2.0 | 552 |
| Брокколи | 0.2 | 24 |
| Грибы | 0.2 | 24 |
| Салат листовой | 0.2 | 26 |
| Салат-латук | 0.2 | 22 |
| Помидоры | 0.4 | 24 |
| Баклажаны | 0.5 | 24 |
| Зеленый перец | 0.5 | 25 |
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:
- У нетренированного человека с медленным обменом веществ. Гликогеновые клетки при снижении уровня глюкагона возвращаются в печень, где перерабатываются в триглицериды.
- У спортсмена. Гликогеновые клетки под воздействием инсулина массово запираются в мышцах, давая запас энергии для следующих упражнений.
- 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).
Оцените материалЭксперт проекта. диагностика, лечение, первичная, вторичная профилактика заболеваний почек, суставов, сердечно-сосудистой системы; дифференциальная диагностика заболеваний различных органов и систем; рекомендации по диетическому питанию, физическим нагрузкам, лечебной физкультуре, подбор индивидуальной схемы питания.
Редакция Cross.Expert
cross.expert
Роль и функции углеводов в организме человека
Углеводы – это самый распространенный класс органических веществ. Роль углеводов в организме разнообразна, зависит от их строения, места образования. Максимальное количество углеводов содержится в растениях, где их концентрация достигает 90%. Это объясняется способностью растений синтезировать углеводы из углекислого газа и воды под действием лучей солнца. Называется такая реакция фотосинтезом.
В фотосинтезе принимает участие пигмент хлорофилл. В животных организмах концентрация углеводов значительно меньше, составляет в среднем 2% от массы тела. Некоторые авторы указывают содержание 20%, подразумевая концентрацию в сухом остатке живых существ. В организме человека, по мнению профессора А.П. Нечаева, содержание углеводов не превышает 1% от массы всего тела.
Образование углеводов в живых системах происходит иначе, чем в растениях. Есть также различия в строении.
Состав углеводов
Название класса сформулировали первооткрыватели, у которых сложилось впечатление о содержании в новых веществах угля – углерода и воды в строго определенном соотношении. Впоследствии был установлено, что строение и состав углеводов несколько иной. Название осталось. В начале 20 века Международная комиссия рекомендовала другое название, которое на практике не закрепилось. Приводить его здесь не имеет смысла.
Углеводы – огромный класс веществ, который принято подразделять на простые и сложные
Простые углеводы, несмотря на название, устроены не очень просто. Называют их моносахаридами. По количеству атомов углерода они подразделяются на группы. В целом атомов углерода и атомов кислорода у них содержится поровну, количество атомов водорода вдвое больше, чем каждого из указанных.
- Триозы – содержат в основе молекулы три атома углерода. В свободном виде встречаются редко. Производные триоз, содержащие фосфор, образуются при расщеплении углеводов в организме человека.
- Тетрозы распространены мало.
- Пентозы (5 атомов углерода в скелете молекулы) встречаются в природе чаще, обычно, как составляющая часть более крупных соединений.
- Гексозы – самая важная и распространенная группа простых углеводов. Они содержат 6 атомов углерода. К гексозам относится глюкоза, фруктоза, галактоза и многие другие вещества. Самый важный простой углевод, обеспечивающий все обменные процессы человека, — это глюкоза. В биохимических реакциях в организме она участвует в виде фосфорных производных. Сложные углеводы также подразделяются на группы. Атомов кислорода в них меньше, чем атомов углерода. Сложные углеводы могут иметь средние размеры и очень большие размеры.
Сложные углеводы средних размеров называют сахароподобными или олигосахаридами. Приставка в переводе с греческого обозначает «малый». Они содержат до 10 остатков моносахаридов.
- Сложные углеводы с очень большой молекулярной массой называют несахароподобными или полисахаридами.
- Они имеют длинные, иногда разветвленные цепи из моносахаридов. При разрушении под действием воды все полисахариды в конечном итоге распадаются до смеси моносахаридов.
Роль углеводов в организме
В целом в биосфере углеводов содержится больше, чем всех остальных органических соединений в сумме. Простые и сложные углеводы в равной мере важны для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Главные функции углеводов в организме можно представить в перечне.
- При окислении 1 гр углеводов в организме образуется 4 ккал энергии, часть из которой расходуется на обеспечение нужд органов, тканей, работу сердца, мышц. «Лишняя» энергия, не востребованная в данный момент времени, может запасаться в особенном соединении – АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). При появлении потребности АТФ может расщепляться и снабжать организм недостающей энергией. Углеводы обеспечивают 58% суточных энергозатрат человека.
- Разнообразно участие углеводов в непосредственном и опосредованном построении тканей организма.
- Сложные производные – мукополисахариды формируют соединительные ткани, хрящевое наполнение суставов.
- Остатки моносахаридов, образующиеся при расщеплении углеводов в организме, используются для образования (биосинтеза) новых белков, липидов.
- Функции углеводов в клетке заключаются в регуляции обмена жиров. Часто при сильных физических нагрузках, низком содержании углеводов в рационе происходит накопление вредных продуктов, например, ацетона. Все особенности питания в период активных физических занятий целесообразно согласовать со специалистом.
- Многие моносахариды имеют сладкий вкус, доставляют удовольствие при приеме пищи. Это один из необходимых источников положительных эмоций, необходимых для нормальной работы нервной системы.
- Простые и сложные углеводы участвуют в запасании (депонировании) энергии. При избытке моносахаридов из них образуется полисахарид – гликоген, который накапливается в печени и мышцах.
- Разнообразны специфические функции углеводов в организме.
- Сложные производные принимают участие в формировании группы крови.
- Некоторые биополимеры, имеющие углеводную составляющую, расщепляют чужеродные вирусы, токсины.
- Комплексы белков с углеводами обеспечивают передачу нервных импульсов.
- Гепарин предотвращает образование сгустков в кровеносных сосудах.
- Важна функция углеводов в клетках печени. Глюкуроновая кислота, образующаяся при окислении глюкозы, связывает токсины в печени, превращает их в растворимую форму, которая легко выводится из организма.
Расщепление углеводов в организме
По пищевой ценности углеводы подразделяют на усваиваемые и неусваиваемые.
К усваиваемым относят:
- моносахариды,
- сахароподобные сложные углеводы,
- некоторые несахароподобные углеводы.
Из полисахаридов человек может усваивать только крахмал, гликоген (животный крахмал).
Легче всего усваиваются углеводы с маленькой и средней массой молекулы. По этому признаку происходит деление на быстрые и медленные углеводы.
- Моносахариды, например глюкоза, усваиваются очень быстро, т.к. ей не нужно претерпевать никаких предварительных реакций. Углеводы, состоящие из смеси двух моносахаридов усваиваются тоже быстро. Например, мед состоит из смеси равных частей глюкозы и фруктозы. Глюкоза к усвоению готова. Фруктозе нужно только немного видоизмениться.
- Огромные молекулы полисахаридов, типа крахмала, гликогена, усваиваются медленнее. Цепь, состоящая из нескольких тысяч звеньев сначала должна претерпеть расщепление до моносахаридов. На это уходит время и некоторая энергия.
Быстрые и медленные углеводы
Быстрые и медленные углеводы одинаково важны для человека. Следует учитывать скорость их расщепления, в соответствии с которой корректировать рацион. Интенсивность процессов усвоения углеводов характеризуется гипогликемическим индексом углеводов, который отображает способность продукта повышать уровень глюкозы в крови. Чем быстрее происходит всасывание в пищевом тракте, тем быстрее увеличивается концентрация глюкозы в крови.
- Максимальный гипогликемический индекс углеводов имеет глюкоза, 105 единиц. Солодовый сахар – мальтоза, состоящий из двух остатков глюкозы имеет показатель 100 единиц.
- Фруктоза характеризуется цифрой 20. Это объясняется тем, что для превращения в глюкозу она должна перегруппироваться (изомеризоваться). На такую трансформацию фруктозы требуется время.
- Низкий показатель фруктозы объясняет не очень высокие цифры ГИ для сахарозы (59). Она состоит из двух связанных звеньев, одним из которых является фруктоза. Нужно звенья сначала расщепить, потом фруктозе видоизмениться.
- У меда такие же моносахариды – глюкоза и фруктоза, но они не связаны друг с другом, находятся в смеси. Звенья расщеплять не нужно. ГИ меда выше, чем у сахарозы, составляет 87.
- У крахмала, содержащегося в приготовленных продуктах: вареном белом рисе, картофеле, пшеничном хлебе ГИ не мал, составляет 72; 90, 72, соответственно. Это объясняется расщеплением молекул крахмала при термической обработке.
Углеводы, в отличие от жиров и белков, начинают расщепляться уже в ротовой полости. В слюне присутствует фермент, ускоряющий эти процессы. Это одна из причин, из-за которой пищу рекомендуют тщательно пережевывать. Затем расщепление продолжается в остальных отделах пищевого тракта. В конечном итоге все усвояемые углеводы расщепляются, превращаются в глюкозу.
- Часть глюкозы окисляется с образованием энергии.
- Другая часть расщепляется и поставляет осколки молекул в другие обменные.
- «Лишняя» глюкоза запасается в виде животного крахмала – гликогена, откладывается в печени и мышцах про запас.
Полисахариды: целлюлоза, инулин, пектин не усваиваются в организме. Они относятся к балластным веществам.
Роль балластных веществ
- Клетчатка, которая относится к неусваиваемым веществам, усиливает работу кишечника. Она инициирует сокращение гладких мышц, благодаря которому пища эффективнее продвигается по кишечному тракту.
- Балластные вещества препятствуют гниению остатков пищи в кишечнике, нормализуют его микрофлору.
- Пектиновые вещества, которые также не усваиваются организмом человека, способствуют выведению солей тяжелых металлов, радионуклеидов, токсичных компонентов. Диету с повышенным содержанием пектиновых веществ назначали ликвидаторам последствий трагедии на ЧАЭС.
- Балластные вещества способствуют выведению излишков холестерина.
- Пищевые волокна нормализуют обмен жиров, минимизируя вероятность появления ожирения.
Источники углеводов
Из всего количества потребляемых человеком углеводов 80% составляет крахмал и тростниковый сахар — сахароза. Крахмал содержится в значительных количествах в картофеле, зерновых, бобовых культурах. В пшенице, просе, рисе, гречихе крахмала содержится более 50%, в горохе — 44%, в овсе – 36,5%. Из приведенных зерновых гречиха отличается максимальным содержанием клетчатки – 10,8%. Это в 2 раза больше, чем в горохе; в 4 раза больше, чем в кукурузе, любых сортах пшеницы. Важно отметить, что при повышении сортности хлеба в нем в 1,5 раза в среднем увеличивается содержание крахмала и в 3 раза сокращается концентрация клетчатки. Для здорового питания рекомендуют употреблять хлеб из муки с минимальной степенью очистки, грубого помола.
- В период развития человечество старалось максимально очистить пищевое сырье. Научились освобождать зерна круп от микропримесей шелухи, рафинировать и отбеливать сахар. Со временем выяснилось, что в процессе старательной очистки пищевого сырья теряется много ценных компонентов. В продаже стал появляться хлеб грубого помола, желтый сахар, не полностью отбеленный рис. На отечественном рынке ассортимент здоровых продуктов еще не очень велик, но тенденция обнадеживает.
Главные источники углеводов – это овощи и фрукты
- Самый распространенный простой углевод – глюкоза (виноградный сахар). Ее много в ягодах, фруктах, меде, зеленых частях растений.
- Фруктоза содержится в меде, свекле, фруктах, входит составной частью в тростниковый сахар.
- Тростниковый сахар – сахарозу получают из сахарного тростника, свеклы. Концентрация сахарозы велика в продуктах, к которым ее добавляют. Это кондитерские изделия, соки, джемы, напитки, мороженое.
- Молочный сахар лактоза содержится в молоке. Это очень полезное вещество для детей и части взрослых, у которых сохранилась активность фермента ее расщепляющего. Взрослые люди у которых этот фермент уже не активен, цельное молоко переваривают плохо. В таком случае лучше употреблять кисломолочные продукты.
Неусваиваемые углеводы содержатся в овощах, фруктах. В кожуре цитрусовых, например, их содержится до 30%; в кожуре яблок – до 20%.
Сколько углеводов нужно в день
Рекомендации должны быть индивидуальными, определяться энергозатратами человека. Ответить на вопрос — сколько углеводов нужно в день употреблять каждому – сложно. Средний диапазон – 365 – 500 гр в сутки. В России принята норма – 5 гр усваиваемых углеводов на 1 кг массы тела. При тяжелой физической работе эта цифра может быть увеличена до 8 гр.
При этом содержание крахмала может составлять 350 гр, простых и сахароподобных сложных углеводов – от 50 гр до 100 гр. Последние рекомендации ВОЗ устанавливают 10% предел содержания свободных, быстрых сахаров. Минимальная масса балластных веществ – 25 гр. Людям, увлекающимся любыми видами спорта, норму следует уточнить у специалиста, располагающего информацией об индивидуальной физической нагрузке.
Избыток углеводов в организме вызывает системные нарушения обмена всех веществ. Заболевания, связанные с неправильной организацией питания называются алиментарными. При избытке углеводов в организме перегружается поджелудочная железа, которая продуцирует гормон – инсулин. Это может привести к диабету, ожирению, нарушению работы нервной системы.
Недостаток углеводов в организме приводит к понижению энергетического тонуса. Человек может ощущать упадок сил, апатию, постепенно проявляются нарушения липидного обмена. Могут возникать негативные проявления со стороны деятельности нервной системы. Первые признаки недостатка углеводов в организме должны послужить сигналом к необходимости изменить рацион.
Разумный подход к организации питания будет вознагражден хорошим физическим состоянием человека.
Алексей Динулов, Элит — Тренер FPA
leaderfit.ru
Углеводный обмен в организме человека: регулируем процессы
Наше тело — сложнейший механизм и лаборатория одновременно. Все процессы в нём уникально точны и взвешены. Вот например: углеводный обмен в организме человека. Какова его регуляция и как его можно улучшить?
Всем привет, с вами Светлана Морозова. Каждый из нас хочет быть здоровым и красивым, давайте посмотрим, что нужно знать, чтоб быть ближе к желаемому.
Друзья! Я, Светлана Морозова, приглашаю вас на мега полезные и интересные вебинары! Ведущий, Андрей Ерошкин. Эксперт по восстановлению здоровья, дипломированный диетолог.
Темы предстоящих вебинаров:
- Как похудеть без силы воли и чтобы вес не вернулся снова?
- Как снова стать здоровым без таблеток, естественным способом?
- Откуда берутся камни в почках и что делать, чтобы они не появлялись снова?
- Как перестать ходить по гинекологам, родить здорового ребёнка и не состариться в 40 лет?
ЗАПИСАТЬСЯ НА ВЕБИНАР
Что происходит
Углеводный обмен в организме человека (У.о.) — это взаимосвязанный ряд процессов изменения углеводов в теле любой живой особи.
И начинается он с первой секунды, как только пища попала в ротовую полость. Она пережёвывается и смачивается слюной, а содержащийся в слюне фермент амилаза начинает расщепление крахмала. Поэтому очень важно тщательно пережёвывать пищу и не торопиться за обедом.
Основное расщепление углеводов происходит в кишечнике — в его тонком отделе. Там сложные соединения (полисахариды) расщепляются до простых (моносахариды) и доставляются кровотоком к нуждающимся органам и тканям.
Часть моносахаридов (глюкоза) откладывается в печеночных клетках запасом гликогена. Скорость проникновения глюкозы зависит от проницаемости клеточных оболочек. Например, клетки печени её очень легко воспринимают, а у мышц во время работы, проницаемость клеточных мембран увеличивается. Но когда мышцы остаются в покое глюкоза проникает в них с трудом, с затратой дополнительной энергии.
Гликоген в мышцах, как и в печени, является своеобразным неприкосновенным запасом на случай голода или усиленной работы. При работе мышц, с помощью фермента фосфорилазы, запасы гликогена расщепляются и освобождают энергию для мышечного сокращения.
Процесс этот может происходить при недостаточном количестве кислорода (анаэробно), тогда он называется гликолиз. При этой реакции одна молекула глюкозы расщепляется на две молекулы АТФ и две молекулы молочной кислоты (которая может накапливаться в мышцах, а при большом её скоплении — вызывать болезненные ощущения). При хорошем снабжении кислородом молочная кислота не образуется, конечные продукты реакции, помимо АТФ становятся Н2О и СО2.
Конечно, если рассматривать эти реакции с точки зрения профессиональной медицины, всё гораздо сложнее, но мы не будем заглубляться и приводить здесь сложнейшие биохимические схемы.
Кто этим управляет
Кратко можно сказать, что регулирует все процессы У.о. гормоны и ЦНС.
Вырабатываемый в поджелудочной железе, инсулин действует на накопление в печени и мышцах гликогена. Глюкагон, его антагонист, производимый в той же железе, напротив, вызывает расщепление гликогена до глюкозы. Этому же помогает и адреналин (гормон мозгового вещества надпочечников), а также кортизон, гидрокортизон (гормоны коры надпочечников). В углеводном обмене участвует и соматотропный гормон (выделяемый гипофизом) и гормоны щитовидной железы.
Управляет всем — центральная нервная система.
С возрастом уровень глюкозы в крови немного меняется. Так, например, у детей до 14 лет это 3,5 — 5,6 ммоль/л, у взрослых — 3,2 — 5,5, а у людей старше 60 лет — 4,6 — 6,4.
Для чего нужен углеводный обмен в организме человека?
Углеводы составляют больше половины всей нашей пищи. При нагрузках, как физических, так и умственных, потребность в них возрастает. Это крайне необходимые для живого организма. Они:
- являются главным источником энергии для нервной системы и мозга;
- питают все мышцы тела и самое главное — сердечную;
- участвуют в белковом и жировом обмене, синтезе гормонов и ферментов, а также других необходимых веществ;
- непериваримые полисахариды (пищевые волокна) активизируют перистальтику кишечника и способствуют правильной его работе;
- входят в состав слизей и тем защищают ткани организма.
Кто-то может спросить: а как же обходятся без углеводов целые народы, причём, столетиями и даже тысячелетиями? Например, кочевники, которые всю жизнь проводят среди неплодородных степей, где невозможно вырастить никакие злаки. Или народы Севера, на котором кроме ягеля, ничего не растёт. Эти люди, из поколения в поколение, питаются только продуктами животноводства, да ещё рыбой.
Не беспокойтесь! При необходимости углеводы прекрасно фабрикуются из белков и жиров. И это восполняет все потребности организма.
Однако избыток углеводов в пище приводит к тому, что в процессе метаболизма они откладываются в жир.
Нарушения
Более всего У.о. зависит от гормональной регуляции. Сахарный диабет является, к сожалению, самым распространённым заболеванием У.о.
Происходит он от недостаточной выработки инсулина. Для него характерно повышение уровня сахара в крови (гипергликемия) и выделение его с мочой (глюкозурия).
Пора сделать верный выбор для своего здоровья. Пока не поздно – действуй! Теперь 1000-летние рецептуры доступны и для тебя. 100 % натуральные комплексы Традо – это лучший подарок твоему организму. Начни восстанавливать своё здоровье уже сегодня!
Вызывается это состояние недостатком выработки инсулина: глюкоза, вместо того, чтобы откладываться в виде гликогена в печени и мышцах, продолжает «плавать» в крови и избыток её выделяется с мочой. Клетки и органы её недополучают. А поскольку запасов её в организме совсем не делается, через короткое время в крови становится её слишком мало и может наступить диабетическая кома.
По сообщению ВОЗ примерно 90% всех случаев диабета — это диабет 2 типа. Он развивается при гиподинамии и избыточном весе. При нём инсулин может вырабатываться в достаточном количестве, но организм не может правильно его использовать.
Основные симптомы заболевания таковы:
- частое и обильное мочевыделение, даже по ночам;
- сильная жажда;
- постоянное чувство голода, несмотря на полноценное питание;
- необъяснимое похудение (характерно для диабета 1 типа).
Среди других признаков, которые проявляются не всегда, можно назвать нарушение зрения, заболевания кожи, зуд, мышечная слабость и др.
Что же делать?
Прежде всего нормализовать свой образ жизни и соблюдать его придётся до конца своих дней! Это:
Диета при диабете исключает сахар и содержащие его продукты, его заменяют ксилитом или сорбитом.
Больным рекомендуется рыба и мясо (нежирные), творог, сыр, яйца, овощи зеленого цвета, грибы, хлеб — только из муки грубого помола. Кушать нужно небольшими порциями через каждые 2-3 часа.
И обязательно исправить свой малоподвижный образ жизни: заняться ежедневной гимнастикой, пешими прогулками, плаваньем, альпийской ходьбой, бегом, упражнениями на тренажёрах (благо, сейчас они почти в каждом дворе!), посильными видами спорта.
Бывали случаи, когда на начальных стадиях этого заболевания вышеприведённых мер было достаточно, чтобы остановить его нарушение. Лечения медикаментами уже не требовалось.
Лечение инсулином вам назначит только врач. Этот препарат вводится с помощью инъекций, увы, таблетки от сахарного диабета ещё не изобрели, хотя есть таблетированные сахароснижающие средства и их широко рекламируют на различных презентациях.
Внимание бодибилдерам!
Чтобы испытать тяжёлые последствия нарушения У.о. не обязательно иметь хронические заболевания. Бывает, что работающие мышцы потратили всю глюкозу, тогда она начинает поступать в кровь из печени. Если запасы закончились и в ней, печень начинает синтезировать гликоген из белков и жиров.
При очень тяжёлой изматывающей работе весь гликоген может израсходоваться и возникнет состояние гипогликемии (пониженного содержания сахара в крови).
Оно может сопровождаться бледностью, дрожью, потливостью, слабостью, аритмией сердца, головной болью, головокружениями и пр. Поэтому при больших нагрузках и занятиях спортом особенно важно полноценное питание.
Надеюсь, что вы, дорогие мои читатели, будете правильно питаться и вести активный образ жизни и никакие нарушения У.о. вас никогда не коснуться!
На сегодня всё.
Подписывайтесь на мой блог, рекомендуйте его своим друзьям, делитесь ссылками.
Всем пока!
Этой статьей стоит поделиться
Добавить в закладки
smotrivita.ru
Углеводный обмен в организме человека: регулируем и улучшаем…
Сказ про углеводный обмен в организме человека, про причины сбоя в организме, про то, как можно улучшить обмен углеводами и лечится ли этот сбой таблетками. Я все рассказал в этой статье. Поехали!
— Ты, Иван-царевич, на меня не смотри. Я — Волк. Мне положено одним мясом питаться. Для человека важны и травки всякие, и фрукты-овощи. Без них не будет у тебя ни сил, ни здоровья…
Привет, друзья! О том, насколько важен углеводный обмен в организме человека, сказано немало, но нет ничего более забываемого, чем прописные истины. Поэтому, не расписывая сложную биохимию, я кратко поведаю то основное, что ни в коем случае нельзя выбрасывать из головы. Итак, читайте мою презентацию и запоминайте!
Полезное многообразие
В других статьях я уже сообщал о том, что все источники углеводов подразделяются на моно- , ди- , три- , олиго- и полисахариды. Всасываться из кишечного тракта могут только простые, сложные должны сперва расщепиться на составные части.
Чистый моносахарид — это глюкоза. Именно она ответственна за уровень сахара в нашей крови, накопление гликогена в качестве «топлива» в мышцах и печени. Она даёт силу мускулам, обеспечивает мозговую деятельность, образует энергетические молекулы АТФ, которые расходуются на синтез белков, ферментов, пищеварительные процессы, обновление клеток и выведение продуктов распада.
Диеты при различных заболеваниях порой включают полный отказ от углеводов, но такие воздействия могут быть только кратковременными, до достижения терапевтического эффекта. Зато можно регулировать процесс похудения путём уменьшения углеводов в пище, ибо много запасов — так же нехорошо, как и мало.
Углеводный обмен в организме человека: цепочка превращений
Углеводный обмен в организме человека (УО) начинается, когда ты кладёшь в рот углеводистую пищу и начинаешь её пережёвывать. Во рту присутствует полезный фермент — амилаза. Он кладёт начало расщеплению крахмала.
Пища поступает в желудок, потом в двенадцатиперстную кишку, где начинается интенсивный процесс расщепления, и наконец — в тонкий кишечник, где этот процесс продолжается и готовые моносахариды всасываются в кровь.
Большая часть оседает в печени, преобразуясь в гликоген — наш главный энергетический запас. В печёночные клетки глюкоза проникает без труда. Накапливают гликоген и мышцы, но в меньшей степени. Чтобы проникнуть через клеточные оболочки внутрь миозитов, нужно потратить часть энергии. Да и места там маловато.
Зато мышечные нагрузки помогают проникновению. Получается интересный эффект: мышечный гликоген при физической активности быстро израбатывается, но одновременно с этим новому пополнению проще просочиться сквозь клеточные мембраны, и накопиться в виде гликогена.
Этот механизм отчасти объясняет выработку физической выносливости нашей мускулатуры в процессе занятий спортом. Пока мы не тренируем мускулы — они не в состоянии накапливать много энергии «про запас».
Расходуется гликоген в анаэробном или аэробном распаде. В первом случае из него фабрикуются АТФ (1 молекула глюкозы даёт 2 молекулы аденозинтрифосфорной кислоты), которые расщепляются на воду и углекислый газ с выделением энергии. Во втором — образуется молочная кислота, избыток которой отправляется в печень, где из него может снова образовываться АТФ в цикле Кори.
Эти биохимические реакции достаточно сложны, но суть у них примерно одинаковая — обеспечить нас силами для жизнедеятельности.
Некоторые промежуточные продукты процесса идут на синтез необходимых для организма веществ и соединений. Избыток углеводов стимулирует выработку инсулина поджелудочной железой и результатом этого процесса — отложение жира.
Углеводный обмен в организме человека: дирижёр и его палочка
Обеспечивает правильность углеводного обмена в организме — головной мозг, при помощи гормональной регуляции. Гипоталамус указывает островкам поджелудочной железы вырабатывать инсулин, коре надпочечников — фабриковать глюкокортикоиды. Действие инсулина на обмен — он единственный снижает сахар в крови. Все остальные гормоны — только повышают.
Всем известный адреналин стимулирует скорость расщепления гликогена до глюкозы в печени. Схема реферативна: выброс адреналина происходит в момент опасности или возбуждения, при необходимости срочных действий, иногда запредельной физической активности (погоня за добычей, драка с противником, бегство). В таком состоянии мышцы испытывают острую потребность в АТФ — и получают энергетические молекулы из запасов в печёночных клетках.
Друзья! Я, Андрей Ерошкин, проведу для вас мега интересные вебинары, записывайтесь и смотрите!
Темы предстоящих вебинаров:
- Как похудеть без силы воли и чтобы вес не вернулся снова?
- Как снова стать здоровым без таблеток, естественным способом?
- Откуда берутся камни в почках и что делать, чтобы они не появлялись снова?
- Как перестать ходить по гинекологам, родить здорового ребёнка и не состариться в 40 лет?
ЗАПИСАТЬСЯ НА ВЕБИНАР
Про нарушение белкового обмена (БО), я писал тут.
Сказ про то, почему нельзя выбирать одно и игнорировать другое
Итак мы выяснили, что самый главный моносахарид — это глюкоза. Именно она обеспечивает наше тело энергетическим запасом. Тогда почему нельзя питаться только ею, и плюнуть на все остальные углеводы? На это есть несколько причин.
- В чистом виде она сразу же всасывается в кровь, вызывая резкий скачок сахара. Гипоталамус даёт сигнал: «Снизить до нормы!» Поджелудочная железа выбрасывает порцию инсулина, он возвращает баланс, отправляя излишки в печень и мышцы в виде гликогена. И так снова и снова. Очень быстро клетки железы износятся и перестанут нормально функционировать, что приведёт к диабету и другим тяжёлым осложнениям, исправить которые уже будет невозможно.
- Хищник имеет самый короткий пищеварительный тракт, и нужные для энергетической подпитки углеводы синтезирует из тех же остатков белковых молекул. Он к этому привычен. Наш человеческий ЖКТ устроен несколько по-другому. Мы должны получать углеводистую пищу, в объёме около половины всех питательных веществ, в том числе и ради пищевых волокон, которые помогают перистальтике и дают пищу полезным бактериям в толстом отделе. Иначе запор и гнилостные процессы с образованием ядовитых отходов нам обеспечены.
- Мозг — это орган, который не может накапливать энергетический запас, как мышцы или печень. Для его работы необходимо постоянное поступление глюкозы из крови, и больше половины всего запаса гликогена печени уходит именно ему. По этой причине, при значительных умственных нагрузках (научная деятельность, сдача экзаменов и пр.) может тянуть «на сладкое». Это нормальный, физиологичный процесс.
- Для синтеза белков в организме нужна не только глюкоза. Остатки молекул полисахаридов дают нужные фрагменты для образования нужных нам «строительных элементов».
- Вместе с растительной пищей к нам приходят витамины и прочие полезные вещества, которые можно получить и из животной пищи, но без пищевых волокон. А мы уже выяснили, что они нашему кишечнику очень необходимы.
Есть и другие, не менее важные причины, почему нам нужны все сахара, а не только моносахариды.
Углеводный обмен в организме человека и его болезни
Одними из известных нарушений углеводного обмена являются наследственные непереносимости тех или иных сахаров (глюкогенозы). Так непереносимостть лактозы у детей развивается из-за отсутствия или недостаточности фермента — лактазы. Развиваются симптомы кишечной инфекции. Перепутав диагноз, можно нанести непоправимый вред малышу, накармливая его антибиотиками. При подобном нарушении лечение состоит в добавлении соответствующего фермента в молоко перед употреблением.
Существуют и другие сбои переваривании отдельных сахаров из-за недостаточности соответствующих ферментов, в тонком или толстом отделе кишечника. Улучшить положение можно, но таблеток от нарушений не существует. Как правило, эти хвори лечатся исключением тех или иных сахаров из питания.
Другим известным нарушением является диабет, который может быть как врождённый, так и приобретённый в результате неправильного пищевого поведения, ожирения по абдоминальному типу (форма яблока), и других заболеваний, поражающих поджелудочную железу. Поскольку инсулин — единственный фактор, который снижает сахар крови, его недостаточность вызывает гипергликемию, которая приводит к сахарному мочеизнурению — большое количество глюкозы выводится из организма через почки.
При резком снижении сахара в крови страдает прежде всего головной мозг. Возникают судороги, больной теряет сознание и впадает в гипогликемическую кому, из которой его можно вывести, если сделать внутривенное вливание глюкозы.
Нарушения УО приводят к связанному с ним нарушению жирового обмена, повышением образования триглицеридов в печени, низкоплотных липопротеинов в крови — и как результат, нефропатия, катаракта, кислородное голодание тканей.
Как нормализовать углеводный обмен в организме человека? Баланс в организме достигается правильным соотношением углеводов, жира и белка. Если речь не идёт о наследственных болячках и хворях, мы сами, вполне сознательно, несём ответственность за все нарушения обмена. Вещества, о которых шла речь, в основном поступают с пищей.
Отличная новость!
Спешу тебя порадовать! Мой «Курс Активного Похудения» уже доступен для тебя в любой точке планеты, где есть интернет. В нем, я раскрыл основной секрет похудения на любое количество килограмм. Без диет и без голодовок. Сброшенные килограммы больше не вернутся. Качай курс, худей и радуйся своим новым размерам в магазинах одежды!
На сегодня все.
Спасибо, что дочитали мой пост до конца. Делитесь этой статьей со своими друзьями. Подписывайтесь на мой блог.
И погнали дальше!
skazproto.ru
Обмен углеводов в организме человека
Обмен углеводов занимает центральное место в обмене веществ и энергии. Сложные углеводы пищи подвергаются расщеплениюв процессе пищеварения до моносахаридов, в основном глюкозы. Моносахариды всасываются из кишечника в кровь и доставляются в печень и другие ткани, где включаются в промежуточный обмен. Часть поступившей глюкозы в печени и скелетных мышцах откладывается в виде гликогена либо используется для других пластических процессов. При избыточном поступлении углеводов с пищей они могут превращаться в жиры и белки. Другая часть глюкозы подвергается окислению с образованием АТФ и выделением тепловой энергии. В тканях возможны два основных механизмаокисления углеводов — без участия кислорода (анаэробно) и с его участием (аэробно).
Анаэробное окисление глюкозыкоторое называется гликолизом, включает реакции постепенного превращения ее молекулы в пировиноградную кислоту, а затем при недостаточности кислорода в тканях — в молочную кислоту. Этот процесс сопровождается образованием АТФ и выделением тепловой энергии. Гликолиз протекает преимущественно в скелетных мышцах при интенсивных физических нагрузках или в условиях гипоксии. Образовавшаяся молочная кислота из мышц поступает в кровь, доставляется в печень, где аэробно окисляется или используется для новообразования глюкозы.
Аэробное окисление глюкозы — многостадийный процесс распада ее молекулы до конечных продуктов метаболизма СО2 и Н2О с высвобождением энергии. Это основной механизм энергообразования во многих тканях, особенно в мозге, для которого глюкоза является главным энергетическим субстратом.
Расшепление углеводов в процессе пищеварения
И их всасывание в кровь
Расщепление сложных углеводов пищи начинается в ротовой полости под действием ферментов амилазы и мальтазы слюны. Оптимальная активность этих ферментов проявляется в щелочной среде. Амилаза расщепляет крахмал и гликоген, а мальтаза – мальтозу. При этом образуются более низкомолекулярные углеводы – декстрины, частично – мальтоза и глюкоза.
В желудке расщепление углеводов пищи не происходит, так как отсутствуют специфические ферменты гидролиза углеводов, а кислая среда желудочного сока (<рН 1,5-2,5) подавляет активность ферментов слюны. В тонком кишечнике происходит основной распад углеводов пищи. В двенадцатиперстной кишке под действием фермента амилазы сока поджелудочной железы сложные углеводы постепенно расщепляются до дисахаридов. Далее дисахариды расщепляются под действием высокоспецифических ферментов мальтазы, сахараз.
В организм человека поступает большое количество клетчатки (целлюлозы). В тонком кишечнике она не расщепляется, так как отсутствуют ферменты, необходимые для ее гидролиза. Частичное расщепление клетчатки происходит до целлобиозы и глюкозы в толстом кишечнике под действием бактериальных ферментов. Образовавшиеся углеводы используются микроорганизмами для своей жизнедеятельности. Микроорганизмы также используют клетчатку для биосинтеза витаминов К, В12, фолиевой кислоты. Нерасщепившаяся целлюлоза выводится из организма.
Всасывание образовавшихся моносахаридов (глюкозы, фруктозы) стенками тонкого кишечника и поступление их в кровь происходит путем активного транспорта с участием белка-переносчика, градиента Na+ и АТФ. Ионы Na+ активируют АТФ-азу, которая ускоряет распад АТФ и освобождение энергии, необходимой для проникновения этих моносахаридов через стенки кишечника. Всасывание других моносахаридов осуществляется посредством пассивной диффузии, так как их содержание в крови низкое. Скорость всасывания отдельных моносахаридов неодинакова.
Внутриклеточный обмен углеводов
Внутриклеточный обмен углеводов включает процессы синтеза и распада гликогена в скелетных мышцах и печени, распад и окисление глюкозы с высвобождением энергии и новообразование глюкозы из веществ неуглеводной природы.
Избыточное количество глюкозы, поступившей с кровью, откладывается про запас главным образом в печени и скелетных мышцах. Синтез и накопление гликогена называется депонированием углеводов. Гликоген является основным углеводным энергетическим резервом организма. От запасов его в скелетных мышцах и печени зависит длительность выполнения мышечной работы, поэтому в практике спорта используются специальные методы накопления гликогена в тканях.
Гликолиз
Извлечение метаболической энергии из углеводов происходит почти во всех клетках организма человека и включает две основные фазы — бескислородное (анаэробное) окисление, которое протекает в цитозоле преимущественно скелетных мышц и называется гликолизом, и кислородное (аэробное) окисление, протекающее в митохондриях на ферментах цикла лимонной кислоты и дыхательной цепи.
Гликолиз — это постепенный распад молекулы глюкозы или гликогена (гликогенолиз) до двух молекул пировинограднои кислоты, которая в анаэробных условиях превращается в молочную кислоту. Он включает десять химических реакций, представленных на рисунке. Этот процесс можно разделить на две основные стадии — подготовительную и окислительную. В подготовительной стадии молекула глюкозы постепенно распадается до двух молекул 3-фосфоглицеринового альдегида, при этом используется две молекулы АТФ. В окислительной стадии происходит дальнейшее их окисление с образованием пирувата и четырех молекул АТФ. Начинается гликолиз с активации молекулы глюкозы в присутствии АТФ с образованием глюкозо-6-фосфата или фосфоролиза гликогена с отщеплением глюкозо-1-фосфата.
Далее глюкозо-6-фосфат превращается в фруктозо-6-фосфат с участием фермента глюкозофосфатизомеразы. Фруктозо-6-фосфат фосфорилируется с использованием энергии АТФ, в результате чего образуется фруктозо-1,6-дифосфат. Реакция катализируется ферментом фосфофруктокиназой (ФФК).
Фосфофруктокиназа является ключевым аллостерическим ферментом, регулирующим скорость гликолиза. Его активность зависит от концентрации АТФ и других метаболитов (молочной кислоты, цитрата), которые влияют на его активность. Так, в мышцах в состоянии покоя концентрация АТФ относительно высокая и процесс гликолиза не активен. Во время работы мышцы интенсивно расходуется АТФ, что повышает активность ФФК и приводит к усилению гликолиза. Однако накопление молочной кислоты — конечного продукта анаэробного гликолиза — ингибирует этот фермент и скорость гликолиза.
Первый этап гликолиза завершает реакция расщепления фруктозо-1,6-дифосфата на две триозы — фосфоглицериновый альдегид и фосфодиоксиацетон под воздействием фермента альдолазы. Образовавшиеся триозы являются изомерами и способны взаимопревращаться. В последующие реакции гликолиза вступают две молекулы 3-фосфоглицеринового альдегида.
Окислительная стадия начинается с окисления 3-фосфоглицеринового альдегида при участии дегидрогеназы, содержащей кофермент НАД, и фосфорной кислоты. Кофермент НАД в этой реакции присоединяет водород и превращается в НАДН2. В аэробных условиях НАДН2 может передать водород на кислород с образованием АТФ. Образовавшаяся 1,3-дифосфоглицериновая кислота содержит макроэргетическую связь и способна вступить в реакцию перефосфорилирования с АДФ, ведущую к образованию АТФ и 3-фосфоглицериновой кислоты. Такой процесс образования АТФ называется субстратным фосфорилированием. Он катализируется ферментом фосфоглицераткиназой.
З-Фосфоглицериновая кислота под влиянием фермента фосфоглицеромутазы превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту. Последняя при участии фермента энолазы теряет молекулу воды и превращается в фоэнолпировиноградную кислоту. В результате внутримолекулярного окислительно-восстановительного процесса у второго углеродного атома этой кислоты образуется макроэргическая связь, при разрыве которой с участием фермента пируваткиназы происходит перенос фосфорного остатка от фосфоэнолпировиноградной кислоты на АДФ (второе субстратное фосфорилирование), а также образование двух молекул пировиноградной кислоты и двух молекул АТФ.
Гликолиз в анаэробных условиях завершается реакцией восстановления пировиноградной кислоты до молочной под воздействием фермента лактатдегидрогеназы. Источником водорода служат молекулы НАДН2, образующиеся при окислении 3-фосфоглицеринового альдегида. Таким образом, конечным продуктом анаэробного гликолиза является молочная кислота. В аэробных условиях пировиноградная кислота не превращается в молочную и окисляется далее в цикле лимонной кислоты до конечных продуктов обмена.
В процессе гликолиза постепенно высвобождается 196 кДж энергии. Большая часть ее рассеивается в виде тепла (135 кДж), а меньшая — накапливается в макроэргических связях двух молекул АТФ. Эффективность запасания энергии в форме АТФ при гликолизе составляет 40%. Основная часть энергии, аккумулированной в молекуле глюкозы (2880 кДж), остается в продукте гликолиза — двух молекулах молочной кислоты и может высвобождаться только при их аэробном окислении. В гликолизе образуются многие вещества, необходимые для пластических процессов в клетках. Особенно много при этом накапливается молочной кислоты, которая быстро диффундирует из скелетных мышц в кровь и влияет на кислотно-основное состояние организма. Уровень молочной кислоты в крови только до некоторой степени отражает интенсивность гликолиза в мышцах, поскольку кислота частично метаболизирует в них. В норме концентрация молочной кислоты в крови находится в пределах 1— 1,5 ммоль/ л.
Молочная кислота в водной среде диссоциирует на протон водорода (Н+) и анион кислотного остатка.
Анион кислотного остатка молочной кислоты в водной среде способен взаимодействовать с катионами металлов (Na+, K+) и образовывать соли — лактаты. Поэтому часто молочную кислоту называют лактат.
Гликолиз и гликогенолиз играют важную роль при мышечной деятельности анаэробного характера. Они обеспечивают энергией интенсивную работу в пределах от 30 с до 2—5 мин.
Молочная кислота образуется в мышцах с наибольшей скоростью в течение 40—45 сек. интенсивной физической нагрузки за счет максимального включения анаэробного гликолиза. Уровень молочной кислоты при этом повышается в 4—5 раз и после напряженной работы в течение 1—5 мин может достигать 10 ммоль • л-1 и более. Это приводит к закислению среды организма (ацидозу). Если емкость буферных систем исчерпывается, рН крови может изменяться от 7,34 до 7,0 или даже 6,8 при истощающих нагрузках. Такое закисление среды организма влияет на функции нервной системы и скелетных мышц, приводит к снижению работоспособности и развитию утомления. Поскольку концентрация молочной кислоты в крови зависит от интенсивности гликолиза в мышцах, а последний – от интенсивности выполняемых физических нагрузок и уровня тренированности организма, показатель содержания молочной кислоты в крови широко используется в биохимическом контроле функционального состояния спортсмена.
После прекращения работы около 55—70 % молочной кислоты используется тканями, в том числе мышцами, как источник энергии, около 5-7 % выводится с мочой, а остальная часть используется в печени для новообразования глюкозы и восполнения гликогена в мышцах. Выведение молочной кислоты из мышц, ее окисление после прекращения работы ускоряется при активном отдыхе.
infopedia.su
|
|
dietaonline.ru
