является конечной целью процесса пищеварения и представляет собой транспорт пищевых компонентов из ЖКТ во внутреннюю среду организма (совокупность биологических жидкостей) – лимфу и кровь. Вещества всасываются в кровь, разносятся по организму и участвуют в обмене веществ.

Процесс всасывания питательных веществ происходит фактически во всех отделах пищеварительной системы.

Всасывание во рту

В составе слюны есть ферменты, которые расщепляют углеводы до глюкозы. Первый – птиалин или амилаза, производящий расщепление крахмала (полисахарида) до мальтозы (дисахарида). Второй фермент носит название мальтаза и должен расщеплять дисахариды до глюкозы. Но в связи с коротким периодом пребывания пищи в полости рта в течение 15 – 20 с, крахмал полностью не расщепляется до глюкозы, по этой причине всасывание фактически не осуществляется здесь, моносахариды только начинают всасываться. Свое пищеварительное действие слюна в большей степени проявляет в желудке.

Всасывание в желудке

В желудке всасывается некоторое количество аминокислот, частично глюкоза, больший объем воды и растворенных минеральных солей, хорошо всасывается алкоголь.

Всасывание в тонком кишечнике

Большая часть процессов всасывания пищевых веществ затрагивают тонкую кишку. Это объясняется во многом ее строением, поскольку оно хорошо адаптировано к всасывающей функции. Абсорбция питательных веществ как процесс обусловлена величиной по­верхности, на которой она осуществляется.

Внутренняя поверхность кишки составляет порядка 0,65-0,70 м2, при этом ворсинки высотой 0,1-1,5 мм еще расширяют ее поверхность. Один квадратный сантиметр содержит 2 000-3 000 ворсинок, что увеличивает фактическую площадь до 4-5 м2, в два – три раза превышающую поверхность тела человека.

Кроме того, ворсинки имеют пальцеобразные выросты – микроворсинки. Они еще преумножают всасывающую поверхность тонкого кишечника. Между микроворсинками располагается значительное количество ферментов, которые участвуют в пристеночном пищеварении.

Такой вид расщепления пищевых веществ является очень эффективным для организма, в особенности для течения процессов всасывания.

Это объясняется следующим положением вещей. Кишечник содержит значительное количество микробов. Если бы процессы расщепления питательных веществ осуществлялись только в просвете кишки, микроорганизмы использовали бы большую часть продуктов расщепления, и в кровь всасывалось бы меньшее их количество. Микроорганизмы из-за размера не способны попасть в промежуток между микроворсинками, к месту действия ферментов, где производится пристеночное пищеварение.

Всасывание в толстом кишечнике

В полости толстого кишечника процесс всасывания затрагивает воду (50 – 90% по информации ряда авторов), соли, витамины и мономеры (моносахариды, жирные кислоты, глицерин, аминокислоты и др.).

Механизмы процесса всасывания

Каким образом происходит процесс всасывания? Различные вещества всасываются с помощью разных механизмов.

Законы диффузии. Соли, небольшие молекулы органических веществ, определенное количество воды попадают в кровь по законам диффузии.

Законы фильтрации. Сокращение гладкой мускулатуры кишечника повышает давление, это запускает проникновение некоторых веществ в кровь по законам фильтрации.

Осмос. Повышение осмотического давления крови ускоряет всасывание воды.

Большие энергетические затраты. Некоторые питательные вещества требуют для процесса всасывания значительных затрат энергии, среди них – глюкоза, ряд аминокислот, жирные кислоты, ионы натрия. В процессе опытов при помощи специальных ядов нарушали или прекращали энергетический обмен в слизистой оболочке тонкого кишечника, в результате процесс всасывания ионов натрия, глюкозы прекращался.

Всасывание питательных веществ требует усиления клеточного дыхания слизистой оболочки тонкой кишки. Это указывает на необходимость нормальной жизнедеятельности эпителиальных клеток кишки.

Сокращения ворсинок также содействуют всасыванию. Снаружи каждую ворсинку покрывает кишечный эпителий, внутри нее располагаются нервы, лимфатические и кровеносные сосуды. Гладкие мышцы, расположенные в стенках ворсинок, сокращаясь, выталкивают содержимое капилляра и лимфососуда ворсинки в более крупные артерии. В промежуток расслабления мышц мелкие сосуды ворсинок забирают раствор из полости тонкой кишки. Так, ворсинка функционирует как своеобразный насос.

В течение суток всасывается примерно 10 л жидкости, из них приблизительно 8 л являются пищеварительными соками. Всасывание питательных веществ осуществляется главным образом клетками кишечного эпителия.

Как регулируется всасывание питательных веществ?

Процесс всасывания питательных веществ координируется центральной нервной системой.

Задействована и гуморальная регуляция: витамин А усиливает всасывание жиров, витамин В – всасывание углеводов. Соляная кислота, аминокислоты, желчные кислоты интенсифицируют движение ворсинок, избыток угольной кислоты – замедляет его.

Процесс всасывания белков

Процесс абсорбции (всасывания) белков осуществляется в виде растворов воды и аминокислот капиллярами ворсинок. В процентном соотношении 50 – 60% конечных продуктов белка всасывается в двенадцатиперстной кишке, 30 % – в тонком кишечнике и 10% – в толстом.

Процесс всасывания углеводов

Углеводы всасываются в кровь в виде моносахаридов, фруктозы, глюкозы, в период лактации – галактозы.

Разные моносахариды располагают различной скоростью вса­сывания. Наибольшую скорость имеют глюкоза и галактоза, но их транспорт замедляется или блокируется, если отсутствуют соли натрия в кишечном соке. Они усиливают этот процесс, увеличивая скорость более чем в 100 раз. Кроме того, интенсивнее всасывание углеводов проходит в верхнем отделе кишечника.

Достаточно медленно углеводы всасываются в толстом кишечнике. Однако эту возможность применяют в лечебной практике в процессе искусственного питания пациента (питательные клизмы).

Процесс всасывания жиров

Жиры всасываются в виде жирных кислот и глицерина главным образом в лимфу в тонкой кишке. Продукты расщепления свиного жира и сливочного масла среди других жиров всасываются значительно легче.

Глицерин в процессе всасывания без труда проходит сквозь эпителий слизистой кишечника. Жирные кислоты в ходе данного процесса создают комплексы, растворимые мыла, соединяясь с солями и желчными кислотами. Пройдя через клетки эпителия кишечника, комплексы рушатся, жирные кислоты вновь объединяются с глицерином, образуя жир, который свойственен человеческому организму.

Процесс всасывания воды и солей

Абсорбция воды осуществляется по законам осмоса. Процесс всасывания воды начинается в желудке, но значительно более усиленно он протекает в кишечнике – 1 л в течение 25 мин. Вода всасывается в кровь, растворенные минеральные соли также, но скорость всасывания последних обусловливается их концентрацией в растворе.

Всасывание углеводов происходит в основном в тонкой кишке и осуществляется в форме моносахаридов. С наибольшей скоростью всасываются гексозы, в их числе глю­коза и галактоза; пентозы всасываются медленнее. Всасывание глюкозы и галактозы является результатом их активного транспорта через апикальные мембраны кишечных эпителиоцитов. Последние обладают высокой избирательностью по отношению к раз­личным углеводам. Транспорт моносахаридов, образующихся при гидролизе олигосаха-ридов, осуществляется обычно с большей скоростью, .чем всасывание моносахаридов, введенных в просвет кишки. Всасывание глюкозы (и некоторых других мрносахаридов) активируется транспортом ионов Na"^ через апикальные мембраны кишечных эпителио­цитов (глюкоза без ионов Na 4 " транспортируется через мембрану в 100 раз медленнее, а против градиента концентрации транспорт глюкозы в этом случае прекращается), что объясняется общностью их переносчиков.

Глюкоза аккумулируется в кишечных эпителиоцитах. Последующий транспорт из них глюкозы в межклеточную жидкость и кровь через базальные и латеральные мембра­ны происходит пассивно, по градиенту концентрации (не исключается возможность и активного транспорта).

Всасывание углеводов тонкой кишкой усиливается некоторыми аминокислотами, резко тормозится ингибиторами тканевого дыхания, а следовательно, при дефиците АТФ.

Всасывание разных моносахаридов в различных отделах тонкой кишки происходит с неодинаковой скоростью и зависит от гидролиза Сахаров, концентрации образовав­шихся мономеров, а также присутствия других питательных веществ, а также от особен-. ностей транспортных систем кишечных эпителиоцитов. Так, скорость всасывания глю­козы в тощей кишке человека в 3 раза выше, чем в подвздошной"кишке. На всасывание Сахаров влияют диета, многие факторы внешней среды. Это указывает на существование сложной нервной и гуморальной регуляции всасывания углеводов. Многими исследова­ниями доказано изменение их всасывания под влиянием коры и подкорковых структур головного мозга, его ствола и спинного мозга. Согласно большинству экспериментальных данных, парасимпатические влияния усиливают, а симпатические - тормозят всасыва­ние углеводов.

В регуляции всасывания углеводов в тонкой кишке большое участие принимают железы внутренней секреции. Всасывание глюкозы усиливается гормонами надпочечни­ков, гипофиза, щитовидной и поджелудочной желез. Усиливают всасывание глюкозы также серотонин, ацетилхолин. Гистамин несколько замедляет этот процесс, соматостатин значительно тормозит всасывание глюкозы. Регуляторные воздействия на всасы­вание глюкозы проявляются и в действии физиологически активных веществ на раз­личные механизмы ее транспорта, включая движемйе"рорсинок, активность переносчиков и внутриклеточного метаболизма, проницаемость;"уровень местного кровотока.

Всосавшиеся в кишечнике моносахариды подсистеме воротной вены поступают с кро-вотоком в печень. Здесь значительная их часть задерживается и превращается в глико­ген. Часть глюкозы попадает в общий кровоток и разносится по всему организму, исполь-зуясь как основной энергетический материал. Некоторая часть глюкозы превращается в триглицериды и откладывается в жировых депо. Регуляция соотношения всасывания глюкозы, синтеза гликогена в печени, его распада с высвобождением глюкозы и потреб­ления ее тканями обеспечивает относительно постоянную концентрацию глюкозы в цир­кулирующей крови.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Введение
• 1. Переваривание
• 2. Всасывание углеводов
• 3. Транспорт глюкозы из крови в клетки.
• 6. Метаболизм Гликогена

Введение

Биологическая роль.

Углеводы - это многоатомные спирты содержащие оксогруппу.

По количеству мономеров все углеводы делят на: моно-, ди-, олиго- и полисахариды.

Моносахариды по положению оксогруппы делятся альдозы и кетозы.

По количеству атомов углерода моносахариды делятся на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.

Функции углеводов:

Моносахариды - углеводы, которые не гидролизуются до более простых углеводов.

Моносахариды:

·выполняют энергетическую функцию (образование АТФ).

·выполняют пластическую функцию (участвуют в образовании ди-, олиго-, полисахаридов, аминокислот, липидов, нуклеотидов).

выполняют детоксикационную функцию (производные глюкозы, глюкурониды, участвуют в обезвреживании токсичных метаболитов и ксенобиотиков).

· являются фрагментами гликолипидов (цереброзиды).

Дисахариды - углеводы, которые гидролизуются на 2 моносахарида. У человека образуется только 1 дисахарид - лактоза. Лактоза синтезируется при лактации в молочных железах и содержится в молоке. Она:

·является источником глюкозы и галактозы для новорожденных;

·участвует в формировании нормальной микрофлоры у новорожденных.

Олигосахариды - углеводы, которые гидролизуются на 3 - 10 моносахаридов.

Олигосахариды являются фрагментами гликопротеинов (ферменты, белки-транспортёры, белки-рецепторы, гормоны), гликолипидов (глобозиды, ганглиозиды). Они образуют на поверхности клетки гликокаликс.

Полисахариды - углеводы, которые гидролизуются на 10 и более моносахаридов. Гомополисахариды выполняют запасающую функцию (гликоген - форма хранения глюкозы). Гетерополисахариды (ГАГ) являются структурным компонентом межклеточного вещества (хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота), участвуют в пролиферации и дифференцировке клеток, препятствуют свертыванию крови (гепарин).

Углеводы пищи, нормы и принципы нормирования их суточной пищевой потребности. Биологическая роль.

В пище человека в основном содержатся полисахариды -- крахмал, целлюлоза растений, в меньшем количестве - гликоген животных. Источником сахарозы служат растения, особенно сахарная свёкла, сахарный тростник. Лактоза поступает с молоком млекопитающих (в коровьем молоке до 5% лактозы, в женском молоке -- до 8%). Фрукты, мёд, соки содержат небольшое количество глюкозы и фруктозы. Мальтоза есть в солоде, пиве.

Углеводы пищи являются для организма человека в основном источником моносахаридов, преимущественно глюкозы. Некоторые полисахариды: целлюлоза, пектиновые вещества, декстраны, у человека практически не перевариваются, в ЖКТ они выполняют функцию сорбента (выводят холестерин, желчные кислоты, токсины и д.р.), необходимы для стимуляции перистальтики кишечника и формирования нормальной микрофлоры.

Углеводы -- обязательный компонент пищи, они составляют 75% массы пищевого рациона и дают более 50% необходимых калорий. У взрослого человека суточная потребность в углеводах 400г/сут, в целлюлозе и пектине до 10-15 г/сут. Рекомендуется употреблять в пищу больше сложных полисахаридов и меньше моносахаров.

1. Переваривание

пищеварительный моносахарид всасывание переваривание

Пищеварение является этапом метаболизма питательных веществ, в ходе которого происходит гидролиз пищевых компонентов ферментами пищеварительного тракта. Характер гидролиза питательных веществ определяется составом ферментов пищеварительных соков и специфичностью действия этих ферментов. Большинство пищеварительных ферментов обладает относительной субстратной специфичностью, что облегчает гидролиз разнообразных питательных веществ большой молекулярной массы до мономеров и более простых соединений. Распаду в пищеварительном тракте подвергаются углеводы, липиды, белки и некоторые простетические группы сложных белков. Остальные компоненты пищи (витамины, минеральные вещества и вода) всасываются в неизменном виде.

Переваривание происходит в трех отделах пищеварительного тракта: ротовой полости, желудке и тонком кишечнике, куда выделяются секреты желез, содержащие соответствующие гидролитические ферменты. В полость пищеварительного тракта ежесуточно поступает около 8,5 л пищеварительных соков, в которых содержится до 10 г различных ферментов.

В зависимости от расположения ферментов пищеварение может быть трех видов: полостное (гидролиз ферментами, находящимися в свободном виде), мембранное, или пристеночное (гидролиз ферментами, находящимися в составе мембран) и внутриклеточное (гидролиз ферментами, находящимися в органоидах клетки). Для пищеварительного тракта характерны первые два вида. Мембранное пищеварение происходит в ворсинках кишечника. Особенность его состоит в том, что гидролиз небольших молекул (например, дипептидов, дисахаридов) происходит на поверхности клеточной мембраны кишечного эпителия и одновременно сочетается с транспортом продуктов гидролиза внутрь клетки. Внутриклеточный гидролиз осуществляется преимущественно ферментами лизосом, являющихся своеобразным пищеварительным аппаратом клеток.

Ферменты пищеварительного тракта можно разделить на четыре группы:

1. ферменты, участвующие в переваривании углеводов (амилолитические или глюканолитические ферменты);

2. ферменты, участвующие в переваривании белков и пептидов (протеолитические ферменты);

3. ферменты, участвующие в переваривании нуклеиновых кислот (нуклеазы, или нуклеинолитические ферменты) и гидролизе нуклеотидов;

4. ферменты, участвующие в переваривании липидов (липолитические ферменты).

Переваривание углеводов в ротовой полости (полостное)

В ротовой полости пища измельчается при пережёвывании и смачивается слюной. Слюна состоит на 99% из воды и обычно имеет рН 6,8. В слюне присутствует эндогликозидаза б-амилаза (б-1,4-гликозидаза), расщепляющая в крахмале внутренние б-1,4-гликозидные связи с образованием крупных фрагментов -- декстринов и небольшого количества мальтозы и изомальтозы. Необходим ион Cl- .

Переваривание углеводов в желудке (полостное)

Действие амилазы слюны прекращается в кислой среде (рН <4) содержимого желудка, однако, внутри пищевого комка активность амилазы может некоторое время сохраняться. Желудочный сок не содержит ферментов, расщепляющих углеводы, в нем возможен лишь незначительный кислотный гидролиз гликозидных связей.

Переваривание углеводов в тонком кишечнике (полостное и пристеночное)

В двенадцатиперстной кишке кислое содержимое желудка нейтрализуется соком поджелудочной железы (рН 7,5--8,0 за счет бикарбонатов). С соком поджелудочной железы в кишечник поступает панкреатическая б-амилаза. Эта эндогликозидаза гидролизует внутренние б-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах с образованием мальтозы (2 остатка глюкозы, связанные б-1,4-гликозидной связью), изомальтозы (2 остатка глюкозы, связанные б-1,6-гликозидной связью) и олигосахаридов, содержащих 3--8 остатков глюкозы, связанных б-1,4- и б-1,6-гликозидными связями.

Переваривание мальтозы, изомальтозы и олигосахаридов происходит под действием специфических ферментов - экзогликозидаз, образующих ферментативные комплексы. Эти комплексы находятся на поверхности эпителиальных клеток тонкого кишечника и осуществляют пристеночное пищеварение.

Сахаразо-изомальтазный комплекс состоит из 2 пептидов, имеет доменное строение. Из первого пептида образован цитоплазматический, трансмембранный (фиксирует комплекс на мембране энтероцитов) и связывающий домены и изомальтазная субъединица. Из второго - сахаразная субъединица.

Сахаразная субъединица гидролизует б-1,2-гликозидные связи в сахарозе, изомальтазная субъединица - б-1,6-гликозидные связи в изомальтозе, б-1,4-гликозидные связи в мальтозе и мальтотриозе. Комплекса много в тощей кишке, меньше в проксимальной и дистальной частях кишечника.

Гликоамилазный комплекс, содержит две каталитические субъединицы, имеющие небольшие различия в субстратной специфичности. Гидролизует б-1,4-гликозидные связи в олигосахаридах (с восстанавливающего конца) и в мальтозе. Наибольшая активность в нижних отделах тонкого кишечника.

в-Гликозидазный комплекс (лактаза) гликопротеин, гидролизует в-1,4-гликозидные связи в лактозе. Активность лактазы зависит от возраста. У плода она особенно повышена в поздние сроки беременности и сохраняется на высоком уровне до 5-7-летнего возраста. Затем активность лактазы снижается, составляя у взрослых 10% от уровня активности, характерного для детей.

Трегалаза гликозидазный комплекс, гидролизует б-1,1-гликозидные связи между глюкозами в трегалозе -- дисахариде грибов.Переваривание углеводов заканчивается образованием моносахаридов - в основном глюкозы, меньше образуется фруктозы и галактозы, еще меньше - маннозы, ксилозы и арабинозы

Рис. 1 Переваривание Углеводов в кишечнике

2. Всасывание углеводов

Моносахариды всасываются эпителиальными клетками тощей и подвздошной кишок. Транспорт моносахаридов в клетки слизистой оболочки кишечника может осуществляться путём диффузии (рибоза, ксилоза, арабиноза), облегчённой диффузии с помощью белков переносчиков (фруктоза, галактоза, глюкоза), и путем вторично-активного транспорта (галактоза, глюкоза). Вторично-активный транспорт галактозы и глюкозы из просвета кишечника в энтероцит осуществляется симпортом с Na+ . Через белок-переносчик Na+ двигается по градиенту своей концентрации и переносит с собой углеводы против их градиента концентраций. Градиент концентрации Na+ создаётся Nа+ /К+ -АТФ-азой.

Рис. 2 Всасывание глюкозы в кровь

При низкой концентрации глюкозы в просвете кишечника она транспортируется в энтероцит только активным транспортом, при высокой концентрации - активным транспортом и облегчённой диффузией. Скорость всасывания: галактоза > глюкоза > фруктоза > другие моносахариды. Моносахариды выходят из энтероцитов в направлении кровеносного капилляра с помощью облегченной диффузии через белки-переносчики.

3. Транспорт глюкозы из крови в клетки

Глюкоза поступает из кровотока в клетки путём облегчённой диффузии с помощью белков-переносчиков - ГЛЮТов. Глюкозные транспортёры ГЛЮТы имеют доменную организацию и обнаружены во всех тканях. Выделяют 5 типов ГЛЮТов:

* ГЛЮТ-1 - преимущественно в мозге, плаценте, почках, толстом кишечнике;

* ГЛЮТ-2 - преимущественно в печени, почках, в-клетках поджелудочной железы, энтероцитах, есть в эритроцитах. Имеет высокую Км;

* ГЛЮТ-3 - во многих тканях, включая мозг, плаценту, почки. Обладает большим, чем ГЛЮТ-1, сродством к глюкозе;

* ГЛЮТ-4 - инсулинзависимый, в мышцах (скелетной, сердечной), жировой ткани;* ГЛЮТ-5 - много в клетках тонкого кишечника, является переносчиком фруктозы.

ГЛЮТы, в зависимости от типа, могут находиться преимущественно как в плазматической мембране, так и в цитозольных везикулах. Трансмембранный перенос глюкозы происходит только тогда, когда ГЛЮТы находятся в плазматической мембране. Встраивание ГЛЮТов в мембрану из цитозольных везикул происходит под действием инсулина. При снижении концентрации инсулина в крови эти ГЛЮТы снова перемещаются в цитоплазму. Ткани, в которых ГЛЮТы без инсулина почти полностью находятся в цитоплазме клеток (ГЛЮТ-4, и в меньшей мере ГЛЮТ-1), оказываются инсулинзависимыми (мышцы, жировая ткань), а ткани, в которых ГЛЮТы преимущественно находятся в плазматической мембране (ГЛЮТ-3) - инсулиннезависимыми.

Известны различные нарушения в работе ГЛЮТов. Наследственный дефект этих белков может лежать в основе инсулинонезависимого сахарного диабета.

4. Метаболизм моносахаридов в клетке

После всасывания в кишечнике глюкоза и другие моносахариды поступают в воротную вену и далее в печень. Моносахариды в печени превращаются в глюкозу или продукты её метаболизма. Часть глюкозы в печени депонируется в виде гликогена, часть идет на синтез новых веществ, а часть через кровоток, направляется в другие органы и ткани. При этом печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови на уровне 3,3-5,5 ммоль/л.

5. Фосфорилирование и дефосфорилирование моносахаридов

В клетках глюкоза и другие моносахариды с использованием АТФ фосфорилируются до фосфорных эфиров: глюкоза + АТФ > глюкоза-6ф + АДФ. Для гексоз эту необратимую реакцию катализирует фермент гексокиназа, которая имеет изоформы: в мышцах - гексокиназа II, в печени, почках и в-клетках поджелудочной железы - гексокиназа IV (глюкокиназа), в клетках опухолевых тканей - гексокиназа III. Фосфорилирование моносахаридов приводит к образованию реакционно-способных соединений (реакция активации), которые не способны покинуть клетку т.к. нет соответствующих белков-переносчиков. Фосфорилирование уменьшает количество свободной глюкозы в цитоплазме, что облегчает ее диффузию из крови в клетки.

Гексокиназа II фосфорилирует D-глюкозу, и с меньшей скоростью, другие гексозы. Обладая высоким сродством к глюкозе (Кm <0,1 ммоль/л), гексокиназа II обеспечивает поступление глюкозы в ткани даже при низкой концентрации глюкозы в крови. Так как гексокиназа II ингибируется глюкозо-6-ф (и АТФ/АДФ), глюкоза поступает в клетку только по мере необходимости.

Глюкокиназа (гексокиназа IV) имеет низкое сродство к глюкозе (Кm - 10 ммоль/л), активна в печени (и почках) при повышении концентрации глюкозы (в период пищеварения). Глюкокиназа не ингибируется глюкозо-6-фосфатом, что дает возможность печени без ограничений удалять излишки глюкозы из крови.

Глюкозо-6-фосфатаза катализирует необратимое отщепление фосфатной группы гидролитическим путём в ЭПР: Глюкозо-6-ф + Н2 О > Глюкоза + Н3 РО4 , есть только в печени, почках и клетках эпителия кишечника. Образовавшаяся глюкоза способна диффундировать из этих органов в кровь. Таким образом, глюкозо-6-фосфатаза печени и почек позволяет повышать низкий уровень глюкозы в крови.

Метаболизм глюкозо-6-фосфата

Глюкозо-6-ф может использоваться клетке в различных превращениях, основными из которых являются: катаболизм с образованием АТФ, синтез гликогена, липидов, пентоз, полисахаридов и аминокислот.

6. Метаболизм Гликогена

Многие ткани в качестве резервной формы глюкозы синтезируют гликоген. Синтез и распад гликогена в печени поддерживают гомеостаз глюкозы в крови.

Гликоген -- разветвлённый гомополисахарид глюкозы с массой >107 Да (50000 остатков глюкозы), в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках б-1,4-гликозидной связью. В точках ветвления, примерно через каждые 10 остатков глюкозы, мономеры соединены б-1,6-гликозидными связями. Гликоген, водонерастворим, хранится в цитозоле клетки в форме гранул диаметром 10-40 нм. Гликоген депонируется главным образом в печени (до 5%) и скелетных мышцах (до 1%). В организме может содержаться от 0 до 450 г гликогена.

Разветвлённая структура гликогена способствует работе ферментов, отщепляющих или присоединяющих мономеры.

Метаболизм гликогена контролируется гормонами (в печени - инсулином, глюкагоном, адреналином; в мышцах - инсулином и адреналином), которые регулируют фосфорилирование /дефосфорилирование 2 ключевых ферментов гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы.

При недостаточном уровне глюкозы в крови выделяется гормон глюкагон, в крайних случаях - адреналин. Они стимулируют фосфорилирование гликогенсинтазы (она инактивируется) и гликогенфосфорилазы (она активируется). При повышении уровня глюкозы в крови выделяется инсулин, он стимулирует дефосфорилирование гликогенсинтазы (она активируется) и гликогенфосфорилазы (она инактивируется). Кроме того, инсулин индуцирует синтез глюкокиназы, тем самым, ускоряя фосфорилирование глюкозы в клетке. Всё это приводит к тому, что инсулин стимулирует синтез гликогена, а адреналин и глюкагон - его распад.

В печени существует и аллостерическая регуляция гликогенфосфорилазы: ее ингибирует АТФ и глюкозо-6ф, а активирует АМФ.

Рис. 3 Распад гликогена

7. Нарушение переваривания и всасывания углеводов

Недостаточное переваривание и всасывание переваренных продуктов называют мальабсорбцией. В основе мальабсорбции углеводов могут быть причины двух типов:

1). Наследственные и приобретенные дефекты ферментов, участвующих в переваривании . Известны наследственные дефекты лактазы, б-амилазы, сахаразно-изомальтазного комплекса. Без лечения эти патологии сопровождаются хроническим дисбактериозом и нарушениями физического развития ребёнка.

Приобретённые нарушения переваривания могут наблюдаться при кишечных заболеваниях, например гастритах, колитах, энтеритах, после операций на ЖКТ.

Дефицит лактазы у взрослых людей может быть связан со снижением экспрессии гена лактазы, что проявляться непереносимостью молока - наблюдается рвота, диарея, спазмы и боли в животе, метеоризм. Частота этой патологии составляет в Европе 7--12%, в Китае -- 80%, в Африке -- до 97%.

2). Нарушение всасывания моносахаридов в кишечнике.

Нарушения всасывания могут быть следствием дефекта какого-либо компонента, участвующего в системе транспорта моносахаридов через мембрану. Описаны патологии, связанные с дефектом натрийзависимого белка переносчика глюкозы.

Синдром мальабсорбции сопровождается осмотической диареей, усилением перистальтики, спазмами, болями, а также метеоризмом. Диарею вызывают нерасщеплённые дисахариды или невсосавшиеся моносахариды в дистальных отделах кишечника, а также органические кислоты, образованные микроорганизмами при неполном расщеплении углеводов.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Понятие "углеводы" и их биологические функции. Классификация углеводов: моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Оптическая активность молекул углеводов. Кольчато-цепная изомерия. Физико-химические свойства моносахаридов. Химические реакции глюкозы.

презентация , добавлен 17.12.2010


Специфические свойства, структура и основные функции, продукты распада жиров, белков и углеводов. Переваривание и всасывание жиров в организме. Расщепление сложных углеводов пищи. Параметры регулирования углеводного обмена. Роль печени в обмене веществ.

курсовая работа , добавлен 12.11.2014


Общая характеристика углеводов и их функции в организме. Расщепление поли- и дисахаридов до моносахаридов. Анаэробное и аэробное расщепление глюкозы. Взаимопревращение гексоз. Схема ферментативного гидролиза крахмала под действием амилаз разных типов.

презентация , добавлен 13.10.2013


Понятие и классификация углеводов, основные функции в организме. Краткая характеристика эколого-биологической роли. Гликолипиды и гликопротеины как структурно-функциональные компоненты клетки. Наследственные нарушения обмена моносахаридов и дисахаридов.

контрольная работа , добавлен 03.12.2014


Углеводы – группа органических соединений. Строение и функции углеводов. Химический состав клетки. Примеры углеводов, их содержание в клетках. Получение углеводов из двуокиси углерода и воды в процессе реакции фотосинтеза, особенности классификации.

презентация , добавлен 04.04.2012


Общая характеристика и основные этапы обмена липидов, особенности процесса переваривания. Порядок всасывания продуктов переваривания липидов. Исследование различных органов и систем в данном процессе: стенок и жировой ткани кишечника, легких и печени.

презентация , добавлен 31.01.2014


Результат расщепления и функции белков, жиров и углеводов. Состав белков и их содержание в пищевых продуктах. Механизмы регулирования белкового и жирового обмена. Роль углеводов в организме. Соотношение белков, жиров и углеводов в полноценном рационе.

презентация , добавлен 28.11.2013


Энергетическая, запасающая и опорно-строительная функции углеводов. Свойства моносахаридов как основного источника энергии в организме человека; глюкоза. Основные представители дисахаридов; сахароза. Полисахариды, образование крахмала, углеводный обмен.

доклад , добавлен 30.04.2010


История развития физиологии пищеварения. Химический состав пищевых веществ и их переваривание. Строение и функция пищеварительного аппарата. Первоначальная обработка пищи в ротовой полости и глотание. Пищеварение в желудке, тонком и толстом кишечнике.

реферат , добавлен 20.10.2013


Химическая классификация углеводов: полигидроксикарбонильные соединения. Свойства и структура моносахаридов, их химические свойства. Реакции брожения и их применение. Биосинтетические реакции углеводов. Производные моносахаров, гликозиды и их биосинтез.

Глюкоза в организме выполняет роль топлива. Это главный источник энергии для клеток, и способность клеток функционировать нормально во многом определяется их способностью усваивать глюкозу. Она попадает в организм с пищей. Продукты питания расщепляются в желудочно-кишечном тракте до молекул, после чего глюкоза и некоторые другие продукты расщепления всасываются, а неусвоенные остатки (шлаки) выводятся с помощью выделительной системы.

Для того, чтобы глюкоза в организме усваивалась, некоторым клеткам нужен гормон поджелудочной железы – инсулин. Инсулин принято сравнивать с ключом, который открывает глюкозе дверь в клетку, и без которого она не сможет туда проникнуть. Если инсулина нет, большая часть глюкозы остается в крови в неусвоенном виде, а клетки при этом голодают и слабеют, а затем гибнут от голода. Такое состояние называется сахарным диабетом.

Часть клеток организма является инсулинонезависимыми. Это означает, что в них глюкоза усваивается напрямую, без инсулина. Из инсулинонезависимых клеток состоят ткани мозга, красных кровяных телец и мышц – вот почему при недостаточном поступлении глюкозы в организм (то есть при голоде) человек довольно скоро начинает испытывать затруднения с умственной деятельностью, становится анемичным и слабым.

Однако гораздо чаще современные люди сталкиваются не с недостатком, а с избыточным поступлением глюкозы в организм в результате переедания. Избыток глюкозы преобразуется в гликоген, своеобразный «консервный склад» клеточного питания. Большая часть гликогена хранится в печени, меньшая часть – в скелетных мышцах. Если человек длительно не принимает пищу, запускается процесс расщепления гликогена в печени и мышцах, и ткани получают необходимую глюкозу.

Если глюкозы в организме так много, что она уже не может быть использована ни на нужды тканей, ни утилизирована в гликогеновые депо, образуется жир. Жировая ткань также является «складом», но извлечь глюкозу из жира организму гораздо труднее, чем из гликогена, этот процесс сам требует энергии, вот почему похудеть так сложно. Если нужно расщепить жир, то желательно присутствие… правильно, глюкозы, для обеспечения энергозатрат.

Этим объясняется тот факт, что диеты для похудения должны включать в себя углеводы, но не любые, а трудноусваиваемые. Они расщепляются медленно, и глюкоза в организм попадает небольшими количествами, сразу используемыми на обеспечение нужд клеток. Легкоусваиваемые углеводы вбрасывают в кровь сразу чрезмерное количество глюкозы, ее так много, что она сразу подлежит утилизации в жировые депо. Таким образом, глюкоза в организме крайне необходима, но обеспечивать организм глюкозой необходимо разумно.

Углеводы с простой молекулярной структурой являются легкоусвояемыми, то есть они быстро всасываются и быстро повышают сахар в крови. Сложные углеводы делают это гораздо медленнее, так как вначале им полагается расщепиться на простые сахара. Но, как мы уже отмечали, не только процесс расщепления замедляет всасывание, есть и иные факторы, влияющие на всасывание углеводов в кровь. Эти факторы исключительно важны для нас, так как угрозу для диабетика представляет не столько повышение сахара, сколько рост резкий и стремительный, то есть такая ситуация, когда углеводы быстро всасываются в желудочно-кишечном тракте, быстро насыщают кровь глюкозой и провоцируют состояние гипергликемии. Перечислим факторы, влияющие на скорость всасывания (пролонгаторы всасывания):

1. Вид углеводов - простые или сложные (простые всасываются гораздо быстрее).
2. Температура пищи - холод существенно замедляет всасывание.
3. Консистенция пищи - из грубой, волокнистой и зернистой пищи, содержащей большое количество клетчатки, всасывание происходит медленнее.
4. Содержание в продукте жиров - из жирных продуктов углеводы всасываются медленнее.
5. Искусственные препараты, замедляющие всасывание, например рассмотренный в предыдущей главе глюкобай.

В соответствии с этими соображениями мы введем классификацию углеводсодержащих продуктов, разделив их на три группы:

1. Содержащие "моментальный", или "мгновенный", сахар - повышение сахара в крови происходит практически сразу во время еды, начинается уже в ротовой полости и носит очень резкий характер.
2. Содержащие "быстрый сахар" - повышение сахара в крови начинается через 10-15 минут после еды и носит резкий характер, продукт перерабатывается в желудке и кишечнике за один-два часа.
3. Содержащие "медленный сахар" - повышение сахара в крови начинается через 20-30 минут и носит сравнительно плавный характер, продукт перерабатывается в желудке и кишечнике за два-три часа или дольше.

Дополняя нашу классификацию, мы можем сказать, что "моментальный сахар" - это глюкоза, фруктоза, мальтоза и сахароза в чистом виде, т.е. продукты, избавленные от пролонгаторов всасывания; "быстрый сахар" - это фруктоза и сахароза с пролонгаторами всасывания (например, яблоко, где есть фруктоза и клетчатка); "медленный сахар" - это лактоза и крахмал, а также фруктоза и сахароза с настолько сильным пролонгатором, что он существенно замедляет их расщепление и всасывание образовавшейся глюкозы в кровь.

Поясним сказанное на примерах. Глюкоза из чистого препарата (таблетки глюкозы) всасывается практически моментально, но почти с такой же скоростью всасываются фруктоза из фруктового сока и мальтоза из пива или кваса - ведь это растворы, и в них нет клетчатки, замедляющей всасывание. Но во всех фруктах клетчатка имеется, а значит, есть "первая линия обороны" против моментального всасывания; оно происходит довольно быстро, но все же не так стремительно, как из фруктовых соков. В мучных продуктах таких "линий обороны" две: наличие клетчатки и крахмала, который должен разложиться на моно-сахара; в результате всасывание идет еще медленнее.

Итак, оценка продуктов с точки зрения диабетика усложняется: нам необходимо учитывать не только количество и качество углеводов в них (т.е. потенциальную способность к повышению сахара), но и наличие пролонгаторов, способных замедлить данный процесс. Мы можем сознательно оперировать этими пролонгаторами с целью разнообразить свое меню, и тогда окажется, что нежелательный продукт в определенной ситуации становится возможным и допустимым. Так, например, мы делаем выбор в пользу ржаного хлеба, а не пшеничного, так как ржаной более грубый, более насыщенный клетчаткой - и, следовательно, он содержит "медленный" сахар. В белой булке "быстрый" сахар, но почему бы не создать ситуацию, когда всасывание этого сахара замедлится? Заморозить кусок булки или съесть ее с большим количеством масла не очень разумный выход, но существует другая хитрость: первым делом употребить салат из свежей капусты, насыщенный клетчаткой. Капуста создаст в желудке нечто вроде "подушки", на которую ляжет все остальное съеденное, и всасывание Сахаров будет замедлено.

Это реальный и очень эффективный вариант, основанный на том, что мы чаще едим не отдельный продукт, а два-три блюда, приготовленные из нескольких продуктов. Скажем, обед может включать закуску (тот же салат из капусты), первое (суп - мясной отвар, картофель, морковь), второе (мясо с гарниром из овощей), хлеб и яблоко на десерт. Но сахар всасывается не отдельно из каждого продукта, а из смеси всех продуктов, попавших к нам в желудок, и в результате одни из них - капуста и другие овощи - замедляют усвоение углеводов из картофеля, хлеба и яблока.