Метаболизм углеводов в организме человека последовательность. Нарушения углеводного обмена. Сказ про то, почему нельзя выбирать одно и игнорировать другое

Большинство людей, как занимающихся спортом, так и обычных обывателей, примерно отличают в пище белки, жиры и углеводы. Для того, кто занимается развитием мышечной системы для достижения результата, а также для тех, кто худеет, важно не только различать продукты, но и знать, какие из них можно употреблять, их допустимое количество и сроки. Жидкие углеводы – это важный источник энергии для организма, однако с ними нужно быть аккуратным. Исчерпывающие знания – залог хорошего здоровья, правильного питания и спортивной формы.

Общие сведения

Регуляция углеводного обмена – одна из самых сложных структур в нашем организме. Организм работает на углеводах, как на основном источнике для топлива. Происходит наладка системы, которая позволяет употреблять углеводы, как приоритетный источник питания, с максимальной энергетической эффективностью.

Наш организм потребляет энергию исключительно из углеводов. И только в том случае, если энергии недостаточно, он будет перенастраивать метаболизм жиров, или использовать в качестве источника топлива белковую ткань.

Что же делать?

Прежде всего нормализовать свой образ жизни и соблюдать его придётся до конца своих дней! Это:

• диета;
• физические нагрузки;
• введение инсулина.

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.

Этапы углеводного обмена

Основные этапы обмена углеводов делятся на 3 основные группы:

1. Преобразование углеводов в энергию.
2. Инсулиновая реакция.
3. Использование энергии и выведения продуктов жизнедеятельности.

Первый этап – ферментация углеводов

В отличие от жировой ткани, или белковых продуктов, преобразование и разложение углеводов на простейшие моносахариды, происходят уже на этапе пережевывания. Под воздействием слюны, любой сложный углевод трансформируется в простейшую молекулу десктрозы.

Для того чтобы не быть голословными, предлагаем провести эксперимент. Возьмите кусочек несладкого хлеба и начните его долго жевать. На определенном этапе вы почувствуете сладкий вкус. Это означает, что гликемический индекс хлеба под воздействием слюны вырос и стал даже выше, чем у сахара. Далее, все, что не было измельчено, переваривается уже в желудке. Для этого используется желудочный сок, который с разной скорость расщепляет те или иные структуры до уровня простейшей глюкозы. Декстроза же напрямую отправляется в кровеносную систему.

Второй этап – распределение полученной энергии в печени

Практически вся поступающая пища проходит этап инфильтрации кровью в печени. Они попадают в кровеносную систему именно из клеток печени. Там, под воздействием гормонов, начинается глюкагоновая реакция и дозировка насыщения углеводами транспортный клеток в кровеносной системе.

Третий этап – это переход всего сахара в кровь

Печень способна обрабатывать только 50-60 грамм чистой глюкозы за определенное время, сахар практически в неизменном виде попадает в кровь. Далее он начинает циркуляцию по всем органам, наполняя их энергией для нормального функционирования. В условиях большого потребления карбогидратов с высоким гликемическим индексом происходят следующие изменения:

• Клетки сахара замещают кислородные клетки. Это начинает вызывать кислородное голодание тканей и понижение активности.
• При определенном насыщении, кровь сгущается. Это затрудняет её перемещение по сосудам, увеличивает нагрузку на сердечную мышцу, и как следствие ухудшает функционирование организма в целом.

Четвертый этап – инсулиновая реакция

Он является адаптационной реакцией нашего организма на чрезмерное насыщение сахаром крови. Для того чтобы этого не происходило, при определенном пороге в кровь начинает впрыскиваться инсулин. Этот гормон является основным регулятором уровня сахара в крови, и при его недостатке у людей развивается сахарный диабет.

Инсулин связывает клетки глюкозы, превращая их в гликоген. Гликоген – это несколько молекул сахара, связанных между собой. Они являются внутренним источником питания для всех тканей. В отличие от сахара, они не связывают воду, а, значит, могут свободно перемещаться, не вызывая гипоксию или сгущение крови.

Чтобы гликоген не закупоривал транспортные каналы в организме, инсулин открывает клеточную структуру внутренних тканей, и все углеводы полностью запираются в этих клетках.

Для связывания молекул сахара в гликоген задействуется печень, скорость переработки которой ограничена. Если углеводов чрезмерно много – запускается резервный способ преобразования. В кровь впрыскиваются алкалоиды, которые связывают углеводы и превращают их в липиды, которые откладываются под кожей.

Пятый этап – вторичное использование накопленных запасов

В организме у атлетов имеются специальные гликогеновые депо, которые человек может использовать в качестве источника резервного «быстрого питания». Под воздействием кислорода и увеличившихся нагрузок, организм может проводить аэробный гликолиз из клеток, находящихся в гликогеновом депо.

Вторичное разложение углеводов происходит без инсулина, так как организм в состоянии самостоятельно регулировать уровень того, сколько молекул гликогена ему нужно разложить для получения оптимального количества энергии.

Последний этап – выведение продуктов жизнедеятельности

Так как сахар в процессе использования его организмом подвергается химическим реакциям с выделением тепловой и механической энергии, на выходе остается продукт жизнедеятельности, который по своему составу наиболее приближен к чистому углю. Он связывается с остальными продуктами жизнедеятельности человека, и выводиться из кровеносной системы сначала в желудочно-кишечный тракт, где пройдя полное преобразование выводиться через прямую кишку наружу.

Последующее распределение энергии

Последующее распределение энергии углеводов происходит в зависимости от типа сложения, и тренированности организма:

1. У нетренированного человека с медленным обменом веществ.
   Гликогеновые клетки при снижении уровня глюкагона возвращаются в печень, где перерабатываются в триглицериды.
2. У спортсмена.
   Гликогеновые клетки под воздействием инсулина массово запираются в мышцах, давая запас энергии для следующих упражнений.
3. 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.

Отличия метаболизма глюкозы от фруктозы

Метаболизм фруктозы, которая имеет отличную от глюкозы структуры, проходит несколько иначе, поэтому нужно учитывать следующие факторы:

• Фруктоза – единственный доступный источник быстрых углеводов для людей, страдающих от сахарного диабета.
• Гликемическая нагрузка фруктов ниже, чем у любого другого продукта. Например, арбуз – один из самых сладких и больших фруктов, обладает гликемической нагрузкой порядка 2. А это значит, что на килограмм арбуза, приходиться всего 20 грамм фруктозы. Чтобы достичь оптимальной дозировки, при которой он будете превращен в жировую ткань необходимо съесть порядка 2.5 килограмм этого сладкого фрукта.
• На вкус фруктоза слаще сахара, а, значит, используя сахарозаменители на её основе, можно потреблять меньше углеводов в целом.

А теперь рассмотрим, чем отличается метаболизм углеводов до фруктозы и глюкозы соответственно.

В Пристеночное пищеварение или гидролиз олиго- и дисахаридазами

Олигосахариды, образовавшиеся при расщеплении полисахаридов α-амила- зой, и дисахариды пищи подвергаются дальнейшему гидролизу под действием олиго- и дисахаридаз, встроенных в мембраны энтероцитов. Продуктами этого гидролиза являются моносахариды, которые затем транспортируются через мембрану в цитозоль энтероцитов (этот процесс называется всасыванием).

Олигосахаридазы — это крупные гликопротеины (массой свыше 200 кДа), пронизывающие мембрану энтероцитов. Активные центры этих ферментов направлены

Функции углеводов

Рассматривая основы обмена углеводов, упомянем основные функции сахара в нашем организме.

1. Энергетическая функция. Углеводы являются предпочтительным энергетическим источником в виду их структуры.
2. Открывающая функция. Углевод вызывает инсулин, и может открыть клетки без их разрушения для проникновения других нутриентов. Именно поэтому гейнеры более популярны в сравнении с чистыми протеиновыми коктейлями.
3. Запасающая функция. Организм использует их и накапливает их на случай экстренной стрессовой ситуации. Ему не нужны транспортные белки, а, значит, окислить молекулу у него получается значительно быстрее.
4. Улучшение работы мозговых клеток. Мозговая жидкость может работать только в том случае, если в крови находится достаточно количество сахара. Попробуйте начать учить что-то на голодный желудок, и вы поймете, что все ваши мысли заняты едой, а вовсе не учебой или развитием.

Переваривание

С точки зрения биохимии, обмен углеводов проходит в три этапа:

• Пищеварение.Оно начинается еще в ротовой полости в процессе пережевывания пищи.
• Собственно метаболизм углеводов.
• Образование конечных продуктов обмена.

Углеводы – основа пищевого рациона человека. Согласно формуле рационального питания, в составе пищи их должно быть в 4 раза больше, чем белков или жиров. Потребность в углеводах индивидуальна, но, в среднем, человеку необходимо 300-400 г в сутки. Из них около 80% приходится на крахмал в составе картофеля, макарон, круп и 20% – на быстрые углеводы (глюкоза, фруктоза).

Специфические ферменты секретируют клетки самого кишечника. Фермент мальтаза гидролизует мальтозу до моносахарида глюкозы, лактаза – лактозу до глюкозы и галактозы, сахараза – сахарозу до глюкозы и фруктозы. Полученные монозы всасываются из кишечника в кровь и по воротной вене попадают в печень.

После того, как питательные вещества прошли через ротовую полость, в желудке начинается переваривание углеводов. При пережевывании пищи происходит ее смешение со слюной, отличающейся содержанием пищеварительного фермента амилазы, которую выделяют околоушные железы. С помощью данного фермента крахмал приобретает форму небольших глюкозных полимеров, а также дисахарида мальтозы. Поскольку пища во рту находится не долго, до акта ее глотания происходит процесс гидролиза 7 % крахмала.

Обмен углеводов в организме человека и их переваривание продолжается не только в желудке, но и во всем теле еще на протяжении часа. Это происходит до того момента, пока желудочный секрет не перемешается с употребленной пищей, после чего соляная кислота желудочного секрета блокирует активность амилазы слюны.

Депо гликогена

Одни из депо гликогена является печень, но печень – не единственное место, где накапливается гликоген. Так же его довольно много в скелетных мышцах, при сокращении которых активируется фермент фосфорилаза, что приводит к интенсивному расщеплению гликогена. Согласитесь, в современном мире организм любого человека могут подстерегать непредвиденные обстоятельства, который, скорее всего потребуют колоссальных энергозатрат, а потому, чем гликогена больше, тем лучше

Можно сказать даже больше – гликоген настолько важен, что синтезируется даже из неуглеводных продуктов, которые содержат молочную, пировиноградную кислоту, гликогенные аминокислоты (аминокислоты — основные составляющие белков, гликогенные — значит, что в ходе биохимических процессов из них могут получатся углеводы), глицерол и многие другие. Конечно, в этом случае гликоген будет синтезироваться с большими затратами энергии и в небольших количествах.

Как уже отмечалось выше, уменьшение количества глюкозы в крови вызывает у организма достаточно серьезную реакцию. А потому печень целенаправленно регулирует количество глюкозы в крови и при необходимости прибегает к гликогенолизу. Гликогенолиз (мобилизация, распад гликогена) осуществляется при недостаточном количестве глюкозы в крови, которое может быть вызвано голоданием, тяжелой физической работой или сильными стрессами. Он начинается с того что печень, при помощи фермента фосфоглюкомутазы расщепляет гликоген до глюкозо-6-фосфатов. Далее фермент глюкозо-6-фосфатаза окисляет и их. Свободная глюкоза легко проникает через мембраны гепатоцитов (клеток печени) в кровяное русло, таким образом, ее количество в крови увеличивается. Ответной реакцией на скачок уровня глюкозы, является высвобождение инсулина поджелудочной железой. Если при высвобождении инсулина уровень глюкозы не упал, поджелудочная будет секретировать его до тех пор, пока это не произойдет.

И, напоследок, немного о фактов о самом инсулине (потому как нельзя говорить об углеводном обмене, не затронув эту тему):

— инсулин переносит глюкозу через мембраны клеток, так называемых инсулинзависимых тканей (жировой, мышечной и мембраны клеток печени)

— инсулин является стимулятором синтеза гликогена в печени и мышцах, жиров — печени и жировых тканях, белков — в мышцах и других органах.

— недостаточная секреция инсулина клетками островковой ткани поджелудочной железы может привести к гипергликемии с последующей гликозурией (сахарным диабетом);

— гормонами — антагонистами инсулина являются глюкагон, адреналин, норадреналин, кортизол и прочие кортикостероиды.

Что происходит

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.

Сказ про то, почему нельзя выбирать одно и игнорировать другое

1. 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.

1. 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.

1. 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.

1. Для синтеза белков в организме нужна не только глюкоза. Остатки молекул полисахаридов дают нужные фрагменты для образования нужных нам «строительных элементов».

1. 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.

Нарушения

Происходит он от недостаточной выработки инсулина. Для него характерно повышение уровня сахара в крови (гипергликемия) и выделение его с мочой (глюкозурия).

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.

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

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.

Вторым важным фактором на этом этапе обмена углеводов выступает глюкагон. Этот гормон определяет, нужно ли печени работать с внутренними источниками или с внешними.

Именно внутренний гликоген инсулин и распределяет по клеткам в первое время (источник — учебник «Спортивная биохимия», Михайлов).

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!