Обмен углеводов

Обмен углеводов

Биологическая роль углеводов для организма человека определяется прежде всего их энергетической функцией. Энергетическая ценность 1 г углеводов составляет 15,7 кДж (3,75 ккал). Углеводы являются непосредственным источником энергии для всех клеток организма, играют важную пластическую роль, входя в состав протоплазмы и субклеточных образований, выполняют опорную функцию (кости, хрящи, соединительная ткань).

Суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет около 0,5 кг. Основная часть их (около 70%) окисляется в тканях до воды и углекислого газа. Около 25-28% пищевой глюкозы превращается в жир и только 2-5% ее синтезируется в гликоген - резервный углевод организма.

Поступившие с пищей сложные углеводы не могут проникнуть через слизистую оболочку кишечника в кровь и лимфу. Единственной формой углеводов, которая может всасываться, являются моносахара.

Моносахара всасываются главным образом в тонком кишечнике, током крови переносятся в печень и к тканям. В печени из глюкозы синтезируется гликоген. Этот процесс носит название гликогенеза. Гликоген может распадаться до глюкозы. Это явление называют гликогенолизом. В печени возможно новообразование углеводов из продуктов их распада (пировиноградной или молочной кислоты), а также из продуктов распада жиров и белков (кетокислот) - глюконеогенез.

Гликогенез, гликогенолиз и глюконеогенез, тесно взаимосвязанные и интенсивно протекающие в печени, обеспечивают оптимальный уровень сахара в крови. Так, было показано, что кровь, притекающая к печени, содержащая незначительное количество сахара, способствует переходу гликогена в глюкозу и поступлению ее в сосудистое русло. Кровь с повышенным содержанием глюкозы вызывает в печени процесс гликогенеза, что приводит к уменьшению уровня сахара в крови, оттекающей от железы. Эта способность печени получила название гомеостатического механизма.

В углеводном обмене организма большое значение имеет мышечная ткань. Мышцы, особенно во время их повышенной деятельности, захватывают из крови большое количество глюкозы. В мышцах, так же как и в печени, синтезируется гликоген. Распад гликогена является одним из источников энергии мышечного сокращения. При распаде мышечного гликогена процесс идет до образования пировиноградной и молочной кислот. Этот процесс называют гликолизом. В фазе отдыха из значительной части молочной кислоты в мышечной ткани происходит ресинтез гликогена. Часть молочной кислоты поступает в кровь. Молочная кислота захватывается другими органами, в частности печенью. В печени из молочной кислоты синтезируется гликоген.

Таким образом, гликоген печени поставляет в кровь глюкозу, которая захватывается мышцами и используется для синтеза мышечного гликогена. Последний, распадаясь до молочной кислоты, предоставляет материал для синтеза гликогена в печени.

Головной мозг содержит очень небольшие запасы углеводов и нуждается в постоянном поступлении глюкозы. Мозг поглощает около 69% глюкозы, выделяемой печенью. Глюкоза в тканях мозга преимущественно окисляется, а небольшая часть ее превращается в молочную кислоту. Энергетические расходы мозга покрываются исключительно за счет углеводов. Снижение поступления в мозг глюкозы сопровождается изменением обменных процессов в нервной ткани и нарушением функций мозга.

Анаэробная и аэробная мобилизация содержащейся в углеводах энергии. В анаэробных (бескислородных) условиях глюкоза превращается в молочную кислоту. В процессе гликолиза одной молекулы глюкозы расходуются две и синтезируются четыре молекулы АТФ, т. е. имеется положительный баланс - две молекулы АТФ. Около 35% всей энергии аккумулируется в АТФ, остальная, большая, часть энергии рассеивается в виде тепла. Энергетически гликолиз не выгоден для организма.

Окисление глюкозы более эффективно. При аэробном (в присутствии кислорода) окислении из одной молекулы глюкозы образуются 38 молекул АТФ. Эффект дыхания составляет 45-55%. Таким образом, гликолитический процесс сопровождается выделением большого количества тепла, а окисление глюкозы - накоплением энергии в макроэргических связях АТФ.

Образование углеводов из белков и жиров (глюконеогенез). В результате превращения аминокислот образуется пировиноградная кислота, при окислении жирных кислот - ацетилкоэнзим А, который может превращаться в пировиноградную кислоту - предшественник глюкозы. Это наиболее важный общий путь биосинтеза углеводов.

Аминокислоты - предшественники углеводов называют глюкопластическими аминокислотами. К ним относят аланин, аргинин, аспарагиновую кислоту, аспарагин, цистеин, глутаминовую кислоту, глутамин, глицин, гистидин, метионин, пролин, серии, треонин, триптофан, валин.

Питание животных пищей, богатой белками, часто приводит к отложению гликогена в печени и в жировой ткани.

Между двумя основными источниками энергии - углеводами и жирами - существует тесная физиологическая взаимосвязь. Повышение содержания глюкозы в крови увеличивает биосинтез триглицеридов и уменьшает распад жиров в жировой ткани. В кровь меньше поступает свободных (неэстерифицированных) жирных кислот. Если возникает гипогликемия, то процесс синтеза триглицеридов тормозится, ускоряется распад жиров и в кровь в большем количестве поступают неэстерифицированные жирные кислоты.

Доказательством возможности такого превращения жиров в углеводы служат наблюдения над животными, которые находятся в зимней спячке. У этих животных в течение зимы полностью исчезают жировые запасы.

Печень является важнейшей "биохимической лабораторией организма". В ее ткани содержится много белков-ферментов, поэтому она участвует в синтезе белка, мочевины, гликогена, липидов.

Обменные процессы, происходящие в печени, осуществляются крайне интенсивно. В связи с этим она потребляет значительные количества кислорода. Через печень за 1 ч протекает около 100 л крови. Об интенсивности обменных процессов в печени свидетельствует тот факт, что белки печени обновляются за 7 дней. Обновление белков в других органах происходит за 17 сут и дольше.

В печени синтезируется большинство белков плазмы (100% альбуминов и 80% глобулинов). Печень играет главную роль в обмене аминокислот в организме. Она является единственным органом, где образуется мочевина. В печени вырабатываются также глутамин и креатин. При голодании организма печень отдает больше белка в кровь, чем другие ткани.

Печень участвует в обмене жиров (окисление триглицеридов, синтез триглицеридов и фосфолипидов, липопротеидов, холестерина). В жировом обмене печень принимает участие в связи с желчеобразовательной функцией. Для нормального переваривания и всасывания жиров необходима желчь. Составные ее части - желчные кислоты и их соли, вырабатываются только в печени.

В обмене углеводов печень играет ведущую роль. В печени осуществляется синтез и распад гликогена, окисление глюкозы, глюконеогенез, образование глюкуроновой кислоты. Печень является органом, поддерживающим оптимальный уровень сахара в крови.

Барьерная функция печени. Печень является одним из центральных органов, обезвреживающих внешние и внутренние токсические вещества. В печени происходит обезвреживание аммиака путем образования из него мочевины. Кроме аммиака, в печени обезвреживается и ряд других веществ, образующихся при гнилостных процессах в кишечнике из аминокислот, - фенол, крезол, скатол и индол.

Обезвреживание токсических соединений в печени происходит посредством соединения их с серной и глюкуроновой кислотами, а также глицином.

В печени осуществляется окисление гормонов и физиологически активных веществ (адреналин, гистамин, стероидные гормоны и др.), что способствует поддержанию оптимальных количеств их в жидкостях и тканях организма.

Защитная функция печени доказана опытами на собаках, оперированных по методу Н. В. Экка. Сущность этой операции состоит в том, что в результате перевязки воротной вены и соединения ее с нижней полой веной кровь от кишечника, минуя печень, поступает в общий круг кровообращения. Увеличение в пищевом рационе таких собак белка вызывает отравление организма продуктами его распада. Животные погибают от повышенного содержания аммиака в крови. Эти опыты убедительно доказывают огромную роль печени в обезвреживании продуктов распада белка, поступающих к ней из кишечника.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒