Көмірсулар - ақуыздармен және майлармен бірге адам және жануарлар организмінің негізін құрайтын органикалық заттардың кең тобы. Көмірсулар дененің әрбір жасушасында болады және әртүрлі функцияларды орындайды. Көмірсулардың кішігірім молекулалары, негізінен глюкозадан тұрады, бүкіл денеде қозғалып, энергетикалық функцияны орындай алады. Көмірсулардың үлкен молекулалары қозғалмайды және негізінен құрылыс қызметін атқарады. Тамақтан адам тек шағын молекулаларды алады, өйткені олар тек ішек жасушаларына сіңеді. Көмірсулардың үлкен молекулалары дененің өзін құруы керек. Тағамдық көмірсулардың глюкозаға дейін ыдырауы және одан жаңа молекулалардың синтезі, сондай-ақ осы заттардың ағзадағы басқа да көптеген өзгерістерінің барлық реакцияларының жиынтығы биохимияда көмірсулар алмасуы деп аталады.
Жіктеу
Құрылысына қарай көмірсулардың бірнеше топтары бар.
Моносахаридтер – ас қорыту жолында ыдырамайтын шағын молекулалар. Бұл глюкоза, фруктоза, галактоза.
Дисахаридтер – ас қорыту жолында екі моносахаридке ыдырайтын шағын көмірсулар молекулалары. Мысалы, лактоза – глюкоза мен галактоза үшін, сахароза – глюкоза мен фруктоза үшін.
Полисахаридтер бір-бірімен байланысқан жүздеген мың моносахарид қалдықтарынан (негізінен глюкоза) тұратын үлкен молекулалар. Бұл крахмал, ет гликогені.
Көмірсулар және диеталар
Полисахаридтердің ас қорыту жолындағы ыдырау уақыты олардың суда еріу қабілетіне байланысты әртүрлі. Кейбір полисахаридтер ішекте тез ыдырайды. Содан кейін олардың ыдырауы кезінде алынған глюкоза қанға тез енеді. Мұндай полисахаридтер «жылдам» деп аталады. Басқалары ішектің су ортасында нашар ериді, сондықтан олар баяу ыдырайды, ал глюкоза қанға баяу түседі. Мұндай полисахаридтер «баяу» деп аталады. Бұл элементтердің кейбірі ішекте мүлде ыдырамайды. Олар ерімейтін диеталық талшық деп аталады.
Әдетте, «баяу немесе жылдам көмірсулар» деген атаумен біз полисахаридтердің өзін емес, олардың құрамында көп мөлшерде болатын тағамдарды айтамыз.
Көмірсулар тізімі – жылдам және баяу, кестеде берілген.
| Жылдам көмірсулар | Баяу көмірсулар |
| қуырылған картоп | кебек нан |
| Ақ нан | Өңделмеген күріш дәндері |
| Картоп пюресі | Бұршақ |
| Бал | Сұлы |
| Сәбіз | Қарақұмық ботқасы |
| Жүгері үлпектері | Қара бидайдан жасалған нан |
| Қант | Қантсыз жаңа сығылған жеміс шырыны |
| Мюсли | Тұтас дәнді макарон |
| Шоколад | Қызыл бұршақ |
| Пісірілген картоп | Сүт |
| Бисквит | Жаңа жемістер |
| Жүгері | Ащы шоколад |
| Ақ күріш | Фруктоза |
| Қара нан | Соя |
| Қызылша | Жасыл көкөністер, қызанақ, саңырауқұлақтар |
| Банандар | - |
| Jam | - |
Диетаға арналған өнімдерді таңдағанда, диетолог әрқашан тез және баяу көмірсулар тізіміне сүйенеді. Бір өнімдегі немесе тағамдағы майлармен біріктірілген жылдам майдың тұндырылуына әкеледі. Неліктен? Қандағы глюкозаның тез көтерілуі инсулиннің өндірісін ынталандырады, ол денені глюкозаның қоймасымен, соның ішінде одан майдың түзілу жолымен қамтамасыз етеді. Нәтижесінде торт, балмұздақ, қуырылған картоп жеген кезде салмақ өте тез қосылады.
Ас қорыту
Биохимия тұрғысынан көмірсулардың алмасуы үш кезеңде жүреді:
- Ас қорыту. Ол тағамды шайнау кезінде ауыздан басталады.
- Көмірсулардың дұрыс алмасуы.
- Айырбастың соңғы өнімдерін оқыту.
Көмірсулар адам диетасының негізі болып табылады. Формула бойыншарационалды тамақтану, тағамның құрамында олар ақуыздар мен майларға қарағанда 4 есе көп болуы керек. Көмірсуларға деген қажеттілік жеке, бірақ орташа есеппен адамға тәулігіне 300-400 г қажет. Олардың 80%-ға жуығы картоп, макарон өнімдері, жарма құрамындағы крахмал және 20%-ы тез көмірсулар (глюкоза, фруктоза).
Ағзадағы көмірсулардың алмасуы да ауыз қуысынан басталады. Мұнда сілекей ферменті амилаза полисахаридтерге – крахмал мен гликогенге әсер етеді. Амилаза полисахаридтерді асқазанға түсетін үлкен фрагменттерге – декстриндерге гидролиздейді (ыдыратады). Көмірсуларға әсер ететін ферменттер жоқ, сондықтан асқазандағы декстриндер ешқандай түрде өзгермейді және ас қорыту жолымен ары қарай өтіп, аш ішекке енеді. Мұнда көмірсуларға бірнеше ферменттер әсер етеді. Ұйқы безі шырыны амилазасы декстриндерді мальтоза дисахаридіне дейін гидролиздейді.
Арнайы ферменттерді ішек жасушаларының өзі шығарады. Мальтаза ферменті мальтозаны глюкозаға моносахаридке дейін гидролиздейді, лактаза лактозаны глюкоза мен галактозаға, сахароза глюкоза мен фруктозаға дейін гидролиздендіреді. Алынған монозалар ішектерден қанға сіңеді және қақпа венасы арқылы бауырға түседі.
Көмірсулар алмасуындағы бауырдың рөлі
Бұл орган гликогеннің синтезі мен ыдырау реакцияларына байланысты қандағы глюкозаның белгілі бір деңгейін сақтайды.
Моносахаридтердің өзара айналу реакциялары бауырда өтеді – фруктоза мен галактоза глюкозаға, ал глюкоза фруктозаға айналуы мүмкін.
Глюконеогенез реакциялары осы органда жүреді -көмірсусыз прекурсорлардан глюкозаның синтезі - аминқышқылдары, глицерин, сүт қышқылы. Сондай-ақ инсулиназа ферментінің көмегімен инсулин гормонын бейтараптандырады.
Глюкоза метаболизмі
Глюкоза көмірсулар алмасуының биохимиясында және дененің жалпы метаболизмінде маңызды рөл атқарады, өйткені ол энергияның негізгі көзі болып табылады.
Қандағы глюкоза деңгейі тұрақты мән болып табылады және 4 - 6 ммоль/л құрайды. Бұл элементтің қандағы негізгі көздері:
- Тағамдық көмірсулар.
- Бауыр гликогені.
- Аминқышқылдары.
Глюкоза ағзада мыналар үшін тұтынылады:
- энергия өндіру,
- Бауыр мен бұлшықеттердегі гликоген синтезі,
- амин қышқылдарының синтезі,
- май синтезі.
Табиғи энергия көзі
Глюкоза – барлық дене жасушалары үшін әмбебап энергия көзі. Энергия өзіңіздің молекулаларыңызды құруға, бұлшықеттердің жиырылуына, жылу генерациясына қажет. Энергияның бөлінуіне әкелетін глюкозаның айналу реакцияларының тізбегі гликолиз деп аталады. Гликолиз реакциялары оттегінің қатысуымен жүруі мүмкін, содан кейін олар аэробты гликолиз туралы айтады, немесе оттегісіз жағдайда процесс анаэробты болады.
Анаэробты процесс кезінде глюкозаның бір молекуласы сүт қышқылының екі молекуласына (лактат) айналады және энергия бөлінеді. Анаэробты гликолиз аз энергия береді: глюкозаның бір молекуласынан АТФ екі молекуласы алынады – химиялық байланыстары энергия жинақталатын зат. Осы жолмен алуэнергия қаңқа бұлшықеттерінің қысқа мерзімді жұмысына жұмсалады – 5 секундтан 15 минутқа дейін, яғни бұлшық еттерді оттегімен қамтамасыз ету механизмдері қосылып үлгермейді.
Аэробты гликолиз реакциялары кезінде глюкозаның бір молекуласы пирожүзім қышқылының екі молекуласына (пируват) айналады. Процесс өз реакцияларына жұмсалатын энергияны ескере отырып, 8 АТФ молекуласын береді. Пируват одан әрі тотығу реакцияларына – тотығу декарбоксилденуіне және цитраттық циклге (Кребс циклі, үшкарбон қышқылының циклі) түседі. Осы түрлендірулердің нәтижесінде глюкоза молекуласына 30 ATP молекуласы бөлінеді.
Гликоген алмасу
Гликогеннің қызметі – жануарлар ағзасының жасушаларында глюкозаны сақтау. Крахмал өсімдік жасушаларында бірдей қызмет атқарады. Гликоген кейде жануарлар крахмалы деп аталады. Екі зат да глюкозаның қайталанатын қалдықтарынан жасалған полисахаридтер. Гликоген молекуласы крахмал молекуласына қарағанда тармақталған және жинақы.
Көмірсу гликогенінің ағзасындағы метаболизм процестері әсіресе бауыр мен қаңқа бұлшықеттерінде қарқынды жүреді.
Гликоген қандағы глюкоза деңгейі жоғары болған кезде тамақтан кейін 1-2 сағат ішінде синтезделеді. Гликоген молекуласын қалыптастыру үшін праймер қажет - бірнеше глюкоза қалдықтарынан тұратын тұқым. UTP-глюкоза түріндегі жаңа қалдықтар праймердің соңына дәйекті түрде бекітіледі. Тізбек 11-12 қалдыққа өскенде, оған 5-6 бірдей фрагменттерден тұратын бүйірлік тізбек қосылады. Енді праймерден келетін тізбектің екі ұшы бар - екі өсу нүктесігликоген молекулалары. Қандағы глюкозаның жоғары концентрациясы сақталса, бұл молекула қайта-қайта ұзарады және тармақталады.
Тамақ арасында гликоген ыдырайды (гликогенолиз), глюкозаны бөледі.
Бауыр гликогенінің ыдырауынан алынады, қанға түсіп, бүкіл ағзаның қажеттілігіне жұмсалады. Бұлшықеттердегі гликогеннің ыдырауынан алынған глюкоза тек бұлшықеттердің қажеттіліктеріне жұмсалады.
Көмірсусыз прекурсорлардан глюкозаның түзілуі - глюконеогенез
Ағзада бірнеше сағатқа гликоген түрінде жинақталған энергия жеткілікті. Бір күн аштықтан кейін бұл зат бауырда қалмайды. Сондықтан көмірсусыз диеталармен, толық аштықпен немесе ұзақ физикалық жұмыс кезінде қандағы глюкозаның қалыпты деңгейі оның көмірсусыз прекурсорлардан - аминқышқылдарынан, сүт қышқылы глицеринінен синтезделуіне байланысты сақталады. Барлық осы реакциялар негізінен бауырда, сондай-ақ бүйрек пен ішектің шырышты қабатында болады. Осылайша, көмірсулардың, майлардың және ақуыздардың алмасу процестері бір-бірімен тығыз байланысты.
Аминқышқылдары мен глицериннен аштық кезінде глюкоза синтезделеді. Тамақ болмаған кезде ұлпа ақуыздары аминқышқылдарына, майлар май қышқылдарына және глицеринге ыдырайды.
Сүт қышқылынан глюкоза қарқынды жаттығулардан кейін, анаэробты гликолиз кезінде бұлшықеттер мен бауырда көп мөлшерде жиналған кезде синтезделеді. Бұлшықеттерден сүт қышқылы бауырға тасымалданады, онда глюкоза одан синтезделеді, ол жұмыс істеуге қайтарылады.бұлшықет.
Көмірсулар алмасуын реттеу
Бұл процесті жүйке жүйесі, эндокриндік жүйе (гормондар) және жасушаішілік деңгейде жүзеге асырады. Реттеу міндеті - қандағы глюкозаның тұрақты деңгейін қамтамасыз ету. Көмірсулар алмасуын реттейтін гормондардың ішінде негізгілері инсулин мен глюкагон. Олар ұйқы безінде өндіріледі.
Ағзадағы инсулиннің негізгі міндеті – қандағы глюкоза деңгейін төмендету. Бұған екі жолмен қол жеткізуге болады: глюкозаның қаннан дене жасушаларына енуін арттыру және оларда қолдануды арттыру арқылы.
- Инсулин глюкозаның белгілі бір тіндердің – бұлшықет пен майдың жасушаларына енуін қамтамасыз етеді. Олар инсулинге тәуелді деп аталады. Глюкоза миға, лимфа тініне, қызыл қан жасушаларына инсулиннің қатысуынсыз енеді.
- Инсулин жасушалардың глюкозаны пайдалануын жақсартады:
- Гликолиз ферменттерін белсендіру (глюкокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа).
- Гликоген синтезін белсендіру (глюкозаның глюкоза-6-фосфатқа айналуының жоғарылауына және гликоген синтазасының стимуляциясына байланысты).
- Глюконеогенез ферменттерін тежеу (пируваткарбоксилаза, глюкоза-6-фосфатаза, фосфоэнолпируват карбоксикиназа).
- Глюкозаның пентозофосфат цикліне қосылуын жоғарылатыңыз.
Көмірсулар алмасуын реттейтін барлық басқа гормондар – глюкагон, адреналин, глюкокортикоидтар, тироксин, өсу гормоны, АКТГ. Олар қандағы глюкоза деңгейін жоғарылатады. Глюкагон бауырдағы гликогеннің ыдырауын және көмірсусыз глюкозаның синтезін белсендіреді.предшественниктер. Адреналин бауыр мен бұлшықеттердегі гликогеннің ыдырауын белсендіреді.
Биржаның бұзылуы. Гипогликемия
Көмірсулар алмасуының жиі кездесетін бұзылыстары гипо- және гипергликемия болып табылады.
Гипогликемия – қандағы глюкоза деңгейінің төмендеуінен (3,8 ммоль/л-ден төмен) болатын дененің күйі. Себептер болуы мүмкін: бұл заттың ішектен немесе бауырдан қанға түсуінің төмендеуі, оны тіндердің пайдалануының жоғарылауы. Гипогликемия мыналарға әкелуі мүмкін:
- Бауыр патологиясы - гликоген синтезі немесе көмірсутек емес прекурсорлардан глюкоза синтезі бұзылған.
- Көмірсулық аштық.
- Ұзақ дене белсенділігі.
- Бүйрек патологиялары – біріншілік несептегі глюкозаның реабсорбциясының бұзылуы.
- Ас қорыту бұзылыстары – тағамдық көмірсулардың ыдырау патологиялары немесе глюкозаны сіңіру процесі.
- Эндокриндік жүйенің патологиялары - артық инсулин немесе қалқанша без гормондарының, глюкокортикоидтардың, өсу гормонының (ГГ), глюкагонның, катехоламиндердің жетіспеушілігі.
Гипогликемияның экстремалды көрінісі гипогликемиялық кома болып табылады, ол көбінесе инсулиннің артық дозалануымен І типті қант диабетімен ауыратын науқастарда дамиды. Төмен қан глюкозасы мидың оттегі мен энергетикалық ашығуына әкеледі, бұл тән белгілерді тудырады. Ол өте жылдам дамумен сипатталады - егер бірнеше минут ішінде қажетті әрекеттер жасалмаса, адам есін жоғалтады және өлуі мүмкін. Әдетте қант диабетімен ауыратындар глюкоза деңгейінің төмендеуінің белгілерін тани алады.қан және не істеу керектігін біліңіз - бір стақан тәтті шырын ішіңіз немесе тәтті тоқаш жеңіз.
Гипергликемия
Көмірсулар алмасуының бұзылуының тағы бір түрі гипергликемия – қандағы глюкоза деңгейінің тұрақты жоғарылауынан (10 ммоль/л жоғары) дененің күйі. Себептер болуы мүмкін:
- эндокриндік жүйенің патологиясы. Гипергликемияның ең көп тараған себебі - қант диабеті. І типті және ІІ типті қант диабетін ажыратыңыз. Бірінші жағдайда аурудың себебі - бұл гормонды шығаратын ұйқы безі жасушаларының зақымдануынан туындаған инсулин тапшылығы. Бездің зақымдануы көбінесе аутоиммунды сипатта болады. II типті қант диабеті қалыпты инсулин өндірісімен дамиды, сондықтан оны инсулинге тәуелді емес деп атайды; бірақ инсулин өз қызметін атқармайды – ол бұлшықет пен май тінінің жасушаларына глюкозаны тасымалдамайды.
- невроздар, стресс гормондардың түзілуін белсендіреді - адреналин, глюкокортикоидтар, бауырдағы гликогеннің ыдырауын және глюкозаның көмірсусыз прекурсорлардан синтезін күшейтетін, гликоген синтезін тежейтін;
- бауыр патологиясы;
- артық тамақтану.
Биохимияда көмірсулар алмасуы зерттеу мен зерттеуге арналған ең қызықты және ауқымды тақырыптардың бірі болып табылады.
