Ածխաջրերը օրգանական նյութերի ընդարձակ խումբ են, որոնք սպիտակուցների և ճարպերի հետ միասին կազմում են մարդու և կենդանիների օրգանիզմի հիմքը։ Ածխաջրերը առկա են մարմնի յուրաքանչյուր բջիջում և կատարում են տարբեր գործառույթներ: Ածխաջրերի փոքր մոլեկուլները, որոնք հիմնականում ներկայացված են գլյուկոզայով, կարող են շարժվել ամբողջ մարմնով և կատարել էներգետիկ ֆունկցիա: Ածխաջրերի մեծ մոլեկուլները չեն շարժվում և հիմնականում կատարում են շինարարական ֆունկցիա։ Սննդից մարդը արդյունահանում է միայն փոքր մոլեկուլներ, քանի որ միայն դրանք կարող են ներծծվել աղիների բջիջներում: Ածխաջրերի մեծ մոլեկուլները մարմինը պետք է ինքն իրեն կառուցի: Սննդամթերքի ածխաջրերի գլյուկոզային տրոհման և դրանից նոր մոլեկուլների սինթեզի, ինչպես նաև մարմնում այդ նյութերի այլ բազմաթիվ փոխակերպումների բոլոր ռեակցիաների ամբողջությունը կենսաքիմիայում կոչվում է ածխաջրային նյութափոխանակություն::
Դասակարգում
Կախված կառուցվածքից՝ առանձնանում են ածխաջրերի մի քանի խմբեր։
Մոնոսաքարիդները փոքր մոլեկուլներ են, որոնք չեն քայքայվում մարսողական համակարգում: Սրանք են գլյուկոզա, ֆրուկտոզա, գալակտոզա:
Դիսաքարիդները փոքր ածխաջրածին մոլեկուլներ են, որոնք մարսողական տրակտում բաժանվում են երկու մոնոսաքարիդների: Օրինակ՝ կաթնաշաքարը՝ գլյուկոզայի և գալակտոզայի համար, սախարոզա՝ գլյուկոզայի և ֆրուկտոզայի համար։
Պոլիսաքարիդները խոշոր մոլեկուլներ են, որոնք բաղկացած են հարյուր հազարավոր մոնոսաքարիդների մնացորդներից (հիմնականում գլյուկոզա) միմյանց հետ կապված: Սա օսլա է, մսի գլիկոգեն:
Ածխաջրեր և դիետաներ
Մարսողական համակարգում պոլիսախարիդների քայքայման ժամանակը տարբեր է՝ կախված ջրում լուծվելու կարողությունից։ Որոշ պոլիսախարիդներ արագ քայքայվում են աղիքներում: Այնուհետեւ դրանց քայքայման ժամանակ ստացված գլյուկոզան արագորեն մտնում է արյան մեջ։ Նման պոլիսախարիդները կոչվում են «արագ»: Մյուսները ավելի վատ են լուծվում աղիքների ջրային միջավայրում, ուստի ավելի դանդաղ են քայքայվում, իսկ գլյուկոզան ավելի դանդաղ է մտնում արյան մեջ։ Նման պոլիսախարիդները կոչվում են «դանդաղ»: Այս տարրերից մի քանիսն ընդհանրապես չեն քայքայվում աղիքներում։ Դրանք կոչվում են չլուծվող դիետիկ մանրաթել։
Սովորաբար «դանդաղ կամ արագ ածխաջրեր» անվան տակ նկատի ունենք ոչ թե բուն պոլիսախարիդները, այլ դրանք մեծ քանակությամբ պարունակող մթերքները։
Ածխաջրերի ցանկը՝ արագ և դանդաղ, ներկայացված է աղյուսակում։
| Արագ ածխաջրեր | Դանդաղ ածխաջրեր |
| տապակած կարտոֆիլ | Թևով հաց |
| Սպիտակ հաց | Չմշակված բրնձի հատիկներ |
| կարտոֆիլի պյուրե | Սիսեռ |
| Մեղր | Վարսակի ալյուր |
| Գազար | հնդկացորենի շիլա |
| Եգիպտացորենի փաթիլներ | տարեկանի թեփ հաց |
| Շաքար | Թարմ քամած մրգային հյութ առանց շաքարի |
| մյուսլի | Ամբողջական ալյուրի մակարոնեղեն |
| Շոկոլադ | Կարմիր լոբի |
| Խաշած կարտոֆիլ | Կաթնամթերք |
| թխվածքաբլիթ | Թարմ մրգեր |
| Եգիպտացորեն | Դառը շոկոլադ |
| Սպիտակ բրինձ | ֆրուկտոզա |
| Սև հաց | սոյայի հատիկներ |
| ճակնդեղ | Կանաչ բանջարեղեն, լոլիկ, սունկ |
| Բանան | - |
| Ջեմ | - |
Դիետայի համար ապրանքներ ընտրելիս սննդաբանը միշտ հիմնվում է արագ և դանդաղ ածխաջրերի ցանկի վրա: Ծոմը ճարպերի հետ միասին մեկ ապրանքի կամ ճաշի մեջ հանգեցնում է ճարպի նստվածքի: Ինչո՞ւ։ Արյան գլյուկոզայի արագ աճը խթանում է ինսուլինի արտադրությունը, որն օրգանիզմին ապահովում է գլյուկոզայի պաշարներով, ներառյալ դրանից ճարպի ձևավորման ուղին: Արդյունքում տորթեր, պաղպաղակ, տապակած կարտոֆիլ ուտելիս քաշը շատ արագ է հավաքվում։
Մարսողություն
Կենսաքիմիայի տեսանկյունից ածխաջրերի նյութափոխանակությունը տեղի է ունենում երեք փուլով.
- Մարսողություն: Այն սկսվում է բերանում՝ սնունդը ծամելու ժամանակ:
- Ածխաջրերի պատշաճ նյութափոխանակություն.
- Փոխանակման վերջնական արտադրանքի կրթություն.
Ածխաջրերը մարդու սննդակարգի հիմքն են։ Ըստ բանաձևիռացիոնալ սնուցում, սննդի բաղադրության մեջ դրանք պետք է 4 անգամ ավելի շատ լինեն, քան սպիտակուցները կամ ճարպերը։ Ածխաջրերի կարիքը անհատական է, սակայն, միջին հաշվով, մարդուն օրական անհրաժեշտ է 300-400 գ։ Դրանցից մոտ 80%-ը կարտոֆիլի, մակարոնեղենի, հացահատիկի բաղադրության մեջ օսլա է, իսկ 20%-ը՝ արագ ածխաջրեր (գլյուկոզա, ֆրուկտոզա):
Ածխաջրերի փոխանակումն օրգանիզմում սկսվում է նաև բերանի խոռոչից։ Այստեղ թքի ֆերմենտը ամիլազը գործում է պոլիսախարիդների՝ օսլայի և գլիկոգենի վրա։ Ամիլազը հիդրոլիզացնում է (քանդում) պոլիսախարիդները մեծ բեկորների՝ դեքստրինների, որոնք մտնում են ստամոքս։ Չկան ածխաջրերի վրա գործող ֆերմենտներ, ուստի ստամոքսում դեքստրինները ոչ մի կերպ չեն փոխվում և ավելի են անցնում մարսողական համակարգի երկայնքով՝ մտնելով բարակ աղիքներ: Այստեղ մի քանի ֆերմենտներ գործում են ածխաջրերի վրա։ Ենթաստամոքսային գեղձի հյութի ամիլազը հիդրոլիզացնում է դեքստրինը մինչև դիսաքարիդ մալտոզա:
Հատուկ ֆերմենտներ արտազատվում են հենց աղիքի բջիջների կողմից: Մալթազ ֆերմենտը հիդրոլիզացնում է մալթոզը մինչև գլյուկոզա մոնոսաքարիդ, լակտազը՝ լակտոզա՝ դառնալով գլյուկոզա և գալակտոզ, իսկ սախարազը հիդրոլիզացնում է սախարոզը՝ դառնալով գլյուկոզա և ֆրուկտոզա։ Ստացված մոնոզները ներծծվում են աղիքներից արյան մեջ և պորտալարային երակով մտնում են լյարդ։
Լյարդի դերը ածխաջրերի նյութափոխանակության մեջ
Այս օրգանը պահպանում է արյան մեջ գլյուկոզայի որոշակի մակարդակ՝ գլիկոգենի սինթեզի և քայքայման ռեակցիաների շնորհիվ։
Մոնոսաքարիդների փոխակերպման ռեակցիաները տեղի են ունենում լյարդում՝ ֆրուկտոզան և գալակտոզը վերածվում են գլյուկոզայի, իսկ գլյուկոզան՝ ֆրուկտոզայի։
Այս օրգանում տեղի են ունենում գլյուկոնեոգենեզի ռեակցիաներ.գլյուկոզայի սինթեզ ոչ ածխաջրային պրեկուրսորներից՝ ամինաթթուներից, գլիցերինից, կաթնաթթվից: Այն նաև չեզոքացնում է ինսուլին հորմոնը ինսուլինազ ֆերմենտի օգնությամբ։
Գլյուկոզայի նյութափոխանակություն
Գլյուկոզան առանցքային դեր է խաղում ածխաջրերի նյութափոխանակության կենսաքիմիայի և օրգանիզմի ընդհանուր նյութափոխանակության մեջ, քանի որ այն էներգիայի հիմնական աղբյուրն է։
Արյան մեջ գլյուկոզայի մակարդակը հաստատուն արժեք է և կազմում է 4-6 մմոլ/լ: Արյան մեջ այս տարրի հիմնական աղբյուրներն են՝
- Սննդային ածխաջրեր.
- Լյարդի գլիկոգեն.
- Ամինաթթուներ.
Գլյուկոզա օրգանիզմում սպառվում է.
- էներգիայի արտադրություն,
- Գլիկոգենի սինթեզ լյարդում և մկաններում,
- ամինաթթուների սինթեզ,
- ճարպի սինթեզ.
Էներգիայի բնական աղբյուր
Գլյուկոզան էներգիայի համընդհանուր աղբյուր է մարմնի բոլոր բջիջների համար: Էներգիան անհրաժեշտ է սեփական մոլեկուլներ ստեղծելու, մկանների կծկման, ջերմության առաջացման համար: Գլյուկոզայի փոխակերպման ռեակցիաների հաջորդականությունը, որը հանգեցնում է էներգիայի արտազատմանը, կոչվում է գլիկոլիզ։ Գլիկոլիզի ռեակցիաները կարող են տեղի ունենալ թթվածնի առկայության դեպքում, հետո խոսում են աերոբ գլիկոլիզի մասին կամ թթվածնազուրկ պայմաններում, ապա պրոցեսը անաէրոբ է։
Անաէրոբ պրոցեսի ընթացքում գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլը վերածվում է կաթնաթթվի երկու մոլեկուլի (լակտատ) և էներգիա է անջատվում։ Անաէրոբ գլիկոլիզը քիչ էներգիա է տալիս՝ գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլից ստացվում է ATP երկու մոլեկուլ՝ մի նյութ, որի քիմիական կապերը էներգիա են կուտակում։ Այս կերպ ստանալէներգիան օգտագործվում է կմախքի մկանների կարճատև աշխատանքի համար՝ 5 վայրկյանից մինչև 15 րոպե, այսինքն՝ այն դեպքում, երբ մկանները թթվածնով մատակարարելու մեխանիզմները ժամանակ չունեն միացնելու համար։
Աերոբիկ գլիկոլիզի ռեակցիաների ընթացքում գլյուկոզայի մեկ մոլեկուլը վերածվում է պիրուվիկ թթվի երկու մոլեկուլի (պիրուվատ): Գործընթացը, հաշվի առնելով սեփական ռեակցիաների վրա ծախսվող էներգիան, տալիս է 8 ATP մոլեկուլ։ Պիրուվատը մտնում է հետագա օքսիդացման ռեակցիաներ՝ օքսիդատիվ դեկարբոքսիլացում և ցիտրատային ցիկլ (Կրեբսի ցիկլ, եռաքարբոքսիլաթթվի ցիկլ): Այս փոխակերպումների արդյունքում մեկ գլյուկոզայի մոլեկուլից կթողարկվի 30 ATP մոլեկուլ։
Գլիկոգենի փոխանակում
Գլիկոգենի ֆունկցիան կենդանական օրգանիզմի բջիջներում գլյուկոզայի պահպանումն է։ Օսլան նույն գործառույթն է կատարում բույսերի բջիջներում։ Գլիկոգենը երբեմն կոչվում է կենդանական օսլա: Երկու նյութերն էլ պոլիսախարիդներ են, որոնք կառուցված են բազմապատկվող գլյուկոզայի մնացորդներից: Գլիկոգենի մոլեկուլն ավելի ճյուղավորված և կոմպակտ է, քան օսլայի մոլեկուլը։
Ածխաջրածին գլիկոգենի օրգանիզմում նյութափոխանակության գործընթացները հատկապես ինտենսիվ են լյարդի և կմախքի մկաններում։
Գլիկոգենը սինթեզվում է ուտելուց հետո 1-2 ժամվա ընթացքում, երբ արյան մեջ գլյուկոզայի մակարդակը բարձր է: Գլիկոգենի մոլեկուլի ձևավորման համար անհրաժեշտ է այբբենարան՝ մի քանի գլյուկոզայի մնացորդներից բաղկացած սերմ։ Նոր մնացորդներ UTP-գլյուկոզայի տեսքով հաջորդաբար կցվում են այբբենարանի ծայրին: Երբ շղթան աճում է 11-12 մնացորդներով, դրան միանում է նույն բեկորներից 5-6 հոգուց բաղկացած կողային շղթան։ Այժմ այբբենարանից եկող շղթան ունի երկու ծայր՝ աճի երկու կետգլիկոգենի մոլեկուլներ. Այս մոլեկուլը բազմիցս կձևավորվի և ճյուղավորվի այնքան ժամանակ, քանի դեռ արյան մեջ գլյուկոզայի բարձր կոնցենտրացիան մնում է:
Սննդի միջև ընկած ժամանակահատվածում գլիկոգենը քայքայվում է (գլյուկոգենոլիզ)՝ ազատելով գլյուկոզա։
Ստացվում է լյարդի գլիկոգենի քայքայման արդյունքում, այն մտնում է արյուն և օգտագործվում է ամբողջ օրգանիզմի կարիքների համար։ Մկաններում գլիկոգենի քայքայման արդյունքում ստացված գլյուկոզան օգտագործվում է միայն մկանների կարիքների համար։
Ոչ ածխաջրածին պրեկուրսորներից գլյուկոզայի ձևավորում - գլյուկոնեոգենեզ
Մարմինն ունի բավարար քանակությամբ էներգիա, որը պահվում է գլիկոգենի տեսքով մի քանի ժամվա ընթացքում: Մեկ օր սովից հետո այս նյութը չի մնում լյարդում։ Հետևաբար, առանց ածխաջրածին դիետաների, ամբողջական սովի կամ երկարատև ֆիզիկական աշխատանքի ժամանակ արյան մեջ գլյուկոզայի նորմալ մակարդակը պահպանվում է ոչ ածխաջրային պրեկուրսորներից՝ ամինաթթուներից, կաթնաթթվային գլիցերինից դրա սինթեզի շնորհիվ: Այս բոլոր ռեակցիաները հիմնականում առաջանում են լյարդում, ինչպես նաև երիկամներում և աղիների լորձաթաղանթում։ Այսպիսով, ածխաջրերի, ճարպերի և սպիտակուցների նյութափոխանակության գործընթացները սերտորեն փոխկապակցված են։
Ամինաթթուներից և գլիցերինից գլյուկոզան սինթեզվում է սովի ժամանակ։ Սննդի բացակայության դեպքում հյուսվածքների սպիտակուցները բաժանվում են ամինաթթուների, ճարպերը՝ ճարպաթթուների և գլիցերինի։
Կաթնաթթվից գլյուկոզան սինթեզվում է ինտենսիվ վարժությունից հետո, երբ այն մեծ քանակությամբ կուտակվում է մկաններում և լյարդում անաէրոբ գլիկոլիզի ժամանակ։ Մկաններից կաթնաթթուն տեղափոխվում է լյարդ, որտեղից սինթեզվում է գլյուկոզա, որը վերադառնում է աշխատանքի։մկանային.
Ածխաջրերի նյութափոխանակության կարգավորում
Այս գործընթացն իրականացվում է նյարդային համակարգի, էնդոկրին համակարգի (հորմոնների) կողմից և ներբջջային մակարդակում։ Կարգավորման խնդիրն է ապահովել արյան մեջ գլյուկոզայի կայուն մակարդակ։ Ածխաջրերի նյութափոխանակությունը կարգավորող հորմոններից գլխավորը ինսուլինն ու գլյուկագոնն են։ Դրանք արտադրվում են ենթաստամոքսային գեղձում։
Ինսուլինի հիմնական խնդիրն օրգանիզմում արյան գլյուկոզի մակարդակի իջեցումն է։ Դրան կարելի է հասնել երկու եղանակով՝ արյունից գլյուկոզայի ներթափանցումը մարմնի բջիջներ ավելացնելով և դրանցում դրա օգտագործումը մեծացնելով։
- Ինսուլինը ապահովում է գլյուկոզայի ներթափանցումը որոշակի հյուսվածքների՝ մկանների և ճարպերի բջիջներ։ Նրանք կոչվում են ինսուլին կախված: Գլյուկոզան առանց ինսուլինի ներթափանցում է ուղեղ, ավշային հյուսվածք, արյան կարմիր բջիջներ։
- Ինսուլինը ուժեղացնում է բջիջների կողմից գլյուկոզայի օգտագործումը հետևյալ կերպ՝
- Գլիկոլիզի ֆերմենտների ակտիվացում (գլյուկոկինազ, ֆոսֆոֆրուկտոկինազ, պիրվատ կինազ).
- Գլիկոգենի սինթեզի ակտիվացում (գլյուկոզայի գլյուկոզա-6-ֆոսֆատի փոխակերպման ավելացման և գլիկոգեն սինթազի խթանման պատճառով):
- Գլյուկոնեոգենեզի ֆերմենտների արգելակում (պիրուվատ կարբոքսիլազա, գլյուկոզա-6-ֆոսֆատազ, ֆոսֆոենոլպիրվատ կարբոքսիկինազ).
- Ավելացնել գլյուկոզայի ներգրավումը պենտոզաֆոսֆատային ցիկլի մեջ:
Ածխաջրերի նյութափոխանակությունը կարգավորող մնացած բոլոր հորմոններն են՝ գլյուկագոն, ադրենալին, գլյուկոկորտիկոիդներ, թիրոքսին, աճի հորմոն, ACTH: Նրանք բարձրացնում են արյան գլյուկոզի մակարդակը։ Գլյուկագոնը ակտիվացնում է լյարդում գլիկոգենի քայքայումը և ոչ ածխաջրերից գլյուկոզայի սինթեզընախորդները. Ադրենալինը ակտիվացնում է գլիկոգենի քայքայումը լյարդում և մկաններում։
Բորսայի խախտումներ. Հիպոգլիկեմիա
Ածխաջրերի նյութափոխանակության ամենատարածված խանգարումներն են հիպո- և հիպերգլիկեմիան:
Հիպոգլիկեմիան մարմնի վիճակ է, որն առաջանում է արյան մեջ գլյուկոզայի ցածր մակարդակից (3,8 մմոլ/լ-ից ցածր): Պատճառները կարող են լինել՝ աղիքներից կամ լյարդից արյան մեջ այս նյութի ընդունման նվազումը, հյուսվածքների կողմից դրա օգտագործման ավելացումը։ Հիպոգլիկեմիան կարող է հանգեցնել՝
- Լյարդի պաթոլոգիա. գլիկոգենի սինթեզ կամ գլյուկոզայի սինթեզ ոչ ածխաջրային պրեկուրսորներից:
- Ածխաջրային սով.
- Երկարատև ֆիզիկական ակտիվություն.
- Երիկամների պաթոլոգիաներ՝ առաջնային մեզից գլյուկոզայի ռեաբսսսսսման խանգարում։
- Մարսողության խանգարումներ՝ սննդի ածխաջրերի քայքայման կամ գլյուկոզայի կլանման գործընթացի պաթոլոգիաներ։
- Էնդոկրին համակարգի պաթոլոգիաները՝ ինսուլինի ավելցուկ կամ վահանաձև գեղձի հորմոնների, գլյուկոկորտիկոիդների, աճի հորմոնի (GH), գլյուկագոնի, կատեխոլամինների պակաս։
Հիպոգլիկեմիայի ծայրահեղ դրսևորումը հիպոգլիկեմիկ կոմա է, որն առավել հաճախ զարգանում է I տիպի շաքարային դիաբետով հիվանդների մոտ՝ ինսուլինի չափից մեծ դոզայով։ Արյան ցածր գլյուկոզան հանգեցնում է ուղեղի թթվածնի և էներգետիկ սովի, ինչը բնորոշ ախտանիշներ է առաջացնում։ Այն բնութագրվում է չափազանց արագ զարգացմամբ՝ եթե մի քանի րոպեի ընթացքում անհրաժեշտ գործողությունները չկատարվեն, մարդը կկորցնի գիտակցությունը և կարող է մահանալ։ Սովորաբար, դիաբետիկ հիվանդները կարողանում են ճանաչել գլյուկոզայի մակարդակի անկման նշանները:արյուն և իմացեք, թե ինչ անել՝ խմեք մի բաժակ քաղցր հյութ կամ կերեք քաղցր բուլկի։
Հիպերգլիկեմիա
Ածխաջրերի նյութափոխանակության խանգարման մեկ այլ տեսակ է հիպերգլիկեմիան՝ մարմնի վիճակ, որն առաջանում է արյան մեջ գլյուկոզայի մշտական բարձր մակարդակից (10 մմոլ/լ-ից բարձր): Պատճառները կարող են լինել՝
- Էնդոկրին համակարգի պաթոլոգիա. Հիպերգլիկեմիայի ամենատարածված պատճառը շաքարային դիաբետն է: Տարբերակել տիպի I և II տիպի շաքարախտը: Առաջին դեպքում հիվանդության պատճառը ինսուլինի անբավարարությունն է, որն առաջացել է ենթաստամոքսային գեղձի բջիջների վնասման պատճառով, որոնք արտազատում են այս հորմոնը։ Պարտությունը գեղձի առավել հաճախ autoimmune բնույթ. II տիպի շաքարային դիաբետը զարգանում է ինսուլինի նորմալ արտադրությամբ, ուստի այն կոչվում է ոչ ինսուլին կախված; բայց ինսուլինը չի կատարում իր գործառույթը՝ այն գլյուկոզա չի տեղափոխում մկանային և ճարպային հյուսվածքի բջիջներ։
- նևրոզը, սթրեսը ակտիվացնում են հորմոնների՝ ադրենալինի, գլյուկոկորտիկոիդների, վահանաձև գեղձի արտադրությունը, որոնք մեծացնում են գլիկոգենի քայքայումը և լյարդում ոչ ածխաջրային պրեկուրսորներից գլյուկոզայի սինթեզը, արգելակում գլիկոգենի սինթեզը;
- լյարդի պաթոլոգիա;
- չափից շատ ուտել.
Կենսաքիմիայում ածխաջրերի նյութափոխանակությունը ուսումնասիրության և հետազոտության ամենահետաքրքիր և ծավալուն թեմաներից մեկն է:
