ნახშირწყლები არის ორგანული ნივთიერებების ფართო ჯგუფი, რომელიც ცილებთან და ცხიმებთან ერთად ქმნის ადამიანისა და ცხოველის ორგანიზმის საფუძველს. ნახშირწყლები ორგანიზმის ყველა უჯრედშია და ასრულებენ მრავალფეროვან ფუნქციას. ნახშირწყლების მცირე მოლეკულებს, რომლებიც ძირითადად წარმოდგენილია გლუკოზით, შეუძლიათ მთელ სხეულში გადაადგილება და ენერგეტიკული ფუნქციის შესრულება. ნახშირწყლების დიდი მოლეკულები არ მოძრაობენ და ძირითადად სამშენებლო ფუნქციას ასრულებენ. საკვებიდან ადამიანი ამოიღებს მხოლოდ მცირე მოლეკულებს, რადგან მხოლოდ ისინი შეიძლება შეიწოვება ნაწლავის უჯრედებში. ნახშირწყლების დიდი მოლეკულები სხეულმა თავად უნდა ააშენოს. საკვების ნახშირწყლების გლუკოზაში დაშლისა და მისგან ახალი მოლეკულების სინთეზის ყველა რეაქციის მთლიანობას, ისევე როგორც ორგანიზმში ამ ნივთიერებების სხვა მრავალრიცხოვან ტრანსფორმაციას, ბიოქიმიაში ნახშირწყლების ცვლას უწოდებენ..
კლასიფიკაცია
სტრუქტურიდან გამომდინარე, არსებობს ნახშირწყლების რამდენიმე ჯგუფი.
მონოსაქარიდები არის მცირე მოლეკულები, რომლებიც არ იშლება საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში. ეს არის გლუკოზა, ფრუქტოზა, გალაქტოზა.
დისაქარიდები არის ნახშირწყლების მცირე მოლეკულები, რომლებიც საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში იშლება ორ მონოსაქარიდად. მაგალითად, ლაქტოზა - გლუკოზისა და გალაქტოზასთვის, საქაროზა - გლუკოზისა და ფრუქტოზასთვის.
პოლისაქარიდები არის დიდი მოლეკულები, რომლებიც შედგება ასობით ათასი მონოსაქარიდის ნარჩენებისგან (ძირითადად გლუკოზა) ერთმანეთთან დაკავშირებული. ეს არის სახამებელი, ხორცის გლიკოგენი.
ნახშირწყლები და დიეტა
პოლისაქარიდების დაშლის დრო საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში განსხვავებულია, რაც დამოკიდებულია წყალში დაშლის უნარზე. ზოგიერთი პოლისაქარიდი სწრაფად იშლება ნაწლავებში. შემდეგ მათი დაშლის დროს მიღებული გლუკოზა სწრაფად ხვდება სისხლში. ასეთ პოლისაქარიდებს „სწრაფს“უწოდებენ. სხვები უარესად იხსნება ნაწლავის წყლის გარემოში, ამიტომ უფრო ნელა იშლება და გლუკოზა უფრო ნელა შედის სისხლში. ასეთ პოლისაქარიდებს „ნელი“ეწოდება. ამ ელემენტების ნაწილი ნაწლავებში საერთოდ არ იშლება. მათ უწოდებენ უხსნად დიეტურ ბოჭკოებს.
ჩვეულებრივ, სახელწოდებით "ნელი ან სწრაფი ნახშირწყლები" ჩვენ ვგულისხმობთ არა თავად პოლისაქარიდებს, არამედ საკვებს, რომელიც შეიცავს მათ დიდი რაოდენობით.
ნახშირწყლების სია - სწრაფი და ნელი, წარმოდგენილია ცხრილში.
| სწრაფი ნახშირწყლები | ნელი ნახშირწყლები |
| შემწვარი კარტოფილი | ქატო პური |
| თეთრი პური | ბრინჯის დაუმუშავებელი მარცვლები |
| კარტოფილის პიურე | ბარდა |
| თაფლი | შვრიის ფაფა |
| სტაფილო | წიწიბურას ფაფა |
| სიმინდის ფანტელები | ჭვავის პური |
| შაქარი | ახლად გამოწურული ხილის წვენი უშაქრო |
| მუსლი | სრულფასოვანი პასტა |
| შოკოლადი | წითელი ლობიო |
| მოხარშული კარტოფილი | რძის |
| ბისკვიტი | ახალი ხილი |
| სიმინდი | მწარე შოკოლადი |
| თეთრი ბრინჯი | ფრუქტოზა |
| შავი პური | სოია |
| ჭარხალი | მწვანე ბოსტნეული, პომიდორი, სოკო |
| ბანანი | - |
| მურაბა | - |
დიეტისთვის პროდუქტების არჩევისას, დიეტოლოგი ყოველთვის ეყრდნობა სწრაფი და ნელი ნახშირწყლების სიას. მარხვა ცხიმებთან ერთად ერთ პროდუქტში ან კვებაში იწვევს ცხიმის დეპონირებას. რატომ? სისხლში გლუკოზის სწრაფი მატება ასტიმულირებს ინსულინის გამომუშავებას, რომელიც უზრუნველყოფს ორგანიზმს გლუკოზის მარაგით, მათ შორის მისგან ცხიმის წარმოქმნის გზას. შედეგად, ნამცხვრების, ნაყინის, შემწვარი კარტოფილის მიღებისას წონაში ძალიან სწრაფად იმატებს.
მონელება
ბიოქიმიის თვალსაზრისით ნახშირწყლების მეტაბოლიზმი მიმდინარეობს სამ ეტაპად:
- მონელება. ის იწყება პირის ღრუში საკვების ღეჭვისას.
- ნახშირწყლების სწორი მეტაბოლიზმი.
- გაცვლის საბოლოო პროდუქტების განათლება.
ნახშირწყლები ადამიანის დიეტის საფუძველია. ფორმულის მიხედვითრაციონალური კვება, საკვების შემადგენლობაში ისინი 4-ჯერ მეტი უნდა იყოს ვიდრე ცილა ან ცხიმი. ნახშირწყლების მოთხოვნილება ინდივიდუალურია, მაგრამ, საშუალოდ, ადამიანს დღეში 300-400 გ სჭირდება. აქედან დაახლოებით 80% შეიცავს სახამებელს კარტოფილის, მაკარონის, მარცვლეულის შემადგენლობაში და 20% არის სწრაფი ნახშირწყლები (გლუკოზა, ფრუქტოზა).
სხეულში ნახშირწყლების გაცვლა ასევე იწყება პირის ღრუში. აქ სანერწყვე ფერმენტ ამილაზა მოქმედებს პოლისაქარიდებზე - სახამებელზე და გლიკოგენზე. ამილაზა ჰიდროლიზებს (არღვევს) პოლისაქარიდებს დიდ ფრაგმენტებად - დექსტრინებად, რომლებიც კუჭში შედიან. არ არსებობს ფერმენტები, რომლებიც მოქმედებენ ნახშირწყლებზე, ამიტომ კუჭში დექსტრინები არანაირად არ იცვლება და უფრო შორს გადის საჭმლის მომნელებელი ტრაქტის გასწვრივ, შედის წვრილ ნაწლავში. აქ რამდენიმე ფერმენტი მოქმედებს ნახშირწყლებზე. პანკრეასის წვენის ამილაზა ჰიდროლიზებს დექსტრინებს დისაქარიდ მალტოზამდე.
სპეციფიკური ფერმენტები გამოიყოფა თავად ნაწლავის უჯრედების მიერ. ფერმენტი მალტაზა აჰიდროლიზებს მალტოზას მონოსაქარიდამდე გლუკოზამდე, ლაქტაზა აჰიდროლიზებს ლაქტოზას გლუკოზამდე და გალაქტოზამდე, ხოლო საქარაზა ჰიდროლიზებს საქაროზას გლუკოზამდე და ფრუქტოზამდე. მიღებული მონოზები შეიწოვება ნაწლავებიდან სისხლში და კარიბჭის ვენის მეშვეობით შედიან ღვიძლში.
ღვიძლის როლი ნახშირწყლების მეტაბოლიზმში
ეს ორგანო ინარჩუნებს გლუკოზის გარკვეულ დონეს სისხლში გლიკოგენის სინთეზისა და დაშლის რეაქციების გამო.
მონოსაქარიდების ურთიერთკონვერსიის რეაქციები ხდება ღვიძლში - ფრუქტოზა და გალაქტოზა გარდაიქმნება გლუკოზად, ხოლო გლუკოზა შეიძლება გარდაიქმნას ფრუქტოზად.
ამ ორგანოში მიმდინარეობს გლუკონეოგენეზის რეაქციები -გლუკოზის სინთეზი არანახშირწყლების წინამორბედებისგან - ამინომჟავები, გლიცერინი, რძემჟავა. ის ასევე ანეიტრალებს ჰორმონ ინსულინს ფერმენტ ინსულინაზას დახმარებით.
გლუკოზის მეტაბოლიზმი
გლუკოზა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ნახშირწყლების ცვლის ბიოქიმიაში და ორგანიზმის მთლიან მეტაბოლიზმში, რადგან ის არის ენერგიის მთავარი წყარო.
გლუკოზის დონე სისხლში არის მუდმივი მნიშვნელობა და არის 4-6 მმოლ/ლ. სისხლში ამ ელემენტის ძირითადი წყაროა:
- საკვების ნახშირწყლები.
- ღვიძლის გლიკოგენი.
- ამინომჟავები.
გლუკოზა ორგანიზმში მოიხმარება:
- ენერგიის გამომუშავება,
- გლიკოგენის სინთეზი ღვიძლში და კუნთებში,
- ამინომჟავების სინთეზი,
- ცხიმის სინთეზი.
ენერგიის ბუნებრივი წყარო
გლუკოზა არის ენერგიის უნივერსალური წყარო სხეულის ყველა უჯრედისთვის. ენერგია საჭიროა საკუთარი მოლეკულების ასაშენებლად, კუნთების შეკუმშვისთვის, სითბოს გამომუშავებისთვის. გლუკოზის გარდაქმნის რეაქციების თანმიმდევრობას, რომელიც იწვევს ენერგიის განთავისუფლებას, ეწოდება გლიკოლიზი. გლიკოლიზის რეაქციები შეიძლება მოხდეს ჟანგბადის თანდასწრებით, შემდეგ საუბარია აერობულ გლიკოლიზზე, ან უჟანგბადო პირობებში, მაშინ პროცესი ანაერობულია.
ანაერობული პროცესის დროს გლუკოზის ერთი მოლეკულა გარდაიქმნება რძემჟავას ორ მოლეკულად (ლაქტატი) და გამოიყოფა ენერგია. ანაერობული გლიკოლიზი იძლევა მცირე ენერგიას: გლუკოზის ერთი მოლეკულისგან მიიღება ATP-ის ორი მოლეკულა - ნივთიერება, რომლის ქიმიური ბმებიც აგროვებს ენერგიას. ამ გზით მისაღებადენერგია გამოიყენება ჩონჩხის კუნთების მოკლევადიანი მუშაობისთვის - 5 წამიდან 15 წუთამდე, ანუ კუნთების ჟანგბადით მომარაგების მექანიზმებს დრო არ აქვს ჩართვის.
აერობული გლიკოლიზის რეაქციების დროს გლუკოზის ერთი მოლეკულა გარდაიქმნება პირუვიკ მჟავას ორ მოლეკულად (პირუვატი). პროცესი, საკუთარ რეაქციებზე დახარჯული ენერგიის გათვალისწინებით, იძლევა 8 ATP მოლეკულას. პირუვატი შედის შემდგომ დაჟანგვის რეაქციებში - ჟანგვითი დეკარბოქსილაცია და ციტრატის ციკლი (კრებსის ციკლი, ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლი). ამ გარდაქმნების შედეგად, გლუკოზის მოლეკულაზე გამოიყოფა 30 ATP მოლეკულა.
გლიკოგენის გაცვლა
გლიკოგენის ფუნქცია არის გლუკოზის შენახვა ცხოველური ორგანიზმის უჯრედებში. იგივე ფუნქციას ასრულებს სახამებელი მცენარის უჯრედებში. გლიკოგენს ზოგჯერ ცხოველურ სახამებელსაც უწოდებენ. ორივე ნივთიერება არის პოლისაქარიდი, რომელიც აგებულია განმეორებადი გლუკოზის ნარჩენებისგან. გლიკოგენის მოლეკულა უფრო განშტოებული და კომპაქტურია, ვიდრე სახამებლის მოლეკულა.
ორგანიზმში ნახშირწყლების გლიკოგენის მეტაბოლიზმის პროცესები განსაკუთრებით ინტენსიურია ღვიძლში და ჩონჩხის კუნთებში.
გლიკოგენი სინთეზირდება ჭამიდან 1-2 საათში, როდესაც სისხლში გლუკოზის დონე მაღალია. გლიკოგენის მოლეკულის ფორმირებისთვის საჭიროა პრაიმერი - თესლი, რომელიც შედგება რამდენიმე გლუკოზის ნარჩენებისგან. ახალი ნარჩენები UTP-გლუკოზის სახით თანმიმდევრულად მიმაგრებულია პრაიმერის ბოლოს. როდესაც ჯაჭვი იზრდება 11-12 ნარჩენებით, მას უერთდება გვერდითი ჯაჭვი 5-6 იგივე ფრაგმენტისგან. ახლა პრაიმერიდან გამოსულ ჯაჭვს აქვს ორი ბოლო - ზრდის ორი წერტილიგლიკოგენის მოლეკულები. ეს მოლეკულა არაერთხელ გახანგრძლივდება და განშტოდება, სანამ სისხლში გლუკოზის მაღალი კონცენტრაცია რჩება.
კვებას შორის გლიკოგენი იშლება (გლიკოგენოლიზი), გამოიყოფა გლუკოზა.
მიიღება ღვიძლის გლიკოგენის დაშლის შედეგად, გადადის სისხლში და გამოიყენება მთელი ორგანიზმის საჭიროებისთვის. კუნთებში გლიკოგენის დაშლის შედეგად მიღებული გლუკოზა გამოიყენება მხოლოდ კუნთების საჭიროებისთვის.
გლუკოზის ფორმირება არანახშირწყლების წინამორბედებისგან - გლუკონეოგენეზი
სხეულს აქვს საკმარისი ენერგია გლიკოგენის სახით შენახული მხოლოდ რამდენიმე საათის განმავლობაში. ერთდღიანი შიმშილის შემდეგ ეს ნივთიერება ღვიძლში არ რჩება. ამიტომ, უნახშირწყლო დიეტებით, სრული შიმშილით ან ხანგრძლივი ფიზიკური მუშაობის დროს, სისხლში გლუკოზის ნორმალური დონე შენარჩუნებულია არანახშირწყლოვან წინამორბედებისგან - ამინომჟავებისგან, რძემჟავა გლიცეროლისგან მისი სინთეზის გამო. ყველა ეს რეაქცია ძირითადად ხდება ღვიძლში, ასევე თირკმელებში და ნაწლავის ლორწოვან გარსში. ამრიგად, ნახშირწყლების, ცხიმებისა და ცილების მეტაბოლიზმის პროცესები მჭიდროდ არის გადაჯაჭვული.
ამინომჟავებისა და გლიცეროლისგან გლუკოზა სინთეზირდება შიმშილის დროს. საკვების არარსებობის შემთხვევაში ქსოვილის ცილები იშლება ამინომჟავებად, ცხიმები ცხიმოვან მჟავებად და გლიცეროლად.
რძის მჟავისგან გლუკოზა სინთეზირდება ინტენსიური ვარჯიშის შემდეგ, როდესაც ის დიდი რაოდენობით გროვდება კუნთებსა და ღვიძლში ანაერობული გლიკოლიზის დროს. კუნთებიდან რძემჟავა გადადის ღვიძლში, სადაც მისგან სინთეზირდება გლუკოზა, რომელიც უბრუნდება მუშაობას.კუნთი.
ნახშირწყლების ცვლის რეგულირება
ამ პროცესს ახორციელებს ნერვული სისტემა, ენდოკრინული სისტემა (ჰორმონები) და უჯრედშიდა დონეზე. რეგულირების ამოცანაა სისხლში გლუკოზის სტაბილური დონის უზრუნველყოფა. ჰორმონებიდან, რომლებიც არეგულირებენ ნახშირწყლების ცვლას, მთავარია ინსულინი და გლუკაგონი. ისინი წარმოიქმნება პანკრეასში.
სხეულში ინსულინის მთავარი ამოცანაა სისხლში გლუკოზის დონის შემცირება. ამის მიღწევა შესაძლებელია ორი გზით: სისხლიდან გლუკოზის შეღწევადობის გაზრდით სხეულის უჯრედებში და მათი გამოყენების გაზრდით.
- ინსულინი უზრუნველყოფს გლუკოზის შეღწევას გარკვეული ქსოვილების - კუნთებისა და ცხიმების უჯრედებში. მათ ინსულინდამოკიდებულს უწოდებენ. გლუკოზა შედის ტვინში, ლიმფურ ქსოვილში, სისხლის წითელ უჯრედებში ინსულინის მონაწილეობის გარეშე.
- ინსულინი აძლიერებს გლუკოზის გამოყენებას უჯრედების მიერ:
- გლიკოლიზის ფერმენტების გააქტიურება (გლუკოკინაზა, ფოსფოფრუქტოკინაზა, პირუვატკინაზა).
- გლიკოგენის სინთეზის გააქტიურება (გლუკოზის გაზრდილი გარდაქმნის გლუკოზა-6-ფოსფატად და გლიკოგენ სინთაზას სტიმულაციის გამო).
- გლუკონეოგენეზის ფერმენტების ინჰიბირება (პირუვატ კარბოქსილაზა, გლუკოზა-6-ფოსფატაზა, ფოსფოენოლპირუვატ კარბოქსიკინაზა).
- გლუკოზის ინკორპორაციის გაზრდა პენტოზაფოსფატის ციკლში.
ყველა სხვა ჰორმონი, რომელიც არეგულირებს ნახშირწყლების მეტაბოლიზმს, არის გლუკაგონი, ადრენალინი, გლუკოკორტიკოიდები, თიროქსინი, ზრდის ჰორმონი, ACTH. ისინი ზრდიან სისხლში გლუკოზის დონეს. გლუკაგონი ააქტიურებს ღვიძლში გლიკოგენის დაშლას და გლუკოზის სინთეზს არანახშირწყლებიდან.წინამორბედები. ადრენალინი ააქტიურებს გლიკოგენის დაშლას ღვიძლში და კუნთებში.
ბირჟის დარღვევები. ჰიპოგლიკემია
ნახშირწყლების მეტაბოლიზმის ყველაზე გავრცელებული დარღვევებია ჰიპო- და ჰიპერგლიკემია.
ჰიპოგლიკემია არის ორგანიზმის მდგომარეობა, რომელიც გამოწვეულია სისხლში გლუკოზის დაბალი დონით (3,8 მმოლ/ლ-ზე ქვემოთ). მიზეზები შეიძლება იყოს: ამ ნივთიერების შეყვანის შემცირება ნაწლავებიდან ან ღვიძლიდან სისხლში, ქსოვილების მიერ მისი გამოყენების გაზრდა. ჰიპოგლიკემია შეიძლება გამოიწვიოს:
- ღვიძლის პათოლოგია - გლიკოგენის სინთეზის ან გლუკოზის სინთეზის დარღვევა არანახშირწყლების წინამორბედებისგან.
- ნახშირწყლების შიმშილი.
- ხანგრძლივი ფიზიკური აქტივობა.
- თირკმელების პათოლოგიები - პირველადი შარდიდან გლუკოზის რეაბსორბციის დარღვევა.
- მონელების დარღვევა - საკვების ნახშირწყლების დაშლის ან გლუკოზის შეწოვის პროცესის პათოლოგიები.
- ენდოკრინული სისტემის პათოლოგიები - ინსულინის ჭარბი ან ფარისებრი ჯირკვლის ჰორმონების, გლუკოკორტიკოიდების, ზრდის ჰორმონის (GH), გლუკაგონის, კატექოლამინების ნაკლებობა.
ჰიპოგლიკემიის უკიდურესი გამოვლინებაა ჰიპოგლიკემიური კომა, რომელიც ყველაზე ხშირად ვითარდება I ტიპის შაქრიანი დიაბეტის მქონე პაციენტებში ინსულინის ჭარბი დოზით. სისხლში დაბალი გლუკოზა იწვევს ტვინის ჟანგბადის და ენერგიის შიმშილს, რაც იწვევს დამახასიათებელ სიმპტომებს. იგი ხასიათდება უკიდურესად სწრაფი განვითარებით - თუ რამდენიმე წუთში არ განხორციელდა აუცილებელი ქმედებები, ადამიანი გონებას დაკარგავს და შესაძლოა მოკვდეს. როგორც წესი, დიაბეტიან პაციენტებს შეუძლიათ ამოიცნონ გლუკოზის დონის ვარდნის ნიშნები.სისხლი და იცოდე რა უნდა გააკეთო - დალიე ერთი ჭიქა ტკბილი წვენი ან მიირთვით ტკბილი ფუნთუშა.
ჰიპერგლიკემია
ნახშირწყლების მეტაბოლიზმის დარღვევის კიდევ ერთი ტიპია ჰიპერგლიკემია - ორგანიზმის მდგომარეობა, რომელიც გამოწვეულია სისხლში გლუკოზის მუდმივი მაღალი დონით (10 მმოლ/ლ-ზე მეტი). მიზეზები შეიძლება იყოს:
- ენდოკრინული სისტემის პათოლოგია. ჰიპერგლიკემიის ყველაზე გავრცელებული მიზეზი არის შაქრიანი დიაბეტი. განასხვავებენ I და II ტიპის დიაბეტს. პირველ შემთხვევაში, დაავადების მიზეზი არის ინსულინის დეფიციტი, რომელიც გამოწვეულია პანკრეასის უჯრედების დაზიანებით, რომლებიც გამოყოფენ ამ ჰორმონს. ჯირკვლის დაზიანება ყველაზე ხშირად აუტოიმუნური ხასიათისაა. II ტიპის შაქრიანი დიაბეტი ვითარდება ინსულინის ნორმალური გამომუშავებით, ამიტომ მას არაინსულინდამოკიდებულს უწოდებენ; მაგრამ ინსულინი არ ასრულებს თავის ფუნქციას - ის არ ატარებს გლუკოზას კუნთოვანი და ცხიმოვანი ქსოვილის უჯრედებში.
- ნევროზი, სტრესი ააქტიურებს ჰორმონების - ადრენალინის, გლუკოკორტიკოიდების, ფარისებრი ჯირკვლის გამომუშავებას, რომლებიც ზრდის გლიკოგენის დაშლას და ღვიძლში არანახშირწყლოვანი წინამორბედების გლუკოზის სინთეზს, აფერხებს გლიკოგენის სინთეზს;
- ღვიძლის პათოლოგია;
- გადაჭარბებული კვება.
ბიოქიმიაში ნახშირწყლების მეტაბოლიზმი ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო და ვრცელი თემაა კვლევისა და კვლევისთვის.
