Углеводы как важнейший источник энергии в организме. Переваривание углеводов в желудочно-кишечном тракте

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

Углеводы в животном организме выполняют разнообразные функции:
1) служат источником энергии и 2) резервным энергетическим фондом организма, являются 3) пластическим материалом клетки и сверх этого 4) выполняют некоторые специфические задачи (защитная функция - иммуноглобулины).

Катаболизм углеводов обеспечивает углеродом и энергией процессы построения всех других органических соединений.

Животный организм получает с пищей главным образом углеводы растительного происхождения – крахмал, клетчатку, сахарозу и др. олигосахариды. Однако поскольку клетчатка пищеварительными соками не переваривается, основным источником углеводов для большинства животных организмов является крахмал.

Переваривание углеводов, в частности, крахмала – основного углевода по количественному содержанию в пище человека, начинается в полости рта. Реакция гидролиза крахмала ускоряется амилазами – специфическими ферментами, относящимися к классу гидролаз, подклассу гликозидаз.

В природе найдено несколько амилаз: альфа-, бета- и гамма- амилазы. Гамма-амилаза ускоряет реакцию гидролиза 1,4-связей в молекуле крахмала или олигосахаридов, последовательно отщепляя остатки глюкозы от невосстанавливающего (т.е. не содержащего свободной альдегидной группы или глюкозидного гидроксила) конца молекулы. Гамма-амилаза широко представлена в тканях животных. Бета-амилаза ускоряет реакцию гидролиза по 1,4-связям, последовательно отщепляя остатки мальтозы, начиная с невосстанавливающего конца молекулы. Однако эта амилаза у животных отсутствует. Наконец, альфа-амилаза ускоряет гидролиз 1,4-гликозидных связей в молекуле крахмала без какого-либо определенного порядка, в результате чего сначала возникают олигосахариды, которые подвержены действию альфа‑амилазы, если они содержат три или более остатков глюкозы. В качестве главного конечного продукта гидролиза крахмала альфа‑амилазой является мальтоза, так как в дисахаридах 1,4-связи под действием альфа‑амилазы не гидролизуются. Альфа-амилаза найдена у всех животных и растительных видов. Амилаза слюны представлена альфа‑амилазой (иногда ее называют птиалином или диастазой). Она расщепляет крахмал с образованием декстринов, а при более длительном воздействии – до образования мальтозы. Последняя расщепляется на две молекулы глюкозы благодаря каталитическому действию находящегося в слюне фермента группы гликозидаз – мальтазы.

Вследствие небольшой продолжительности пребывания пищи в полости рта крахмал переваривается ферментами слюны в незначительной степени. После заглатывания пищи кислый желудочный сок, меняя рН среды, прекращает действие амилазы слюны. Интенсивное переваривание крахмала, гликогена, декстринов возобновляется в двенадцатиперстной кишке (после нейтрализации соляной кислоты желудочного сока бикарбонатами поджелудочного сока) под влиянием альфа‑амилазы и мальтазы поджелудочного сока. В переваривании углеводов принимают участие и кишечный сок, содержащий ферменты альфа‑амилазу, декстриназу, сахаразу, лактазу. Если альфа‑амилаза расщепляет крахмал по 1,4-связям, то декстриназа катализирует гидролиз 1,6‑связи крахмала. Этот фермент, таким образом, расщепляет молекулу крахмала в точках разветвления полигликозидной цепи.

Амилазы характеризуются отсутствием абсолютной специфичности действия.

По-видимому, все амилазы являются металлопротеинами (содержат Zn и Са), а также мультимерами. Полагают, что атомы металлов способствуют образованию фермента мультимера из протомеров.

Ферменты, расщепляющие дисахариды (мальтаза – мальтозу на две молекулы глюкозы, сахараза – сахарозу на глюкозу и фруктозу, лактаза – лактозу на глюкозу и галактозу) относятся к группе гликозидаз. Почти все гликозидазы отличаются широким спектром специфичности, ускоряя гидролиз практически любых гликозидов, построенных на том или ином α‑ или β‑моно­сахариде.

В результате последовательного воздействия перечисленных ферментов углеводы пищи превращаются в моносахариды. Эти моносахариды (преимущественно глюкоза, фруктоза и галактоза) всасываются кишечной стенкой, причем всасывание различных моносахаридов происходит с неодинаковой скоростью (быстрее всего всасывается Д‑галактоза, затем Д‑глюкоза, Д‑фруктоза, Д‑манноза и т.д.). Пентозы всасываются медленнее, чем гексозы. Быстрое всасывание моносахаридов является активным биологическим процессом, требующим затраты энергии. Механизм всасывания моносахаридов остается еще недостаточно выясненным. Считается, что они всасываются в виде фосфорных эфиров. Во время всасывания может происходить частичное взаимопревращение гексоз, в частности, превращение фруктозы и галактозы в глюкозу.

Всосавшиеся в кишечнике моносахариды (главным образом глюкоза) через капилляры кишечных ворсинок попадают в кровеносную систему и с током крови через воротную вену доставляются прежде всего в печень.

В период всасывания концентрация глюкозы в крови брыжеечных и воротной вен резко возрастает, в то время как ее содержание в крови общего круга кровообращения существенно не изменяется. Это происходит потому, что печень «захватывает» почти всю глюкозу и большую часть других моносахаридов, всосавшихся из кишечника. Глюкоза, всосавшаяся и поступившая в клетки печени, быстро подвергается реакции фосфорилирования; фосфорилированное производное глюкозы, в зависимости от существующих условий, может быть использовано для синтеза гликогена или для дальнейшего расщепления тем или иным путем. Синтезированный гликоген откладывается в печеночных клетках. Часть глюкозы, прошедшая в неизмененном виде через печень, а также глюкоза, образуемая в печени при расщеплении гликогена в процессе фосфоролиза, поступает в большой круг кровообращения и разносится с током крови по всему телу. Из крови все ткани черпают глюкозу, покрывая за счет ее окисления свои энергетические потребности.

Дата добавления: 2014-01-05