Вуглеводи та глюкоза
Вуглеводи, вуглеводи або вуглеводи це біомолекули, що складаються з вуглецю, водню та кисню. Вуглеводи можна класифікувати на прості або складні за своїм складом (рис. 1). До простих вуглеводів належать моносахариди та дисахариди (два мономери). Глюкоза, фруктоза та галактоза є моносахаридами, тоді як лактоза та сахароза, також відомі як звичайний цукор, є дисахаридами. Складні вуглеводи складаються з ланцюгів моносахаридів, які називаються полісахаридами (наприклад, крохмаль та глікоген).
Рисунок 1. Види вуглеводів: прості та складні.
Складні вуглеводи містяться в різних продуктах харчування, таких як злаки, бобові та бульби, тоді як прості вуглеводи містяться в молоці, фруктах та цукрі.
глюкоза Це вуглевод, який найбільш використовується організмом, оскільки він є основним джерелом енергії. Енергія генерується з глюкози у вигляді аденозинтрифосфат (АТФ) через процес клітинного дихання. Глюкоза також може брати участь у синтезі амінокислот. Його можна зберігати у формі глікоген у печінці та скелетних м’язах, коли є надлишок і коли запаси глікогену повні, він перетворюється на жирні кислоти, які зберігаються в жировій тканині. Вуглеводи - це макромолекули, основною функцією яких є енергія. Глюкоза, моносахарид, є основним джерелом енергії для клітин.
Перетравлення, всмоктування та метаболізм глюкози.
Травлення та всмоктування
Під час процесу травлення діють як полісахариди, так і дисахариди гідролізований в моносахаридах глюкоза, фруктоза та галактоза відповідними ферментами шлунково-кишкового тракту для подальшого всмоктування. Ферментами, які беруть участь у деградації полісахаридів, є амілази слини та підшлункової залози. Останні, хоч і утворюються в підшлунковій залозі, здійснюють свою дію в дванадцятипалій кишці і вважаються основними ферментами деградації полісахаридів. Як продукт дії обох ферментів отримують олігосахариди (2-10 мономерів), які гідролізуються дією олігосахаридаз на глюкозу та інші моносахариди. Деградація дисахаридів, потрапляючи з їжею, безпосередньо гідролізується на поверхні Слизова кишечника під дією набору ферментів: мальтази, лактази або сахарази (рис. 2).
Рисунок 2. Перетравлення та всмоктування вуглеводів.
Потім відбувається всмоктування моносахаридів, що складаються на 80% з глюкози, а потім фруктози та галактози. Глюкоза та галактоза поглинаються за допомогою залежного від натрію вторинного активного транспорту, тоді як фруктоза потрапляє в ентероцити пасивною дифузією і де значна частина її перетворюється на глюкозу. Моносахариди досягають крові через полегшену дифузію. У гепатоцитах відбувається перетворення галактози та фруктози, що залишилася, у глюкозу. Процес перетравлення вуглеводів складається з гідроліз полісахаридів та дисахаридів головним чином у глюкозі, під дією ферментів шлунково-кишкового тракту
Метаболізм глюкози: роль інсуліну.
Рівні глюкози в крові або глікемії регулюються головним чином двома гормонами підшлункової залози, дії яких є антагоністичними: інсулін та глюкагон. Глюкагон підвищує рівень глюкози в крові, тоді як інсулін знижує їх, допомагаючи глюкозі потрапляти в клітини. Глюкагон діє, головним чином, активуючи глікогеноліз (гідроліз глікогену) та глюконеогенез (синтез глюкози). З іншого боку, інсулін сприяє збереженню глюкози у формі глікогену або транспорту глюкози в клітину для використання в окисному фосфорилюванні (синтез АТФ) (рис. 3).
Рисунок 3. Регуляторна роль інсуліну та глюкагону на глюкозу в крові.
Інсулін виділяється клітинами β-підшлункової залози у відповідь на підвищений рівень поживних речовин загалом, а також глюкози зокрема. На клітинному рівні він діє, зв'язуючись із своїм мембранним рецептором, і запускає безліч внутрішньоклітинних сигнальних каскадів, в яких початкове фосфорилювання рецептора на залишках тирозину (Tyr) призводить до низки подій фосфорилювання та дефосфорилювання Tyr та серинових кіназ./Треонін. (Ser/Thr). Ці кінази відповідають за передачу сигналу інсуліну для регуляції метаболічних подій, таких як транслокація білків-транспортерів глюкози (Glut4 - абревіатура англійською мовою, транспортер глюкози типу 4)) з внутрішньоклітинних компартментів до плазматичної мембрани, а також його активація. Це також сприяє синтезу глікогену або жирних кислот усередині клітини (рис. 4). Тканинами, що залежать від дії інсуліну, є скелетні м’язи, печінка та жирова тканина.
Рисунок 4. Клітинні реакції на зв'язування інсуліну з його рецептором