Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Май » 29 » Химические процессы использования углеводов
23:31
Химические процессы использования углеводов

     В прошлой беседе мы коснулись значения и роли углеводов в питании человека, сегодня подробнее остановимся на химических процессах усвоения и применения углеводной пищи организмом. Как мы уже упоминали, клетчатка практически не переваривается в ЖКТ человека, дисахариды напротив, легко омыляются до моносахаридов. При этом наибольшее значение среди углеводов имеют олигосахариды и легко омыляемый крахмал.

     Крахмал содержится во всей растительной пище, составляя основу калорийности многих продуктов. Так, в картофеле содержится 16% крахмала, в рисе около 78%, в белом хлебе крахмала 51%. При пережевывании пищи амилаза в щелочной среде омыляет крахмал до ди- и олигосахаридов, что необходимо для дальнейшей переработки. В желудке завершается процесс гидролиза, уже в присутствии соляной кислоты. Амилаза легко расщепляет полисахариды на отдельные фрагменты, возиться до моносахаридов долго, да и вредно для эмали зубов. Кислота желудочного сока напротив, может воздействовать долго и при более высокой температуре, но, кислота атакует только концевые группы углеводов, что лимитирует процесс по времени. Из-за этого и требуется разрезать полисахариды амилазой в щелочной среде. Процесс кислотного гидролиза полисахаридов без амилазы занимает несколько часов в кипящей кислоте, что недоступно для живых организмов.

    Сравнительно небольшая молекула глюкозы легко проникает через полупроницаемые стенки кишечника и с током крови разносится по организму. Регулятором содержания глюкозы в крови является гормон инсулин, он следит за концентрацией глюкозы и при повышении концентрации выше нормы полимеризует глюкозу обратно в уже “животный” крахмал – гликоген. Гликоген выводится из тока крови печенью, одна из основных функций которой состоит в фильтрации крови и регулировке содержания в ней многих веществ. При снижении концентрации глюкозы в крови, печень обратно омыляет гликоген и возвращает глюкозу в ток крови.

     Как мы уже упоминали ранее, глюкоза является основным источником энергии – топливо для обеспечения функционирования организма. При попадании глюкозы в клетку, процесс ее усвоения начинается с взаимодействия с аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ), представленной на рисунке.

    При отщеплении одного или двух остатков фосфорной кислоты от молекулы АТФ происходит выделение энергии, поэтому, АТФ является аккумулятором, дающим энергию для ведения различных процессов в организме. При присоединении остатков фосфорной кислоты энергия поглощается и аккумулятор заряжается – образуется молекула АТФ, при отщеплении остатков фосфорной кислоты энергия выделяется для ведения различных процессов, от регулировочной работы ферментов до синтеза различных соединений в клетке.

     Итак, одна молекула АТФ взаимодействует с молекулой глюкозы в присутствии фермента гексокиназы, при этом глюкоза переходит в 6-фосфат. Затем на данный продукт воздействует изомераза, переводя его в изомер – фруктозофосфат. Эта рокировка альдегидной группы в кетонную требуется для обнажения концевой гидроксильной группы, так как, взаимодействовать с АТФ могут лишь концевые, более активные гидроксильные группы.

     После рокировки на фруктозофосфат воздействует новая порция АТФ в присутствии фосфофруктокиназы, получаем двухзамещенный фосфат – фруктозо-1,6-дифосфат. Эти процессы требуются не только для прикрепления к молекуле глюкозы полярных “рычажков”, за которые молекулы ферментов “придерживают” глюкозу в дальнейших процессах, но и для повышения полярности молекулы, то есть, увеличения ее реакционной способности.

    Повышенная реакционная способность требуется для обеспечения легкого протекания следующей реакции – “разрезания” молекулы под действием фермента альдолазы. В этом процессе мы разрушаем связь углерод-углерод, что редкость в биохимии. Две полученные половинки представляют собой: 2-гидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат, организму проще работать со второй молекулой, поэтому работает фермент изомераза, превращая 2-гидроксиацетонфосфат в глицеральдегид-3-фосфат.

     Следующая реакция переводит данный продукт в более удобное для сжигание соединение – смешанный ангидрид 3-фосфоглицериновой и фосфорной кислот. Этот процесс достаточно сложен и включает каталитическое восстановление под действием НАД*Н2 (комплекс никотинамидаденинуклеотида с водородом), НАД, глутатиона, дегидрогиназы и АТФ с последующей изомеризацией.

    Наконец-то мы получили активное, легко “сгорающее” вещество, осталось выжать из него энергию. Для этого служат катализаторы – фосфоглицераткиназа и енолаза, облегчающий переход остатков фосфорной кислоты к АДФ. Последний при этом переходит в АТФ, аккумулятор заряжается.

    При отщеплении остатков фосфорной кислоты мы получаем пировиноградную кислоту. Это, своего рода, продукт неполного сгорания топлива, как сажа в печном дыму при горении угля. Если мышцы активно работают, а приток кислорода с кровью мал, то пировиноградная кислота восстанавливается в молочную кислоту, что приводи к засорению капилляров в мышцах, что знакомо всем спортсменам и людям, занимающимся тяжелым физическим трудом.

     Если приток кислорода достаточный, тогда пировиноградная кислота разрушается декарбоксилазой на диоксид углерода и уксусный альдегид. Последний восстанавливается в присутствии дегидрогиназы и НАД*Н2 в этанол, что вносит дольку эйфории в занятие спортом, например, бег на большие дистанции.

     Этанол окисляется в печени до диоксида углерода и воды. В ходе всего процесса “сжигания” одного моля глюкозы поглощается около 67 кДж энергии (импульс для “поджигания”). В то время как, выделяется около 1320 кДж энергии, разница аккумулируется в 38 молях АТФ. Общий КПД использования энергии химических связей углеводов составляет около 47-50%, что значительно выше, чем у любой рукотворной тепловой машины.

    Так же, можно отметить, что при полном окислении углеводов остаются лишь вода и диоксид углерода, которые легко выводятся из организма с дыханием и потом. В отличие от жиров и белков, в ходе сжигания которых выделяется набор нелетучих токсинов.

Категория: Пищевые продукты | Просмотров: 940 | Добавил: Chemadm | Теги: Пища, обмен веществ, метаболизм | Рейтинг: 4.8/8
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]