Вуглеводи - первинні продукти фотосинтезу і основні вихідні продукти біосинтезу інших речовин в рослинах. Складають істотну частину харчового раціону. Обмін вуглеводів - сукупність процесів перетворень вуглеводів в організмі. Вуглеводи, що надходять в організм з харчовими продуктами, представлені, головним чином, крохмалем і тростинним цукром. Крохмаль - полісахарид рослин, він складається з ланцюжка з'єднаних між собою більш простих молекул - моносахаров, головним з яких є глюкоза. За своєю структурою крохмаль подібний до глікогену. Тростинний цукор - це вуглевод, який переважає в нашому раціоні. За структурою це дисахарид, тобто він складається з двох молекул моносахаров - глюкози і фруктози. Глюкоза і фруктоза можуть перебувати в різних харчових продуктах і у вільному вигляді, наприклад, в меді і фруктах. У молочних продуктах міститься, в основному, такий вуглевод, як лактоза. В організмі є «депо» вуглеводів - глікоген, утворений з молекул глюкози.
Вуглеводи, перш за все, джерело енергії, в меншій мірі вони виконують пластичну функцію. Організм людини не потребує певних вуглеводах. Єдиним «незамінним» похідним вуглеводів, яке обов'язково має надходити з їжею, є аскорбінова кислота або вітамін С, так як у людини відсутній один з ферментів, необхідних для його синтезу. У збалансованій дієті приблизно 50% необхідної людині енергії повинно надходити з вуглеводами.
Процес перетворення вуглеводів починається з перетравлення їх в ротовій порожнині під впливом слини, потім деякий час триває в шлунку і закінчується в тонкому кишечнику - основному місці гідролізу вуглеводів під впливом ферментів, що містяться в травному соку підшлункової залози і тонкого кишечника. Продукти гідролізу - моносахара - всмоктуються в кишечнику і надходять в кров ворітної вени, по якій моносахариди їжі надходять в печінку. де вони перетворюються в глюкозу. Глюкоза далі надходить у кров і може вступити в процеси, що протікають в клітинах або переходить в глікоген печінки.
Роль печінки у вуглеводному обміні
При підвищенні потреби організму в глюкозі відбувається розпад глікогену печінки - глікогеноліз, який достатній для задоволення потреб організму в перші 12-24 години після прийому їжі. Печінка - один з головних органів, де відбувається процес ферментативного синтезу глюкози з вуглеводних і невуглеводних продуктів - глюконеогенез. Причому клітини печінки здатні реагувати на виникнення потреби в глюкозі і в клітинах інших органів. При голодуванні, після виснаження запасів глікогену, процеси глюконеогенезу йдуть з максимальною інтенсивністю, підтримуючи «цукор» крові на постійному рівні. У печінці також відбувається гліколіз - ферментативний розпад глюкози із звільненням енергії, укладеної в її молекулі і переведенням її в форму, доступну для організму - тобто в аденозинтрифосфат (АТФ).
Перетворення глюкози в клітинах
У клітинах глюкоза може розщеплюватися як анаеробно (без участі кисню), так і аеробно (з участю кисню). В анаеробних умовах гліколізу з кожної молекули розщепити глюкози утворюються 2 молекули аденозинтрифосфату (АТФ) і 2 молекули молочної кислоти. При аеробному гліколізі проміжні продукти вуглеводного обміну, що утворюються в процесі анаеробного розпаду вуглеводів (піровиноградна кислота), не відновлюються до молочної кислоти, а окислюються в мітохондріях в циклі трикарбонових кислот до вуглекислого газу і води з накопиченням енергії у вигляді АТФ. Крім того, проміжні продукти гліколізу є матеріалом для синтезу багатьох важливих дзвінків і використовуються організмом як ще одне джерело матеріалу для процесів асиміляції.
Регуляція вмісту глюкози в крові
При голодуванні, що триває більше 24 годин, запаси глікогену в печінці виснажуються. У преси регуляції включаються гормони кори надниркової залози - глюкокортикоїди. Глюкокортикоїди, по-перше, посилюють глюконеогенез в печінці; по-друге, забезпечує процеси глюконеогенезу субстратом, посилюючи розпад білків в тканинах організму, вони надають для глюконеогенезу вуглецевмісний субстрат. До гормонів, які забезпечують підвищення цукру крові, відносяться адреналін і гормон росту.
Адреналін - гормон мозкової речовини надниркової залози. Він підсилює процеси переходу глікогену в глюкозу.
Гормон росту, по-перше, пригнічує використання глюкози клітинами тканин; по-друге, при різкому і тривалому зниженні цукру крові стимулює розпад жирів і утворення з них вуглеводів.