4.2: 탄수화물 대사

탄수화물은 탄소, 수소 및 산소 원자를 포함하는 분자로 구성된 중합체입니다. 탄수화물 1g은 4킬로칼로리의 에너지를 제공할 수 있어 가장 효율적인 순간 에너지원이 됩니다.

전분은 인간이 섭취하는 탄수화물의 약 60%를 차지합니다. 아밀라아제 효소는 위의 산성 환경에서는 기능을 할 수 없기 때문에 전분은 입과 소장에서만 소화될 수 있습니다. 단순당은 포도당, 유당, 갈락토스, 과당의 형태로 우유와 과일에서 자연적으로 발견됩니다. 이 당분은 해당과정을 거쳐 시트르산 회로를 통해 대사됩니다.

셀룰로오스는 식물 세포벽에서 발견되는 탄수화물로 식물에 힘과 강성을 제공합니다. 인간은 셀룰로오스 소화 효소인 셀룰라아제가 없기 때문에 소화할 수 없습니다. 그러나 이러한 소화되지 않는 탄수화물은 섬유질을 추가합니다. 섬유질은 섭취하는 음식에 부피를 더해 주고 부분적으로 소화된 음식이 장을 원활하게 통과하도록 도와 소화를 돕습니다.

탄수화물 대사 장애

혈액 내 포도당의 정상 범위는 70~99mg/dL입니다. 이 수준의 편차는 신진대사가 불량하고 규제 시스템이 약하다는 신호입니다. 예를 들어, 인슐린 생산 및 분비의 기능 장애와 인슐린에 대한 표적 세포의 반응은 당뇨병이라는 질환을 유발할 수 있습니다. 점점 더 흔한 질병인 당뇨병은 미국에서 1,800만 명 이상의 성인과 200,000명 이상의 어린이에게서 진단되었습니다. 최대 700만 명의 성인이 이 질환을 앓고 있지만 아직 진단을 받지 못한 것으로 추산됩니다. 또한 미국에서는 약 7,900만 명이 혈당 수치가 비정상적으로 높지만 아직 당뇨병으로 분류될 만큼 높지 않은 상태인 당뇨병 전증을 앓고 있는 것으로 추정됩니다.

당뇨병에는 두 가지 주요 형태가 있습니다. 제1형 당뇨병은 췌장의 베타 세포에 영향을 미치는 자가면역 질환입니다. 이 베타 세포는 인슐린을 생성하지 않습니다. 따라서 합성 인슐린은 주사 또는 주입으로 투여해야 합니다. 이러한 형태의 당뇨병은 전체 당뇨병 사례의 5% 미만을 차지합니다.

제2형 당뇨병은 전체 사례의 약 95%를 차지합니다. 열악한 식습관, 활동 부족, 당뇨병 전단계의 존재 등 생활 방식 요인은 제2형 당뇨병의 위험을 크게 증가시킵니다. 제2형 당뇨병 환자의 약 80~90%가 과체중 또는 비만입니다. 제2형 당뇨병에서는 세포가 인슐린 효과에 저항성을 갖게 됩니다. 이에 반응하여 췌장은 인슐린 분비를 증가시키지만 시간이 지남에 따라 베타 세포는 고갈됩니다. 많은 경우 제2형 당뇨병은 적당한 체중 감량, 규칙적인 신체 활동, 건강한 식단 섭취로 회복될 수 있습니다. 그러나 혈당 수치를 조절할 수 없는 경우 당뇨병 환자는 결국 인슐린이 필요하게 됩니다.

이 텍스트는 다음에서 수정되었습니다 Openstax, Anatomy and Physiology, Section 17.9: The Endocrine Pancreas

시리얼, 설탕, 괴경, 우유와 같이 일반적으로 소비되는 식품에는 전분, 유당, 자당의 세 가지 주요 형태의 탄수화물이 포함되어 있습니다.

음식이 입에 들어가자마자 타액 아밀라아제 효소는 전분을 더 작은 중합체로 분해합니다. 음식 입자가 소화계를 따라 소장으로 이동할 때 췌장 아밀라아제는 이를 맥아당이나 덱스트린과 같은 이당류로 분해합니다.

소장의 브러시 경계 세포에서 분비되는 소화 효소는 이러한 이당류를 포도당으로 대사합니다

우유에서 발견되는 탄수화물인 유당은 브러시 경계 세포에서 분비되는 효소인 베타-갈락토시다아제에 의해 단량체인 포도당과 갈락토스로 이화됩니다.

마찬가지로, 과일에서 발견되는 탄수화물인 자당은 브러시 경계 세포에서도 발현되는 효소 수크라제에 의해 단량체(포도당과 과당)로 가수분해됩니다.

그런 다음 이러한 단량체는 장 상피를 가로질러 혈류로 운반되어 최종적으로 신체 세포에 흡수됩니다.

일단 세포 내부로 들어가면 해당작용 경로는 포도당을 피루브산으로 대사하고 에너지 분자인 ATP 및 NADH의 생성과 결합합니다. 다른 두 단량체인 갈락토스(galactose)와 과당(fructose)은 글루코스-6-포스페이트(glucose-6-phosphate)로 전환된 후 해당과정(glycolysis)에 들어갑니다.