4.2: Metabolizm węglowodanów

Węglowodany to polimery złożone z cząsteczek zawierających atomy węgla, wodoru i tlenu. Jeden gram węglowodanów może dostarczyć cztery kilokalorie energii, co czyni go najbardziej wydajnym natychmiastowym źródłem energii.

Skrobia stanowi około 60% węglowodanów spożywanych przez ludzi. Ponieważ enzymy amylazy nie mogą funkcjonować w kwaśnym środowisku żołądka, skrobia może być trawiona tylko w jamie ustnej i jelicie cienkim. Cukry proste występują naturalnie w mleku i owocach w postaci glukozy, laktozy, galaktozy i fruktozy. Cukry te są metabolizowane w procesie glikolizy, a następnie w cyklu kwasu cytrynowego.

Celuloza to węglowodan znajdujący się w ścianach komórkowych roślin, który zapewnia roślinie wytrzymałość i sztywność. Ludzie nie mogą go trawić z powodu braku celulazy, enzymu trawiącego celulozę. Jednak te niestrawne węglowodany dodają błonnika. Błonnik zwiększa objętość spożywanego pokarmu i wspomaga trawienie, pomagając częściowo strawionemu pokarmowi płynnie przemieszczać się przez jelita.

Zaburzenia gospodarki węglowodanowej

Prawidłowy zakres glukozy we krwi wynosi 70-99 mg/dl. Każde odchylenie tego poziomu jest oznaką słabego metabolizmu i słabego systemu regulacyjnego. Na przykład dysfunkcja produkcji i wydzielania insuliny, a także reakcja komórek docelowych na insulinę, może prowadzić do stanu zwanego cukrzycą. Cukrzyca, coraz powszechniejsza choroba, została zdiagnozowana u ponad 18 milionów dorosłych i 200 000 dzieci w Stanach Zjednoczonych. Szacuje się, że nawet 7 milionów więcej dorosłych cierpi na tę chorobę, ale nie została zdiagnozowana. Ponadto szacuje się, że około 79 milionów ludzi w USA ma stan przedcukrzycowy, stan, w którym poziom glukozy we krwi jest nienormalnie wysoki, ale jeszcze nie na tyle wysoki, aby można go było zaklasyfikować jako cukrzycę.

Istnieją dwie główne postacie cukrzycy. Cukrzyca typu 1 jest chorobą autoimmunologiczną atakującą komórki beta trzustki. Te komórki beta nie wytwarzają insuliny; Dlatego insulina syntetyczna musi być podawana we wstrzyknięciu lub wlewie. Ta forma cukrzycy stanowi mniej niż pięć procent wszystkich przypadków cukrzycy.

Cukrzyca typu 2 stanowi około 95 procent wszystkich przypadków. Czynniki związane ze stylem życia, takie jak zła dieta, brak aktywności fizycznej i stan przedcukrzycowy, znacznie zwiększają ryzyko zachorowania na cukrzycę typu 2. Około 80 do 90 procent osób z cukrzycą typu 2 ma nadwagę lub otyłość. W cukrzycy typu 2 komórki stają się odporne na działanie insuliny. W odpowiedzi trzustka zwiększa wydzielanie insuliny, ale z czasem komórki beta stają się wyczerpane. W wielu przypadkach cukrzycę typu 2 można odwrócić poprzez umiarkowaną utratę wagi, regularną aktywność fizyczną i spożywanie zdrowej diety; Jeśli jednak nie można kontrolować poziomu glukozy we krwi, cukrzyk w końcu będzie wymagał insuliny.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Anatomia i fizjologia, Sekcja 17.9: Endokrynologiczna trzustka

Powszechnie spożywane pokarmy, takie jak zboża, cukier, bulwy i mleko, zawierają węglowodany w trzech głównych formach: skrobi, laktozy i sacharozy.

Gdy tylko pokarm dostanie się do ust, enzymy amylazy ślinowej rozkładają skrobię na mniejsze polimery. Gdy cząsteczki pokarmu przemieszczają się w dół układu pokarmowego do jelita cienkiego, amylaza trzustkowa rozkłada je na disacharydy, takie jak maltoza lub dekstryna.

Enzymy trawienne wydzielane przez komórki graniczne jelita cienkiego metabolizują te disacharydy do glukozy

Laktoza, węglowodan znajdujący się w mleku, jest katabolizowana przez beta-galaktozydazę, enzym wydzielany przez komórki ograniczne szczoteczki, do jego monomerów - glukozy i galaktozy.

Podobnie sacharoza, węglowodan znajdujący się w owocach, jest hydrolizowany przez enzym sacharozę, również ulegający ekspresji na komórkach opuszkowych, do jego monomerów - glukozy i fruktozy.

Monomery te są następnie transportowane przez nabłonek jelitowy do krwiobiegu i ostatecznie zostają wchłonięte przez komórki organizmu.

Po wejściu do komórki szlaki glikolityczne metabolizują glukozę do pirogronianu, w połączeniu z produkcją cząsteczek energii - ATP i NADH. Pozostałe dwa monomery, galaktoza i fruktoza, są przekształcane w glukozo-6-fosforan, a następnie wchodzą w glikolizę.