Методична розробка теми: "Обмiн вуглеводiв
травлення, всмоктування, анаеробні перетворення (глiколiз, глiкогенолiз, синтез глiкогену)"
Мета:ознайомитись із перетвореннями оліго- і полісахаридів в шлунково-кишковому тракті, з’ясувати роль нейрогуморальної регуляції в підтриманні фізіологічних концентрацій глюкози, з глікогену як депо глюкози. Вивчити основні етапи анаеробного перетворення глюкози, енергетичний баланс цього процесу.
Біологічна роль вуглеводів. Роль В. у живих організмах надзвичайно багатообразна. У рослинах моносахариди є первинними продуктами фотосинтезу і служать вихідними з'єднаннями для біосинтезу всіляких глікозидів, полісахаридів, а також речовин ін. класів (амінокислот, жирних кислот, поліфенолов і так далі). Ці перетворення здійснюються відповідними ферментними системами, субстратами для яких служать, як правило, багаті енергією фосфорильовані похідні цукрів, головним чином нуклеозіддіфосфатсахара. В. запасаються у вигляді крохмалю у вищих рослинах, у вигляді глікогену в тваринах, бактеріях і грибах і служать енергетичним резервом для життєдіяльності організму (див. Бродіння, Гліколіз, Окислення біологічне ) . У вигляді глікозидів в рослинах і тваринах здійснюється транспорт різних продуктів обміну речовин. Багаточисельні полісахариди або складніші угльоводсодержащие полімери виконують в живих організмах опорні функції. Жорстка клітинна стінка у вищих рослин побудована з целюлози і геміцеллюлоз, у бактерій — з пептідоглікана; у побудові клітинної стінки грибів і зовнішнього скелета членистоногих бере участь хітин. У організмі тварин і людину опорні функції виконують що сульфатуються мукополісахаріди сполучної тканини, властивості яких дозволяють забезпечити одночасно збереження форми тіла і рухливість окремих його частин; ці полісахариди також сприяють підтримці водного балансу і виборчої катіонної проникності кліток. Аналогічні функції в морських багатоклітинних водоростях виконують галактани, що сульфатуються (червоні водорості) або складніші гетерополі-сахаріді, що сульфатуються (бурі і зелені водорості); у зростаючих і соковитих тканинах вищих рослин аналогічну функцію виконують пектинові речовини. Особливо важливу і до кінця ще не вивчену роль грають складні В. у утворенні специфічних клітинних поверхонь і мембран. Так, гліколіпіди — найважливіші компоненти мембран нервових клітин, ліпополісахариди утворюють зовнішню оболонку грамнегативних бактерій. В. клітинних поверхонь часто визначають явище імунологічній специфічності, що строго доведене для групових речовин крові і ряду бактерійних антигенів . Є дані, що вуглеводні структури беруть участь також в таких високоспецифічних явищах клітинної взаємодії, як запліднення, «пізнавання» кліток при тканинній диференціації і відторгненні чужорідної тканини і так далі
Вуглеводи складають біля 70 % харчового раціону людини (борошно, крупи, картопля – крохмалевмісні; мед, ягоди, фрукти – містять сахарозу, глюкозу і фруктозу), являючись основним джерелом енергії для організму. Поширений у природі полісахарид клітковина тільки частково засвоюється організмом людини за допомогою бактерій товстого кишечника. Основною функцією клітковини є забезпечення перистальтики харчового тракту, стимулювання секреторної діяльності, сприяння синтезу вітаміну К за допомогою кишечної мікрофлори.
Поскільки вуглеводи засвоюються у вигляді моноцукридів, то складні вуглеводи (дицукриди, поліцукриди) повинні попередньо розщепитися. Гідролітичне розщеплення проходить під впливом ферментів що носять загальну назву глікозидази. Оптимум дії глікозидаз лежить в нейтральному та слабколужному середовищі (виключення амілаза слини – слабкокисле), що і обумовлює певну локалізацію процесів розщеплення у харчовому тракті людини.
В тонкому кишечнику відбуваються процеси всмоктування моносахаридів через систему мембран у кров‘яне русло. Для процесу всмоктування характерно: знач-ні енергетичні витрати організму (активний фізіологічний процес); ізомеризація (трансформація, перетворення) суміші простих вуглеводів (98 %) у глюкозу; транспортування глюкози через мембрани у формі глюкозо-фосфату (навідь проти значень її концентрації у кров‘яному руслі).
З током крові моноцукриди через воротну вену потрапляють у печінку, де вико-ристовуються для біосинтезу глікогену (3–5 %), біосинтезу жирів (30–35 %), окислюються до вуглекислого газу і води (60–70 %). Певна, фізіологічно нормальна кількість глюкози (120 мг на 100 см3), є невід‘ємною складовою крові, забезпечуючи гомеостаз організму. Вона необхідна для нормального функціону-вання головного мозку, м‘язів серця, нервової тканини (глюкоза –головне джере-ло енергії).
При підвищеній концентрації глюкози в крові (більше 140 мг) говорять про гіперглікемію. Викликається вживанням продуктів багатих на вуглеводи (аліментарна гіперглікемія); недостатнім синтезом інсуліну (цукровий діабет); понад-нормовим синтезом адреналіну і глюкагону. Стан гіперглікемії приводить до ожиріння.
При пониженій концентрації глюкози в крові (менше 120 мг) говорять про гіпоглікемію. Викликається тривалим голодуванням; великими фізичними навантаженнями; недостатнім синтезом глюкагону і адреналіну; понаднормовим синтезом інсуліну. Приводить до деструктивних змін в головному мозку, нервовій тканині, нирках. Стан тривалої гіпоглікемії приводить до виснаження організму і смерті.
Основна роль в процесах обміну вуглеводів належить печінці, діяльність якої регулюється нервовою і ендокринною системами (інсулін, адреналін–глюкагон).
У випадку повного енергетичного забезпечення організму, з надлишку глюкози синтезується глікоген. Процеси глікогенезу проходять в клітинах різних органів і тканин, але найбільшу здатність до накопичення мають клітини печінки. Глікоген печінки є основним резервним джерелом вуглеводів для організму.