Carboidratos são um extenso grupo de substâncias orgânicas que, juntamente com proteínas e gorduras, formam a base do corpo humano e animal. Os carboidratos estão presentes em todas as células do corpo e desempenham uma variedade de funções. Pequenas moléculas de carboidratos, representadas principalmente pela glicose, podem se mover por todo o corpo e desempenhar uma função energética. Grandes moléculas de carboidratos não se movem e desempenham principalmente uma função de construção. Dos alimentos, uma pessoa extrai apenas pequenas moléculas, pois somente elas podem ser absorvidas pelas células intestinais. Grandes moléculas de carboidratos que o corpo precisa construir. A totalidade de todas as reações para a quebra de carboidratos alimentares em glicose e a síntese de novas moléculas a partir dela, bem como outras inúmeras transformações dessas substâncias no corpo, é chamada de metabolismo de carboidratos em bioquímica.
Classificação
Dependendo da estrutura, existem vários grupos de carboidratos.
Os monossacarídeos são pequenas moléculas que não são quebradas no trato digestivo. Estes são glicose, frutose, galactose.
Dissacarídeos são pequenas moléculas de carboidratos que são decompostas em dois monossacarídeos no trato digestivo. Por exemplo, lactose - para glicose e galactose, sacarose - para glicose e frutose.
Os polissacarídeos são moléculas grandes que consistem em centenas de milhares de resíduos de monossacarídeos (principalmente glicose) ligados entre si. Isso é amido, glicogênio de carne.
Carboidratos e dietas
O tempo de degradação dos polissacarídeos no trato digestivo é diferente, dependendo de sua capacidade de se dissolver em água. Alguns polissacarídeos se decompõem rapidamente no intestino. Em seguida, a glicose obtida durante sua decomposição entra rapidamente na corrente sanguínea. Esses polissacarídeos são chamados de "rápidos". Outros se dissolvem pior no ambiente aquático do intestino, de modo que se decompõem mais lentamente e a glicose entra no sangue mais lentamente. Tais polissacarídeos são chamados de "lentos". Alguns desses elementos não são decompostos nos intestinos. Eles são chamados de fibras alimentares insolúveis.
Normalmente, sob o nome "carboidratos lentos ou rápidos" não nos referimos aos polissacarídeos em si, mas aos alimentos que os contêm em grandes quantidades.
A lista de carboidratos - rápidos e lentos, é apresentada na tabela.
| Carboidratos rápidos | Carboidratos lentos |
| batatas fritas | Pão de farelo |
| Pão branco | Grãos de arroz não processados |
| Purê de batata | Ervilhas |
| Mel | Aveia |
| Cenoura | Mingau de trigo sarraceno |
| Flocos de milho | Pão de farelo de centeio |
| Açúcar | Suco de frutas espremido na hora sem açúcar |
| Muesli | Massa Integral |
| Chocolate | Feijão vermelho |
| Batata cozida | Laticínios |
| Biscoito | Frutas frescas |
| Milho | Chocolate amargo |
| Arroz Branco | Fructose |
| Pão preto | Soja |
| Beterraba | Verduras, tomates, cogumelos |
| Bananas | - |
| Compota | - |
Ao escolher produtos para uma dieta, um nutricionista sempre conta com uma lista de carboidratos rápidos e lentos. Rápido em combinação com gorduras em um produto ou refeição leva à deposição de gordura. Por quê? O rápido aumento da glicose no sangue estimula a produção de insulina, que fornece ao corpo um estoque de glicose, incluindo o caminho para a formação de gordura a partir dela. Como resultado, ao comer bolos, sorvetes, batatas fritas, o peso é ganho muito rapidamente.
Digestão
Do ponto de vista da bioquímica, o metabolismo dos carboidratos ocorre em três etapas:
- Digestão. Começa na boca durante a mastigação dos alimentos.
- Metabolismo adequado dos carboidratos.
- Educação de produtos finais de troca.
Carboidratos são a base da dieta humana. De acordo com a fórmulanutrição racional, na composição dos alimentos devem ser 4 vezes mais do que proteínas ou gorduras. A necessidade de carboidratos é individual, mas, em média, uma pessoa precisa de 300 a 400 g por dia. Destes, cerca de 80% são amido na composição de batatas, massas, cereais e 20% são carboidratos rápidos (glicose, frutose).
A troca de carboidratos no organismo também começa na cavidade oral. Aqui, a enzima salivar amilase atua nos polissacarídeos - amido e glicogênio. A amilase hidrolisa (quebra) polissacarídeos em grandes fragmentos - dextrinas, que entram no estômago. Não há enzimas que agem sobre os carboidratos, então as dextrinas no estômago não mudam de forma alguma e passam mais adiante no trato digestivo, entrando no intestino delgado. Aqui, várias enzimas atuam sobre os carboidratos. A amilase do suco pancreático hidrolisa dextrinas para o dissacarídeo m altose.
Enzimas específicas são secretadas pelas células do próprio intestino. A enzima m altase hidrolisa a m altose em glicose monossacarídica, a lactase hidrolisa a lactose em glicose e galactose e a sacarase hidrolisa a sacarose em glicose e frutose. As monoses resultantes são absorvidas do intestino para o sangue e através da veia porta entram no fígado.
O papel do fígado no metabolismo dos carboidratos
Este órgão mantém um certo nível de glicose no sangue devido às reações de síntese e degradação do glicogênio.
Reações de interconversão de monossacarídeos ocorrem no fígado - frutose e galactose são convertidas em glicose, e glicose pode ser convertida em frutose.
As reações de gliconeogênese ocorrem neste órgão -síntese de glicose a partir de precursores não-carboidratos - aminoácidos, glicerol, ácido lático. Também neutraliza o hormônio insulina com a ajuda da enzima insulinase.
Metabolismo da glicose
A glicose desempenha um papel fundamental na bioquímica do metabolismo dos carboidratos e no metabolismo geral do corpo, pois é a principal fonte de energia.
O nível de glicose no sangue é um valor constante e é de 4 - 6 mmol / l. As principais fontes deste elemento no sangue são:
- Carboidratos alimentares.
- Glicogênio hepático.
- Aminoácidos.
A glicose é consumida no corpo por:
- geração de energia,
- Síntese de glicogênio no fígado e nos músculos,
- síntese de aminoácidos,
- síntese de gordura.
Fonte natural de energia
A glicose é uma fonte universal de energia para todas as células do corpo. A energia é necessária para construir suas próprias moléculas, contração muscular, geração de calor. A sequência de reações de conversão de glicose que levam à liberação de energia é chamada de glicólise. As reações de glicólise podem ocorrer na presença de oxigênio, então eles falam de glicólise aeróbica, ou em condições livres de oxigênio, então o processo é anaeróbico.
Durante o processo anaeróbico, uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de ácido lático (lactato) e a energia é liberada. A glicólise anaeróbica fornece pouca energia: de uma molécula de glicose são obtidas duas moléculas de ATP - substância cujas ligações químicas acumulam energia. Esta maneira de obtera energia é usada para o trabalho de curto prazo dos músculos esqueléticos - de 5 segundos a 15 minutos, ou seja, enquanto os mecanismos de fornecimento de oxigênio aos músculos não têm tempo para ativar.
Durante as reações da glicólise aeróbica, uma molécula de glicose é convertida em duas moléculas de ácido pirúvico (piruvato). O processo, levando em conta a energia gasta em suas próprias reações, dá 8 moléculas de ATP. O piruvato entra em outras reações de oxidação - descarboxilação oxidativa e ciclo do citrato (ciclo de Krebs, ciclo do ácido tricarboxílico). Como resultado dessas transformações, 30 moléculas de ATP serão liberadas por molécula de glicose.
Troca de glicogênio
A função do glicogênio é o armazenamento de glicose nas células de um organismo animal. O amido desempenha a mesma função nas células vegetais. O glicogênio às vezes é chamado de amido animal. Ambas as substâncias são polissacarídeos construídos a partir de resíduos de glicose de repetição múltipla. A molécula de glicogênio é mais ramificada e compacta que a molécula de amido.
Os processos de metabolismo no corpo do glicogênio carboidrato são especialmente intensos no fígado e nos músculos esqueléticos.
Glicogênio é sintetizado dentro de 1-2 horas após uma refeição quando os níveis de glicose no sangue estão altos. Para a formação de uma molécula de glicogênio, é necessário um primer - uma semente composta por vários resíduos de glicose. Novos resíduos na forma de UTP-glicose são sequencialmente ligados ao final do primer. Quando a cadeia cresce em 11-12 resíduos, uma cadeia lateral de 5-6 dos mesmos fragmentos se junta a ela. Agora a cadeia que vem do primer tem duas extremidades - dois pontos de crescimentomoléculas de glicogênio. Essa molécula se alongará e se ramificará repetidamente enquanto houver uma alta concentração de glicose no sangue.
Entre as refeições, o glicogênio se decompõe (glicogenólise), liberando glicose.
Obtido da quebra do glicogênio hepático, ele vai para o sangue e é usado para as necessidades de todo o organismo. A glicose obtida a partir da quebra do glicogênio nos músculos é usada apenas para as necessidades dos músculos.
Formação de glicose a partir de precursores não-carboidratos - gliconeogênese
O corpo só tem energia suficiente armazenada na forma de glicogênio por algumas horas. Após um dia de fome, esta substância não permanece no fígado. Portanto, com dietas sem carboidratos, inanição completa ou durante o trabalho físico prolongado, o nível normal de glicose no sangue é mantido devido à sua síntese a partir de precursores não-carboidratos - aminoácidos, ácido lático glicerol. Todas essas reações ocorrem principalmente no fígado, assim como nos rins e na mucosa intestinal. Assim, os processos de metabolismo de carboidratos, gorduras e proteínas estão intimamente interligados.
A partir de aminoácidos e glicerol, a glicose é sintetizada durante a fome. Na ausência de alimentos, as proteínas dos tecidos se decompõem em aminoácidos, as gorduras em ácidos graxos e glicerol.
A partir do ácido lático, a glicose é sintetizada após o exercício intenso, quando se acumula em grandes quantidades nos músculos e no fígado durante a glicólise anaeróbica. Dos músculos, o ácido lático é transferido para o fígado, onde a glicose é sintetizada a partir dele, que é devolvida ao organismo de trabalho.músculo.
Regulação do metabolismo de carboidratos
Esse processo é realizado pelo sistema nervoso, sistema endócrino (hormônios) e em nível intracelular. A tarefa da regulação é garantir um nível estável de glicose no sangue. Dos hormônios que regulam o metabolismo dos carboidratos, os principais são a insulina e o glucagon. Eles são produzidos no pâncreas.
A principal tarefa da insulina no corpo é diminuir os níveis de glicose no sangue. Isso pode ser alcançado de duas maneiras: aumentando a penetração da glicose do sangue nas células do corpo e aumentando seu uso nelas.
- A insulina garante a penetração da glicose nas células de determinados tecidos - músculo e gordura. Eles são chamados de dependentes de insulina. A glicose entra no cérebro, tecido linfático, glóbulos vermelhos sem a participação da insulina.
- A insulina aumenta o uso de glicose pelas células por:
- Ativação das enzimas da glicólise (glucoquinase, fosfofrutoquinase, piruvato quinase).
- Ativação da síntese de glicogênio (devido ao aumento da conversão de glicose em glicose-6-fosfato e estimulação da glicogênio sintase).
- Inibição de enzimas de gliconeogênese (piruvato carboxilase, glicose-6-fosfatase, fosfoenolpiruvato carboxiquinase).
- Aumentar a incorporação de glicose no ciclo da pentose fosfato.
Todos os outros hormônios que regulam o metabolismo dos carboidratos são glucagon, adrenalina, glicocorticóides, tiroxina, hormônio do crescimento, ACTH. Eles aumentam os níveis de glicose no sangue. O glucagon ativa a quebra de glicogênio no fígado e a síntese de glicose a partir de não carboidratospredecessores. A adrenalina ativa a quebra do glicogênio no fígado e nos músculos.
Violações de câmbio. Hipoglicemia
Os distúrbios mais comuns do metabolismo de carboidratos são hipoglicemia e hiperglicemia.
A hipoglicemia é um estado do corpo causado por baixos níveis de glicose no sangue (abaixo de 3,8 mmol/l). As razões podem ser: uma diminuição na ingestão desta substância no sangue do intestino ou do fígado, um aumento na sua utilização pelos tecidos. A hipoglicemia pode levar a:
- Patologia hepática - síntese prejudicada de glicogênio ou síntese de glicose a partir de precursores não-carboidratos.
- Fome de carboidratos.
- Atividade física prolongada.
- Patologias dos rins - reabsorção prejudicada de glicose da urina primária.
- Distúrbios da digestão - patologias da quebra dos carboidratos dos alimentos ou do processo de absorção da glicose.
- Patologias do sistema endócrino - excesso de insulina ou f alta de hormônios tireoidianos, glicocorticóides, hormônio do crescimento (GH), glucagon, catecolaminas.
A manifestação extrema da hipoglicemia é o coma hipoglicêmico, que mais frequentemente se desenvolve em pacientes com diabetes mellitus tipo I com overdose de insulina. A baixa glicose no sangue leva à f alta de oxigênio e energia do cérebro, o que causa sintomas característicos. É caracterizada por um desenvolvimento extremamente rápido - se as ações necessárias não forem tomadas em poucos minutos, uma pessoa perderá a consciência e poderá morrer. Normalmente, os pacientes diabéticos são capazes de reconhecer sinais de queda nos níveis de glicose.sangue e saiba o que fazer - beba um copo de suco doce ou coma um pão doce.
Hiperglicemia
Outro tipo de distúrbio do metabolismo de carboidratos é a hiperglicemia - um estado do corpo causado por um nível persistentemente alto de glicose no sangue (acima de 10 mmol/l). Os motivos podem ser:
- patologia do sistema endócrino. A causa mais comum de hiperglicemia é o diabetes mellitus. Distinguir entre diabetes tipo I e tipo II. No primeiro caso, a causa da doença é a deficiência de insulina causada por danos nas células pancreáticas que secretam esse hormônio. A derrota da glândula é mais frequentemente de natureza autoimune. O diabetes mellitus tipo II desenvolve-se com produção normal de insulina, por isso é chamado de não insulinodependente; mas a insulina não desempenha sua função - ela não transporta glicose para as células do músculo e do tecido adiposo.
- neurose, o estresse ativa a produção de hormônios - adrenalina, glicocorticóides, glândula tireóide, que aumentam a quebra de glicogênio e a síntese de glicose a partir de precursores não-carboidratos no fígado, inibem a síntese de glicogênio;
- patologia hepática;
- comida demais.
Em bioquímica, o metabolismo de carboidratos é um dos tópicos mais interessantes e extensos para estudo e pesquisa.
