Въглехидратите като източник на енергия
- Ю. Ю. Гичев, к.м.н.
- 29 апр. 2019 г.
- 4 мин. чтения
1. Защо са ни въглехидрати?
Въглехидратите имат много проста молекулярна структура и лесно се разтварят във вода.
Те леко и бързо проникват в които и да са клетки на организма и им осигуряват енергия.
99% от всички въглехидрати, използвани от нашия организъм, стават източник на енергия.
В нормални условия, човешкият организъм използва глюкозата като единствен енергоносител за осигуряване на енергийните потребности на най-важните органи и системи.
Към тях се отнасят главният мозък, еритроцитите (червените кръвни клетки), органите на зрението и органите на хормоналната регулация (например надбъбречните жлези).
Освен това, глюкозата е критично важна за храненето на плода, а също и за образуването на майчиното мляко (лактозата, главната захар на млякото, се синтезира от глюкоза).
В условията на продължително гладуване, човекът и животните могат да използват като източник на енергия и други вещества (например такива продукти от разпада на мазнините, като кетоните), но даже в тези критични ситуации да се откажем напълно от глюкозата не можем.
2. За какво се изразходва още 1% от въглехидратите?
Глюкозата и другите прости въглехидрати растенията успешно използват като строителен материал. Огромните стволове на дърветата не са нищо друго, а сложни въглехидрати, такива като целулоза и лигнин.
Макар, че за човека и животните главният строителен материал са белтъците, въглехидратите също участват в образуването на много важни съединения.
Белтъчно-въглехидратни съединения (гликопротеини) са много хормони, много ензими, а също така и на всички известният колаген.
Не по-малко значение имат съединенията на въглехидратите с мастни киселини (гликолипиди), които имат особено значение за функционирането на нервите на главния мозък.
3. Основният източник на въглехидратите - това растенията ли са?
Да, растенията са основният и много богат източник на въглехидрати в природата. И на пръв поглед, всяко животно, хранещо се преимуществено с растителна храна, не би трябвало да изпитва никакви проблеми с въглехидратите и да ги получава в готов вид. Но!
На практика цялата синтезирана от растенията глюкоза веднага се изразходва за образуването на енергия или се “опакова” в много сложни въглехидратни форми.
Макар, че семената на много растения съдържат леснодостъпни въглехидрати във вид на нишесте, а много от плодовете да са богати на захароза и фруктоза, в дивата природа тези части на растенията съставляват една мизерна част от рациона на тревопасните.
В рациона на тревопасните най-голям дял на въглехидратите представляват несмилаемите хранителни влакна. От тях е невъзможно да се получи не само глюкоза, а и въобще нещо хранително.
За щастие, тревопасните имат помощници - милиарди бактерии, които населяват техния стомах и чревен тракт. Именно те разцепват сложните хранителни влакна и образуват от тях летливи мастни киселини.
4. Какво представляват летливите мастни киселини?
Летливите мастни киселини са главните източници на енергия за животните. Независимо от това, че в състава на растителната храна формално присъства огромно количество глюкоза, животните не могат да я получат пряко и са принудени да я синтезират самостоятелно.
Роля на летливите мастни киселини в организма
оцетна киселина - едно от ключовите звена в цикъла на Кребс, в резултат на който се образува клетъчна енергия. Също така се използва за синтез на мазнина - още един източник на енергия, включително чрез механизма на синтез на глюкоза от мастни киселини.
маслена киселина - има огромно значение за жизнената дейност на дебелото черво: тя е енергиен субстракт за клетките на червото, участва в регулирането на проницаемостта на неговите стени и способства за поддържането на нормалната чревна микрофлора.
пропионова киселина - служи за главен източник на синтеза на глюкоза, без която животните не могат да поддържат нормален енергиен обмен, независимо от наличието на споменатите по-горе алтернативни източници на енергия.
Синтеза на тези киселини не е прост процес. Той изисква много енергия, а също така носи не чак толкова много глюкоза. Ето защо, тревопасните животни са принудени да синтезират глюкоза практически постоянно, (а това означава постоянно да ядат), а нейните запаси във вид на гликоген са крайно незначителни.
5. А хищниците?
Плътоядните животни въобще не получават въглехидрати от храната. Количеството гликоген, което има в месото и черния дроб на техните жертви е толкова малко, че може да се пренебрегне.
Още повече, в мнозинството от хищниците отсъства генетична способност да разпознават сладкия вкус. В продължение на хиляди поколения, те никога не са се сблъсквали със свободни въглехидрати в храната, което се потвърждава от факта на липсата в слюнката (например котешката) на ензима амилаза, който е необходим за първичното разцепване на въглехидратите в храната.
Също така фактът, че строгите хищници в процеса на еволюцията на практика не са се сблъсквали с хранителни въглехидрати, се потвърждава от крайно ниската активност на глюкокиназата - синтезиран черния дроб ензим, ключов елемент в утилизацията на глюкозата, постъпваща заедно с храната.
Активност на глюкокиназата при хищниците и всеядните
млекопитаещи добавка на глюкоза в храната повишено ниво на глюкоза в кръвта
котки (хищници) 1-2 г на 1 кг маса 5-6 часа след храна
кучета (всеядни) 1-2 г на 1 кг маса 1-2 часа след храна
Глюкокиназата осъществява първичния метаболизъм на глюкозата и повишаването на активността на глюкокиназата служи като сигнал за синтеза на инсулин, който стартира мащабната утилизация на глюкозата.
6. Откъде се взема глюкоза за мозъка?
Макар на практика хищниците да не получават въглехидрати с храната, това съвсем не означава, че те не са им необходими: главният мозък постоянно се нуждае от много голямо количество глюкоза. Тази глюкоза хищниците са принудени да синтезират сами, като използват като изходен субстракт белтък.
Именно с това и се обяснява удивителната способност на хищниците да изяждат и усвояват огромни количества хранителен белтък без риск от белтъчна интоксикация, както това често се среща при всеядните животни и човека.
7. Как това е устроено при хората?
За древния човек хранителните въглехидрати са били крайно рядък елемент от рациона. И глюкоза нашите предци също основно са синтезирали самостоятелно, заемайки по този показател (по силата на своята всеядност) промеждутъчно положение между чистите тревопасни и строгите хищници.
Да, ние нямаме огромен многокамерен стомах както при тревопасните, но затова пък природата ни е надарила с много дълъг чревен тракт, гъстонаселен с бактерии, които помагат да се разцепват несмилаемите хранителни влакна от растителната храна, образувайки летливи мастни киселини.
Източници на синтез на глюкоза при бозайниците
бозайници летливи мастни к-ни мазнини, образуващи се в изобилни хр. периоди белтък
тревопасни + +
хищници +
всеядни + + +
(човек)
Разбира се, в района на човекоподобните маймуни, първобитния човек и нашите предци са присъствали чисти въглехидрати, които са могли да се усвояват пряко от храната за сметка на поглъщането на плодове, семена, пъпки и сладки кореноплоди.
Но възможностите на организма на болшинството животни и на човека по усвояване на чисти въглехидрати от храната са значително ограничени.
Ако разглеждаме не отделни сезони или географски области, а общата еволюция на храненето на животните и човека, става ясно, че голямата част от въглехидратите ни се е налагало да синтезираме сами.
Превод от руски език: Аненкова
Comments