Углеводы пищи и организма человека: классификация, биологические функции, принципы нормирования суточной пищевой потребности для ребенка и взрослого

Углеводы – это многоатомные спирты содержащие оксогруппу.

Классификация:

1) По количеству мономеров:

a) Моносахариды

b) Дисахариды

c) Олигосахариды

d) Полисахариды

2) Моносахариды по положению оксогруппы:

a) Альдозы

b) Кетозы

3) Моносахариды по количеству атомов углерода:

a) Триозы

b) Тетрозы

c) Пентозы

d) Гексозы и т.д.

Биологические функции:

Моносахариды:

· Энергетическая (образование АТФ;

· Пластическая (образование ди-, олиго-, полисахаридов, аминокислот, липидов, нуклеотидов);

· Детоксикационная (обезвреживание токсичных метаболитов и ксенобиотиков);

· Фрагменты гликолипидов.

Дисахариды – у человека только лактоза. Она:

· Источник глюкозы и галактозы для новорожденных;

· Формирование нормальной микрофлоры у новорожденных.

Олигосахариды:

· Фрагменты гликопротеинов, гликолипидов;

· Образуют на поверхности клетки гликокаликс.

Полисахариды:

· Гомополисахариды:

a) Запасающая (гликоген – форма хранения глюкозы).

· Гетерополисахариды (ГАГ)

a) Структурный компонент межклеточного вещества;

b) Пролиферация и дифференцировка клеток;

c) Препятствуют свертыванию крови (гепарин).

Принципы нормирования суточной потребности для ребенка и взрослого:

75% массы пищевого рациона. 50% необходимых калорий.

У взрослого человека суточная потребность в углеводах 400г/сут, в целлюлозе и пектине до 10-15 г/сут.

Рекомендуется употреблять в пищу больше сложных полисахаридов и меньше моносахаров.

Механизмы переваривания в полости рта и желудочно-кишечном тракте, характеристика и действие ферментов, участвующих в полостном и пристеночном пищеварении.

Переваривание углеводов в ротовой полости (полостное):

В ротовой полости пища измельчается при пережёвывании и смачивается слюной.

Слюна состоит на 99% из воды и обычно имеет рН 6,8.

Ферменты слюны: α-амилаза (расщепляет в крахмале внутренние α-1,4-гликозидные связи с образованием декстринов.

Переваривание углеводов в желудке (полостное):

В желудке рН <4. В нем прекращает действовать α-амилаза слюны. Однако, она сохраняется внутри пищевого комка.

Желудочный сок не содержит ферментов, в нем возможен лишь незначительный кислотный гидролиз гликозидных связей.

Переваривание углеводов в тонком кишечнике (полостное и пристеночное):

Двенадцатиперстная кишка: рН 7,5-8,0.

Ферменты: панкреатическая α-амилаза. Она гидролизует внутренние α-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах с образованием мальтозы, изомальтозы и олигосахаридов.

Переваривание мальтозы, изомальтозы и олигосахаридов происходит под действием специфических ферментов - экзогликозидаз, образующих ферментативные комплексы.

Сахаразо-изомальтазный комплекс состоит из 2 пептидов: первый имеет изомальтазную субъединицу; второй - сахаразную. Сахаразная субъединица гидролизует α-1,2-гликозидные связи в сахарозе, изомальтазная - α-1,6-гликозидные связи в изомальтозе, α-1,4-гликозидные связи в мальтозе. Комплекса много в тощей кишке.

Гликоамилазный комплекс, содержит две субъединицы. Гидролизует α-1,4-гликозидные связи в олигосахаридах (с восстанавливающего конца) и в мальтозе. Наибольшая активность в нижних отделах тонкого кишечника.

β-Гликозидазный комплекс (лактаза) гидролизует β-1,4-гликозидные связи в лактозе. Активность лактазы зависит от возраста. У плода она особенно повышена в поздние сроки беременности и сохраняется на высоком уровне до 5-7-летнего возраста. Затем активность лактазы снижается.

Трегалаза гидролизует α-1,1-гликозидные связи между глюкозами в трегалозе.

Переваривание углеводов заканчивается образованием моносахаридов – в основном глюкозы, меньше образуется фруктозы и галактозы.

Всасывание углеводов

Моносахариды всасываются эпителиальными клетками тощей и подвздошной кишок. Транспорт моносахаридов в клетки слизистой оболочки кишечника может осуществляться путём диффузии (рибоза, ксилоза, арабиноза), облегчённой диффузии с помощью белков переносчиков (фруктоза, галактоза, глюкоза), и путем вторично-активного транспорта (галактоза, глюкоза). Вторично-активный транспорт галактозы и глюкозы из просвета кишечника в энтероцит осуществляется симпортом с Na⁺. Через белок-переносчик Na⁺ двигается по градиенту своей концентрации и переносит с собой углеводы против их градиента концентраций. Градиент концентрации Na⁺ создаётся Nа⁺/К⁺-АТФ-азой.

Скорость всасывания: галактоза > глюкоза > фруктоза > другие моносахариды.

Нарушение переваривания и всасывания углеводов:

Недостаточное переваривание и всасывание переваренных продуктов называют мальабсорбцией. В основе мальабсорбции углеводов могут быть причины двух типов:

1). Наследственные и приобретенные дефекты ферментов, участвующих в переваривании. Наследственные – дефекты ферментов. Приобретенные - при кишечных заболеваниях, после операций на ЖКТ.

2). Нарушение всасывания моносахаридов в кишечнике. Дефект компонента, участвующего в транспорте моносахаридов через мембраны.