على أهمية الكربوهيدرات في تغذية الرياضي. دور الكربوهيدرات في تغذية الإنسان ، قيمة الطاقة ، الكربوهيدرات البسيطة والمعقدة ، الحاجة إليها ، المصادر

تلعب الكربوهيدرات دورًا مهمًا جدًا في تغذية الإنسان ، فهي مصدر مهم للطاقة اللازمة لضمان الأداء الطبيعي للجسم على المستوى الخلوي. لا تشكل الأكسدة البيولوجية للكربوهيدرات الطاقة فحسب ، بل تؤدي أيضًا إلى الكثير الوظائف التنظيمية، على سبيل المثال ، يمنع تراكم الكيتون أثناء أكسدة الدهون. انتهاك التمثيل الغذائي للكربوهيدراتيؤدي إلى الإصابة بمرض السكري ، مما يؤدي إلى الإصابة بمرض مثل الحماض الذي يتميز بالتحول التوازن الحمضي القاعديالكائن الحي. كقاعدة عامة ، تحدث مثل هذه الانتهاكات بسبب فشل الكربوهيدرات في أداء وظائفها.

للكربوهيدرات دور كبير في حياة الإنسان ، فبعضها يؤدي وظائف متخصصة في الجسم. حمض الهيالورونيك ، على سبيل المثال ، لا يسمح البكتيريا المسببة للأمراضيخترق أغشية الخلايا ، ولا يسمح الهيبارين بتجلط الدم في الأوعية. تلعب الكربوهيدرات دورًا مهمًا في حماية الكبد من التأثيرات المختلفة ردود فعل سلبيةالتي تحدث في هذا العضو. حمض الجلوكورونيك قادر على التفاعل معه مواد سامة، وتتكون نتيجة استرات غير سامة ، والتي تذوب بسهولة في الماء وتفرز من الجسم أثناء التبول.

في جسم الإنسان ، تتراكم الكربوهيدرات ، كقاعدة عامة ، بكميات صغيرة ، لذلك من الضروري تجديد إمداداتها باستمرار بالطعام. تبلغ احتياجات الإنسان اليومية من الكربوهيدرات حوالي 500 جرام ، والممثلين الرئيسيين للكربوهيدرات هم الفركتوز والجلوكوز ، عند مزجهما ، أو السكروز أو في تكوينهما. هذه المواد الكربوهيدرات البسيطةأو السكريات الأحادية أو السكاريد. كقاعدة عامة ، تذوب جيدًا في الماء ، مما يمنحها طعمًا حلوًا. تشمل الكربوهيدرات الأكثر تعقيدًا السليلوز والنشا. جزيئاتها كبيرة جدًا وتتكون من العديد من جزيئات الجلوكوز. الكربوهيدرات المعقدة أو السكريات غير قابلة للذوبان في الماء.

مصادر الكربوهيدرات الرئيسية:

البطاطس والبقوليات والحبوب.

فواكه وخضراوات؛

تحتوي المنتجات الحيوانية على كميات قليلة من الكربوهيدرات.

على أساس القيمة الغذائيةيمكن تقسيم الكربوهيدرات إلى سهلة الهضم وعسر الهضم. الكربوهيدرات القابلة للهضم - السكريات قليلة السكاريد ، السكريات الأحادية ، النشا والجليكوجين ؛ غير قابل للهضم - السليلوز ، البكتين ، الأنسولين ، هيميسليلوز وغيرها الكثير. بمجرد دخولها إلى الجهاز الهضمي ، تتحلل الكربوهيدرات القابلة للهضم ، كقاعدة عامة ، إلى السكريات الأحادية.

الجلوكوز

الجلوكوز هو المكون الضروريالتمثيل الغذائي للكربوهيدرات. مع نقصها في الدم أو العكس ، تركيز عالي، كما هو الحال في مرض السكري ، قد يحدث النعاس وغيبوبة سكر الدم مع خسارة كاملةوعي - إدراك. يوجد الجلوكوز في شكله النقي في العديد من الفواكه والخضروات. غنية بشكل خاص بهذه الكربوهيدرات: العنب والكرز والكرز الحلو والفراولة والتوت والخوخ والبطيخ واليقطين ، ملفوف أبيضوالجزر. الجلوكوز أقل حلاوة من السكروز ، مع 74 وحدة من الجلوكوز لكل 100 وحدة من السكروز.

الفركتوز

يلعب الفركتوز دورًا كبيرًا في حياة الإنسان ، حيث يمكن أن يدخل الخلايا من الدم دون مساعدة الأنسولين. هذا هو السبب في أن الفركتوز يوصى به لمرضى السكري باعتباره المصدر الأكثر أمانًا للكربوهيدرات. بدلا من ذلك يشار إلى استخدامه لتقليل إجمالي تناول الكربوهيدرات. يوجد الفركتوز في التفاح والعنب والكمثرى والكرز والكرز والتوت. شجرة عنب الثعلب، الفراولة ، البطيخ ، البطيخ. يحتوي على نسبة منخفضة من الخضار مثل البنجر والملفوف الأبيض. الفركتوز أحلى من السكروز ، لكنه لا يسبب التسوس كما يفعل.

جالاكتوز

لا يحدث الجالاكتوز في شكل حر. مع الجلوكوز ، يشكل اللاكتوز ، وهو الكربوهيدرات الرئيسي في منتجات الألبان. عندما يتم تكسير اللاكتوز ، يتكون الجالاكتوز ، والذي يدخل الكبد ويتحول إلى جلوكوز. إذا كان الإنسان بسبب الوراثة لديه نقص أو الغياب التامإنزيم يحول الجالاكتوز إلى جلوكوز ، يمكن أن يتطور مرض خطير مثل الجالاكتوز في الدم ، مما يؤدي غالبًا إلى التأخر العقلي. يوجد اللاكتوز في الأطعمة مثل الحليب والجبن والقشدة الحامضة والكفير والزبادي.

السكروز

تشكل جزيئات الفركتوز والجلوكوز السكروز ، والذي يشار إليه غالبًا بالسعرات الحرارية الفارغة ، نظرًا لأنه من الكربوهيدرات النقية التي لا تحتوي على عناصر غذائية أخرى مثل املاح معدنيةو . يوجد السكروز في الأطعمة النباتية مثل البنجر والخوخ والبطيخ والخوخ واليوسفي والجزر. في الخضروات الأخرى ، لوحظ وجود كمية صغيرة من السكروز. مصدر هذه الكربوهيدرات هو أيضًا العسل والمربى والآيس كريم والمشروبات السكرية و الحلويات. في حياة الإنسان ، يستخدم السكروز باستمرار ، وغالبًا ما يحمل خطرًا على الصحة.

مالتوز

يتكون المالتوز أو الشعير عند انضمام جزيئين من الجلوكوز. تحتوي على دبس السكر والشعير والعسل والحلويات ومنتجات المخابز وكذلك البيرة.

نشاء

يلعب النشا دورًا مهمًا جدًا في حياة الإنسان ، حيث إنه أحد السكريات الرئيسية القابلة للهضم. نصيبها من الغذاء المستهلك حوالي 80٪. مصدر النشا المنتجات العشبية، الحبوب بشكل أساسي: الدقيق والحبوب والخبز والبطاطس. أكبر عدديوجد النشا في الأرز والحنطة السوداء ، وأقلها - في دقيق الشوفان. أيضا غنية بالنشا المنتجات المصنوعة من القمح و دقيق الجاوداروالفاصوليا والعدس والبازلاء.

الجليكوجين

الجليكوجين هو نشاء حيواني يتكون من جزيئات الجلوكوز. لوحظ وجود كميات صغيرة من الجليكوجين في الأنسجة العضلية للحوم الحيوانية والكبد.

وتجدر الإشارة إلى أنه عند تناول الكربوهيدرات ، من الضروري التقيد الصارم بهذا التدبير ، حيث يؤدي فائضها غالبًا إلى زيادة المستوى في الجسم ، والذي يحمل عبئًا مفرطًا على البنكرياس. يمكن أيضًا تخزين الكربوهيدرات الزائدة على شكل دهون.

تلعب الكربوهيدرات دورًا مهمًا للغاية في تغذية الإنسان. يتطلب الدماغ والجهاز العصبي السكر فقط ليعمل بشكل صحيح. يمكن للأنسجة الأخرى (على سبيل المثال ، الكبد) في حالة عدم وجود السكر معالجة الدهون ، فإن الدماغ لا يمتلك مثل هذه القدرة على التكيف. يمكن أن يؤثر نقص السكر الكافي في الجسم سلبًا على عمل الكبد والقلب. لن تؤدي البروتينات والدهون أيضًا وظائفها (إصلاح الأنسجة وإنتاج الطاقة) إذا لم يكن هناك ما يكفي من منتجات تكسير السكر في الجسم.

يمكن تقسيم وظائف الكربوهيدرات إلى ثلاث مجموعات

وظيفة الطاقة.

أثناء أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات ، يتم إطلاق 4 كيلو كالوري من الطاقة ، والتي تستخدم في عمليات التمثيل الغذائي المختلفة.

يستخدم الجسم ذرات الكربون من الكربوهيدرات ليس فقط للتخليق الحيوي للكربوهيدرات نفسها ، ولكن أيضًا للبروتينات والأحماض النووية والدهون.

الوظيفة الهيكلية. تعتبر الكربوهيدرات من المكونات الهامة لجدران الخلايا البكتيرية والنباتية وكذلك أغشية الخلايا الحيوانية.

وظيفة الحماية. بمساعدة الكربوهيدرات ، يتم تحرير الجسم من مواد مؤذية. تعتبر بقايا الكربوهيدرات جزءًا من المركبات المسؤولة عن المناعة.

ميزات أخرى (خاصة):

حماية الدم من التخثر (الهيبارين) ، وفي بعض الأسماك من التجمد ؛

هي المضادات الحيوية والعديد من المواد النشطة بيولوجيا. على سبيل المثال ، فيتامين سي عبارة عن كربوهيدرات. الجليكوزيدات هي منبهات القلب.

الأطعمة النباتية هي المصدر الرئيسي للكربوهيدرات في النظام الغذائي. وفقًا للهضم ، تنقسم الكربوهيدرات إلى مجموعتين: قابلة للهضم من قبل جسم الإنسان (الجلوكوز ، الفركتوز ، الجالاكتوز ، السكروز ، الدكسترين ، النشا) وغير القابلة للهضم - الألياف الغذائية أو مواد الصابورة (الألياف ، الهيميسليلوز ، مواد البكتين). تمد الكربوهيدرات القابلة للهضم الجسم بـ 50-60٪ من إجمالي السعرات الحرارية. الاحتياجات اليومية للبالغين من الكربوهيدرات القابلة للهضم هي 365-400 جم ، منها 50-100 جم سكريات بسيطة. المحتوى الأمثل للألياف الغذائية في النظام الغذائي اليومي هو 20-25 جم ، بما في ذلك الألياف والبكتين 10-15 جم.

ضع في اعتبارك الأهمية الفسيولوجية للكربوهيدرات الفردية.

الجلوكوز. أثناء الهضم ، يتم تحويل الكربوهيدرات الغذائية في النهاية إلى جلوكوز ، والذي يدخل مجرى الدم ويعمل كمصدر للطاقة لجميع الأعضاء والأنسجة. يحول هرمون الأنسولين البنكرياس الجلوكوز إلى جليكوجين. المستوى الطبيعيجلوكوز الدم 80-100 مجم لكل 100 مل. يمكن أن يساهم الاستهلاك المفرط المنتظم للكربوهيدرات سهلة الهضم في الإصابة بمرض السكري والسمنة وتصلب الشرايين.

الفركتوز. يحدث تحول الفركتوز في الجسم بطريقة مختلفة نوعًا ما عن الجلوكوز. لذلك ، لا يتسبب الفركتوز في زيادة نسبة السكر في الدم ، وهو أمر مهم لمرضى السكر.

اللاكتوز يساهم في التطور في الجهاز الهضمي لبكتيريا حمض اللاكتيك ، مضادات البكتيريا المتعفنة. يعاني بعض الأشخاص من عدم تحمل الحليب بسبب نقص إنزيم اللاكتاز الذي يكسر اللاكتوز.

نشاء. يستهلك 80٪ من إجمالي كمية الكربوهيدرات المستهلكة في النظام الغذائي. لا يتم هضمه إلا بعد المعالجة الحرارية. يتم امتصاص النشا بشكل أبطأ من الكربوهيدرات الأخرى ، لذلك لا يؤدي الاستهلاك إلى زيادة سريعة في نسبة السكر في الدم.

الألياف الغذائية لا يمتصها جسم الإنسان بل تلعب دورًا إيجابيًا.

السليلوز - المكون الرئيسي للألياف الغذائية "الخشنة" هو عامل أساسي في عملية الهضم: فهو يعمل على تطبيع نشاط البكتيريا المعوية المفيدة ، ويمنع امتصاص المواد الضارة ، ويعزز إزالة الكوليسترول من الجسم. تساهم الألياف في الحركة الطبيعية للطعام عبر الجهاز الهضمي. ومع ذلك ، فإن الألياف الزائدة تسبب الإسهال ، وتقلل من امتصاص بعض الفيتامينات والمعادن.

البكتين يزيل العديد من المواد السامة من الجسم: المعادن الثقيلة والنويدات المشعة والمنتجات الأيضية للبكتيريا المتعفنة.

تحول الكربوهيدرات أثناء المعالجة.

أثناء تخزين المواد الخام الغذائية ومعالجتها ، تخضع الكربوهيدرات لتحولات مختلفة ومعقدة. يعتمد اتجاه هذه العمليات على تكوين مركب الكربوهيدرات والظروف (الرطوبة ودرجة الحرارة ومتوسط ​​H) ووجود الإنزيمات ووجود مكونات أخرى.

العمليات الأكثر شيوعًا والأكثر أهمية في تكنولوجيا الغذاء هي:

تشكيل الميلانويد والكراميل.

التحلل المائي الحمضي والإنزيمي للسكريات ؛

السكريات الأحادية المخمرة

تشكيل الميلانودين - عملية الأكسدة والاختزال ، وهي مزيج من التفاعلات المتسلسلة والمتوازية. سميت هذه العملية في وقت واحد بتفاعل ميلارد ، على اسم العالم الذي وصفها لأول مرة في عام 1912.

أثناء تفاعل تكوين الميلانويد ، تتفاعل السكريات المختزلة مع الأحماض الأمينية والببتيدات والبروتينات ، مما يؤدي إلى تكوين منتجات الميلانويد الداكنة اللون. آلية هذا التفاعل معقدة ؛ ونتيجة لذلك ، يتم تكوين عدد كبير من المنتجات الوسيطة ، والتي في المراحل التالية تتفاعل مع بعضها البعض ومع المواد الأولية.

نتيجة لهذا التفاعل ، ينخفض ​​محتوى السكريات المختزلة والنيتروجين لمجموعات الأمين في المنتجات. الأحماض الأمينية الأكثر تفاعلاً هي: ليسين ، جلايسين ، ميثيونين ، ألانين ، فالين ؛ يتفاعل الزيلوز ، والأرابينوز ، والجلوكوز ، والجالاكتوز ، والفركتوز بشكل أكثر نشاطًا مع السكريات.

يستمر تكوين الميلانودين بشكل أكثر كثافة في البيئات المحايدة والقلوية ، ويمر بسهولة أكبر في المحاليل المركزة. نتيجة لتفاعل ميلارد ، يمكن أن يرتبط ما يصل إلى 25٪ من البروتينات والفيتامينات والأحماض الأمينية والعديد من المركبات النشطة بيولوجيًا ، مما يقلل من القيمة الغذائية للمنتجات.

يتمثل أحد الجوانب الإيجابية للتفاعل الميلانيني في ظهور لون جذاب (بني ذهبي ، بني غامق ، إلخ) ورائحة غريبة للمنتجات الغذائية.

كراميل السكريات. يؤدي تسخين أحادي وثنائي السكريات عند درجة حرارة 100 درجة مئوية وما فوق إلى حدوث تغيير التركيب الكيميائيوألوان المنتج. يعتمد عمق هذه العمليات على تكوين السكريات وتركيزها ودرجة ومدة التعرض الحراري. ح وسط وجود الشوائب.

في شكل مبسط عام ، يمكن تمثيل مخطط تحولات السكريات أثناء التسخين على النحو التالي:

ديساهارا مونوز أنهيدريدات مونو

هيدروكسي ميثيل فورفورال

فورميك و ليفولينيك مطلية و هيوميك

المواد الحمضية

التحلل المائي للسكريات والسكريات القليلة.

في العديد من الصناعات الغذائية ، يحدث التحلل المائي للقليل والسكريات. إنه مهم ليس فقط لعمليات إنتاج الأغذية ، ولكن أيضًا لعمليات تخزين الأغذية.

يمكن أن تؤدي تفاعلات التحلل المائي إلى تغيرات غير مرغوب فيها في اللون وإلى عدم قدرة السكريات المتعددة على تكوين المواد الهلامية.

التحلل المائي الأنزيمي للنشا موجود في العديد من تقنيات الأغذية ويضمن جودة المنتج النهائي - في الخبز (عملية تحضير العجين والخبز) ، في إنتاج البيرة (الحصول على نبتة البيرة) ، والكحول (تحضير المواد الخام من أجل التخمير) ، في إنتاج العديد من المنتجات السكرية (الجلوكوز ، دبس السكر ، شراب السكر).

بشكل عام ، يمكن تمثيل مخطط التحلل المائي للنشا على النحو التالي:

(ج 6 س 10 س 5) ن (ج 6 س 10 س 5) ج 12 س 22 س 11

النشا دكسترين محفز مالتوز

يحدث التحلل المائي للبكتين أثناء نضج الثمار. تحت تأثير الإنزيمات المحللة للبكتيريا ، يتم تحويل البروتوبكتينات غير القابلة للذوبان إلى بكتينات قابلة للذوبان. في الوقت نفسه ، تنخفض لزوجة الأنسجة النباتية بشكل حاد ويقل الوزن الجزيئي للبكتين. وهكذا يلين لب الثمرة.

التحلل المائي للسكروزكان يسمى الانقلاب ، ويسمى الخليط المتكون بكميات متساوية من الجلوكوز والفركتوز بالسكر المقلوب.

ج 12 س 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

السكروز الجلوكوز الفركتوز

تستخدم العصائر المقلوبة في تحضير المشروبات الغازية. يحدث انعكاس السكروز في إنتاج نبيذ العنب. تمنع عمليات الانقلاب تصلب الحلوى وتحسن نكهة الخبز.

في تحلل اللاكتوزيتم إنتاج الجلوكوز والجالاكتوز

ج 12 س 22 س 11 ج 6 س 12 س 6 + ج 6 س 12 س 6

اللاكتوز الجلوكوز الجالاكتوز

تحت تأثير الانزيم - الجالاكتوزيداز بهذه العملية تبدأ جميع أنواع تخمير سكر الحليب.

تخمر السكريات الأحادية

في تكنولوجيا الغذاء ، هناك نوعان رئيسيان من التخمير لهما أهمية قصوى: الكحول وحمض اللاكتيك.

التخمير الكحولييحدث تحت تأثير إنزيمات الخميرة. المعادلة الشاملة لها الشكل التالي:

C 6 H 12 O 6 C 2 H 5 OH + 2CO 2

مقدمة

الكربوهيدرات الجليكوليبيدات البيولوجية

الكربوهيدرات هي الفئة الأكثر شيوعًا من المركبات العضوية على الأرض والتي تعد جزءًا من جميع الكائنات الحية وهي ضرورية لحياة البشر والحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة. الكربوهيدرات هي المنتجات الأساسية لعملية التمثيل الضوئي ؛ في دورة الكربون ، تعمل كنوع من الجسر بين المركبات العضوية وغير العضوية. تلعب الكربوهيدرات ومشتقاتها في جميع الخلايا الحية دور المواد البلاستيكية والهيكلية ومورد الطاقة والركائز والمنظمين لبعض العمليات البيوكيميائية. الكربوهيدرات تفعل أكثر من مجرد وظيفة التغذيةفي الكائنات الحية ، فإنها تؤدي أيضًا وظائف داعمة وهيكلية. تم العثور على الكربوهيدرات ومشتقاتها في جميع الأنسجة والأعضاء. هم جزء من أغشية الخلايا والتكوينات الخلوية. يشاركون في تركيب العديد من المواد الهامة.

ملاءمة

هذا الموضوع ذو صلة حاليًا ، لأن الكربوهيدرات ضرورية للجسم ، فهي جزء من أنسجته وتؤدي وظائف مهمة: - إنها المورد الرئيسي للطاقة لجميع العمليات في الجسم (يمكن تفكيكها وتوفير الطاقة حتى في حالة عدم وجود الأكسجين) ؛ - ضرورية للاستخدام الرشيد للبروتينات (لا تستخدم البروتينات التي تعاني من نقص الكربوهيدرات في الغرض المقصود منها: فهي تصبح مصدرًا للطاقة وتشارك في بعض التفاعلات الكيميائية المهمة) ؛ - ترتبط ارتباطًا وثيقًا بعملية التمثيل الغذائي للدهون (إذا تناولت الكثير من الكربوهيدرات ، فإن أكثر مما يمكن تحويله إلى جلوكوز أو جليكوجين (الذي يترسب في الكبد والعضلات) ، تتشكل الدهون نتيجة لذلك. وعندما يحتاج الجسم إلى مزيد من الوقود ، فإن الدهون يتحول مرة أخرى إلى جلوكوز ، وينخفض ​​وزن الجسم). - ضروري بشكل خاص للدماغ للحياة الطبيعية (إذا كانت الأنسجة العضلية قادرة على تخزين الطاقة في شكل رواسب دهنية ، فإن الدماغ لا يستطيع القيام بذلك ، فهو يعتمد كليًا على الاستهلاك المنتظم للكربوهيدرات في الجسم) ؛ - نكون جزء لا يتجزأتشارك جزيئات بعض الأحماض الأمينية في بناء الإنزيمات وتكوين الأحماض النووية ، إلخ.

مفهوم وتصنيف الكربوهيدرات

الكربوهيدرات هي مواد لها الصيغة العامة C ن (ح 2س) م ، حيث يمكن أن يكون لكل من n و m معان مختلفة. يعكس اسم "الكربوهيدرات" حقيقة وجود الهيدروجين والأكسجين في جزيئات هذه المواد بنفس النسبة الموجودة في جزيء الماء. بالإضافة إلى الكربون والهيدروجين والأكسجين ، قد تحتوي مشتقات الكربوهيدرات على عناصر أخرى ، مثل النيتروجين.

الكربوهيدرات هي واحدة من المجموعات الرئيسية المواد العضويةالخلايا. إنها المنتجات الأولية لعملية التمثيل الضوئي والمنتجات الأولية للتخليق الحيوي للمواد العضوية الأخرى في النباتات (الأحماض العضوية ، والكحوليات ، والأحماض الأمينية ، وما إلى ذلك) ، وتوجد أيضًا في خلايا جميع الكائنات الحية الأخرى. في قفص الحيواناتمحتوى الكربوهيدرات في حدود 1-2٪ ، في الخضار يمكن أن يصل في بعض الحالات إلى 85-90٪ من كتلة المادة الجافة.

توجد ثلاث مجموعات من الكربوهيدرات:

· السكريات الأحادية أو السكريات البسيطة ؛

· السكريات القلة - مركبات تتكون من 2-10 جزيئات متصلة على التوالي من السكريات البسيطة (على سبيل المثال ، السكريات الثنائية ، السكريات الثلاثية ، إلخ).

· تتكون السكريات المتعددة من أكثر من 10 جزيئات من السكريات البسيطة أو مشتقاتها (النشا ، الجليكوجين ، السليلوز ، الكيتين).

السكريات الأحادية (السكريات البسيطة)

اعتمادًا على طول الهيكل الكربوني (عدد ذرات الكربون) ، يتم تقسيم السكريات الأحادية إلى ثلاثيات (C 3) ، التيتروز (C. 4) ، البنتوز (ج 5) ، hexoses (C. 6) ، heptoses (C7 ).

جزيئات السكاريد الأحادي هي إما كحول ألدهيد (ألدوز) أو كحول كيتو (كيتوز). يتم تحديد الخصائص الكيميائية لهذه المواد بشكل أساسي من خلال مجموعات الألدهيد أو الكيتون التي تشكل جزيئاتها.

السكريات الأحادية شديدة الذوبان في الماء ، حلوة المذاق.

عند إذابتها في الماء ، تكتسب السكريات الأحادية ، بدءًا من البنتوز ، شكلًا دائريًا.

الهياكل الدورية للخماسيات والسداسيات هي أشكالها المعتادة: في أي هذه اللحظةيوجد جزء صغير فقط من الجزيئات في شكل "سلسلة مفتوحة". يتضمن تكوين السكريات القليلة والسكريات أيضًا أشكالًا دورية من السكريات الأحادية.

بالإضافة إلى السكريات ، حيث ترتبط جميع ذرات الكربون بذرات الأكسجين ، هناك سكريات مخفضة جزئيًا ، وأهمها الديوكسيريبوز.

قلة السكريات

عند التحلل المائي ، تشكل السكريات القلة عدة جزيئات من السكريات البسيطة. في السكريات قليلة السكاريد ، ترتبط جزيئات السكر البسيطة بما يسمى بالروابط الجليكوسيدية ، التي تربط ذرة الكربون لجزيء واحد عبر الأكسجين بذرة الكربون لجزيء آخر.

أهم السكريات قليلة التعدد هي المالتوز (سكر الشعير) واللاكتوز (سكر الحليب) والسكروز (قصب السكر أو البنجر). تسمى هذه السكريات أيضًا بالسكريات. بحكم خصائصها ، السكاريد عبارة عن كتل للسكريات الأحادية. تذوب جيدًا في الماء ولها طعم حلو.

السكريات

هذه جزيئات بوليمرية جزيئية عالية (تصل إلى 10000000 دا) تتكون من عدد كبير من المونومرات - السكريات البسيطة ومشتقاتها.

يمكن أن تتكون السكريات من السكريات الأحادية من واحد أو أنواع مختلفة. في الحالة الأولى ، يطلق عليهم عديدات السكاريد المتجانسة (النشا ، السليلوز ، الكيتين ، إلخ) ، في الحالة الثانية - عديدات السكاريد غير المتجانسة (الهيبارين). جميع السكريات غير قابلة للذوبان في الماء وليس لها طعم حلو. البعض منهم قادر على الانتفاخ والمخاط.

أهم السكريات هي كما يلي.

السليلوز- عديد السكاريد الخطي يتكون من عدة سلاسل متوازية مستقيمة مترابطة بواسطة روابط هيدروجينية. تتكون كل سلسلة من بقايا β-D- الجلوكوز. يمنع هذا الهيكل نفاذ الماء ، وهو شديد المقاومة للتمزق ، مما يضمن ثبات أغشية الخلايا النباتية التي تحتوي على 26-40٪ من السليلوز.

يخدم السليلوز كغذاء للعديد من الحيوانات والبكتيريا والفطريات. ومع ذلك ، فإن معظم الحيوانات ، بما في ذلك البشر ، لا تستطيع هضم السليلوز لأن القناة الهضمية لديها تفتقر إلى إنزيم السليلوز ، الذي يحطم السليلوز إلى جلوكوز. في الوقت نفسه ، تلعب ألياف السليلوز دورًا مهمًا في التغذية ، حيث إنها تمنح الطعام قوامًا خشنًا وخشنًا ، وتحفز حركة الأمعاء.

النشا والجليكوجين. هذه السكريات هي الأشكال الرئيسية لتخزين الجلوكوز في النباتات (النشا) والحيوانات والبشر والفطريات (الجليكوجين). عندما يتم تحللها ، يتشكل الجلوكوز في الكائنات الحية ، وهو أمر ضروري للعمليات الحيوية.

الكيتينتتكون من جزيئات β-glucose ، حيث يتم استبدال مجموعة الكحول في ذرة الكربون الثانية بمجموعة تحتوي على النيتروجين NHCOCH 3. سلاسله المتوازية الطويلة ، مثل سلاسل السليلوز ، مجمعة. الكيتين هو العنصر الهيكلي الرئيسي لتكامل المفصليات وجدران خلايا الفطريات.

وصف موجز للدور البيئي والبيولوجي للكربوهيدرات

بتلخيص المواد المذكورة أعلاه المتعلقة بخصائص الكربوهيدرات ، يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية حول دورها البيئي والبيولوجي.

1. تؤدي وظيفة بناء ، في كل من الخلايا والجسم ككل ، نظرًا لأنها جزء من الهياكل التي تشكل الخلايا والأنسجة (وهذا ينطبق بشكل خاص على النباتات والفطريات) ، على سبيل المثال ، الخلية الأغشية والأغشية المختلفة وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى ذلك ، تشارك الكربوهيدرات في تكوين المواد الضرورية بيولوجيًا التي تشكل عددًا من الهياكل ، على سبيل المثال ، في تكوين الأحماض النووية التي تشكل أساس الكروموسومات ؛ يتم تضمين الكربوهيدرات بروتينات معقدة- البروتينات السكرية ، والتي لها أهمية معينة في تكوين الهياكل الخلوية والمواد بين الخلايا.

2. أهم وظيفة للكربوهيدرات هي الوظيفة الغذائية ، والتي تتمثل في حقيقة أن العديد منها عبارة عن منتجات غذائية من كائنات غيرية التغذية (الجلوكوز ، الفركتوز ، النشا ، السكروز ، المالتوز ، اللاكتوز ، إلخ). تتشكل هذه المواد مع مركبات أخرى منتجات الطعامتستخدم من قبل البشر (حبوب مختلفة ؛ ثمار وبذور نباتات فردية ، والتي تشتمل على الكربوهيدرات في تركيبتها ، هي غذاء للطيور ، والسكريات الأحادية ، التي تدخل في دورة من التحولات المختلفة ، تساهم في تكوين الكربوهيدرات الخاصة بها ، وهي خاصية كائن معين، وغيرها من المركبات الكيميائية الحيوية العضوية (الدهون ، والأحماض الأمينية (ولكن ليس البروتينات) ، والأحماض النووية ، وما إلى ذلك).

3. تتميز الكربوهيدرات أيضًا بوظيفة الطاقة ، والتي تتكون من حقيقة أن السكريات الأحادية (خاصة الجلوكوز) تتأكسد بسهولة في الكائنات الحية ( المنتج النهائيالأكسدة هي أول أكسيد الكربون 2و ح 2O) ، بينما يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة ، مصحوبة بتركيب ATP.

4. لها أيضًا وظيفة وقائية ، تتمثل في حقيقة أن الهياكل (وبعض العضيات في الخلية) تنشأ من الكربوهيدرات التي تحمي الخلية أو الجسم ككل من الأضرار المختلفة ، بما في ذلك الأضرار الميكانيكية (على سبيل المثال ، الأغطية الكيتينية من الحشرات التي تشكل الهيكل العظمي الخارجي ، وأغشية الخلايا للنباتات والعديد من الفطريات ، بما في ذلك السليلوز ، وما إلى ذلك).

5. تلعب الوظائف الميكانيكية والتشكيلية للكربوهيدرات دورًا مهمًا ، وهي قدرة الهياكل التي تتكون إما من الكربوهيدرات أو مع مركبات أخرى على إعطاء الجسم شكلاً معينًا وجعله قويًا ميكانيكيًا ؛ وهكذا ، فإن أغشية الخلايا للأنسجة الميكانيكية وأوعية نسيج الخشب تخلق الإطار (الهيكل العظمي الداخلي) للنباتات الخشبية والشجيرة والعشبية ، ويتكون الهيكل الخارجي للحشرات من الكيتين ، إلخ.

وصف موجز لعملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات في كائن غير متجانسة التغذية (على سبيل المثال من جسم الإنسان)

تلعب معرفة التحولات التي تخضع لها الكربوهيدرات في الكائنات غيرية التغذية دورًا مهمًا في فهم عمليات التمثيل الغذائي. في جسم الإنسان ، تتميز هذه العملية بالوصف التخطيطي التالي.

تدخل الكربوهيدرات في الطعام الجسم عن طريق الفم. أحادي السكر في الجهاز الهضميعمليا لا تخضع للتحولات ، السكاريد يتحلل مائيا إلى السكريات الأحادية ، والسكريات تخضع لتحولات كبيرة جدا (وهذا ينطبق على تلك السكريات التي يستهلكها الجسم ، والكربوهيدرات التي ليست كذلك العناصر الغذائية، على سبيل المثال ، يتم إزالة السليلوز ، وبعض البكتين ، من الجسم مع البراز).

في تجويف الفميتم سحق الطعام وتجانسه (يصبح أكثر تجانسا مما كان عليه قبل دخوله). يتأثر الطعام باللعاب المفرز الغدد اللعابية. يحتوي على إنزيم ptyalin وله بيئة قلوية ، بسبب بدء التحلل المائي الأولي للسكريات المتعددة ، مما يؤدي إلى تكوين السكريات القليلة (الكربوهيدرات ذات قيمة n صغيرة).

يمكن أن يتحول جزء من النشا إلى سكريات ثنائية ، والتي يمكن رؤيتها مع مضغ الخبز لفترات طويلة (يصبح الخبز الأسود الحامض حلوًا).

طعام ممضوغ ، يعالج بغنى باللعاب ويسحق بالأسنان ، من خلال المريء على شكل بلعة غذائية يدخل المعدة ، حيث يتعرض لها عصير المعدةمع تفاعل حمضي البيئة المحتوية على إنزيمات تعمل على البروتينات والأحماض النووية. يكاد لا يحدث شيء في المعدة مع الكربوهيدرات.

ثم تدخل عصيدة الطعام إلى القسم الأول من الأمعاء (الأمعاء الدقيقة) ، بدءًا أو المناطق. يتلقى عصير البنكرياس (إفراز البنكرياس) ، والذي يحتوي على مركب من الإنزيمات التي تعزز هضم الكربوهيدرات. يتم تحويل الكربوهيدرات إلى السكريات الأحادية ، والتي تذوب في الماء وقابلة للامتصاص. يتم هضم الكربوهيدرات الغذائية في النهاية الأمعاء الدقيقة، وفي ذلك الجزء حيث يتم احتواء الزغابات ، يتم امتصاصها في الدم وتدخل في الدورة الدموية.

مع تدفق الدم ، يتم نقل السكريات الأحادية إلى أنسجة وخلايا مختلفة من الجسم ، ولكن أولاً يمر كل الدم عبر الكبد (حيث يتم تطهيره من المنتجات الأيضية الضارة). توجد السكريات الأحادية في الدم بشكل رئيسي على شكل جلوكوز ألفا (ولكن من الممكن أيضًا وجود أيزومرات سداسية أخرى ، مثل الفركتوز).

إذا كان جلوكوز الدم أقل من المعتاد، ثم يتحلل جزء من الجليكوجين الموجود في الكبد إلى جلوكوز. إن الفائض من الكربوهيدرات يميز مرضًا خطيرًا يصيب الإنسان - مرض السكري.

تدخل السكريات الأحادية من الدم إلى الخلايا ، حيث يتم إنفاق معظمها على الأكسدة (في الميتوكوندريا) ، والتي يتم خلالها تصنيع ATP ، والذي يحتوي على الطاقة بشكل "ملائم" للجسم. يتم إنفاق ATP على العمليات المختلفة التي تتطلب طاقة (تخليق المواد التي يحتاجها الجسم ، وتنفيذ العمليات الفسيولوجية وغيرها).

يتم استخدام جزء من الكربوهيدرات في الطعام لتكوين الكربوهيدرات في كائن حي معين ، والتي تكون ضرورية لتكوين هياكل الخلايا ، أو المركبات اللازمة لتكوين مواد من فئات أخرى من المركبات (هذه هي الطريقة التي تستخدم بها الدهون والأحماض النووية ، إلخ. يمكن الحصول عليها من الكربوهيدرات). تعد قدرة الكربوهيدرات على التحول إلى دهون أحد أسباب السمنة - وهو مرض ينطوي على مجموعة معقدة من الأمراض الأخرى.

لذلك ، فإن استهلاك الكربوهيدرات الزائدة ضار جسم الانسانيجب أن يؤخذ في الاعتبار عند تنظيم نظام غذائي متوازن.

في الكائنات الحية النباتية، وهي ذاتية التغذية ، يختلف التمثيل الغذائي للكربوهيدرات إلى حد ما. يتم تصنيع الكربوهيدرات (السكر الأحادي) بواسطة الجسم نفسه من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة الشمسية. يتم تصنيع ثنائي ، وقليلة ، وعديد السكاريد من السكريات الأحادية. يتم تضمين جزء من السكريات الأحادية في تخليق الأحماض النووية. تستخدم الكائنات الحية النباتية كمية معينة من السكريات الأحادية (الجلوكوز) في عمليات التنفس من أجل الأكسدة ، حيث يتم تصنيع ATP (كما في الكائنات غيرية التغذية).

الدهون السكرية والبروتينات السكرية كمكونات هيكلية ووظيفية لخلايا الكربوهيدرات

البروتينات السكرية هي بروتينات تحتوي على سلاسل قليلة السكاريد (غليكان) مرتبطة تساهميًا في العمود الفقري متعدد الببتيد. Glycosaminoglycans عبارة عن عديد السكاريد مبني من تكرار مكونات السكاريد التي تحتوي عادة على السكريات الأمينية (الجلوكوزامين أو الجالاكتوزامين في شكل سلفونيد أو غير مسلفن) وحمض اليورونيك (غلوكورونيك أو إيدورونيك). في السابق ، كان يطلق على الجليكوزامينوجليكان عديدات السكاريد المخاطية. عادة ما تكون مرتبطة تساهميًا بالبروتين ؛ يسمى مجمع واحد أو أكثر من الجليكوزامينوجليكان مع البروتين بالبروتيوجليكان. جلايكوكونجوجاتس و الكربوهيدرات المعقدة- مصطلحات مكافئة تدل على الجزيئات التي تحتوي على سلاسل كربوهيدرات (واحد أو أكثر) مرتبطة تساهميًا ببروتين أو دهون. تشتمل هذه الفئة من المركبات على البروتينات السكرية والبروتيوغليكان والجليكوليبيدات.

الأهمية الطبية الحيوية

جميع بروتينات البلازما البشرية تقريبًا ، باستثناء الألبومين ، هي بروتينات سكرية. تحتوي العديد من بروتينات غشاء الخلية على كميات كبيرة من الكربوهيدرات. تتحول مواد فصائل الدم في بعض الحالات إلى بروتينات سكرية ، وفي بعض الأحيان تعمل الدهون السكرية في هذا الدور. بعض الهرمونات (على سبيل المثال. موجهة الغدد التناسلية المشيمية) هي بروتين سكري في الطبيعة. في في الآونة الأخيرةيتسم السرطان بشكل متزايد بأنه نتيجة لتنظيم غير طبيعي للجينات. المشكلة الأساسية أمراض الأورام، النقائل ، وهي ظاهرة تترك فيها الخلايا السرطانية مكانها الأصلي (على سبيل المثال ، الغدة الثديية) ، وتنتقل مع مجرى الدم إلى أجزاء بعيدة من الجسم (على سبيل المثال ، الدماغ) وتنمو إلى أجل غير مسمى مع عواقب وخيمة على صبور. يعتقد العديد من أطباء الأورام أن الورم الخبيث ، على الأقل جزئيًا ، يرجع إلى التغيرات في بنية glycoconjugates على السطح. خلايا سرطان. في قلب عدد من الأمراض (عديدات السكاريد المخاطية) هو نقص نشاط العديد من الإنزيمات الليزوزومية التي تدمر الجليكوزامينوجليكان الفردي ؛ نتيجة لذلك ، يتراكم واحد أو أكثر في الأنسجة ، مما يؤدي إلى حدوث تنوع علامات مرضيةوالأعراض. أحد الأمثلة على هذه الحالات هو متلازمة هيرلر.

التوزيع والوظائف

توجد البروتينات السكرية في معظم الكائنات الحية - من البكتيريا إلى البشر. تحتوي العديد من فيروسات الحيوانات أيضًا على بروتينات سكرية ، وقد تمت دراسة بعض هذه الفيروسات على نطاق واسع ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى سهولة استخدامها في البحث.

البروتينات السكرية هي مجموعة كبيرة من البروتينات ذات الوظائف المختلفة ، ويتراوح محتوى الكربوهيدرات فيها من 1 إلى 85٪ أو أكثر (بوحدات الكتلة). لا يزال دور سلاسل قليل السكاريد في وظيفة البروتينات السكرية غير محدد بدقة ، على الرغم من الدراسة المكثفة لهذه المشكلة.

الدهون السكرية هي دهون معقدة ناتجة عن مزيج من الدهون والكربوهيدرات. تحتوي الجليكوليبيدات على رؤوس قطبية (كربوهيدرات) وذيول غير قطبية (بقايا). أحماض دهنية). نتيجة لهذا ، فإن الجليكوليبيدات (مع الفوسفوليبيد) هي جزء من أغشية الخلايا.

تتوزع الشحوم السكرية على نطاق واسع في الأنسجة ، وخاصة في الأنسجة العصبية ، ولا سيما في أنسجة المخ. يتم توطينهم في الغالب على السطح الخارجي لغشاء البلازما ، حيث تكون مكونات الكربوهيدرات الخاصة بهم من بين الكربوهيدرات الأخرى الموجودة على سطح الخلية.

يمكن أن تشارك Glycosphingolipids ، وهي مكونات الطبقة الخارجية لغشاء البلازما ، في التفاعلات والاتصالات بين الخلايا. بعضها عبارة عن مستضدات ، مثل مستضد فورسمان والمواد التي تحدد مجموعات الدم في نظام AB0. تم العثور أيضًا على سلاسل قليلة السكاريد المماثلة في البروتينات السكرية الأخرى لغشاء البلازما. يعمل عدد من الغانجليوسيدات كمستقبلات للسموم البكتيرية (على سبيل المثال ، ذيفان الكوليرا ، الذي يؤدي إلى تنشيط إنزيم محلقة الأدينيلات).

الجليكوليبيدات ، على عكس الفسفوليبيدات ، لا تحتوي على بقايا حمض الفسفوريك. في جزيئاتها ، يتم ربط بقايا الجالاكتوز أو السلفوغلوكوز ب diacylglycerol بواسطة رابطة جليكوسيدية.

الاضطرابات الوراثية في التمثيل الغذائي للسكريات الأحادية وثنائي السكاريد

الجالاكتوز في الدم هو مرض استقلابي وراثي ناتج عن عدم كفاية نشاط الإنزيمات المشاركة في استقلاب الجالاكتوز. يؤدي عدم قدرة الجسم على الاستفادة من الجالاكتوز إلى أضرار جسيمة في الجهاز الهضمي والبصري والعصبي للأطفال في عمر مبكر. في طب الأطفال وعلم الوراثة ، يعد الجالاكتوز في الدم أحد الأمراض الوراثية النادرة ، ويحدث بمعدل حالة واحدة لكل 10000 إلى 50000 مولود جديد. لأول مرة ، تم وصف عيادة الجالاكتوز في الدم في عام 1908 لطفل يعاني من سوء التغذية الحاد ، وتضخم الكبد والطحال ، وبيلة ​​غالاكتوسيا. اختفى المرض مباشرة بعد التوقف تغذية منتجات الألبان. في وقت لاحق ، في عام 1956 ، قرر العالم هيرمان كيلكر أن أساس المرض هو انتهاك لعملية التمثيل الغذائي للجالاكتوز. أسباب المرض الجالاكتوز في الدم هو مرض خلقي موروث بطريقة وراثية متنحية ، أي أن المرض لا يظهر إلا إذا ورث الطفل نسختين الجين المعيبمن كل والد. الأفراد متغاير الزيجوت من أجل الجين الطافر هم حاملون للمرض ، لكنهم قد يصابون أيضًا ببعض علامات الجالاكتوز في الدم في درجة معتدلة. يحدث تحويل الجالاكتوز إلى الجلوكوز (مسار Leloir الأيضي) بمشاركة 3 إنزيمات: galactose-1-phosphate uridyltransferase (GALT) ، galactokinase (GALK) و uridine diphosphate-galactose-4-epimerase (GALE). وفقًا لنقص هذه الإنزيمات ، يتم تمييز أنواع 1 (كلاسيكي) و 2 و 3 من الجالاكتوز في الدم. لا يتطابق تخصيص ثلاثة أنواع من الجالاكتوز في الدم مع ترتيب عمل الإنزيمات في عملية مسار Leloir الأيضي. يدخل الجالاكتوز الجسم بالطعام ، ويتشكل أيضًا في الأمعاء أثناء التحلل المائي لثنائي سكاريد اللاكتوز. يبدأ مسار التمثيل الغذائي للجالاكتوز بتحويله بواسطة إنزيم GALK إلى الجالاكتوز -1 فوسفات. ثم ، بمشاركة إنزيم GALT ، يتم تحويل الجالاكتوز -1 فوسفات إلى UDP-galactose (uridyldiphosphogalactose). بعد ذلك ، بمساعدة GALE ، يتم تحويل المستقلب إلى UDP - الجلوكوز (uridyl diphosphoglucose). في حالة نقص أحد الإنزيمات المسماة (GALK أو GALT أو GALE) ، يزداد تركيز الجالاكتوز في الدم بشكل كبير ، تتراكم المستقلبات الوسيطة للجالاكتوز في الجسم ، مما يسبب أضرارًا سامة مختلف الهيئات: الجهاز العصبي المركزي ، الكبد ، الكلى ، الطحال ، الأمعاء ، العيون ، إلخ. انتهاك استقلاب الجالاكتوز هو جوهر الجالاكتوز في الدم. في أغلب الأحيان في الممارسة السريريةهناك نوع كلاسيكي من الجالاكتوز في الدم ناتج عن خلل في إنزيم GALT وانتهاك نشاطه. يقع الجين الذي يشفر تخليق الجالاكتوز -1 فوسفات يوريديل ترانسفيراز في المنطقة المركزية للكروموسوم الثاني. عن طريق الجاذبية بالطبع السريريةهناك درجات شديدة ومتوسطة وخفيفة من الجالاكتوز في الدم. تتطور العلامات السريرية الأولى للجالاكتوز في الدم الشديد في وقت مبكر جدًا ، في الأيام الأولى من حياة الطفل. بعد فترة وجيزة من إرضاع المولود الجديد حليب الثديأو خليط الحليب يسبب القيء واضطراب البراز (الإسهال المائي) ، ويزيد التسمم. يصبح الطفل كسولاً ويرفض الرضاعة أو الزجاجة ؛ يتقدم سوء التغذية والدنف بسرعة. قد ينزعج الطفل من انتفاخ البطن ، مغص معوي، تصريف غزير للغازات أثناء فحص طفل مصاب بالجالاكتوز في الدم من قبل طبيب حديثي الولادة ، يتم الكشف عن انقراض ردود الفعل في فترة حديثي الولادة. مع وجود الجالاكتوز في الدم ، يظهر اليرقان المستمر متفاوت الشدة وتضخم الكبد في وقت مبكر ، ويتطور فشل الكبد. بعد 2-3 أشهر من العمر ، يحدث تضخم في الطحال وتليف الكبد والاستسقاء. تؤدي انتهاكات عمليات تخثر الدم إلى ظهور نزيف على الجلد والأغشية المخاطية. يبدأ الأطفال مبكرًا في التخلف عن النمو الحركي النفسي ، ومع ذلك ، فإن درجة الضعف الذهني في الجالاكتوز في الدم لا تصل إلى نفس الشدة كما في بيلة الفينيل كيتون. من شهر إلى شهرين عند الأطفال المصابين بالجالاكتوز في الدم ، يتم الكشف عن إعتام عدسة العين الثنائي. يصاحب تلف الكلى في الجالاكتوز في الدم بيلة سكرية ، بروتينية ، فرط حمض أميني. في المرحلة النهائية من الجالاكتوز في الدم ، يموت الطفل من الإرهاق الشديد والشديد تليف كبدىوطبقات العدوى الثانوية. مع الجالاكتوز في الدم المعتدل ، ويلاحظ القيء ، واليرقان ، وفقر الدم ، وتأخر في النمو الحركي النفسي ، وتضخم الكبد ، وإعتام عدسة العين ، وسوء التغذية. يتميز الجالاكتوز في الدم الخفيف برفض الرضاعة والتقيؤ بعد تناول الحليب ، تطوير الكلاميتخلف عن الطفل في الوزن والطول. ومع ذلك ، حتى عندما دورة سهلةالجالاكتوز في الدم ، ومنتجات استقلاب الجالاكتوز لها تأثير سام على الكبد ، مما يؤدي إلى أمراضه المزمنة.

الفركتوز في الدم

الفركتوز في الدم وراثي الامراض الوراثية، ويتكون من عدم تحمل الفركتوز (سكر الفاكهة الموجود في جميع الفواكه والتوت وبعض الخضار ، وكذلك في العسل). مع وجود الفركتوز في الدم في جسم الإنسان ، هناك عدد قليل من الإنزيمات (إنزيمات ، مواد عضوية ذات طبيعة بروتينية تعمل على تسريع التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الجسم) أو لا تشارك في تكسير واستيعاب الفركتوز. يتم اكتشاف المرض ، كقاعدة عامة ، في الأسابيع والأشهر الأولى من حياة الطفل أو من اللحظة التي يبدأ فيها الطفل في تلقي العصائر والأطعمة التي تحتوي على الفركتوز: الشاي الحلو وعصائر الفاكهة والخضروات وهريس الفاكهة. ينتقل الفركتوز في الدم عن طريق وراثة وراثة جسمية متنحية (يتجلى المرض إذا كان كلا الوالدين مصابين بالمرض). يمرض الأولاد والبنات في كثير من الأحيان.

أسباب المرض

يحتوي الكبد على كمية غير كافية من إنزيم خاص (فركتوز -1 فوسفات-ألدولاز) يحول الفركتوز. نتيجة لذلك ، تتراكم منتجات التمثيل الغذائي (الفركتوز -1 فوسفات) في الجسم (الكبد ، الكلى ، الغشاء المخاطي في الأمعاء) ويكون لها تأثير ضار. وجد أن الفركتوز 1 فوسفات لا يترسب في خلايا المخ وعدسة العين. تظهر أعراض المرض بعد تناول الفاكهة أو الخضار أو التوت بأي شكل من الأشكال (عصائر ، نكتار ، مهروس ، طازج ، مجمد أو مجفف) ، وكذلك العسل. شدة المظاهر تعتمد على كمية الطعام المستهلكة.

الخمول والشحوب جلد. زيادة التعرق. النعاس. القيء. الإسهال (كثرة الحجم (كميات كبيرة) البراز السائل). النفور من الطعام الحلو. يتطور التضخم (نقص وزن الجسم) تدريجيًا. تضخم الكبد. الاستسقاء (تراكم السوائل في تجويف البطن). اليرقان (اصفرار الجلد) - يتطور في بعض الأحيان. يمكن أن يتطور نقص السكر في الدم الحاد (حالة ينخفض ​​فيها مستوى الجلوكوز (السكر) في الدم بشكل كبير) مع الاستخدام المتزامن لكمية كبيرة من الأطعمة التي تحتوي على الفركتوز. تتميز ب: رجفة الأطراف؛ التشنجات (تقلصات العضلات الانتيابية اللاإرادية و شديدالفولتية الخاصة بهم) فقدان الوعي حتى الغيبوبة (نقص الوعي ورد الفعل تجاه أي منبهات ؛ الحالة تشكل خطراً على حياة الإنسان).

استنتاج

تعتبر الكربوهيدرات أهمية كبيرة في تغذية الإنسان. هم يخدمون أهم مصدرالطاقة ، حيث توفر ما يصل إلى 50-70٪ من إجمالي السعرات الحرارية المتناولة.

إن قدرة الكربوهيدرات على أن تكون مصدرًا عالي الكفاءة للطاقة هو الأساس الذي تقوم عليه "الاحتفاظ بالبروتين". على الرغم من أن الكربوهيدرات ليست من العوامل الغذائية الأساسية ويمكن أن تتكون في الجسم من الأحماض الأمينية والجلسرين ، الحد الأدنى من المبلغالكربوهيدرات الحصة اليوميةيجب ألا تقل عن 50-60 جم.

يرتبط عدد من الأمراض ارتباطًا وثيقًا بضعف التمثيل الغذائي للكربوهيدرات: داء السكري، الجالاكتوز في الدم ، اضطراب في نظام تخزين الجليكوجين ، عدم تحمل الحليب ، إلخ. وتجدر الإشارة إلى أن الكربوهيدرات في جسم الإنسان والحيوان موجودة بكميات أقل (لا تزيد عن 2٪ من وزن الجسم الجاف) عن البروتينات والدهون ؛ في الكائنات الحية النباتية ، بسبب السليلوز ، تشكل الكربوهيدرات ما يصل إلى 80٪ من الكتلة الجافة ، لذلك ، بشكل عام ، هناك المزيد من الكربوهيدرات في المحيط الحيوي أكثر من جميع المركبات العضوية الأخرى مجتمعة. وبالتالي: تلعب الكربوهيدرات دورًا كبيرًا في حياة الكائنات الحية على الكوكب ، يعتقد العلماء أنه تقريبًا عند ظهور أول مركب كربوهيدرات ، ظهرت أول خلية حية.

المؤلفات

1. الكيمياء الحيوية: كتاب مدرسي للجامعات / محرر. ES Severina - الطبعة الخامسة ، - 2009. - 768 ص.

2. تي. بيريزوف ، ب. كيمياء كوروفكين البيولوجية.

3. ب. فيربولوفيتش "ورشة عمل حول الكيمياء العضوية والفيزيائية والغروانية والبيولوجية".

4. Lehninger A. أساسيات الكيمياء الحيوية // م: مير ، 1985

5. طب الغدد الصماء السريرية. دليل / إن تي ستاركوفا. - الطبعة الثالثة منقحة وموسعة. - سان بطرسبرج: بيتر ، 2002. - ص 209 - 213. - 576 ص.

6. أمراض الأطفال (المجلد 2) - شبالوف ن. - كتاب مدرسي ، بيتر ، 2011

دروس خصوصية

بحاجة الى مساعدة في تعلم موضوع؟

سيقوم خبراؤنا بتقديم المشورة أو تقديم خدمات التدريس حول الموضوعات التي تهمك.
تقديم طلبيشير إلى الموضوع الآن لمعرفة إمكانية الحصول على استشارة.

مصطلح "كربوهيدرات" يأتي من "الكربون + الماء". حقًا، الصيغة العامةيبدو أي من هذه المركبات العضوية كما يلي: C n (H 2 O) m.

الوظيفة الرئيسية للكربوهيدرات في النظام الغذائي ، إلى جانب الدهون ، هي تزويد الجسم بالطاقة. عام المتطلبات اليوميةالجسم في الكربوهيدرات حوالي 400 جرام (55-65٪ من الطعام). في الوقت نفسه ، يوفر كل جرام من الكربوهيدرات حوالي 4 كيلو كالوري من الطاقة.

يتضمن النظام الغذائي المتوازن النسب التالية - بالنسبة إلى 400 جرام من الكربوهيدرات ، يجب تناول ما يصل إلى 100 جرام من الدهون و 100 جرام من البروتين (4: 1: 1) يوميًا مع الطعام.

في الحياة اليومية ، غالبًا ما نلتقي بالكربوهيدرات. أولاً ، توجد في الخبز والدقيق والحبوب والبطاطس والفواكه والتوت. ثانيًا ، تستخدم الكربوهيدرات في الطبخ وفي شكلها النقي: يستخدم النشا في صنع الهلام ، ويستخدم السكر في الأطباق الحلوة.

تنقسم الكربوهيدرات إلى مجموعتين:

• سكريات بسيطة تتكون من واحد أو اثنين من المونومرات. وتشمل هذه الجلوكوز (سكر العنب) ، الفركتوز (سكر الفاكهة) ، الجالاكتوز (سكر الحليب) ، السكروز (قصب السكر أو البنجر) ، اللاكتوز (سكر الحليب) ، المالتوز (البيرة). قبل دخول الأمعاء ، لا يخضعون لتغيرات كبيرة في الجهاز الهضمي ؛
• السكريات المعقدة تتكون من عدة مونومرات. ترتبط بالنشا وتتطلب معالجة أكثر تعقيدًا في الجهاز الهضمي. توجد في الحبوب (القمح والذرة والأرز والجاودار والشوفان والشعير) والدرنات (البطاطس) والمحاصيل الجذرية (الجزر واللفت) والبقوليات (البازلاء والحمص والفاصوليا الجافة والعدس وفول الصويا).

ارتفاع السكر في الدم وفرط الأنسولين

يتم تحويل جميع الكربوهيدرات التي تدخل الجسم إلى جلوكوز ، والذي ينتقل لاحقًا عبر الدم في جميع أنحاء الجسم. في الصباح على معدة فارغة المحتوى العاديجلوكوز الدم هو 3.3-5.5 مليمول / لتر. بعد حوالي 20 دقيقة من تناول الكربوهيدرات ، يرتفع محتوى الجلوكوز إلى الحد الأقصى ، وهو ما يسمى "ذروة نسبة السكر في الدم". يبدأ البنكرياس في إنتاج هرمون الأنسولين ، والذي يتم بمساعدته توفير الجلوكوز لأنسجة العضلات أو تخزينه كاحتياطي في الكبد (الجليكوجين).

إذا كان البنكرياس يعمل بشكل طبيعي ، فإن كمية الأنسولين المفرزة تتناسب مع كمية الجلوكوز في الدم. ومع ذلك ، مع تقدم العمر ، قد يتم انتهاك هذه النسب. ونتيجة لذلك ، يمكن أن تنشأ مشكلتان مصاحبتان لضعف امتصاص الجلوكوز: فرط سكر الدم (ارتفاع السكر في الدم) وفرط الأنسولين (فرط إنتاج الأنسولين).

اعتمادًا على شكل ارتفاع السكر في الدم ، يمكن أن يصل مستوى الجلوكوز إلى 9 مليمول / لتر على معدة فارغة. وهو أكثر شيوعًا بعد سن السبعين. في حد ذاته ، لا يشكل نقص السكر في الدم مخاطر صحية خطيرة. ومع ذلك ، فإن فرط الأنسولين الذي يسببه خطير لأنه يسبب نقص السكر في الدم التفاعلي ويؤدي إلى الشعور بالضيق والإرهاق وزيادة الوزن.

يجب أيضًا أن نتذكر أنه أثناء معالجة الطعام بدرجة حرارة عالية ، تدخل البروتينات والكربوهيدرات الموجودة فيه إلى تفاعل كيميائييسمى رد فعل مايارد. نتيجة لهذا التفاعل ، يتم تكوين منتجات تعمل على إبطاء عملية تجديد خلايا الأنسجة والشرايين وعدسة العين وتسريع عملية شيخوخة الجسم. علاوة على ذلك ، فإن رد فعل Maillard يحدث في أجسامنا. في الظروف الطبيعيةمعدل رد الفعل هذا منخفض جدًا لدرجة أن منتجات التفاعل لديها وقت للإزالة ، ومع الزيادة الحادة في نسبة السكر في الدم في مرض السكري ، يزداد معدل التفاعل بشكل كبير ويمكن أن تسبب نواتج التفاعل المتراكمة الاضطرابات المذكورة أعلاه. لهذا السبب من المهم إبقاء نقص السكر في الدم تحت السيطرة.

في الطهي ، تكون منتجات تفاعل مايارد عبارة عن قشور مقرمشة "شهية" بصريًا على العديد من الأطعمة المقلية والمخبوزة: قشرة على خبز طازج ، وقشرة على أوزة مطبوخة في الفرن ، إلخ. علاوة على ذلك ، تتشكل هذه القشور المقرمشة بسرعة خاصة في الهواء الجاف. في رطوبة معينة ، لا تتشكل. على سبيل المثال ، عند طهي اللحوم في رقائق معدنية أو ميكروويف ، لا تتشكل بسبب رطوبة الهواء.

سكر الحليب (اللاكتوز) عدم تحمل

ليس سراً أن قسماً معيناً من الناس لا يتحمل سكر الحليب الموجود في الحليب ومنتجات الألبان. هذا يرجع إلى حقيقة أن سكر الحليب في الجسم يتحلل إلى جلوكوز وجلاكتوز بواسطة إنزيم اللاكتاز. وفي هذا الشكل يمتصه الجسم بالفعل.

ومع ذلك ، يزداد نقص اللاكتاز مع تقدم العمر ، مما يؤدي إلى عدم تحمل اللاكتوز. يمكن أن يؤدي هذا إلى براز رخو (إسهال) أو انتفاخ يحدث لبعض الوقت بعد شرب الحليب. يجب ألا ننسى أن اللاكتوز الذي يتم هضمه بشكل سيء المتراكم في الجسم يمكن أن يسبب إعتام عدسة العين! لذلك ، إذا كنت تشعر بعدم تحمل اللاكتوز ، فاستبعد الحليب والجبن والجبن الكريمي وأي أطباق تحتوي على الحليب من نظامك الغذائي.

بالطبع ، لتحييد تأثير اللاكتوز ، يمكنك تناول أقراص اللاكتاز أو إضافة هذا الإنزيم إليها. منتج الحليببضع ساعات قبل استخدامه. ومع ذلك ، فمن الأفضل تفضيل منتجات الألبان التي يتم فيها تدمير اللاكتوز عمليًا تحت تأثير الإنزيمات. هذه هي الجبن والزبادي.

تحذير: سكر!

القيمة الغذائية للسكر العادي هي صفر. لذلك ، من الأفضل إعطاء الأفضلية للفواكه التي لا تحتوي على قيمة طاقة فحسب ، بل تحتوي أيضًا على فيتامينات وأملاح معدنية.

ما هو مؤشر نسبة السكر في الدم (GI) وكيف يتم أخذه في الاعتبار عند اختيار الطعام؟

وفقًا لهذا المؤشر ، يمكن للمرء أن يحكم على تأثير الطعام بعد الاستهلاك على مستويات السكر في الدم. فكلما ارتفع مؤشر نسبة السكر في الدم للطعام ، زادت سرعة تكسيره في الجسم وارتفع مستوى السكر في الدم بشكل أسرع.

تم أخذ الجلوكوز ، الذي فيه GI = 100 ، كنقطة مرجعية. يتم تلخيص البيانات الخاصة بمؤشر نسبة السكر في الدم للكربوهيدرات في الجداول. يعتمد المؤشر الجلايسيمي للمنتج على نوع الكربوهيدرات وكمية الألياف والبروتين والدهون الموجودة في المنتج ، بالإضافة إلى الطريقة التي يتم بها ذلك. المعالجة الحرارية. لسوء الحظ ، لم يتم الإشارة إلى مؤشر نسبة السكر في الدم للمنتج على عبوات المنتجات المحلية.

بطبيعة الحال ، بالنسبة لمعظم الناس المنتجات المفضلةمع مؤشر نسبة السكر في الدم منخفض ، حيث أنه عند استخدامها ، هناك ارتفاع وانخفاض تدريجي في نسبة السكر في الدم. هذا مهم بشكل خاص لمرضى السكر. هذا التأثير مفيد أيضًا الأشخاص الأصحاءالذين يريدون إنقاص الوزن.

فوائد الأطعمة منخفضة المؤشر الجلايسيمي هي:

• لا تؤدي إلى فرط الأنسولين بشكل كبير ؛
• إلى حد أقل يسبب ارتفاع السكر في الدم.
• الحد من ظهور المواد الضارة نتيجة لتفاعل ميلارد ؛
• تحتوي على المزيد بروتينات نباتيةوالألياف
• تحتوي على الفيتامينات والمعادن والعناصر النزرة.

الطاولة فهارس نسبة السكر في الدمغذاء

الكربوهيدرات - مركبات العضويةتتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين. يتم تصنيعها في النباتات من الماء وثاني أكسيد الكربون تحت تأثير أشعة الشمس.

تأتي مع الطعام كربوهيدرات بسيطة ومعقدة وسهلة الهضم وغير قابلة للهضم. الكربوهيدرات البسيطة الرئيسية هي الجلوكوز والجلاكتوز والفركتوز (السكريات الأحادية) والسكروز واللاكتوز والمالتوز (السكريات الثنائية). تشمل الكربوهيدرات المعقدة (السكريات) النشا والجليكوجين والألياف والبكتين والهيميسليلوز.

الكربوهيدرات ضرورية ل التبادل العاديالبروتينات والدهون في جسم الإنسان. بالاقتران مع البروتينات ، فإنها تشكل هرمونات وإنزيمات معينة ، وإفرازات الغدد اللعابية وغيرها من الغدد المنتجة للمخاط ، ومركبات مهمة أخرى.

تعتبر الألياف والبكتين والهيميسليلوز ذات أهمية خاصة ، والتي يتم هضمها جزئيًا فقط في الأمعاء وهي مصدر ضئيل للطاقة. ومع ذلك ، فإن هذه السكريات تشكل أساس الألياف الغذائية وتلعب دورًا مهمًا في التغذية. توجد الكربوهيدرات بشكل رئيسي في الأطعمة النباتية.

الجلوكوز

الجلوكوز هو المصدر الرئيسي لطاقة الدماغ. توجد في الفواكه والتوت وهي ضرورية لتزويد الكبد بالطاقة وتكوين الجليكوجين.

الفركتوز

يكاد الفركتوز لا يتطلب هرمون الأنسولين لامتصاصه ، مما يسمح لنا بالتوصية بمصادره لمرض السكري ، ولكن بكمية محدودة. الموردين الرئيسيين للسكروز هم السكر والحلويات والمربى والآيس كريم والمشروبات الحلوة وكذلك بعض الخضار والفواكه: البنجر والجزر والمشمش والخوخ والخوخ الحلو وغيرها. في الأمعاء ، يتم تكسير السكروز إلى جلوكوز وفركتوز.

اللاكتوز

يوجد اللاكتوز في منتجات الألبان. مع نقص إنزيم اللاكتوز في الأمعاء الخلقي أو المكتسب (غالبًا نتيجة لأمراض الأمعاء) ، يتم تعطيل تحلل اللاكتوز إلى الجلوكوز والجالاكتوز ويحدث عدم تحمل منتجات الألبان.

في منتجات الألبان المخمرةاللاكتوز أقل مما هو عليه في الحليب ، لأنه عندما يتخمر الحليب من اللاكتوز ، يتكون حمض اللاكتيك.

مالتوز

المالتوز (سكر الشعير) هو وسيط في تكسير النشا. الانزيمات الهاضمةوإنزيمات الحبوب المنبتة (الشعير). ينقسم المالتوز الناتج إلى جلوكوز. في شكله الحر ، يوجد المالتوز في العسل ومستخلص الشعير (شراب المالتوز) والبيرة.

نشاء

يشكل النشا 80٪ أو أكثر من جميع الكربوهيدرات في النظام الغذائي للإنسان. مصادره هي الدقيق والحبوب والمعكرونة والخبز والبقوليات والبطاطا.

يتم هضم النشا ببطء نسبيًا ، ويتحول إلى جلوكوز. إن هضم النشا من الأرز والسميد أسهل وأسرع من هضم الدخن والحنطة السوداء والشعير وحبوب الشعير والبطاطس والخبز.

الكربوهيدرات المعقدة

لا يتم هضم ألياف الكربوهيدرات المعقدة في جسم الإنسان ، ولكنها تحفز الأمعاء ، وتخلق الظروف الملائمة للنمو. البكتيريا المفيدة. يجب أن تكون موجودة في المنتجات الغذائية (الموجودة في الخضار والفواكه ونخالة القمح).

البكتين

تعمل البكتين على تحفيز الهضم والتخلص من المواد الضارة. وخاصة الكثير منهم في التفاح والخوخ وعنب الثعلب والتوت البري.

نقص الكربوهيدراتيؤدي إلى انتهاك التمثيل الغذائي للدهون والبروتينات واستهلاك البروتينات الغذائية وبروتينات الأنسجة. تتراكم في الدم المنتجات الضارةأكسدة غير مكتملة للأحماض الدهنية وبعض الأحماض الأمينية ، تتحول الحالة الحمضية القاعدية للجسم إلى الجانب الحمضي. مع نقص قوي في الكربوهيدرات ، يحدث ضعف ، نعاس ، دوار ، صداع ، جوع ، غثيان ، تعرق ، رجفة في اليدين. تختفي هذه الظواهر بسرعة بعد تناول السكر. مع التقييد طويل الأمد للكربوهيدرات في النظام الغذائي ، يجب ألا تقل قيمتها عن 100 غرام.

الكربوهيدرات الزائدةيمكن أن يؤدي إلى السمنة. يساهم الاستهلاك المفرط المنتظم للسكر والكربوهيدرات الأخرى سهلة الهضم في ظهور داء السكري الكامن بسبب الحمل الزائد ثم استنفاد خلايا البنكرياس التي تنتج الأنسولين الضروري لامتصاص الجلوكوز.

لكن السكر نفسه والمنتجات التي تحتوي عليه لا تسبب مرض السكري ، ولكن يمكن أن تكون فقط عوامل خطر للإصابة بمرض موجود بالفعل.