To su najrasprostranjenije organske materije na zemlji. Ljudski organizam zadovoljava svoje energetske potrebe najviše preko ugljenih hidrata. Biljke procesom fotosinteze konvertuju vodu i ugljen dioksid (uz prisustvo sunčeve svetlosti) u ugljene hidrate oslobađajući pri tome kiseonik. Ugljeni hidrati se kod biljaka javljaju u dve forme: celuloza i šećer (skrob koji služi kao rezerva). U mlečnim proizvodima ih ima obzirom na to da se životinje hrane biljkama. Bez obzira odakle potiču ugljeni hidrati se sastoje od ugljenika, vodonika i kiseonika u odnosu 1:2:1 (hidrirani karbon-odakle im i potiče ime). Nisu esencijalni nutrijensi. Energetska vrednost 1 g ugljenih hidrata iznosi 16.7 kJ ili 4 kcal.
Back to top
Podela ugljenih hidrata
I Monosaharidi
1. Šećeri sa 6 ugljenikovih atoma-heksoze (glukoza, fruktoza, galaktoza i manoza)
2. Šećeri sa 5 ugljenikovih atoma-pentoze (D-riboza, D-deoksiriboza, L-arabinoza, D-ksiloza)
3. Šećerni alkoholi sa 6 ugljenikovih atoma (sorbitol, manitol i inozitol)
4. Šećerni alkoholi sa 5 ugljenikovih atoma (ksilitol)
II Oligosaharidi (2-10 monosaharida)
1. Disaharidi (saharoza, laktoza, maltoza)
2. Trisaharidi (rafinoza)
3. Tetrasaharidi
III Polisaharidi (100-1000 monosaharida)
1. Homopolisaharidi
· Skrob
· Celuloza
· Glikogen
· Dekstran
· Dekstrin
· Inulin
2. Heteropolisaharidi
· Mukopolisaharidi
· Glikolipidi
· Glikoproteini
IV Organske kiseline (ubrajaju se u ugljene hidrate jer im je odnos O:H:C=1:2:1, tj. kao i kod ugljenih hidrata)
Back to top
Uloga ugljenih hidrata
· Direktan energetski izvor (ATP, acetil Co-A);
· Energetska rezerva
· Zaštitna uloga prema belančevinama
· Deluju antiketogeno
Dnevne potrebe organizma u ugljenim hidratima
Dnevne potrebe u ugljenim hidratima zavise od fizičkog opterećenja; što je mišićni rad veći treba više ugljenih hidrata. U proseku treba da daju 60 % energije u ukupnom dnevnom obroku. Muškarcima koji se bave lakšim radom potrebno je 400 do 500 g, a kod teškog rada 500 do 600 g dnevno. Preporuke za žene su 300 do 450 g dnevno. Od te količine na skrob treba da otpada 80 do 85 %, a ostatak na monosaharide i disaharide (voće, prerađevine od voća, šećeri) s tim da dijetna vlakna (celuloza, pektin) budu zastupljena 25 do 30 g.
Prirodni izvori ugljenih hidrata
Glukoza je šećer koji se najbrže resorbuje u organizmu. Ima ga u raznim plodovima i medu. Prema slatkoći je na četvrtom mestu. Saharoza je šećer koji je dobijen iz šećerne repe ili trske. Ovaj šećer nije poželjan u većim količinama jer utiče na metabolizam masti, tako što pojačava pretvaranje skroba, proteina u masnoće koje se deponuju u vidu masnog tkiva i utiče na pojavu karijesa. Laktoza (mlečni šećer) nalazi se samo u mleku i mlečnim proizvodima. Ovaj šećer se najmanje koristi za stvaranje telesnih masti. Skrob se nalazi u žitima, leguminozama i krompiru. U organizmu se najsporije razlaže.
U poslednje vreme velika pažnja se poklanja dijetnim biljnim vlaknima (celuloza, hemiceluloza, pektin, protopektin, lignin, biljne smole i gume) koja se ne mogu svariti delovanjem enzima u tankom crevu. Dijetnim biljnim vlaknima bogata su žita, leguminoze, zeleno povrće, korenje, krtole i voće. Od proizvoda žita najviše ih ima u mekinjama, crnom hlebu i neglaziranom pirinču. Visok sadržaj biljnih vlakana imaju i pasulj, grašak, kupus, celer i rotkvice, zatim cvekla, šargarepa, paradajz i boranija. Od voća, se po bogatstvu pektina, posebno ističu jabuke, kruške, višnje, trešnje, šljive, kajsije i pomorandže. U voću se vlakna nalaze u ljusci, pa ga je preporučljivo jesti sa ljuskom.
Varenje ugljenih hidrata
Sve organske materije (ugljeni hidrati, masti i belančevine) vare se hidrolizom. Jedina je razlika u enzimima koji deluju na pojedine organske materije. Najčešći ugljeni hidrati koji se unose hranom su saharoza, laktoza i skrob (pektin, glikogen i dekstrini imaju isto varenje kao i skrob).
Usta - ptijalin dovodi do hidrolize skroba u maltozu i izomaltozu. Tom prilikom se razgradi 3-5 % skroba.
Želudac - dejstvo ptijalina u hrani nastavlja se u želucu još nekoliko minuta dok se sadržaj ne pomeša sa želudačnim sokom koji blokira amilazu. 30 % skroba je tada pretvoreno u maltozu.
Tanko crevo - pankreasna (jače dejstvo) i crevna amilaza u tankom crevu razlaže preostali skrob na maltozu i izomaltozu. Laktoza se pod dejstvom laktaze razlaže na glukozu i galaktozu. Saharoza se pod dejstvom saharaze razlaže na fruktozu i glukozu.
Maltoza se pod dejstvom maltaze razlaže na dva molekula glukoze. Izomaltoza se pod dejstvom izomaltaze razlaže na dva molekula glukoze.
Sećer Ferment Produkti razlaganja
Laktoza
Laktaza
Glukoza+galaktoza
Saharoza
Saharaza
Fruktoza+glukoza
Maltoza
Maltaza
Glukoza+glukoza
Izomaltoza
Izomaltaza
Glukoza+glukoza
Apsorpcija ugljenih hidrata
Pomenuti monosaharidi se apsorbuju iz tankog creva u krv u obliku monosaharida, aktivnim transportom, a delom i difuzijom i to 80 % kao glukoza, 10 % kao galaktoza i 10 % kao galaktoza. Jedan posto ugljenih hidrata apsorbuje se u formi disaharida.
Metabolizam ugljenih hidrata
Iz krvi monosaharidi putem vene porte odlaze u jetru, a odatle u cirkulaciju i sve ćelije tela. Transport kroz ćelijsku membranu obavlja se olakšanom difuzijom koju pomaže insulin. Proces ulaska glukoze u ćelije je reverzibilan u jetri, bubrežnim tubulima i crevnoj sluzokoži jer ova tkiva imaju fosfataze, tj. enzim koji oslobađa glukozu. U svim drugim ćelijama proces je ireverzibilan, jer sve druge ćelije ukljucujući i mišićne nemaju fosfataze.
Svi monosaharidi se fosforilišu pod uticajem enzima fosforilaze i prelaze u energijom bogata jedinjenja s tim što se glukoza preko čitavog niza intermedijalnih produkata pretvara u glikogen, a fruktoza se prvo pretvara u glukozu, a zatim glikogen. Galaktoza ne može da se iskoristi u tkivima ako se u jetri nije pretvorila u glukozu, a zatim se i ona pod dejstvom galaktokinaza i drugih enzima pretvara u glukozu, a zatim u glikogen.(glikogeneza) Enzim fosforilaza aktivira se adrenalinom (simpatički nervni sistem) i glukagonom (luče ga alfa ćelije pankreasa). Glikogenolizom (razlaganjeglikogena) oslobađaju se tri molekula ATP-a (jedan se utroši za fosforilizaciju) Proces nastanka glikogena kao energetske rezerve naziva se glikogeneza.
Glikogen se deponuje u jetri (8 % telesne težine jetre) i u mišićima gde čini 1 % telesne težine. Glukoza je glavni izvor energije za ćelije. To je ujedno i najbolji izvor energije u uslovima bez kiseonika. Oksidacijom jednog Gmola glukoze oslobađa se 686 000 Kcal, ali ti oslobađanje se ne dešava odjednom nego po svakom molu glukoze nastaje 38 molova ATP-a (adenozin tri-fosfat). Za stvaranje jednog Gmola ATP-a treba 8000 Kcal.
Proces metabolisanja ugljenih hidrata počinje glikolizom.Glikoza se razlaže na 2 molekule pirogrožđane kiseline pri čemu se oslobađa 4 ATP-a i 4H. Pirogrožđana kiselina sa koenzimom A gradi Acetil Co A i oslobađa se 4H i 2Co2 i 2 ATP-a.
Krebsob- Henlatov ciklus ili ciklus trikarbonskih kiselina je glavni put razgradnje ugljenih hidrata, masti i belančevina u CO2 i H2O. To je niz hemijskih reakcija u kojima se acetilni deo acetil Co A razgrađuje u Co2 i atome H, a zatim atomi H oksidišu otpuštajući energiju koja se pretvara u ATP. Proces se odigrava u mitohondrijama. Za ovaj proces potreban je kiseonik za razliku od glikolize koja je aerobni proces.U svakom ciklusu oslobađa se 2 CO2 i 4 para H atoma kao i 2 ATP-a. Pri razgradnji molekula glukoze proces izgleda ovako: 2 acetil KoA + 6H2O+2ADP=4CO2+16H +2Co2+2ATP.
Oslobođeni atomi vodonika prolaze kroz proces biološke oksidacije, tzv. respiratorni lanac gde se atomi H oslobađaju oksidacijom i prenose elektronima sve dok se ne vežu sa kiseonikom i stvore vodu. U procesu ucestvuju NAD, FAD i CoQ i dr. enzimi. U ovom procesu oslobodi se 12 molova ATP-a (oksidativna fosforilacija stvaranje ATP-a u toku oksidacije H ) i 4 mola vode . Razgradnjom glukoze stvara se CO2 i H2O i 38 ATP-a (304000 cal). Ako je sav ADP prešao u ATP glikoliza prestaje, jer to znači da ima dovoljno energije. Kada se ATP utroši za procese u ćeliji stvori se ADP i glikoliza počinje.
Kada se glukoza ne koristi kao energetski izvor ili je ima dovoljno nakuplja se u formi glikogena ili masti. Glikogen, takođe, može da se pretvori u mast. Najviše ga ima u jetri i mišićima. On se još naziva i životinjski skrob, dok se energetska rezerva kod biljaka označava jednostavno kao skrob.
Anaerobna glikoliza
Kada kiseonika nema dovoljno da se glukoza može oksidisati do kraja iz nje se, takođe, može osloboditi mala količina energije (16000 Kcal), a to je značajno jer može sačuvati život ukoliko se za nekoliko minuta obezbedi kiseonik. Glukoza prelazi u pirogrožđanu kiselinu, a zatim u mlečnu. To izaziva bolove u mišićima i često se viđa pri anaerobnim aktivnostima, teškom mišićnom radu, zamoru. Srce koristi mlečnu kiselinu tako što je pretvara u pirigrožđanu koja mu služi kao izvor energije. Čim se obezbedi kiseonik mlečna kiselina prelazi u pirogrožđanu koja ulazi u Krebsov ciklus.
Fosfoglukonatni put
To je alternativni put za dobijanje energije u slučaju da postoji poremećaj enzima u ćelijama. Ovaj put je naročito značajan za sintezu masti iz ugljenih hidrata jer se sa sintezu masti može koristiti samo vodonik spojen sa TPN (trifosfo-piridin nukleotidom). TPN je identičan sa DPN osim jednog fosfatnog radikala više.
Sinteza ugljenih hidrata iz masti i proteina-glukoneogeneza
60 % belančevina iz organizma može se pretvoriti u ugljene hidrate deaminacijom u jetri ili fosfoglukonatnim putem u glukozu. Glicerolski deo masti pretvara se u glukozu, a gliceroaldehid u fruktozu 6P. Smanjena količina ugljenih hidrata u ćeliji i krvi su podsticaj za glukoneogenezu. U ovom procesu učestvuju hormoni:
· Kortikotropni hormoni
· Glukokortiokotropni hormoni (kortizon)
· Tiroksin
Šećer u krvi
Normalna glikemija varira u uskim granicama između 70-100 µg na 100 ml krvi ili 3.89-5.84 mmol/l.
Postoji stalna ravnoteža između snabdevanja i uklanjanja glukoze u krvi. Stanje normoglikemije obezbeđuju sledeći hormoni: insulin, glukagon, hormon rasta, tiroksin, adrenalni hormoni. Ako se šećer u krvi smanji nastaje hipoglikemija. To stanje se može popraviti:
· Uzimanjem hrane
· Oslobađanjem glukoze iz jetre glikogenolizom
· Masti i belančevine mogu izgraditi glukozu glukoneogenezom.
Ako se koncentracija šećera u krvi poveća nastaje hiperglikemija. To se kompenzuje:
· Lučenjem insulina koji utiče na to da glukoza ulazi u ćelije;
· Stvara se glikogen u jetri i mišićima (glikogeneza);
· Glukoza se pretvara u mast procesom lipogeneze;
· Višak glukoze u krvi izlučuje se urinom (glikozurija).
IZVOR: http://www.studpol.co.yu/ugljenihidrati.aspx
