Un articolo informativo con dettagli sullo zucchero.
Lo zucchero appartiene ai composti organici. Esistono composti inorganici e organici.
I composti organici sono generalmente caratterizzati dal fatto che sono costituiti principalmente da atomi di carbonio e idrogeno. Sono stabilizzati da legami covalenti.
Naturalmente ci sono eccezioni nei composti organici, così come composti inorganici con carbonio, come il diossido di carbonio o il monossido di carbonio. Altrimenti, per composti inorganici si intendono solitamente sostanze come acqua, sali, acidi e basi.
Entrambi i tipi sono necessari per il metabolismo e si trovano quasi ovunque e in qualsiasi momento.
Carboidrati
I carboidrati si formano nelle piante verdi durante la fotosintesi a partire da anidride carbonica e acqua. La luce solare viene immagazzinata come energia chimica nei carboidrati e resa disponibile a tutti gli esseri viventi.
I carboidrati sono costituiti dagli elementi carbonio, idrogeno e ossigeno. Nell'organismo umano, i carboidrati servono principalmente come fonte di energia rapidamente disponibile. Si distinguono i carboidrati in base alla lunghezza della loro catena in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi.
Ruolo. I carboidrati sono classificati in monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi in base alla loro grandezza.
Monosaccaridi
I monosaccaridi (mono = uno, saccaridi = zucchero) sono molecole di zucchero semplici e ad anello. Il monosaccaride più importante nel corpo umano è il glucosio (zucchero d'uva, destrosio). Il glucosio può essere utilizzato dalla maggior parte delle cellule per produrre energia. Per questo motivo, il glucosio è il principale vettore energetico dell'organismo umano. Altri monosaccaridi comuni sono il fruttosio (zucchero della frutta) e il galattosio.
Disaccaridi
Quando due zuccheri semplici reagiscono tra loro, si forma un disaccaride (di = due). Lo zucchero di canna o di barbabietola (saccarosio) è formato da glucosio e fruttosio, il lattosio (lattosio) da glucosio e galattosio. I disaccaridi possono essere nuovamente scomposti in zuccheri semplici.
Polisaccaridi
Alcuni disaccaridi possono legarsi ad altri zuccheri semplici e formare così polisaccaridi ("zuccheri complessi"). In questo processo si formano molecole molto grandi, chiamate macromolecole. Un esempio è l'amido (amilosio). Rappresenta la forma di riserva vegetale del glucosio prodotto dalla fotosintesi. Patate, mais e grano contengono particolarmente tanto amido.
Quando una persona consuma un pasto ricco di amido, l'amido viene nuovamente scomposto nel tratto digestivo. Viene diviso in frammenti più piccoli. In questo processo si forma nuovamente glucosio, che viene successivamente assorbito nel sangue. Quando una persona consuma un pasto ricco di amido, l'amido viene nuovamente scomposto nel tratto digestivo in piccoli frammenti. In questo processo si forma nuovamente glucosio, che viene assorbito nel sangue.
Produzione di energia dal glucosio
Come "carburante" per la produzione di energia essenziale, la maggior parte delle cellule umane preferisce il glucosio. I passaggi principali della produzione di energia sono quindi illustrati attraverso la scomposizione del glucosio.
La scomposizione del glucosio può essere suddivisa in quattro fasi:
1. La glicolisi - produzione di energia senza ossigeno.
La glicolisi comprende numerose reazioni enzimatiche.
In questo processo, una molecola di glucosio viene infine scomposta in due molecole di piruvato (acido piruvico). Il rendimento energetico immediato di questa catena di reazioni è basso: per ogni molecola di glucosio si formano due ATP. D'altra parte, la glicolisi che avviene nel citoplasma ha il vantaggio che le cellule possono produrre energia anche senza ossigeno.
In caso di carenza di ossigeno, le cellule muscolari scheletriche non possono ulteriormente scomporre il piruvato. Viene convertito in lattato (= acido lattico) e trasportato al fegato attraverso il flusso sanguigno. Curiosamente, le cellule del muscolo cardiaco possono soddisfare parte del loro fabbisogno energetico dal lattato durante un intenso sforzo.
ATP significa adenosina trifosfato. L'ATP è il composto energetico più importante all'interno della cellula. È una sostanza presente in tutti gli esseri viventi che serve come fonte di energia per molti processi metabolici. L'ATP si forma durante i processi di produzione di energia a partire dall'adenosina difosfato (ADP).
2. Acetil-Coenzima-A - la molecola centrale del metabolismo energetico
Con un'adeguata fornitura di ossigeno, il piruvato, il prodotto finale della glicolisi, entra nel mitocondrio e reagisce con il coenzima A per formare l'acetil-Coenzima-A, abbreviato in acetil-CoA. L'acetil-Coenzima-A è una molecola essenziale nell'intero metabolismo energetico.
Con sufficiente ossigeno, il prodotto finale della glicolisi, il piruvato, entra nel mitocondrio e si combina con il coenzima A, abbreviato in CoA-SH, la forma attiva dell'acido pantotenico, per formare l'acetil-Coenzima-A, cioè l'acetil-CoA. In questo processo non si forma ATP direttamente, tuttavia il NADH prodotto, la forma ridotta di NAD (nicotinamide adenina dinucleotide), può essere utilizzato successivamente nella catena respiratoria per fornire energia.
3. Il ciclo di Krebs
Il ciclo di Krebs è la successiva serie di reazioni controllate enzimaticamente che avvengono nei mitocondri.
Per ogni acetil-CoA che entra, si forma un fosfato energetico (guanosina trifosfato, abbreviato in GTP), che può convertire direttamente l'ADP in ATP. Inoltre, si formano i coenzimi ridotti NADH e FADH2 (FAD = flavina adenina dinucleotide), che vengono utilizzati solo nella catena respiratoria (dettagli su ossidazione e riduzione di seguito).
Tuttavia, il ciclo di Krebs non è importante solo per la scomposizione del glucosio. Molti percorsi metabolici catabolici convergono indirettamente o direttamente nel ciclo di Krebs, e allo stesso tempo il ciclo di Krebs fornisce substrati di partenza per numerose reazioni metaboliche anaboliche. Per questo motivo è giustamente definito il "centro" del metabolismo.
4. La catena respiratoria
Nelle fasi precedenti della scomposizione del glucosio, le reazioni di riduzione legano elettroni ai coenzimi. La catena respiratoria, cioè la catena di trasporto degli elettroni, trasferisce successivamente questi elettroni all'ossigeno. In questo processo si formano acqua e grandi quantità di energia, che vengono utilizzate per la formazione di nuovo ATP.
In totale, da una molecola di glucosio si formano gradualmente 36 molecole di ATP.
Per "rigenerazione di ATP" si intende che l'ADP viene legato al fosfato, cioè fosforilato. La catena respiratoria e la fosforilazione dell'ATP sono direttamente collegate, motivo per cui si parla di fosforilazione ossidativa. Durante la catena respiratoria, gli elettroni provenienti da NADH e FADH2 non raggiungono direttamente l'ossigeno. Vengono invece presi e trasferiti successivamente da enzimi e coenzimi. In questo modo, anche le 36 molecole di ATP si formano gradualmente.
La scomposizione ossidativa, cioè la scomposizione con ossigeno, di carboidrati e grassi fornisce energia. Questo processo di produzione di energia attraverso la scomposizione ossidativa è chiamato complessivamente respirazione cellulare. Per il glucosio, ad esempio, si ottiene il seguente bilancio:
Glucosio + 36 ADP + 36 P + 6 O2 " 6 CO2 + 6 H2O + 36 glicogeno, o meglio ATP.
Se il corpo umano è adeguatamente fornito di glucosio, può immagazzinarlo come glicogeno. Il glicogeno umano e l'amido vegetale hanno una struttura simile e sono costituiti solo da catene di glucosio. Il glicogeno è immagazzinato principalmente nel fegato e nei muscoli scheletrici.
Un adulto può immagazzinare complessivamente circa 400 g di glicogeno, corrispondenti a circa 2000 kcal. Di questi, circa 150 g si trovano nel fegato e circa 250 g nei muscoli. Se vengono assunti ulteriori carboidrati, ad esempio attraverso un consumo costante di dolci, si crea un eccesso. Questo eccesso di glucosio viene convertito in grasso e immagazzinato nel fegato e nel tessuto adiposo. La persona in questione aumenta di peso corporeo e il fegato si ingrassa.
Gluconeogenesi (formazione di nuovo glucosio)
Il cervello e gli eritrociti possono utilizzare esclusivamente il glucosio per produrre energia. Inoltre, il glucosio è l'unica sostanza che i muscoli scheletrici possono utilizzare per produrre energia in caso di carenza di ossigeno. La gluconeogenesi, cioè la formazione di glucosio da precursori non carboidrati come alcuni amminoacidi, glicerina o lattato, garantisce livelli sufficienti di glucosio anche senza assunzione di cibo e con riserve di glicogeno esaurite.
La gluconeogenesi può essere vista come il processo inverso della glicolisi.
Tuttavia, la gluconeogenesi avviene solo con il consumo di energia, cioè con l'uso di ATP.
Circa il 90% della gluconeogenesi avviene nel fegato, circa il 10% nella corteccia renale.
Zucchero nella vita quotidiana
Lo zucchero è considerato da molti una rapida fonte di energia e un miglioratore dell'umore. Attraverso il rilascio di insulina, promuove temporaneamente la produzione di serotonina nel cervello, migliorando così il benessere. Tuttavia, questo effetto positivo è solo di breve durata. Successivamente, spesso segue un rapido calo della glicemia con stanchezza, problemi di concentrazione, nervosismo o fame improvvisa - il famoso "Sugar Blues". Particolarmente critico è il consumo di zucchero da tavola in dolci, bevande gassate e farine raffinate, a cui mancano sostanze naturali come fibre, vitamine e minerali.
Studi dimostrano che un alto consumo di zucchero non solo aumenta il rischio di carie, ma è anche associato a obesità, diabete e malattie cardiovascolari. Inoltre, aumenta il rischio di mortalità precoce. Anche il cervello può subire danni: memoria e capacità cognitive possono diminuire, nei bambini si discutono collegamenti con iperattività e deficit neurocognitivi. Inoltre, forti fluttuazioni della glicemia possono indebolire il sistema immunitario e aumentare la suscettibilità alle infezioni.
Tuttavia, lo zucchero non è tutto uguale. Lo zucchero naturale da frutta o alimenti integrali è "frenato" da fibre e micronutrienti. Questo fa sì che il livello di zucchero nel sangue aumenti più lentamente e in modo più controllato. Lo zucchero da tavola invece - una miscela di glucosio e fruttosio - spesso entra nel corpo in grandi quantità e senza sostanze protettive. Questo favorisce picchi di zucchero nel sangue, alta secrezione di insulina, fasi di ipoglicemia e disturbi metabolici a lungo termine. L'eccesso di fruttosio viene inoltre facilmente convertito in grasso e può favorire alti livelli di grassi nel sangue e un fegato grasso.
