Un articol informativ cu detalii despre zahăr.
Zahărul face parte din compușii organici. Există compuși anorganici și organici.
Compușii organici sunt de obicei caracterizați prin faptul că sunt alcătuiți în principal din atomi de carbon și hidrogen. Ei sunt stabilizați prin legături covalente.
Desigur, există excepții la compușii organici, la fel și compuși anorganici cu carbon, cum ar fi dioxidul de carbon sau monoxidul de carbon. În general, compușii anorganici sunt considerați a fi substanțe precum apa, sărurile, acizii și bazele.
Ambele tipuri sunt necesare pentru metabolism și sunt prezente aproape peste tot și în orice moment.
Carbohidrați
Carbohidrații se formează în plantele verzi în timpul fotosintezei din dioxid de carbon și apă. Lumina solară este stocată sub formă de energie chimică în carbohidrați și este disponibilă tuturor organismelor vii.
Carbohidrații sunt alcătuiți din elementele carbon, hidrogen și oxigen. În organismul uman, carbohidrații servesc în principal ca sursă rapidă de energie. Carbohidrații sunt clasificați în funcție de lungimea lanțului în monozaharide, dizaharide și polizaharide.
Rol. Carbohidrații sunt împărțiți în monozaharide, dizaharide și polizaharide în funcție de dimensiunea lor.
Monozaharide
Monozaharidele (mono = unul, zaharide = zahăr) sunt molecule simple de zahăr în formă de inel. Cel mai important zahăr simplu din corpul uman este glucoza (zahăr din struguri, dextroză). Glucoza poate fi utilizată de majoritatea celulelor pentru a obține energie. De aceea, glucoza este cel mai important purtător de energie al organismului uman. Alte monozaharide frecvente sunt fructoza (zahărul din fructe) și galactoza.
Dizaharide
Când două zaharuri simple reacționează între ele, se formează un zahăr dublu (di = doi). Zahărul din trestie sau sfeclă (sucroză) este format din glucoză și fructoză, iar zahărul din lapte (lactoză) din glucoză și galactoză. Dizaharidele pot fi descompuse din nou în zaharuri simple.
Polizaharide
Unele dizaharide se pot lega cu alți zaharuri simpli pentru a forma polizaharide ("zahăr complex"). Astfel se formează molecule foarte mari, numite macromolecule. Un exemplu este amidonul (amiloză). Acesta reprezintă forma de stocare vegetală a glucozei formate prin fotosinteză. Cartofii, porumbul și grâul conțin în mod deosebit mult amidon.
Când o persoană mănâncă o masă bogată în amidon, amidonul este descompus din nou în tractul digestiv. Este împărțit în fragmente mai mici. Astfel se formează din nou glucoză, care este apoi absorbită în sânge. Când o persoană consumă o masă bogată în amidon, amidonul este descompus din nou în fragmente mai mici în tractul digestiv. Astfel se formează din nou glucoză, care este absorbită în sânge.
Obținerea energiei din glucoză
Ca "combustibil" pentru obținerea energiei esențiale, majoritatea celulelor umane preferă glucoza. Principalele etape ale obținerii energiei sunt prezentate prin descompunerea glucozei.
Descompunerea glucozei poate fi împărțită în patru etape:
1. Glicoliza - generarea de energie fără oxigen.
Glicoliza cuprinde numeroase reacții enzimatice.
În acest proces, o moleculă de glucoză este în final descompusă în două molecule de piruvat (acid piruvic). Randamentul imediat de energie al acestui lanț de reacții este scăzut: se formează două ATP-uri pe moleculă de glucoză. Pe de altă parte, glicoliza care are loc în citoplasmă are avantajul că celulele pot obține energie chiar și fără oxigen.
În caz de lipsă de oxigen, celulele musculare scheletice nu pot descompune mai departe piruvatul. Este transformat în lactat (= acid lactic) și transportat prin sânge la ficat. Interesant este că celulele musculare cardiace pot acoperi o parte din necesarul lor de energie din lactat în condiții de efort intens.
ATP înseamnă adenozin trifosfat. ATP este cel mai important compus bogat în energie din interiorul celulei. Este o substanță prezentă în toate organismele vii, care servește ca sursă de energie pentru multe procese metabolice. ATP se formează în timpul proceselor de generare a energiei din adenozin difosfat (ADP).
2. Acetil-Coenzima-A - molecula centrală a metabolismului energetic
Cu o aprovizionare suficientă de oxigen, piruvatul, produsul final al glicolizei, ajunge în mitocondrie și reacționează cu coenzima A pentru a forma acetil-coenzima-A, prescurtat acetil-CoA. Acetil-coenzima-A este o moleculă esențială în întregul metabolism energetic.
Cu suficient oxigen, produsul final al glicolizei, piruvatul, ajunge în mitocondrie și se leagă cu coenzima A, prescurtat CoA-SH, forma activă a acidului pantotenic, pentru a forma acetil-coenzima-A, adică acetil-CoA. Deși nu se formează ATP direct, NADH-ul format, forma redusă a NAD (nicotinamid-adenin dinucleotid), poate fi utilizat ulterior în lanțul respirator pentru a genera energie.
3. Ciclu citric
Ciclul citric este următoarea serie de reacții controlate enzimatic care au loc în mitocondrii.
Pentru fiecare acetil-CoA intrat se formează un fosfat bogat în energie (guanozin trifosfat, prescurtat GTP), care poate transforma direct ADP în ATP. De asemenea, se formează coenzimele reduse NADH și FADH2 (FAD = flavin-adenin dinucleotid), care sunt utilizate ulterior în lanțul respirator (detalii despre oxidare și reducere mai jos).
Ciclul citric nu este important doar pentru descompunerea glucozei. De fapt, multe căi metabolice catabolice se termină indirect sau direct în ciclul citric, iar în același timp, ciclul citric furnizează substraturi de pornire pentru numeroase reacții metabolice anabolice. De aceea este numit pe bună dreptate "centrul" metabolismului.
4. Lanțul respirator
În fazele anterioare ale descompunerii glucozei, reacțiile de reducere leagă electronii de coenzime. Lanțul respirator, adică lanțul de transport al electronilor, transferă acești electroni ulterior pe oxigen. Astfel se formează apă și cantități mari de energie, care sunt utilizate pentru a forma ATP.
Dintr-o moleculă de glucoză se formează treptat un total de 36 de molecule de ATP.
Prin "regenerarea ATP-ului" se înțelege că ADP-ul este legat de fosfat, adică fosforilat. Lanțul respirator și fosforilarea ATP sunt direct legate, de aceea se numește fosforilare oxidativă. În timpul lanțului respirator, electronii din NADH și FADH2 nu ajung direct pe oxigen. Mai degrabă, sunt preluați succesiv de enzime și coenzime și transferați mai departe. În acest fel, cele 36 de molecule de ATP se formează treptat.
Descompunerea oxidativă, adică descompunerea cu oxigen, a carbohidraților și grăsimilor furnizează energie. Acest proces de obținere a energiei prin descompunerea oxidativă este denumit în mod colectiv respirație celulară. Pentru glucoză, de exemplu, se obține următorul bilanț:
Glucoză + 36 ADP + 36 P + 6 O2 " 6 CO2 + 6 H2O + 36 glicogen, sau corect ATP.
Dacă corpul uman este suficient aprovizionat cu glucoză, o poate stoca sub formă de glicogen. Glicogenul uman și amidonul vegetal sunt similare în structură și sunt formate doar din lanțuri de glucoză. Glicogenul este stocat în principal în ficat și mușchii scheletici.
Un adult poate stoca în total aproximativ 400 g de glicogen, echivalent cu aproximativ 2000 kcal. Dintre acestea, aproximativ 150 g se află în ficat și aproximativ 250 g în mușchi. Dacă sunt consumate și mai multe carbohidrați, de exemplu prin consumul constant de dulciuri, apare un surplus. Acest surplus de glucoză este transformat în grăsime și depozitat în ficat și țesutul adipos. Persoana respectivă câștigă în greutate și ficatul se îngrașă.
Gluconeogeneză (formarea de glucoză)
Creierul și eritrocitele pot utiliza exclusiv glucoza pentru a obține energie. De asemenea, glucoza este singura substanță pe care mușchii scheletici o pot folosi pentru a obține energie în caz de lipsă de oxigen. Gluconeogeneza, adică formarea de glucoză din precursori non-carbohidrați, cum ar fi anumite aminoacizi, glicerină sau lactat, asigură niveluri adecvate de glucoză chiar și fără consum de alimente și cu depozite de glicogen epuizate.
Gluconeogeneza poate fi considerată un proces invers al glicolizei.
Gluconeogeneza are loc doar cu consum de energie, adică cu utilizarea ATP-ului.
Aproximativ 90% din gluconeogeneză are loc în ficat, aproximativ 10% în cortexul renal.
Zahărul în viața de zi cu zi
Zahărul este considerat de mulți o sursă rapidă de energie și un stimulator al stării de spirit. Prin eliberarea de insulină, stimulează temporar producția de serotonină în creier, ceea ce îmbunătățește starea de bine. Totuși, acest efect pozitiv este de scurtă durată. Ulterior, urmează adesea o scădere rapidă a glicemiei, cu oboseală, probleme de concentrare, nervozitate sau foame excesivă - cunoscutul "Sugar Blues". Consumul de zahăr rafinat în dulciuri, băuturi răcoritoare și făinuri rafinate, cărora le lipsesc substanțele naturale însoțitoare precum fibrele, vitaminele și mineralele, este deosebit de critic.
Studiile arată că un consum ridicat de zahăr nu doar că crește riscul de carii, ci este asociat și cu obezitatea, diabetul și bolile cardiovasculare. De asemenea, crește riscul de mortalitate prematură. Chiar și creierul poate fi afectat: memoria și capacitatea mentală pot scădea, iar la copii se discută despre legături cu hiperactivitatea și deficitele neurocognitive. De asemenea, fluctuațiile puternice ale nivelului de zahăr din sânge pot slăbi sistemul imunitar și pot crește susceptibilitatea la infecții.
Zahărul nu este însă același. Zahărul natural din fructe sau alimente integrale este "frânat" de fibre și micronutrienți. Astfel, nivelul de zahăr din sânge crește mai lent și mai controlat. Zahărul rafinat, pe de altă parte - un amestec de glucoză și fructoză - ajunge adesea în cantități mari și fără substanțe însoțitoare protectoare în organism. Acest lucru favorizează vârfuri puternice ale glicemiei, eliberarea ridicată de insulină, faze de hipoglicemie și, pe termen lung, tulburări metabolice. Fructoza în exces este, de asemenea, ușor transformată în grăsime și poate favoriza nivelurile ridicate de lipide din sânge și un ficat gras.
