Metabolizam ugljikohidrata

Kao i s mnogim stvarima još uvijek je vrlo diskutabilno koliko ugljikohidrata netko stvarno treba. Rasprave traju u nedogled. Međutim, unos ugljikohidrata treba odrediti nakon temeljite analize mnogih faktora.

Ugljikohidrati su organske tvari topive u vodi. Sastavljeni su od elemenata ugljika, vodika i kisika te se mogu prikazati zajedničkom formulom (CH2O)n, gdje je „n“ prirodni broj od 3 do 7. Prehrambeni ugljikohidrati isključivo se dobivaju iz biljnih izvora, dok je laktoza, kao ugljikohidrat, jedina iznimka.

Ugljikohidrati se, ovisno o svojoj kemijskoj strukturi, klasificiraju u jednu od tri grupe:

• Monosaharidi
• Oligosaharidi
• Polisaharidi

Vrste ugljikohidrata

Monosaharidi

Monosaharidi su „temeljne jedinice“ ugljikohidrata. Ove se temeljne jedinice razlikuju jedna od druge samo po broju atoma koji tvore ugljikohidratni prsten. Sufiks „oza“ koristimo za njihovo lakše raspoznavanje:

• Trioza – monosaharid s 3 atoma ugljika
• Tetroza – monosaharid s 4 atoma ugljika
• Pentoza- monosaharid s 5 atoma ugljika
• Heksoza – monosaharid sa 6 atoma ugljika
• Heptoza – monosaharid sa 7 atoma ugljika

U grupu heksoze svrstavamo glukozu, galaktozu i fruktozu.

Glukoza (poznata kao krvni šećer) je šećer u koji se pretvaraju svi ostali ugljikohidrati u tijelu. Glukozu možemo dobiti probavom ili prirodnim procesom u tijelu, glukoneogenezom.

Galaktoza ne postoji u slobodnom obliku u prirodi, ali se zato vrlo često miješa s glukozom u mliječnom šećeru (laktoza).

Fruktoza (poznata i kao voćni šećer) najslađi je jednostavni šećer. Kao što i samo ime implicira, velike količine fruktoze nalaze se u voću. I dok neki oblici fruktoze ulaze u krvotok direktno iz probavnog trakta, naposljetku se u jetri metaboliziraju kao glukoza.

Oligosaharidi

Oligosaharidi nastaju kada se 2 do 10 monosaharida vežu zajedno. Disaharidi ili dvostruki šećer nastaje kada se 2 monosaharida povežu zajedno.

Laktoza (glukoza + galaktoza) – Jedini šećer koji nije biljnog porijekla. Nalazimo ga u mlijeku.

Maltoza (glukoza + glukoza) – Nalazimo ga u pivu, žitaricama i klicama.

Sukroza (glukoza + fruktoza) – Poznat i kao stolni šećer. Najčešće korišten disahard u ljudskoj prehrani. Prirodno se proizvodi iz šećerne repe, šećerne trske, meda i javorove melase.

Monosaharidi i disaharidi tvore grupu poznatu kao jednostavni šećeri.

Polisaharidi

Polisaharidi nastaju kada se 3 do tisuće monosaharida veže zajedno.

Vrste polisaharida:

Škrob – Biljna zaliha ugljikohidrata. Škrob se nalazi u dva oblika: amiloza i amilopektin. Amiloza je dugački ravni lanac molekula glukoze, dok je amilopektin vrlo ulančana grupa vezanih monosaharida.

Vlakna – Za razliku od škroba, vlakna su strukturalni polisaharidi u biljkama koji su daleko otporniji na probavu. Primjeri vlakana uključuju celulozu i pektin.

Glikogen – 100 – 30,000 molekula glukoza povezanih zajedno. Skladišni oblik glukoze.

Unos i probava

Većina ugljikohidrata koju konzumiramo prehranom dolazi u obliku škroba. Probava škroba započinje već u ustima gdje usne žlijezde luče amilazu. Probava amilazom nastavlja se u gornjem dijelu trbuha, ali prestaje ulaskom u želudac gdje je uništava želučana kiselina.

Probava završava u tankom crijevu pankreatskom amilazom. Razlaganjem škroba pod utjecajem amilaze nastaje disaharid maltoza i kratko ulančani lanci glukoze. Sada se u obliku maltoze i kratko ulančanih lanaca glukoze ove molekule dalje rastavljaju na zasebne molekule glukoze pod utjecajem enzima epitelnih stanica tankog crijeva. Ista se stvar događa i s laktozom i sukrozom. Kod laktoze veza između glukoze i galaktoze postupno nestaje tako da nastaju dva pojedinačna monosaharida.

Kod sukroze veza se između glukoze i fruktoze također raspada, tako da i ovdje nastaju dva zasebna monosaharida. Ti se monosaharidi tada transportiraju u krvotok preko crijevnog epitela. Međutim, kada unesemo monosaharide direktno iz prehrane (dekstrozu odnosno glukozu) nije potrebna probava tako da vrlo brzo ulaze u krvotok.

Škrob ? Maltoza + kratkorazgranati lanci glukoze ? Glukoza

Jednom kada su ovi ugljikohidrati u krvi, točnije u obliku monosaharida, igra može početi. Budući da se fruktoza i galaktoza naposljetku pretvaraju u glukozu, odavde ću reći jedino to da se svi probavljeni ugljikohidrati sada ponašaju kao glukoza.

Apsorbirana glukoza

Glukoza je primarni izvor energije tijela u apsorptivnom stanju (za vrijeme ili odmah poslije jela). Glukoza se katabolizira stanicama kako bi ostvarila energiju za formiranje ATP-a. Glukoza se također može pohraniti kao glikogen u mišićima i stanicama jetre. Ali prije nego se ovo dogodi, glukoza mora najprije ući u te stanice. Ovisno o tipu stanice, glukoza će i ulaziti na drugačiji način.

Prije nego se glukoza može metabolizirati, mora se transportirati u stanicu. To je moguće upotrebom transportera glukoze (Glut – 1, 2, 3, 4 i 5). U stanicama gdje je glukoza primarni izvor energije (poput mozga, bubrega, jetre i crvenih krvnih stanica) unos glukoze je nereguliran. To znači da glukoza u ove stanice može ući u bilo koje vrijeme. Adipozne stanice (mast), srce i skeletni mišići s druge strane imaju reguliran unos glukoze od strane Glut-4 transportera.

Glut-4 transportere regulira hormon inzulin. Inzulin luče gušteračine beta stanice ovisno o povišenoj količini krvnog šećera.

Inzulin se veže na inzulinske receptore stanične membrane, koja preko pojedinih mehanizama tjera Glut-4 receptore na translokaciju kako bi mogli prihvatiti glukozu i unijeti je u stanicu. Kontrakcija skeletnih mišića također povećava translokaciju transportera Glut-4.

Kada se mišić kontrahira, otpušta se kalcij. To povećava koncentracije kalcija, čime se stimulira translokacija Glut-4 receptora, omogućavajući na taj način unos glukoze i odsustvo inzulina.

I dok su učinci inzulina i vježbanja na translokaciju Glut-4 transportera zbrojni, u isto su vrijeme i nezavisni. Jednom kada je u stanici glukoza može poslužiti kao energija ili biti sintetizirana kao glikogen i pohranjena za kasniju upotrebu. Glukoza se također može transformirati kao mast i biti pohranjena u adipozne stanice. Kada je u jetri glukoza može poslužiti za energetske potrebe jetre, može biti pohranjena kao glikogen ili biti pretvorena u trigliceride za pohranu u masne stanice. Glukoza je prekursor glicerol fosfatu i masnim kiselinama. Jetra transformira višak glukoze umjesto glicerol fosfata i masnih kiselina, koji se onda kombiniraju za sintezu triglicerida.

Neki od ovih novooformljenih triglicerida pohranjuju se u jetru, ali se većina pakira s proteinima u lipoproteine i luči u krv.

Lipoproteini koji sadrže daleko više masti od proteina zovu se rijetki proteini. Ovi se rijetki proteini tada transportiraju putem krvi kako bi mogli biti pohranjeni u adipozno tkivo kao trigliceridi (mast).

Pohranjena glukoza

Glukoza se u tijelu skladišti kao polisahardi glikogen. Glikogen je tvorevina stotina molekula glukoze pohranjenih u mišićne stanice (oko 300 grama) i jetru (oko 100 grama).

Pohrana glukoze u glikogen je proces zvan glikogeneza. Za vrijeme glikoneogeneze, jedna molekula glukoze u određeno se vrijeme pridodaje postojećoj molekuli glikogena.

Količina pohranjenog glikogena u tijelu određena je prehrambenim unosom ugljikohidrata; osoba sa slabo ugljikohidratnom prehranom imat će manje glikogena od osobe koja je na prehrani s visokim udjelom ugljikohidrata.

Kako bi tijelo iskoristilo glikogen, najprije ga mora razdvojiti na pojedinačne molekule glukoze procesom glikogenolize.

Važnost glukoze

Živčani sustav i mozak trebaju glukozu za pravilno odvijanje funkcija zato što je mozak koristi kao ekskluzivan izvor goriva. Mozak također može koristiti i ketone (nusprodukte nepotpunog raspada masti) kao izvor energije, međutim to nije poželjno.

Skeletni mišići i ostale stanice također trebaju glukozu za svoje energetske potrebe. Kada se potrebe za glukozom ne mogu ostvariti iz prehrane, tijelo počinje koristiti glikogen. Jednom kada se zalihe glikogena potroše, tijelo mora pronaći način za još glukoze što čini glukoneogenezom.

Glukoneogeneza je tvorevina nove glukoze iz aminokiselina, glicerola, laktata ili piruvata (sve su to neglukozni izvori). Mišićni protein može biti kataboliziran zbog glukoneogeneze u svrhu opskrbe aminokiselinama. Osiguranjem adekvatnih ugljikohidrata iz prehrane, prehrambena glukoza služi kao „zaštitnik proteina“, čime čuva mišićne proteine od njihovog razlaganja. Zato je svim sportašima neopisivo važno unijeti adekvatne količine ugljikohidrata da bi spriječili ovaj scenarij.

Još uvijek ne postoji točno određeni preporučeni dnevni unos (RDA) ugljikohidrata. Poželjno je da 40-50% kalorija bude upravo iz ugljikohidrata. Preporučeni unos ugljikohidrata za sportaše kreće se oko 60% ukupnog broja kalorija.

Poput svih stvari, nema mnogo rasprave oko toga koliko bi tko trebao unijeti ugljikohidrata. To ovisi o jako puno faktora, a neki od njih su:

• Način treninga uključujući intenzitet, trajanje i učestalost
• ukupni kalorijski unos, ciljevi i tjelesna kompozicija.

Kratak pregled i zaključak

• Ugljikohidrati = (CH2O)n gdje je „n“ broj od 3 do 7
• Monosaharidi su „temeljne jedinice“ ugljikohidrata
• Oligosaharidi nastaju kada se 2 do 10 monosaharida veže zajedno
• Disaharidi ili dvostruki šećeri nastaju kada se 2 monosaharida vežu zajedno i uključuju sukrozu, laktozu i galaktozu
• Polisaharidi nastaju kada se 3 do tisuće monosaharida veže zajedno i uključuju škrob, vlakna i glikogen
• Škrob? Maltoza + kratko ulančani lanci glukoze? Glukoza
• Prije nego se glukoza metabolizira, mora se transportirati u stanicu. To se omogućuje transporterima glukoze.
• Inzulin regulira Glut-4 transportere.
• Glukoza se koristi za stvaranja ATP-a, može biti pohranjena kao glikogen i kao mast.
• RDA za ugljikohidrate je 40-60% nečijeg ukupnog broja kalorija.