कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक पदार्थों का एक व्यापक समूह है, जो प्रोटीन और वसा के साथ मिलकर मानव और पशु शरीर का आधार बनाते हैं। कार्बोहाइड्रेट शरीर की हर कोशिका में मौजूद होते हैं और कई तरह के कार्य करते हैं। मुख्य रूप से ग्लूकोज द्वारा दर्शाए गए कार्बोहाइड्रेट के छोटे अणु पूरे शरीर में घूम सकते हैं और एक ऊर्जा कार्य कर सकते हैं। कार्बोहाइड्रेट के बड़े अणु गति नहीं करते हैं और मुख्य रूप से एक निर्माण कार्य करते हैं। भोजन से, एक व्यक्ति केवल छोटे अणु निकालता है, क्योंकि केवल उन्हें आंतों की कोशिकाओं में अवशोषित किया जा सकता है। शरीर को कार्बोहाइड्रेट के बड़े अणुओं का निर्माण स्वयं करना होता है। ग्लूकोज के लिए खाद्य कार्बोहाइड्रेट के टूटने और इससे नए अणुओं के संश्लेषण के साथ-साथ शरीर में इन पदार्थों के अन्य कई परिवर्तनों के लिए सभी प्रतिक्रियाओं की समग्रता को जैव रसायन में कार्बोहाइड्रेट चयापचय कहा जाता है।
वर्गीकरण
संरचना के आधार पर कार्बोहाइड्रेट के कई समूह होते हैं।
मोनोसेकेराइड छोटे अणु होते हैं जो पाचन तंत्र में टूटते नहीं हैं। ये ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, गैलेक्टोज हैं।
डिसाकार्इड्स छोटे कार्बोहाइड्रेट अणु होते हैं जो पाचन तंत्र में दो मोनोसेकेराइड में टूट जाते हैं। उदाहरण के लिए, लैक्टोज - ग्लूकोज और गैलेक्टोज के लिए, सुक्रोज - ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के लिए।
पॉलीसेकेराइड बड़े अणु होते हैं जिनमें सैकड़ों हजारों मोनोसैकराइड अवशेष (मुख्य रूप से ग्लूकोज) एक साथ जुड़े होते हैं। यह स्टार्च, मांस ग्लाइकोजन है।
कार्बोहाइड्रेट और आहार
पाचन तंत्र में पॉलीसेकेराइड के टूटने का समय अलग होता है, जो पानी में घुलने की उनकी क्षमता पर निर्भर करता है। कुछ पॉलीसेकेराइड आंतों में जल्दी टूट जाते हैं। फिर उनके क्षय के दौरान प्राप्त ग्लूकोज तेजी से रक्तप्रवाह में प्रवेश करता है। ऐसे पॉलीसेकेराइड को "फास्ट" कहा जाता है। अन्य आंत के जलीय वातावरण में बदतर रूप से घुलते हैं, इसलिए वे अधिक धीरे-धीरे टूटते हैं, और ग्लूकोज रक्त में अधिक धीरे-धीरे प्रवेश करता है। ऐसे पॉलीसेकेराइड को "धीमा" कहा जाता है। इनमें से कुछ तत्व आंतों में बिल्कुल भी नहीं टूटते हैं। उन्हें अघुलनशील आहार फाइबर कहा जाता है।
आमतौर पर, "धीमे या तेज़ कार्बोहाइड्रेट" नाम से हमारा मतलब स्वयं पॉलीसेकेराइड नहीं, बल्कि उन खाद्य पदार्थों से है जिनमें बड़ी मात्रा में होते हैं।
कार्बोहाइड्रेट की सूची - तेज और धीमी, तालिका में प्रस्तुत की गई है।
| फास्ट कार्ब्स | स्लो कार्ब्स |
| तले हुए आलू | ब्रान ब्रेड |
| सफेद ब्रेड | असंसाधित चावल के दाने |
| मसले हुए आलू | मटर |
| शहद | दलिया |
| गाजर | एक प्रकार का अनाज दलिया |
| कॉर्न फ्लेक्स | राई की भूसी की रोटी |
| चीनी | बिना चीनी के ताजा निचोड़ा हुआ फलों का रस |
| मुसेली | साबुत पास्ता |
| चॉकलेट | लाल बीन्स |
| उबले हुए आलू | डेयरी |
| बिस्किट | ताजे फल |
| मकई | कड़वी चॉकलेट |
| सफेद चावल | फ्रुक्टोज |
| ब्लैक ब्रेड | सोयाबीन |
| बीट्स | हरी सब्जियां, टमाटर, मशरूम |
| केले | - |
| जाम | - |
आहार के लिए उत्पादों का चयन करते समय, पोषण विशेषज्ञ हमेशा तेज और धीमी कार्बोहाइड्रेट की सूची पर निर्भर करता है। एक उत्पाद या भोजन में वसा के संयोजन में तेजी से वसा का जमाव होता है। क्यों? रक्त शर्करा में तेजी से वृद्धि इंसुलिन के उत्पादन को उत्तेजित करती है, जो शरीर को ग्लूकोज का एक भंडार प्रदान करती है, जिसमें इससे वसा के निर्माण का मार्ग भी शामिल है। नतीजतन, केक, आइसक्रीम, तले हुए आलू खाने से वजन बहुत जल्दी बढ़ जाता है।
पाचन
जैव रसायन की दृष्टि से कार्बोहाइड्रेट का उपापचय तीन चरणों में होता है:
- पाचन। भोजन चबाने के दौरान यह मुंह में शुरू होता है।
- कार्बोहाइड्रेट का उचित चयापचय।
- विनिमय के अंतिम उत्पादों की शिक्षा।
कार्बोहाइड्रेट मानव आहार का आधार हैं। सूत्र के अनुसारतर्कसंगत पोषण, भोजन की संरचना में वे प्रोटीन या वसा से 4 गुना अधिक होना चाहिए। कार्बोहाइड्रेट की आवश्यकता व्यक्तिगत होती है, लेकिन औसतन एक व्यक्ति को प्रति दिन 300-400 ग्राम की आवश्यकता होती है। इनमें से लगभग 80% आलू, पास्ता, अनाज की संरचना में स्टार्च हैं और 20% फास्ट कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज, फ्रुक्टोज) हैं।
शरीर में कार्बोहाइड्रेट का आदान-प्रदान भी मुख गुहा में शुरू होता है। यहां, लार एंजाइम एमाइलेज पॉलीसेकेराइड - स्टार्च और ग्लाइकोजन पर कार्य करता है। एमाइलेज पॉलीसेकेराइड को बड़े टुकड़ों में हाइड्रोलाइज (टूट जाता है) - डेक्सट्रिन, जो पेट में प्रवेश करता है। कार्बोहाइड्रेट पर कार्य करने वाले कोई एंजाइम नहीं होते हैं, इसलिए पेट में डेक्सट्रिन किसी भी तरह से नहीं बदलते हैं और पाचन तंत्र के साथ आगे बढ़ते हुए छोटी आंत में प्रवेश करते हैं। यहां, कई एंजाइम कार्बोहाइड्रेट पर कार्य करते हैं। अग्नाशयी रस एमाइलेज डेक्सट्रिन को डिसैकराइड माल्टोस में हाइड्रोलाइज करता है।
विशिष्ट एंजाइम आंत की कोशिकाओं द्वारा ही स्रावित होते हैं। एंजाइम माल्टेज माल्टोस को मोनोसैकेराइड ग्लूकोज में हाइड्रोलाइज करता है, लैक्टेज लैक्टोज को ग्लूकोज और गैलेक्टोज में हाइड्रोलाइज करता है, और सुक्रेज सुक्रोज को ग्लूकोज और फ्रुक्टोज को हाइड्रोलाइज करता है। परिणामस्वरूप मोनोसेस आंतों से रक्त में अवशोषित हो जाते हैं और पोर्टल शिरा के माध्यम से यकृत में प्रवेश करते हैं।
कार्बोहाइड्रेट चयापचय में यकृत की भूमिका
यह अंग ग्लाइकोजन के संश्लेषण और टूटने की प्रतिक्रियाओं के कारण रक्त में ग्लूकोज का एक निश्चित स्तर बनाए रखता है।
मोनोसैकेराइड के अंतःरूपण की प्रतिक्रियाएं यकृत में होती हैं - फ्रुक्टोज और गैलेक्टोज ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाते हैं, और ग्लूकोज को फ्रुक्टोज में परिवर्तित किया जा सकता है।
इस अंग में ग्लूकोनोजेनेसिस प्रतिक्रियाएं होती हैं -गैर-कार्बोहाइड्रेट अग्रदूतों से ग्लूकोज का संश्लेषण - अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल, लैक्टिक एसिड। यह इंसुलिन एंजाइम की मदद से हार्मोन इंसुलिन को भी बेअसर करता है।
ग्लूकोज चयापचय
ग्लूकोज कार्बोहाइड्रेट चयापचय की जैव रसायन और शरीर के समग्र चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि यह ऊर्जा का मुख्य स्रोत है।
रक्त में ग्लूकोज का स्तर एक स्थिर मान है और 4 - 6 mmol / l है। रक्त में इस तत्व के मुख्य स्रोत हैं:
- खाद्य कार्बोहाइड्रेट।
- लिवर ग्लाइकोजन।
- अमीनो एसिड।
शरीर में ग्लूकोज की खपत होती है:
- ऊर्जा उत्पादन,
- जिगर और मांसपेशियों में ग्लाइकोजन संश्लेषण,
- एमिनो एसिड का संश्लेषण,
- वसा संश्लेषण।
ऊर्जा का प्राकृतिक स्रोत
ग्लूकोज शरीर की सभी कोशिकाओं के लिए ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है। अपने स्वयं के अणुओं, मांसपेशियों के संकुचन, गर्मी उत्पादन के निर्माण के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ग्लूकोज रूपांतरण प्रतिक्रियाओं के अनुक्रम से ऊर्जा की रिहाई होती है जिसे ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है। ग्लाइकोलिसिस प्रतिक्रियाएं ऑक्सीजन की उपस्थिति में हो सकती हैं, फिर वे एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस की बात करते हैं, या ऑक्सीजन मुक्त परिस्थितियों में, तो प्रक्रिया अवायवीय होती है।
अवायवीय प्रक्रिया के दौरान, ग्लूकोज का एक अणु लैक्टिक एसिड (लैक्टेट) के दो अणुओं में परिवर्तित हो जाता है और ऊर्जा निकलती है। एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस कम ऊर्जा प्रदान करता है: ग्लूकोज के एक अणु से, एटीपी के दो अणु प्राप्त होते हैं - एक पदार्थ जिसके रासायनिक बंधन ऊर्जा जमा करते हैं। पाने का यह तरीकाऊर्जा का उपयोग कंकाल की मांसपेशियों के अल्पकालिक काम के लिए किया जाता है - 5 सेकंड से 15 मिनट तक, यानी ऑक्सीजन के साथ मांसपेशियों की आपूर्ति के तंत्र को चालू करने का समय नहीं है।
एरोबिक ग्लाइकोलाइसिस की प्रतिक्रियाओं के दौरान, ग्लूकोज का एक अणु पाइरुविक एसिड (पाइरूवेट) के दो अणुओं में परिवर्तित हो जाता है। प्रक्रिया, अपनी प्रतिक्रियाओं पर खर्च की गई ऊर्जा को ध्यान में रखते हुए, 8 एटीपी अणु देती है। पाइरूवेट आगे ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है - ऑक्सीडेटिव डिकारबॉक्साइलेशन और साइट्रेट चक्र (क्रेब्स चक्र, ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र)। इन परिवर्तनों के परिणामस्वरूप, प्रति ग्लूकोज अणु में 30 एटीपी अणु निकलेंगे।
ग्लाइकोजन एक्सचेंज
ग्लाइकोजन का कार्य एक पशु जीव की कोशिकाओं में ग्लूकोज का भंडारण है। स्टार्च पौधों की कोशिकाओं में समान कार्य करता है। ग्लाइकोजन को कभी-कभी पशु स्टार्च कहा जाता है। दोनों पदार्थ पॉलीसेकेराइड हैं जो कई गुना ग्लूकोज अवशेषों से निर्मित होते हैं। ग्लाइकोजन अणु स्टार्च अणु की तुलना में अधिक शाखित और सघन होता है।
कार्बोहाइड्रेट ग्लाइकोजन के शरीर में चयापचय की प्रक्रियाएं विशेष रूप से यकृत और कंकाल की मांसपेशियों में गहन होती हैं।
ग्लाइकोजन भोजन के 1-2 घंटे के भीतर संश्लेषित किया जाता है जब रक्त शर्करा का स्तर अधिक होता है। ग्लाइकोजन अणु के निर्माण के लिए, एक प्राइमर की आवश्यकता होती है - एक बीज जिसमें कई ग्लूकोज अवशेष होते हैं। यूटीपी-ग्लूकोज के रूप में नए अवशेष क्रमिक रूप से प्राइमर के अंत से जुड़े होते हैं। जब श्रृंखला 11-12 अवशेषों से बढ़ती है, तो समान टुकड़ों में से 5-6 की एक साइड चेन इसमें जुड़ जाती है। अब प्राइमर से आने वाली श्रृंखला के दो सिरे हैं - विकास के दो बिंदुग्लाइकोजन अणु। जब तक रक्त में ग्लूकोज की उच्च सांद्रता बनी रहती है, यह अणु बार-बार लम्बा और शाखा करता रहेगा।
भोजन के बीच, ग्लाइकोजन टूट जाता है (ग्लाइकोजेनोलिसिस), ग्लूकोज जारी करता है।
यकृत ग्लाइकोजन के टूटने से प्राप्त यह रक्त में जाता है और पूरे जीव की जरूरतों के लिए उपयोग किया जाता है। मांसपेशियों में ग्लाइकोजन के टूटने से प्राप्त ग्लूकोज का उपयोग केवल मांसपेशियों की जरूरतों के लिए किया जाता है।
गैर-कार्बोहाइड्रेट अग्रदूतों से ग्लूकोज का निर्माण - ग्लूकोनोजेनेसिस
शरीर में ग्लाइकोजन के रूप में केवल कुछ घंटों के लिए पर्याप्त ऊर्जा जमा होती है। एक दिन भूखे रहने के बाद यह पदार्थ लीवर में नहीं रहता है। इसलिए, कार्बोहाइड्रेट मुक्त आहार, पूर्ण भुखमरी, या लंबे समय तक शारीरिक कार्य के दौरान, गैर-कार्बोहाइड्रेट अग्रदूतों - अमीनो एसिड, लैक्टिक एसिड ग्लिसरॉल से इसके संश्लेषण के कारण रक्त में ग्लूकोज का सामान्य स्तर बना रहता है। ये सभी प्रतिक्रियाएं मुख्य रूप से यकृत, साथ ही गुर्दे और आंतों के श्लेष्म में होती हैं। इस प्रकार, कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन के चयापचय की प्रक्रियाएं आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़ी हुई हैं।
अमीनो एसिड और ग्लिसरॉल से भुखमरी के दौरान ग्लूकोज का संश्लेषण होता है। भोजन की अनुपस्थिति में, ऊतक प्रोटीन अमीनो एसिड, वसा फैटी एसिड और ग्लिसरॉल में टूट जाते हैं।
लैक्टिक एसिड से, ग्लूकोज को गहन व्यायाम के बाद संश्लेषित किया जाता है, जब यह एनारोबिक ग्लाइकोलाइसिस के दौरान मांसपेशियों और यकृत में बड़ी मात्रा में जमा हो जाता है। मांसपेशियों से, लैक्टिक एसिड को यकृत में स्थानांतरित किया जाता है, जहां से ग्लूकोज को संश्लेषित किया जाता है, जो काम करने के लिए वापस आ जाता हैपेशी।
कार्बोहाइड्रेट चयापचय का विनियमन
यह प्रक्रिया तंत्रिका तंत्र, अंतःस्रावी तंत्र (हार्मोन) और अंतःकोशिकीय स्तर पर संपन्न होती है। विनियमन का कार्य रक्त में ग्लूकोज के स्थिर स्तर को सुनिश्चित करना है। कार्बोहाइड्रेट चयापचय को नियंत्रित करने वाले हार्मोन में से मुख्य इंसुलिन और ग्लूकागन हैं। ये अग्न्याशय में उत्पन्न होते हैं।
शरीर में इंसुलिन का मुख्य कार्य रक्त शर्करा के स्तर को कम करना है। यह दो तरह से प्राप्त किया जा सकता है: रक्त से ग्लूकोज के शरीर की कोशिकाओं में प्रवेश को बढ़ाकर और उनमें इसके उपयोग को बढ़ाकर।
- इंसुलिन कुछ ऊतकों - मांसपेशियों और वसा की कोशिकाओं में ग्लूकोज के प्रवेश को सुनिश्चित करता है। उन्हें इंसुलिन पर निर्भर कहा जाता है। ग्लूकोज इंसुलिन की भागीदारी के बिना मस्तिष्क, लसीका ऊतक, लाल रक्त कोशिकाओं में प्रवेश करता है।
- इंसुलिन कोशिकाओं द्वारा ग्लूकोज के उपयोग को बढ़ाता है:
- ग्लाइकोलिसिस एंजाइमों का सक्रियण (ग्लूकोकाइनेज, फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस, पाइरूवेट किनेज)।
- ग्लाइकोजन संश्लेषण का सक्रियण (ग्लूकोज के ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में रूपांतरण और ग्लाइकोजन सिंथेज़ की उत्तेजना के कारण)।
- ग्लूकोनोजेनेसिस एंजाइमों का निषेध (पाइरूवेट कार्बोक्सिलेज, ग्लूकोज-6-फॉस्फेटस, फॉस्फोएनोलपाइरूवेट कार्बोक्सीकाइनेज)।
- पेंटोस फॉस्फेट चक्र में ग्लूकोज का समावेश बढ़ाएँ।
कार्बोहाइड्रेट चयापचय को नियंत्रित करने वाले अन्य सभी हार्मोन ग्लूकागन, एड्रेनालाईन, ग्लुकोकोर्टिकोइड्स, थायरोक्सिन, ग्रोथ हार्मोन, एसीटीएच हैं। वे रक्त शर्करा के स्तर को बढ़ाते हैं। ग्लूकागन जिगर में ग्लाइकोजन के टूटने और गैर-कार्बोहाइड्रेट से ग्लूकोज के संश्लेषण को सक्रिय करता हैपूर्ववर्तियों। एड्रेनालाईन जिगर और मांसपेशियों में ग्लाइकोजन के टूटने को सक्रिय करता है।
विनिमय उल्लंघन। हाइपोग्लाइसीमिया
कार्बोहाइड्रेट चयापचय के सबसे आम विकार हाइपो- और हाइपरग्लेसेमिया हैं।
हाइपोग्लाइसीमिया शरीर की एक ऐसी स्थिति है जो निम्न रक्त शर्करा के स्तर (3.8 mmol/l से नीचे) के कारण होती है। कारण हो सकते हैं: आंत या यकृत से रक्त में इस पदार्थ के सेवन में कमी, ऊतकों द्वारा इसके उपयोग में वृद्धि। हाइपोग्लाइसीमिया का कारण बन सकता है:
- लिवर पैथोलॉजी - गैर-कार्बोहाइड्रेट अग्रदूतों से बिगड़ा हुआ ग्लाइकोजन संश्लेषण या ग्लूकोज संश्लेषण।
- कार्बोहाइड्रेट भुखमरी।
- लंबी शारीरिक गतिविधि।
- गुर्दे की विकृति - प्राथमिक मूत्र से ग्लूकोज का बिगड़ा हुआ पुनर्अवशोषण।
- पाचन विकार - खाद्य कार्बोहाइड्रेट के टूटने या ग्लूकोज अवशोषण की प्रक्रिया की विकृति।
- अंतःस्रावी तंत्र की विकृति - अतिरिक्त इंसुलिन या थायराइड हार्मोन की कमी, ग्लुकोकोर्टिकोइड्स, वृद्धि हार्मोन (जीएच), ग्लूकागन, कैटेकोलामाइन।
हाइपोग्लाइसीमिया की चरम अभिव्यक्ति हाइपोग्लाइसेमिक कोमा है, जो अक्सर टाइप I डायबिटीज मेलिटस वाले रोगियों में इंसुलिन की अधिक मात्रा के साथ विकसित होती है। निम्न रक्त शर्करा से मस्तिष्क में ऑक्सीजन और ऊर्जा की कमी हो जाती है, जिससे लक्षण लक्षण उत्पन्न होते हैं। यह अत्यंत तेजी से विकास की विशेषता है - यदि आवश्यक कार्रवाई कुछ ही मिनटों में नहीं की जाती है, तो एक व्यक्ति चेतना खो देगा और मर सकता है। आमतौर पर, मधुमेह के रोगी ग्लूकोज के स्तर में गिरावट के संकेतों को पहचानने में सक्षम होते हैं।खून और जानिए क्या करना है - एक गिलास मीठा जूस पिएं या मीठा बन खाएं।
हाइपरग्लेसेमिया
एक अन्य प्रकार का कार्बोहाइड्रेट चयापचय विकार हाइपरग्लेसेमिया है - शरीर की एक ऐसी स्थिति जो लगातार उच्च रक्त शर्करा के स्तर (10 मिमीोल / एल से ऊपर) के कारण होती है। कारण हो सकते हैं:
- अंतःस्रावी तंत्र की विकृति। हाइपरग्लेसेमिया का सबसे आम कारण मधुमेह मेलेटस है। टाइप I और टाइप II मधुमेह के बीच अंतर करें। पहले मामले में, रोग का कारण इस हार्मोन को स्रावित करने वाली अग्नाशयी कोशिकाओं को नुकसान के कारण इंसुलिन की कमी है। ग्रंथि की हार अक्सर प्रकृति में ऑटोइम्यून होती है। टाइप II मधुमेह मेलिटस सामान्य इंसुलिन उत्पादन के साथ विकसित होता है, इसलिए इसे गैर-इंसुलिन निर्भर कहा जाता है; लेकिन इंसुलिन अपना कार्य नहीं करता है - यह ग्लूकोज को मांसपेशियों और वसा ऊतक की कोशिकाओं में नहीं ले जाता है।
- न्यूरोसिस, तनाव हार्मोन के उत्पादन को सक्रिय करता है - एड्रेनालाईन, ग्लुकोकोर्टिकोइड्स, थायरॉयड ग्रंथि, जो ग्लाइकोजन के टूटने और यकृत में गैर-कार्बोहाइड्रेट अग्रदूतों से ग्लूकोज के संश्लेषण को बढ़ाते हैं, ग्लाइकोजन के संश्लेषण को रोकते हैं;
- यकृत विकृति;
- ज्यादा खाना।
जैव रसायन में, कार्बोहाइड्रेट चयापचय अध्ययन और शोध के लिए सबसे दिलचस्प और व्यापक विषयों में से एक है।
