Ikan, seperti halnya vertebrata tingkat tinggi, tidak mampu melakukan biosintesis primer karbohidrat, oleh karena itu sumber utama karbohidrat bagi mereka adalah makanan, terutama yang berasal dari tumbuhan.
Dalam nutrisi ikan yang damai, karbohidrat dari pakan nabati merupakan sumber energi utama; jika kekurangan, tubuh terpaksa menggunakan sebagian besar protein dalam pakan untuk memenuhi kebutuhan energi, sehingga mengurangi efisiensi penggunaan pakan. dan menyebabkan penurunan produktivitas.
Karbohidrat dibagi menjadi tiga kelas: monosakarida, oligosakarida, polisakarida. Pakan monosakarida terutama mengandung heksosa dan pentosa (glukosa, fruktosa, manosa, galaktosa, ribosa, arabinosa). Oligosakarida paling sering diwakili oleh maltosa, sukrosa, trehalosa dan selobiosa sebagai produk konversi antara serat. Polisakarida makanan dapat dibagi menjadi dua kelompok: makanan struktural dan universal. Polisakarida struktural biasanya tidak dicerna oleh vertebrata atau dicerna oleh mikroflora usus. Ini termasuk selulosa, lignin, pentosan, dan mannan. Polisakarida makanan universal diwakili oleh glikogen dan pati.
Hewan dan ikan hanya melakukan metabolisme karbohidrat dalam bentuk monosakarida, sehingga oligosakarida dan polisakarida dalam saluran pencernaan mengalami hidrolisis enzimatik menjadi monosakarida. Penyerapan karbohidrat oleh ikan terjadi sekitar 50-60% dan tergantung pada kompleksitas strukturnya. Misalnya, pada ikan trout, karbohidrat diserap 40%, termasuk glukosa - 100%, maltosa - 90%, sukrosa - 70%, laktosa - 60%, pati mentah - 40%, pati matang - 60%.
Pada manusia dan hewan tingkat tinggi, pencernaan karbohidrat sudah dimulai rongga mulut dimana makanan dikenakan mekanis (mengunyah) dan perawatan kimia di bawah pengaruh enzim ludah yang cukup aktif - amilase dan maltase.
Ikan tidak punya kelenjar ludah. Beberapa spesies ikan memiliki gigi faring dan lempeng palatal, yang dengannya sebagian makanan digiling dan dibasahi dengan lendir yang dikeluarkan oleh selaput lendir faring dan kerongkongan. Amilase dan maltase ditemukan dalam lendir. Pada ikan predator, enzim ini tidak aktif dan tidak berperan penting dalam pencernaan. pada ikan tanpa perut seperti ikan mas, amilase dan maltase cukup aktif terlibat dalam pra-pemrosesan makanan. Makanan yang tertelan masuk ke lambung melalui kerongkongan pendek; pada ikan tanpa perut, makanan masuk ke bagian usus anterior yang agak melebar.
Pencernaan karbohidrat di perut. Pada hewan berdarah panas, karena tidak adanya atau rendahnya aktivitas enzim amilolitik dalam jus lambung, pencernaan karbohidrat di lambung praktis tidak ada. Pada ikan (belut, pike perch, mackerel, rainbow trout, yellowtail), enzim dari kelas hidrolase dan subkelas glikosidase - amilase, kitinase, lisozim, hyaluronidase, yang menghidrolisis ikatan glikosidik, ditemukan dalam jus lambung.
Kebanyakan glikosidase menunjukkan aktivitas maksimum pada pH 6,0-7,5. Reaksi asam sari lambung (pH 0,8-4,0) praktis tidak memungkinkan amilase dan hialuronidase aktif, sehingga menjaga kemungkinan kitinase dan lisozim ikut serta dalam pencernaan.
Kitinase (pH optimum 4,6-4,0) memecah kitin menjadi disakarida kitobiosa dan sebagian menjadi monomer strukturalnya N-asetil-glukosamin:
CH2OH CH2OH CH2OH
kitinase
OH H O OH H O OH H nH2O
molekul kitin
CH2-OH CH2-OH CH2-OH
m OH H O OH H + x OH H
OH OH OH OH
H NH-CO-CH3 H NH-CO-CH3 n H NH-CO-CH3
kitobiosa N-asilglukosamin
Kitin merupakan perwakilan dari mukopolisakarida dan merupakan yang utama bagian yang tidak terpisahkan jaringan integumen artropoda, yang ditemukan dalam kombinasi dengan protein dan garam mineral. Peran kitinase adalah menghidrolisis ikatan glikosidik kitin, yang berkontribusi terhadap penghancuran endoskeleton artropoda. Dengan melakukan pekerjaan ini, kitinase mendorong proses maserasi (penghancuran struktur, pencairan) makanan yang tidak diproses secara mekanis, dan dengan demikian membuatnya mudah diakses oleh aksi enzim lain. Aktivitas kitinase rendah dan penyerapan sempurna pada jaringan integumen serangga, krustasea, dan cangkang telur artemia tidak terjadi. Produk hidrolisis kitin yang dihasilkan tidak menimbulkan potensi tinggi nilai gizi dan hampir sepenuhnya dihilangkan dari tubuh.
Enzim lisozim yang sangat aktif ditemukan dalam jus lambung, yang memecah asam muramat, yang merupakan bagian dari cangkang polisakarida banyak mikroorganisme, menjadi N-asetilglukosamin. Dengan menghancurkan membran sel mikroorganisme, lisozim memfasilitasi penetrasi mikroorganisme lain enzim pencernaan di dalam sel, yang penting bagi ikan yang memakan zooplankton.
Hadir dalam jus lambung asam hidroklorik mempromosikan pembengkakan dan selaput lendir sel tumbuhan dan dengan demikian menyiapkan bagian karbohidrat dari makanan untuk hidrolisis enzimatik lebih lanjut.
Pencernaan karbohidrat di usus. Karbohidrat makanan berpindah dari lambung ke usus kecil tanpa perubahan. Pada ikan tanpa perut, karbohidrat makanan langsung masuk ke usus melalui kerongkongan yang pendek. Cairan usus dan pankreas dituangkan ke dalam lumen usus, yang mengandung hingga 22 enzim yang terlibat dalam pencernaan protein, lipid, dan karbohidrat. Pada ikan, sari usus disekresikan oleh sel epitel selaput lendir seluruh bagian usus. Bagian padat dari jus usus terutama diwakili oleh yang ditolak sel epitel, yang mengandung sebagian besar enzim pencernaan dan berfungsi sebagai sumber nutrisi endogen, mengkompensasi asupan makanan yang tidak mencukupi bahan organik. Bagian cair dari jus usus (air dan elektrolit) membantu mengencerkan isi usus dan menciptakan lingkungan basa, yang paling optimal untuk enzim jus usus dan pankreas.
Pada ikan, pencernaan utama nutrisi, termasuk karbohidrat, terjadi karena enzim yang disekresikan oleh kelenjar pankreas. Kelenjar pankreas mungkin tidak memiliki lokalisasi yang ketat dan mengeluarkan cairan melalui saluran independen atau bersama dengan empedu. Ini adalah cairan tidak berwarna dan sedikit basa (pH 7,3-8,7). Enzim jus usus dan pankreas menunjukkan aktivitas maksimum dalam kisaran pH 6,0-7,5. Pada lambung ikan, pH isi usus adalah 6,4-7,3, pada lambung ikan - 7,0-8,6. Nilai reaksi lingkungan yang diperlukan dicapai dengan adanya bikarbonat dan lendir usus dalam cairan yang disekresikan. Enzim yang terlibat dalam hidrolisis karbohidrat diwakili oleh glukosidase (karbohidrase), yang utamanya adalah amilase (-, -, - amilase), maltase, sukrase, trehalase, fosfatase. Pada beberapa ikan, laktase ditemukan dalam jumlah kecil.
Hidrolisis glikogen dan polisakarida pati terjadi dengan partisipasi empat jenis amilase: -amilase, -amilase, -amilase dan glukoamilase; - dan -amilase menghidrolisis pati dan glikogen terutama pada (1-4) - berikatan dengan disakarida maltosa, glukoamilase pada (1-6) - berikatan dengan glukosa, -amilase (enzim usus itu sendiri) secara berurutan membelah residu glukosa dari ujungnya oligo- dan polisakarida. Sebagai hasil dari aksi amilase, produk antara hidrolisis pati terbentuk - dekstrin (C6H10O5)x. Tergantung pada ukuran residu rantai amilosa, amylo-, erythro-achro- dan maltodextrins dibedakan. Ketika yang terakhir terbentuk, enzim maltase berperan dan menghidrolisis maltosa menjadi dua molekul -D-glukosa. Hidrolisis glikogen berlangsung sesuai dengan skema yang sama:
Skema hidrolisis pati (glikogen).
CH2OH CH2OH CH2OH
N N N N N N N N
OH H OH N OH H + n H2O
H OH H OH n H OH
fragmen molekul pati (glikogen) (C6H10O5)n
CH2OH CH2OH CH2OH
amilase H H H H maltase
OH H + xH2O OH N O N H H2O
H OH x H OH OH OH
dekstrin (amilo-, eritro-, maltosa
achro-, maltodekstrin)
D-glukosa
Oligases telah ditemukan di usus ikan: sukrase (invertase), laktase (galaktosidase) dan trehalase. Dalam pencernaan ikan, sukrase dan laktase tidak berperan seperti pada ikan berdarah panas, jumlahnya sedikit dan aktivitasnya sedikit. Sucrase belum ditemukan pada cyprinids. Pemecahan sukrosa dapat dilakukan oleh maltase yang lebih aktif (-glikosidase).
Pemutusan ikatan glikosidase dengan partisipasi maltase terjadi dari sisi residu -glukosa, sukrase melakukan pemutusan dari samping
Fruktosa:
Skema hidrolisis sukrosa
CH2OH CH2OH H
N sukrase
OH O CH2OH (maltase)
H OH OH H + H2O
CH2OH CH2OH H
OH H + H OH
OH OH OH CH2OH
D-glukosa, D-fruktosa
Dari oligas, yang paling aktif adalah trehalase, yang memecah disakarida trehalase:
Skema hidrolisis trehalosa
CH2OH CH2OH CH2-OH
N H N H trehalase N H
OH N OH N OH N
HE HE HE HE
TIDAK PADA TIDAK PADA TIDAK PADA
trehalosa, D-glukosa
Pada beberapa jenis alga, kandungan trehalosa bisa mencapai 10-15% bahan kering.
Pada ikan herbivora, jumlah dan aktivitas enzim amilolitik lebih tinggi dibandingkan pada ikan predator. Misalnya, amilase pada ikan mas 1000 kali lebih aktif dibandingkan pada tombak. Ikan sangat berbeda dalam aktivitas glikolitik usus, yaitu jumlah amilase dan glukosidase yang disekresikan oleh kelenjar pencernaan. Polisakarida dicerna dengan baik oleh ikan herbivora seperti ikan mas perak, ikan mas rumput, dan nila. Ikan mas mencerna pati jauh lebih buruk. Makanan mereka tidak boleh mengandung lebih dari 15-20% pati. Jika terkandung dalam makanan secara berlebihan, terjadi gangguan pencernaan dan akibatnya pertumbuhan ikan melambat tajam. Penggunaan pakan protein jangka panjang pada ikan herbivora mengubah reaksi isi usus ke sisi asam sehingga mengurangi aktivitas enzim amilolitik, meningkatkan aktivitas enzim proteolitik. Pada saat yang sama, proporsi enzim amilolitik dalam cairan pencernaan menurun.
Penyerapan karbohidrat. Pada ikan, penyerapan nutrisi utama terjadi di usus.
Kini telah terbukti secara andal bahwa tahap akhir hidrolisis biopolimer makanan terjadi pada permukaan membran mikrovili (pencernaan membran) dan dilakukan oleh eksohidrolase yang memecah molekul oligosakarida, disakarida yang lebih kecil menjadi monosakarida - produk untuk transportasi dan penyerapan . Monosakarida yang dihasilkan tanpa terdispersi menjadi lingkungan perairan diserap ke dalam mukosa usus.
Penyerapan dapat terjadi melalui beberapa cara: melalui difusi, aliran konveksi (osmotik), transpor spesifik (pasif atau aktif), melalui pinositosis.
Pinositosis pada organisme dewasa sebenarnya tidak berperan, karena radius penyelesaian membran (0,4-0,6 nm) tidak memungkinkan molekul besar menembus sel-sel selaput lendir.
Jalur difusi harus simetris, yaitu dengan gradien konsentrasi zat yang sama, aliran dari lumen usus ke dalam darah dan sebaliknya harus sama. Dengan kata lain, melalui difusi, gula masuk ke dalam darah ketika konsentrasinya tinggi di lumen usus.
Transportasi aktif sangat penting dalam proses penyerapan. dalam hal ini, monosakarida diserap dengan partisipasi kompleks transporter khusus yang memastikan pengangkutan zat melintasi membran apikal melawan gradien konsentrasi. Jalur lebih lanjut gula dari sel melalui membran basal epitelosit ke dalam darah terjadi sepanjang gradien konsentrasi.
Pada ikan, heksosa diserap lebih cepat dibandingkan pentosa. Misalnya tench lebih cepat menyerap glukosa, kemudian galaktosa, fruktosa, dan xilosa. Pada tombak, urutannya berbeda: galaktosa, glukosa, arabinosa, xilosa, fruktosa. Telah ditetapkan bahwa konsentrasi glukosa optimal yang memberikan tingkat penyerapan maksimum usus halus ikan, secara signifikan lebih rendah dibandingkan vertebrata tingkat tinggi dan berkisar antara 40-50%. Saat memberi makan ikan mas dengan makanan pekat, asam uronat paling baik diserap di usus sebagai produk oksidasi monosakarida. Berbeda dengan galaktosa, penyerapan manosa dan xilosa terjadi secara lambat. Tidak semua gula memiliki kemampuan untuk diangkut secara aktif, dan ini bergantung pada konfigurasi gula, yaitu stereoisomer mana yang diserap. D-glukosa dapat diserap dengan gradien 20 kali lipat, tetapi L-glukosa hanya berdifusi secara pasif dan menyebar secara merata di kedua sisi membran. Prinsip yang sama berlaku untuk pengangkutan D-galaktosa dan sebagian besar gula lainnya. Berbeda dengan L-galaktosa, mannose, rhamnose, dan fruktosa seri L praktis tidak disuplai dan tidak termasuk dalam metabolisme. D-glukosamin tidak diangkut secara langsung, tetapi memiliki efek penghambatan penyerapan glukosa.
Proses pencernaan karbohidrat melalui membran dan penyerapan produk hidrolisisnya ditentukan oleh sifat substrat, berubah seiring bertambahnya usia ikan dan tunduk pada fluktuasi musiman.
Kebutuhan karbohidrat tubuh orang dewasa adalah 350-400 g per hari, sedangkan selulosa dan serat pangan lainnya minimal 30-40 g.
Makanan terutama memasok pati, glikogen, selulosa, sukrosa, laktosa, maltosa, glukosa dan fruktosa, ribosa.
Pencernaan karbohidrat di saluran cerna
Rongga mulut
Enzim α-amilase yang mengandung kalsium masuk ke sini dengan air liur. PH optimumnya adalah 7,1-7,2, diaktifkan oleh ion Cl –. Makhluk endoamilase, ia secara acak memutuskan ikatan α1,4-glikosidik internal dan tidak mempengaruhi jenis ikatan lainnya.
Di rongga mulut, pati dan glikogen dapat dipecah oleh α-amilase menjadi dekstrin– oligosakarida bercabang (dengan ikatan α1,4- dan α1,6) dan tidak bercabang (dengan ikatan α1,4). Disakarida tidak dihidrolisis oleh apapun.
Perut
Karena pH yang rendah, amilase menjadi tidak aktif, meskipun pemecahan karbohidrat berlanjut selama beberapa waktu di dalam bolus.
Usus
Di dalam rongga usus halusα-amilase pankreas bekerja dengan menghidrolisis ikatan α1,4 internal pada pati dan glikogen membentuk maltosa, maltotriosa, dan dekstrin.
Para siswa, dokter, dan kolega yang terhormat.
Adapun pencernaan homopolisakarida (pati, glikogen) di saluran pencernaan...
Dalam kuliah saya ( pdf-format) ditulis tentang tiga enzim yang disekresikan oleh jus pankreas: α-amilase, oligo-α-1,6-glukosidase, isomaltase.
NAMUN, setelah dicek ulang ternyata tidak ada satu pun tertangkap bagi saya (November 2019) publikasi di Internet berbahasa Inggris tidak menyebutkan pankreas Oligo-α-1,6-glukosidase Dan isomaltase. Pada saat yang sama, di RuNet, referensi semacam itu ditemukan secara teratur, meskipun ada perbedaan - baik itu enzim pankreas, atau terletak di dinding usus.
Dengan demikian, data tersebut tidak cukup terkonfirmasi atau tercampur atau bahkan salah. Oleh karena itu, untuk saat ini saya menghapus penyebutan enzim ini dari situs dan akan mencoba mengklarifikasi informasinya.
Selain pencernaan rongga, terdapat pula pencernaan parietal yang dilakukan dengan cara:
- sukrase-isomaltase kompleks (judul kerja sukrase) - V jejunum menghidrolisis ikatan α1,2-, α1,4-, α1,6-glikosidik, memecah sukrosa, maltosa, maltotriosa, isomaltosa,
- Kompleks β-glikosidase (judul kerja laktase) – menghidrolisis ikatan β1,4-glikosidik dalam laktosa antara galaktosa dan glukosa. Pada anak-anak, aktivitas laktase sangat tinggi bahkan sebelum lahir dan terus berlanjut level tinggi sampai 5-7 tahun, setelah itu menurun,
- kompleks glikoamilase - terletak di bagian bawah usus kecil, memutuskan ikatan α1,4-glikosidik dan memotong residu glukosa terminal dalam oligosakarida dari ujung pereduksi.
Peran selulosa dalam pencernaan
Selulosa tidak dicerna oleh enzim manusia, karena enzim yang sesuai tidak terbentuk. Tapi di usus besar di bawah pengaruh enzim mikroflora sebagian dapat dihidrolisis menjadi selobiosa dan glukosa. Glukosa sebagian digunakan oleh mikroflora itu sendiri dan dioksidasi menjadi asam organik(minyak, susu), yang merangsang motilitas usus. Bagian kecil glukosa dapat diserap ke dalam darah.
Kebutuhan karbohidrat tubuh orang dewasa adalah 350-400 g per hari, sedangkan selulosa dan serat pangan lainnya minimal 30-40 g.
Makanan terutama memasok pati, glikogen, selulosa, sukrosa, laktosa, maltosa, glukosa dan fruktosa, ribosa.
Pencernaan karbohidrat di saluran cerna
Rongga mulut
Enzim α-amilase yang mengandung kalsium masuk ke sini dengan air liur. PH optimumnya adalah 7,1-7,2, diaktifkan oleh ion Cl –. Makhluk endoamilase, ia secara acak memutuskan ikatan α1,4-glikosidik internal dan tidak mempengaruhi jenis ikatan lainnya.
Di rongga mulut, pati dan glikogen dapat dipecah oleh α-amilase menjadi dekstrin– oligosakarida bercabang (dengan ikatan α1,4- dan α1,6) dan tidak bercabang (dengan ikatan α1,4). Disakarida tidak dihidrolisis oleh apapun.
Perut
Karena pH yang rendah, amilase menjadi tidak aktif, meskipun pemecahan karbohidrat berlanjut selama beberapa waktu di dalam bolus.
Usus
α-amilase pankreas bekerja di rongga usus halus, menghidrolisis ikatan α1,4 internal pada pati dan glikogen untuk membentuk maltosa, maltotriosa, dan dekstrin.
Para siswa, dokter, dan kolega yang terhormat.
Adapun pencernaan homopolisakarida (pati, glikogen) di saluran pencernaan...
Dalam kuliah saya ( pdf-format) ditulis tentang tiga enzim yang disekresikan oleh jus pankreas: α-amilase, oligo-α-1,6-glukosidase, isomaltase.
NAMUN, setelah dicek ulang ternyata tidak ada satu pun tertangkap bagi saya (November 2019) publikasi di Internet berbahasa Inggris tidak menyebutkan pankreas Oligo-α-1,6-glukosidase Dan isomaltase. Pada saat yang sama, di RuNet, referensi semacam itu ditemukan secara teratur, meskipun ada perbedaan - baik itu enzim pankreas, atau terletak di dinding usus.
Dengan demikian, data tersebut tidak cukup terkonfirmasi atau tercampur atau bahkan salah. Oleh karena itu, untuk saat ini saya menghapus penyebutan enzim ini dari situs dan akan mencoba mengklarifikasi informasinya.
Selain pencernaan rongga, terdapat pula pencernaan parietal yang dilakukan dengan cara:
- sukrase-isomaltase kompleks (judul kerja sukrase) – di jejunum menghidrolisis ikatan α1,2-, α1,4-, α1,6-glikosidik, memecah sukrosa, maltosa, maltotriosa, isomaltosa,
- Kompleks β-glikosidase (judul kerja laktase) – menghidrolisis ikatan β1,4-glikosidik dalam laktosa antara galaktosa dan glukosa. Pada anak-anak, aktivitas laktase sangat tinggi sebelum lahir dan tetap pada tingkat tinggi hingga usia 5-7 tahun, setelah itu menurun.
- kompleks glikoamilase - terletak di bagian bawah usus kecil, memutuskan ikatan α1,4-glikosidik dan memotong residu glukosa terminal dalam oligosakarida dari ujung pereduksi.
Peran selulosa dalam pencernaan
Selulosa tidak dicerna oleh enzim manusia, karena enzim yang sesuai tidak terbentuk. Tapi di usus besar di bawah pengaruh enzim mikroflora sebagian dapat dihidrolisis menjadi selobiosa dan glukosa. Glukosa sebagian digunakan oleh mikroflora itu sendiri dan dioksidasi menjadi asam organik (butirat, laktat), yang merangsang motilitas usus. Sebagian kecil glukosa dapat diserap ke dalam darah.
Ini adalah karbohidrat yang jumlah residu monosakaridanya melebihi sepuluh dan bisa mencapai puluhan ribu. Jika karbohidrat kompleks terdiri dari residu monosakarida yang identik disebut homosakarida, jika terdiri dari residu monosakarida yang berbeda disebut heterosakarida.
2.3.1. Homopolisakarida
Keras, tidak mempunyai rasa manis. Perwakilan utama homopolisakarida adalah pati dan glikogen.
Pati.
Terdiri dari amilosa dan amilopektin, merupakan cadangan gizi pada tumbuhan (butir pati dalam umbi kentang, biji-bijian sereal). Kandungan amilosa pada pati 15-20%, amilopektin 75-85%. Amilosa mengandung sekitar 100 - 1000, amilopektin - 600 - 6000 residu glukosa.
Glikogen
Pati hewani.Mengandung 6.000 hingga 300.000 residu glukosa. Dapat disimpan sebagai cadangan sebagai sumber energi cadangan. Jumlah glikogen terbesar disimpan di sel hati (7%), di otot rangka (1-3%), di jantung (0,5%). saluran pencernaan enzim amilase; dalam sel hewan, glikogen dipecah oleh glikogen fosforilase.
Serat (selulosa).
Komponen utama dinding sel tumbuhan, tidak larut dalam air, terdiri dari 2000-11000 residu glukosa yang dihubungkan oleh ikatan beta-glikosidik di dalam tubuh peran penting dalam merangsang motilitas usus.
Gambar 1. Skema struktur rantai pati - amilosa (a), amilopektin (b) dan bagian molekul glikogen (c).
2.3.2. Heteropolisakarida
Ini adalah karbohidrat kompleks, terdiri dari dua atau lebih monosakarida, paling sering dikaitkan dengan protein atau lipid.
Asam hialuronat.
Polimer linier yang terdiri dari asam glukuronat dan asetilglukosamin. Ini adalah bagian dari dinding sel, cairan sinovial, badan vitreous, menyelimuti organ dalam, dan merupakan pelumas bakterisida seperti jeli.
Kondroitin sulfat.
Polimer bercabang terdiri dari asam glukuronat dan N-asetilglukosamin. Berfungsi sebagai komponen struktural utama jaringan tulang rawan, tendon, dan kornea mata; juga ditemukan pada tulang dan kulit.
3. Norma karbohidrat dalam makanan
Cadangan karbohidrat dalam tubuh tidak melebihi 2-3% dari berat badan. Karena mereka, cadangan energi orang yang tidak terlatih dapat ditempuh tidak lebih dari 12 jam, dan untuk atlet bahkan kurang dari itu. Dengan konsumsi karbohidrat yang normal, tubuh atlet bekerja lebih hemat dan tidak mudah lelah. Oleh karena itu, pasokan karbohidrat yang konstan dari makanan sangat diperlukan. Kebutuhan tubuh akan glukosa bergantung pada tingkat pengeluaran energi. Ketika intensitas dan beratnya pekerjaan fisik meningkat, kebutuhan karbohidrat meningkat. Norma karbohidrat dalam makanan sehari-hari adalah 400 gram. bagi orang yang tidak berolahraga; untuk atlet dari 600 hingga 1000 gr. 64% karbohidrat masuk ke dalam tubuh dalam bentuk pati (roti, sereal, pasta), 36% dalam bentuk gula sederhana (sukrosa, fruktosa, madu, zat pektin).
4. Pencernaan karbohidrat di saluran cerna
Saat mempelajari proses pencernaan karbohidrat, seseorang harus mengingat enzim yang terlibat di dalamnya, mengetahui kondisi kerjanya di berbagai bagian saluran pencernaan, dan mengetahui produk antara dan akhir hidrolisis.
Karbohidrat kompleks pada makanan yang masuk ke dalam tubuh manusia memiliki struktur yang berbeda dengan karbohidrat yang masuk ke dalam tubuh manusia. Jadi, polisakarida yang membentuk pati tanaman - amilosa dan amilopektin - adalah polimer glukosa yang linier atau bercabang lemah, dan pati tubuh manusia - glikogen - berdasarkan residu glukosa yang sama, membentuk polimer yang berbeda - sangat bercabang. struktur. Oleh karena itu, penyerapan oligo- dan polisakarida makanan dimulai dengan pemecahan hidrolitiknya (di bawah pengaruh air) menjadi monosakarida selama pencernaan.
Pemecahan karbohidrat secara hidrolitik selama pencernaan terjadi di bawah aksi enzim glikosidase, yang memecah ikatan glikosidik 1-4 dan 1-6 dalam molekul karbohidrat kompleks. Karbohidrat sederhana tidak dapat dicerna; hanya sebagian yang dapat difermentasi di usus besar di bawah pengaruh enzim mikroba.
Glikosidase termasuk amilase air liur, jus pankreas dan usus, maltase air liur dan jus usus, dekstrinase terminal, sukrase dan laktase jus usus. Glikosidase aktif dalam lingkungan yang sedikit basa dan terhambat dalam lingkungan yang asam, kecuali amilase air liur, yang mengkatalisis hidrolisis polisakarida dalam lingkungan yang sedikit asam dan kehilangan aktivitas dengan meningkatnya keasaman.
Di rongga mulut, pencernaan pati dimulai di bawah pengaruh amilase air liur, yang memecah 1-4 ikatan glikosidik antara residu glukosa di dalam molekul amilosa dan amilopektin. Dalam hal ini, dekstrin dan maltosa terbentuk. Air liur juga mengandung sejumlah kecil maltase, yang menghidrolisis maltosa menjadi glukosa. Disakarida lain tidak terurai di mulut
Sebagian besar molekul polisakarida tidak sempat terhidrolisis di mulut. Campuran molekul besar amilosa dan amilopektin dengan molekul yang lebih kecil - dekstrin. Maltosa dan glukosa masuk ke lambung. Lingkungan jus lambung yang sangat asam menghambat enzim ludah, sehingga transformasi karbohidrat lebih lanjut terjadi di usus, yang jusnya mengandung bikarbonat yang menetralkan asam klorida dari jus lambung. Amilase dari cairan pankreas dan usus lebih aktif dibandingkan amilase air liur. Jus usus juga mengandung dekstrinase terminal, yang menghidrolisis 1-6 ikatan dalam molekul amilopektin dan dekstrin. Enzim-enzim ini menyelesaikan pemecahan polisakarida menjadi maltosa. Mukosa usus juga menghasilkan enzim yang mampu menghidrolisis disakarida: maltase, laktase, sukrase. Di bawah pengaruh maltase, maltosa dipecah menjadi dua glukosa; sukrosa, di bawah pengaruh sukrase, dipecah menjadi glukosa dan fruktosa;
Cairan pencernaan kekurangan enzim selulase, yang menghidrolisis selulosa yang berasal dari makanan nabati. Namun, terdapat mikroorganisme di usus yang enzimnya dapat memecah sebagian selulosa. Dalam hal ini, selobiosa disakarida terbentuk, yang kemudian terurai menjadi glukosa.
Selulosa yang tidak terpecah adalah iritasi mekanis pada dinding usus, mengaktifkan gerak peristaltiknya dan mendorong pergerakan massa makanan.
Di bawah pengaruh enzim mikroba, produk pemecahan karbohidrat kompleks dapat mengalami fermentasi, sehingga terbentuk asam organik, CO 2, CH 4 dan H 2. Diagram transformasi karbohidrat dalam sistem pencernaan disajikan pada diagram.
Monosakarida yang terbentuk sebagai hasil hidrolisis karbohidrat memiliki struktur yang sama pada semua organisme hidup. Di antara produk pencernaan, glukosa mendominasi (60%), juga merupakan monosakarida utama yang beredar dalam darah. Di dinding usus, fruktosa dan galaktosa sebagian diubah menjadi glukosa, sehingga kandungannya dalam darah yang mengalir dari usus lebih besar daripada di rongganya.
Penyerapan monosakarida merupakan proses fisiologis aktif yang membutuhkan konsumsi energi. Ini disediakan oleh proses oksidatif yang terjadi di sel-sel dinding usus. Monosakarida memperoleh energi melalui interaksi dengan molekul ATP dalam reaksi yang produknya adalah ester fosfor dari monosakarida. Ketika berpindah dari dinding usus ke dalam darah, ester fosfor dipecah oleh fosfatase, dan monosakarida bebas memasuki aliran darah. Masuknya mereka dari darah ke dalam sel berbagai organ juga disertai dengan fosforilasinya.
Namun, laju transformasi dan munculnya glukosa dalam darah berbeda untuk produk yang berbeda. Mekanisme proses biologis ini tercermin dalam konsep “indeks glikemik” (GI), yang menunjukkan laju konversi karbohidrat makanan (pati, glikogen, sukrosa, laktosa, fruktosa, dll) menjadi glukosa darah.
Syarat utama penyerapan karbohidrat dalam tubuh adalah kelarutannya. Monosakarida memiliki kualitas ini. Oleh karena itu, proses pencernaan karbohidrat di saluran cerna direduksi menjadi pemecahan karbohidrat dengan berat molekul tinggi menjadi monosakarida.
1. Rongga mulut. Di bawah aksi enzim amilase, polisakarida sebagian dipecah menjadi dekstrin.
2. Perut. Pencernaan karbohidrat tidak terjadi karena lingkungan asam di lambung.
3. Usus halus. Banyak enzim, lingkungan sedikit basa pH 7,8-8,2 memastikan aktivitas enzim optimal. Pencernaan karbohidrat secara lengkap terjadi di sini. Di bawah aksi amilase, pati dipecah menjadi dekstrin dan kemudian menjadi maltosa. Enzim disakarida memecah disakarida menjadi monosakarida. Sukrosa: untuk glukosa dan fruktosa. Maltosa: per dua molekul glukosa. Laktosa: menjadi glukosa dan galaktosa. Monosakarida diserap melalui dinding usus kecil ke dalam darah. Dari karbohidrat tersebut, hanya serat yang tidak terhidrolisis karena kekurangan enzim, melainkan masuk ke usus besar.
4. Usus besar. Serat terurai di bawah aksi enzim beta-glukosidase yang disekresikan oleh mikroba. Sebagian digunakan untuk kehidupan mikroorganisme itu sendiri, sebagian lagi terlibat dalam pembentukan feses dan dikeluarkan dari tubuh. Signifikansi biologis serat: menciptakan volume makanan, meningkatkan motilitas usus, membersihkan vili usus kecil.
5. Hati. Monosakarida masuk ke hati melalui vena portal. Di hati, galaktosa dan fruktosa serta monosakarida lainnya diubah menjadi glukosa. Hanya ada glukosa dalam darah. Di hati terjadi: sintesis glikogen dan pengendapannya, jika perlu, pemecahan glikogen menjadi glukosa; pembentukan glukosa dari komponen non karbohidrat (asam laktat, gliserol dan beberapa asam amino). Proses ini disebut glukoneogenesis. Glukosa yang tersisa digunakan untuk lingkaran besar sirkulasi darah dan dikirim ke jaringan dan organ. Masuknya glukosa terjadi dengan partisipasi hormon insulin (kecuali sel otak). Pada permukaan semua sel (kecuali sel otak) terdapat protein reseptor untuk berinteraksi dengan insulin. Glukosa mencapai sel-sel otak melalui difusi sederhana. Secara intraseluler di mitokondria, glukosa dipecah menjadi karbon dioksida dan air, dengan energi disimpan dalam bentuk molekul ATP. kamu Orang yang sehat Normalnya, darah mengandung 3,33-5,55 mmol/l glukosa. Tidak ada glukosa dalam urin, karena ketika terbentuk, glukosa diserap kembali.
Kebutuhan glukosa sel bervariasi. Miosit memanfaatkan glukosa secara maksimal selama pekerjaan fisik, dan saat tidur, kebutuhannya minimal. Kebanyakan sel mampu menyimpan glukosa dalam jumlah terbatas, kecuali tiga jenis sel yang berfungsi sebagai depot glukosa: hepatosit, miosit, dan adiposit. Mereka menangkap glukosa dari darah ketika kandungannya tinggi. Jika kadar glukosa dalam darah menurun, maka glukosa dilepaskan dari depot. Sel hati dan miosit menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen. Proses sintesisnya disebut glikogenesis. Proses sebaliknya disebut glikogenolisis. Adiposit menyimpan glukosa dalam bentuk gliserol yang termasuk dalam trigliserida. Mereka terurai hanya setelah cadangan glikogen habis. Otak tidak mampu menyimpan glukosa, sehingga bergantung pada masuknya glukosa ke dalam darah (kadar minimal 3 mmol/l).
