A szénhidrátok február 20.

Átírás

1 A szénhidrátok február 20.

2 Sok van, mi csodálatos, De az embernél nincs semmi csodálatosabb. Szophoklész: Antigoné i:am 2

3 Táplálkozási alapfogalmak III. Metabolizmus: Jelentése: anyagcsere, a görög metabolé szóból származik, amelynek jelentése változás, változtatás Anabolizmus: Felépítő, szintetizáló, asszimiláló folyamatok, melyek során egyszerűbb anyagokból összetett anyagok keletkeznek, szintén görög eredetű szó (asszimiláció) Katabolizmus: Lebontó, disszimiláló természetű folyamatok Nagy energiatartalmú redukált vegyületek kis energiatartalmú oxidált vegyületekké alakulnak i:am 3

4 A tápanyagok sorsa 1. TÁPLÁLÉKFELVÉTEL 2. EMÉSZTÉS 3. FELSZÍVÓDÁS 4. TRANSZPORT: (INTERMEDIER ANYAGCSERE) 5. ANABOLIKUS vagy KATABOLIKUS FOLYAMATOK i:am 4

5 Emésztés Az ételek tápanyagainak felszívódásra történő előkészítése A Nagyobb tápanyag-molekulák kisebb egységekre bomlanak: fehérjék aminosavak zsírok zsírsavak, monogliceridek keményítők glükóz Szabályozását idegi mechanizmusok és hormonok végzik A folyamat a tápcsatorna mechanikai hatásai és az enzimek segítségével zajlik i:am 5

6 Felszívódás A kisebb tápanyag-molekulák átjutása a bélhámsejtek nyálkahártyáján, majd a nyirok, illetve a vérkeringésbe kerülése. A sejtmembránon történő átjutás lehet: passzív transzport diffúzió: energiát nem igényel, magasabb koncentrációjú folyadéktér irányába történik az áramlás, (víz, vízben oldódó vitaminok, egyes gyógyszerek, zsírban oldódó anyagok) facilitált diffúzió: egy transzportfehérje segíti a molekulák átjutását a membránon, (fruktóz) aktív transzport energiaigényes folyamat, a szükséges energiát az ATP szolgáltatja, szállítófehérje segítségével, a koncentráció grádiens ellenében is történhet a felszívódás, pl. ásványi anyagok (Na, K, Ca, Fe, I, PO4) glükóz, galaktóz, aminosavak pinocitózis vagy endocitózis: a bélhámsejt membránja bekebelezi a béltartalom egy részét (idegen fehérje, allergiás reakciók) i:am 6

7 Felszívódás helyei Száj víz, glükóz, alkohol, egyes mérgek, egyes gyógyszerek a szájból felszívódó anyagcseretermékek nem közvetlenül a májba kerülnek Gyomor ugyanazok, mint a szájból, de egyes gyógyszerek és az alkohol felszívódása már számottevő lehet Vékonybél a tápanyagok felszívódásának döntő hányada itt történik Vastagbél ásványi anyagok (K, Na), vitaminok (K, B12, riboflavin, tiamin) i:am 7

8 Transzport (intermedier anyagcsere) Nyirokrendszeren keresztül: a lipidek, a zsírban oldódó vitaminok és a lipofil gyógyszerek jutnak a vénás keringésbe Közvetlenül a vérkeringésbe jutnak: a vízben oldódó anyagok (monoszacharidok, aminosavak, ásványi anyagok, vízben oldódó vitaminok) i:am 8

9 A szénhidrátok I. Szacharidok: növények által, fotoszintézis során termelt, szén, oxigén és hidrogéntartalmú szerves vegyületek, melyekben a H:O arány legtöbbször 2:1 (akár a vízben), ezért régen a szén hidrátjainak gondolták őket Energiatartalmuk: 4,6 kcal grammonként Három, esetleg négy csoportba oszthatók: Monoszacharidok (Glükóz, Fruktóz) Diszacharidok (Szacharóz) (Oligoszcaharidok) Poliszacharidok (Keményítők) i:am 9

10 Monoszacharidok GLÜKÓZ FRUKTÓZ Hat szénatomos cukrok: C 6 H 12 O 6 összegképlettel jellemezhetők A legegyszerűbb cukrok: savas vagy enzimes lebontással nem bonthatók tovább egyszerűbb cukormolekulákká. A nyílt láncú szerkezetben található karbonil csoport alapján két alapvető típust különböztetünk meg: aldózok: a karbonilcsoport mindig láncvégen található, így ezek a vegyületek oxidálhatók (szőlőcukor = glükóz, galaktóz, ribóz) ketózok: a karbonilcsoport a 2. szénatomon van (fruktóz) Vízben jól oldódnak, édes ízűek (gyümölcscukrot 2-3 -szor édesebbnek érezzük a szőlőcukornál) i:am 10

11 Diszacharidok SZACHARÓZ LAKTÓZ Két monoszacharid molekulából képződnek vízkilépéssel Legfontosabbak: szacharóz vagy répacukor = hétköznapi cukor laktóz vagy tejcukor maltóz, vagy malátacukor, és a cellobióz. Szintén édes ízű, vízben oldható vegyületek. (Az oligoszacharidok kis számú monoszacharid-egység összekapcsolódása során jönnek létre) i:am 11

12 Poliszacharidok AMILOPEKTIN n számú monoszacharid-egység összekapcsolódása által létrejövő óriásmolekulák, más néven makromolekulák Rengeteg, változatos megjelenésű vegyület közül a legfontosabbak: Keményítő = növényi tartaléktápanyag, az állatok is képesek hasznosítani Glikogén ( állati keményítő ) = állati tartaléktápanyag Cellulóz = növényi sejtfal felépítő (csak kérődző állatok képesek megemészteni) Enzimek, vagy savas hidrolízis által kisebb alkotórészeikre (oligo-, di-, majd monoszacharidokká) bonthatóak Vízben nem (vagy csak nagyon rosszul) oldódnak, ízük nem édes i:am 12

13 A szénhidrátok élettani jelentősége NEM ESSZENCIÁLISAK! Energiatermelés Primer energiaszolgáltatók Gyorsan mobilizálható, de korlátos kapacitású raktárakban tárolódnak (Izom, máj) A zsírok is a szénhidrátok tüzében égnek el A gyors regeneráció csodafegyvere: 5%-os szabály (ozmózis) + egy kis Na és K! DNS, RNS-alkotók Állóképességi erőpróbák teljesítése lehetetlen nélkülük! Az élelmi rostok táplálkozástani jelentősége kiemelkedő! i:am 13

14 A keményítők emésztése A poliszacharidok bontása már a szájban elkezdődik az α-amiláz hatására rövidebb hosszúságú poliszacharid egységek, dextrinek jönnek létre (kenyér édessége) a nyál-amiláz szerepe azonban korlátozott, mivel a táplálék rövid ideig tartózkodik szájban és a gyomorban megszűnik az amiláz aktivitás A táplálék keményítőinek döntő részét a hasnyálmirigy által termelt α-amiláz bontja a vékonybélben Hőkezelés hatására jelentősen javul (burgonya) i:am 14

15 A diszacharidok emésztése Döntően a vékonybél bélhámsejtjei által termelt diszacharidázok (maltáz, szacharáz, laktáz) bontják monoszacharidokra csecsemőkben nagy a laktáz-aktivitás, ami az életkor előrehaladtával csökken felnőttek 10-15%-ának szervezete nem termel megfelelő mennyiségű laktázt (α-galaktozidáz) (tejcukor-érzékenység, laktózintolerancia) a népesség kisebb hányadánál szacharáz hiány is előfordulhat i:am 15

16 A szénhidrátok felszívódása A szénhidrát bontás végtermékei a monoszacharidok A VÉKONYBÉL bélhámsejtjein és a bél kapillárisokon keresztül jutnak el a vérkeringésbe Felszívódásuk lehet aktív vagy passzív glükóz, galaktóz nátriumfüggő aktív transzport fruktóz (43) facilitált diffúzió (lassúbb a felszívódása, mint a glükózé (100), illetve a galaktózé (110)) A fruktóz és a galaktóz döntően a májban alakul át glükózzá Kis mennyiségben diszacharidok is felszívódhatnak, de már a bélhámsejtekben tovább bomlanak monoszacharidokra i:am 16

17 A monoszacharidok felszívódása A bélhámsejt tápcsatorna felőli membránjában lévő transzmembrán kötőfehérjét (glukóz tarnszporter, SGLT1) a Na + ion aktiválja, így a lumenből az IC-térbe emeli a glukózt. A monoszacharidok között a mikrobolyhokban lévő kötőfehérjéért vetélkedés folyik. Az IC Na + iont a savóshártya oldali Na-K pumpa ATP-t felhasználva juttatja a vérbe. Az IC glukóz egy része metabolizálódva energiát szolgáltat, megmaradó hányada egy másik tarnszporterrel (GLUT2) a vérbe kerül. A fruktóz felszívódása teljesen passzív diffúzió, mivel a két transzporter fehérjéjének (GLUT5 és GLUT2) aktiválása nem igényel energiát. A tejcukor részét képező galaktóz a glukóz felszívódás mechanizmusát követi. IC = intracelluláris tér: sejten belüli tér i:am 17

18 A CHO-bevitel buktatója: OZMÓZIS A sejthártya féligáteresztő membrán Ionok, illetve töltéssel rendelkező molekulák (fehérjék, szénhidrátok, egyebek) nem, de a víz szabadon áramlik át Ha az IC ozmotikus koncentrációja nagyobb, mint a környezetének (a környezet hipo-ozmotikus), akkor a sejtbe víz áramlik IC = intracelluláris tér: sejten belüli tér Ha viszont a környezet (gyomor, ill. béltartalom) ozmotikus nyomása nagyobb (hiperozmotikus), a víz kiáramlik a sejtből (gyomorkotyogás) Tömény (> 8%) oldatból nem szívódik fel CHO! - el sem jut a vékonybélig Agyoncsapja a hőszabályozást is, mert gátolja a víz felszívódását (gyomorkotyogás = a víz fordított irányt vett: szervezet gyomor) A Na-K pumpa segít! (modern gélek is ezt provokálják) i:am 18

19 Az ozmózis jelensége Stephen Hales angol lelkész 1733 Félig áteresztő hártya Eltérő koncentráció Azonos térfogat vízáramlás Azonos koncentráció Eltérő térfogat i:am 19

20 A CHO-oldatok hígitása VÍZ HOZZÁADÁSI KÖTELEZETTSÉG (deciliterben)! H2Otartalom oldatsűrűség 100 g (ml) oldat CHO-tartalom (grammban) CHOtartalom % 8,0 92,0 2,3 2,4 2,5 2,6 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,5 3,6 7% 7,0 93,0 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 3,3 3,5 3,6 3,7 3,9 4,0 4,1 6% 6,0 94,0 3,1 3,3 3,4 3,6 3,8 3,9 4,1 4,2 4,4 4,5 4,7 4,9 5% 5,0 95,0 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 4,9 5,1 5,3 5,5 5,7 5,9 4% 4,0 96,0 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,2 6,5 6,7 7,0 7,2 7,4 Az oldatok sűrűségét alapvetően a molekulaszám határozza meg: minél több C- atomot tartalmaz az oldatban lévő CH annál több üzemanyag jut a szervezetünkbe Modern gélek 14-15%-os CH-oldatot jelentenek az ajánlott vízmennyiség bevitele mellett! a Na-tartalom 0,74g /100g! Az ajánlottnál azért hígítsuk jobban! Nem muszáj csak édességet fogyasztani: a sós keksz, pogácsa, stb. is kiváló i:am 20

21 A CHO-oldatok hígitása II. Az étkezés során bevitt szénhidrátok hatékony felszívódása érdekében nem ajánlott a 8%-os töménységet túllépni! Alábbiakban néhány 8%-os oldat A Mono- és Di-szacharidok amellett, hogy kevesebb C-atomot tartalmaznak, mint az összetett cukrok (oligo-, és poliszacharidok), a glikémiás indexük is magas, az általuk provokált inzulinválasz az agyműködést befolyásolhatja! 100 gr élelmiszer Kcal Fehérje Zsír (gr) Szénhidrát (gr) vízpótlás dl-ben Palacsinta 232 5,0 12,0 25,0 2,9 Pogácsa (vajas) 437 9,0 21,0 50,0 5,8 Mogyorókrém 536 6,5 31,0 57,0 6,6 Nutella 517 7,0 30,3 54,0 6,2 Ropi 347 9,0 0,5 75,3 8,7 Háztartási keksz 414 9,8 6,8 78,0 9, i:am 21

22 A glikémiás index (GI) Az élelmiszerek 1000 kj-nyi mennyiségének vércukoremelő képessége a glükózhoz ( szőlőcukor) képest, százalékban. Vércukorszint: a vér glükóz-tartalma (más cukor, fruktóz is található benne.) GI-indexe elsősorban a szénhidrátot tartalmazó élelmiszereknek van a szénhidrátokat a szervezet szinte kivétel nélkül glukózzá alakítja a máj képes glukózt előállítani más, elsősorban a fehérjelebontás során keletkező vegyületekből is (glükoneogenezis), így szénhidrátot nem/alig tartalmazó ételeknél is mérhető lehet a közvetett vércukoremelő hatás A GI értékét az ételben található anyagokon kívül befolyásolja az elkészítés módja is i:am 22

23 A glikémiás index (GI) II. GI érték élelmiszer nagyon magas % szőlőcukor, malátacukor, méz, cukros üdítőitalok, gabona-, kukorica-, rizspehely magas 70-90% (répa- vagy nád) cukor, fehérlisztből készült pékáruk és főtt tészták, szőlő, tejberizs közepes 50-70% kukorica, főtt rizs, banán, cukrozatlan gyümölcslé alacsony 30-50% tej, joghurt, kefir, a legtöbb hazai gyümölcs, durumbúzából készült spagetti és makaróni igen alacsony 30% alatt bab, lencse, dió, mogyoró, retek, paprika, paradicsom, fruktóz i:am 23

24 A vércukor-szintet szabályozó hormonok Inzulin: a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteinek -sejtjei termelik A vérkeringésbe került glükózra reagálnak és inzulint szabadítanak fel keringési rendszerbe. A máj-, izom- és zsírsejtjei a glükózt fel tudják venni Glükagon: a hasnyálmirigy -sejtjei termelik Máj glükózt ad le a vérbe emelkedik a vércukor-szint Adrenalin: mellékvesevelő hormonja: Máj glükózt ad le a vérbe emelkedik a vércukor-szint i:am 24

25 Cukorbetegség I. 1-es típusú inzulinfüggő diabetes mellitus: autoimmun betegség [esetek 10%] Oka: abszolút inzulinhiány A szervezet immunrendszere idegenként ismeri fel a saját sejtek egy részét, és autoimmun gyulladás következtében elpusztulnak a hasnyálmirigy inzulint termelő béta-sejtjei 2-es típusú nem inzulinfüggő diabetes mellitus: [esetek 90%] Oka: a magas glikémiás indexű CHO-k fogyasztása Étkezésenkénti hatalmas inzulinlöket miatt a sejtek védekezni kezdenek a beléjük pumpált túl sok cukor ellen, és kialakul az inzulinrezisztencia A hasnyálmirigy még több inzulint termel a sejtek viszont egyre jobban ellenállnak Lehetséges következmények: Vakság, lábamputáció, érelmeszesedés, infarktus és impotencia Kezelése a kezdeti szakaszban életmód változtatással hatékony Szoros kapcsolat az elhízással i:am 25

26 Cukorbetegség II. 1-es típusú diabetes mellitus 2-es típusú diabetes mellitus Oka inzulinhiány inzulinrezisztencia/relatív inzulinhiány Életkor bármely életkor, gyakrabban gyerekvagy fiatalkor felnőttkor (40. életévtől), a korhatár csökken Testsúly általában normális normális vagy elhízott (2b típus) Kialakulása általában gyors lassú Béta-sejtek kevesebb mint 10% kezdetben normális, később csökken száma Vérinzulin alacsony vagy teljesen hiányzik a betegség elején magas Autoantitestek igen nem Ketózisra való kifejezett nem jellemző hajlam Inzulinterápia szükséges nem feltétlenül szükséges i:am 26

27 A felszívódott CHO-k mozgási iránya A felszívódott egyéb monoszacharidok nagy része is a felszívódásukat követően a bél nyálkahártyájában glükózzá konvertálódik A glükóz a portális keringésen keresztül a májba jut Fizikai aktivitás közben Nyugalomban Véráramba kerül és rögtön részt vesz az energiatermelő (ATP) folyamatokban Jelentős részéből glikogén képződik. A többi, az általános keringés közvetítésével az egyéb szövetekbe, főleg az izomba jut, ahol egy részük ugyancsak glikogén formájában raktározódik, illetve zsírokká alakul át Más részük a szövetműködéshez használódik i:am 27

28 A szervezet energiaraktárai Átlagember Energiaraktárak Edzett sportoló Ezen kapacitások kialakítása a felkészülés egyik legnagyobb kihívása 250 gr Izomglikogén 400 gr 80 gr Májglikogén 120 gr 15 gr Glükóz a testnedvekben 18 gr 50 gr Trigliceridek az izomban gr 15 Kg Zsírszövet 8 Kg 100 gr Aminosavak 110 gr 6 Kg Izom-, és funkcionális fehérje (nem bántjuk őket!) 7 Kg i:am 28

29 A feladat majdnem ugyanez C + O 2 = CO 2 C + O 2 = CO 2 + H 2 O + ATP Biológia oxidáció: C 6 H 12 O O 2 = 6 CO H 2 O + 38 ATP i:am 29

30 A glükóz elégetése Glükolízis a sejtplazmában Glükolízis + Citromsavciklus: C 6 H 12 O H 2 O = 6 CO H + 2 ATP Citromsavciklus a mitokondriumban Terminális oxidáció a mitokondriumban Glükóz Piroszőlősav aerob Acetil-CoA Citrátkör Légzés anaerob 2 ATP Tejsav A folyamatokat enzimek katalizálják és szabályozzák! Hatékony működésük feltételei: optimális PH-környezet és hőmérséklet! Terminális oxidáció: 24H + 6 O 2 = 12 H 2 O + 36 ATP i:am 30

31 Az energiahordozók Fehérjék Szénhidrátok Zsírok Aminosavak aerob Poliszacharidok Monoszacharidok Glükóz Zsírsavak dezaminálás Piroszőlősav aerob anaerob Tejsav aerob Acetil-CoA ß-oxidáció dezaminálás Citrátkör Légzés ATP + CO 2 + H 2 O A folyamatokat enzimek katalizálják és szabályozzák! Hatékony működésük feltételei: optimális PHkörnyezet és hőmérséklet! i:am 31

32 Kcal Tápanyag-felhasználás változása az intenzitás növelésekor 60% = ~ % = ~ 160 SzénH. (Kcal) 1,6 9 Zsír (Kcal) 6,4 9 SzénH. (gr) 0,3 2 Zsír (gr) 0,7 1 Intenzitás a maximális pulzusszám százalékában: ~ pulzus ELLENTMONDÁS: Amit maximálisan kihasználunk és provokálunk a felkészülés során, azt kerüljük leginkább a versenyek során! i:am 32 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 gr

33 Az energiatermelő-rendszerek Energia -igény 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Aerob rendszer 1 glükóz 38 ATP Anaerob rendszer 1 glükóz 2 ATP ZSÍROK SZÉNHIDRÁTOK Az elsavasodás miatt az enzimek működése szinte teljesen leáll! Fáradtságot okozó SALAKANYAGOK (tejsav) 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Terhelési intenzitás a maximális pulzus %-ában Az IRAM öli meg a versenylovat! i:am 33

34 A Cori-kör Takarítás az anaerob energiatermelés után A tejsavból a máj glikogént állít elő MÁJ IZOM GLIKOGÉN 2 GLÜKÓZ VÉRÁRAM 2 GLÜKÓZ GLIKOGÉN 6 ATP 2 ATP 2 PIROSZŐLŐSAV 2 TEJSAV VÉRÁRAM 2 PIROSZŐLŐSAV 2 TEJSAV i:am 34

35 A kihívások Annak ellenére, hogy az életműködés fenntartható nélkülük, főleg az energiaképzésben (ATP-szintézis) betöltött szerepük miatt még sem könnyen nélkülözhetőek A felszívódásukat tudjuk megnehezíteni, ha túl tömény oldatot állítunk elő magunk számára A glikémiás index szoros kapcsolatban áll a CHObevitel által kiváltott inzulin-válasszal Minél magasabb a GI annál intenzívebb az inzulinválasz Inzulinválaszt már édes íz is kiválthat A csökkenő vércukor-szint alacsony teljesítményt és koncentrációt eredményez (sakkozói kísérlet) i:am 35

36 Az élet egy csoda! Élvezd! KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! SPURISC.COM i:am 36