Biokeemia SÜSIVESIKUD
Et enamiku antud aineklassi esindajaid saab vaadelda süsiniku hüdraatidena üldvalemiga Cn(H2O)m, võeti
kasutusele üldmõiste "süsivesik". Esimesena tegi seda Tartu Ülikooli professor C.Schmid 1844.aastal ja see ongi
nüüdisajal rahvusvaheliselt üldtunnustatud nimetus.
Süsivesik ei võrdu mõistega "suhkur". Viimane on kokkuleppeline käibetermin, mida kasutatakse peamiselt
sahharoosi, aga ka teiste magusamaitseliste lihtsate süsivesikute kohta. Seega on suhkur koondnimetus, mis hõlmab
vaid teatud osa süsivesikutest- sünonüümtermin on sahhariidid (täpsemalt kõiki magusamaitselisi, veeslahustuvaid
lihtsaid süsivesikuid, eeskätt mono - ja disahhariide)
Süsivesikud on meie toidus esmase tähtsusega. Nad on hästi kättesaadavad, kõrge energeetilise
väärtusega ja neid on kerge säilitada. Süsivesikute arvele langeb meie organismi elutegevuseks
vajaminevatest kaloritest 55-60%. Inimeste jaoks on 320 - 350 (400 - 450) g süsivesikuid
ööpäevas piisav kogus. Arvestades, et 1 g süsivesikuid annab umbes 4,1
kcal energiat, oleks
nende
summaarne energeetiline tulem 1300-
1450 kcal.
Aju
energeetilised vajadused rahuldatakse peaaegu täies
mahus glükoosi arvel. Ajutegevus vajab
pidevalt glükoosi.
Süsivesikud on looduses enamlevinud orgaanilised ühendid, nad moodustavad üle 50% biosfääri
orgaanilisest ainest.
• Taimedes leidub neid koguseliselt kõige rohkem - 75-90%
•
Loomades on süsivesikute sisaldus tunduvalt madalam - umbes 2%
• Seentes on süsivesikuid samuti kesiselt, kõigest 1-3%
• Mikroobides 12 - 28%
Süsivesikute summaarne sisaldus erinevates toiduainetes Toiduaine Süsivesikud g/ 100g Toiduaine Süsivesikud g/100g nisujahu 65,7-72,6
leib
42-51,5
rukkijahu 66,5-70,8
kaerahelbed
62-65,5
makaronid 70,9-75,5
kapsas
2,1-7,1
kartul 18,6-20,9
aedhernes
10,5-13,9
apelsin 9,2-11,4
banaan
21,8-23,5
mustsõstar
9,8-13,6
pähklid
11,1-23,5
piim
4,5-5,1
loomamaks 3,5-5,1
kanamuna
0,4-0,5
viinerid 0,4-2,7
F u n k t s i o o n o r g a n i s m i s
1. Energeetiline
Organismi põhiline
energiaallikas - ~ 60 % kogu ööpäevasest energiast saadakse süsivesikute
arvelt (süsivesikud - glükoos,
fruktoos - on kõigi heterotroofsete organismide energiaallikaks).
1 g süsivesikute lagunemisel eraldub 4,1 kcal (17,1 kJ) energiat.
2. Plastiline ehk ehituslik
Kõikides kudedes ja organites on süsivesikuid. Nad on rakukestades, rakkude sisemuses.
Nad on ka kõigi taimede, lülijalgsete loomade ja paljude mikroobide põhiline ehitusmaterjal
(taimedes -
tselluloos ja pektiinained; lülijalgseis ja seentes -
kitiin ; kõigi organismide
nukleiinhappeis -
riboos ja desoksüriboos).
3. Reserv (varu)materjal
Nad on paljude organismide energeetiline varuaine (tärklis, inuliin,
sahharoos - taimedes;
glükogeen - kõrgemais loomades). Varud lähevad käiku vajaduse korral. Glükogeeni depooks
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 1
Koostas M. Kolga Biokeemia organismis on maks ja lihased. Täisväärtusliku toidu korral talletab maks kuni 10 % glükogeeni,
aga ebasoodsates tingimustes võib glükogeeni sisaldus langeda kuni 0,2 %. Lihastes on
glükogeeni umbes 2 %.
4. Kaitsefunktsioon
Mitmesuguste
näärmete
lima
on
rikas
süsivesikutest
või
nende
tuletistest -
mukopolüsahhariididest. Sekreedid
kaitsevad õõnesorganeid (söögitoru, soolestik,
bronhid )
mehhaaniliste vigastuste ja haigustekitajate sisstungi eest. Glükoosiderivaat glükuroonhape
osaleb toksiliste ainete (sh. ravimid)
kahjutuks tegemises, kuulub antikehade, mitmete
verehüübimisfaktorite ehitusse.
5. Reguleeriv funktsioon
Toit sisaldab rohkesti kiudaineid - tselluloosi, pektiine - mis mehhaaniliselt ärritavad mao- ja
soolelimaskesta, võttes seega osa peristaltikast; kuuluvad mõningate hormoonide ja koensüümide
koostiskomponentideks.
6. Spetsiifiline funktsioon
Erinevad süsivesikuid osalevad organismi erinevates funktsioonides nagu antikehade
moodustamine, veregruppide spetsiifilsuse tagamine.
7. Toitefunktsioon
Rinnapiimas
leiduv laktoos on vastsündinule ülioluline toitaine. Laktoos (sisaldub piimas) on
vajalik täiskasvanu normaalses toitumises.
K l a s s i f i k a t s i o o n
Meie toidu süsivesikud ehk sahhariidid jaotuvad kolme põhirühma : 1. monoosid ,
2. oligosahhariidid (tuntumad esindajad disahhariidid ) ja
3. polüoosid. 1. M o n o s a h h a r i i d i d ehk monoosid (lihtsüsivesikud)
Looduslikud süsivesikud on värvitud, veeslahustuvad, reeglina
magusamaitselised kristallilised
ühendid. Üldvalem on (
CH2O )n, kus n = 3-7.
Monoose jaotatakse alarühmadeks C-aatomite arvu järgi:
* 3C trioosid
C3H6O3 - esindajad glütseeraldehüüd ja dihüdroksüatsetoon
nende fosfoderivaadid on olulised vaheühendid inimorganismi metabolismis
* 4C tetroosid C4H8O4 - esindaja erütroos - fosfoderivaat on süsivesikute metabolismi ühe
põhiraja vaheühend
* 5C pentoosid C5H10O5 - esindajad riboos ja desoksüriboos, mis kuuluvad nukleiin- hapete ehitusse
* 6C heksoosid C6H12O6 - esindajad glükoos, galaktoos , mannoos, fruktoos * 7C heptoosid
C7H14O7 - esindaja seduheptuloos
Monoose liigendatakse ka funktsionaalse põhirühma järg: aldoosidel on aldehüüdrühm, ketoosidel – ketorühm.
Monooside tähtsamad esindajad on:
Glükoos (dekstroos, viinamrajasuhkur) on taimede ja loomade põhilie süsivesik. Ta ei ole
kõige
magusam suhkur -
suhkrute magususe pingereas on glükoos alles kolmandal kohal peale
fruktoosi ja sahharoosi. Glükoos on levinud süsivesikute struktuurüksus: ta kuulub disahhariidide
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 2
Koostas M. Kolga Biokeemia koostisesse. Inimese organismis on glükoos põhiliseks energiaallikaks ja paljude teiste
süsivesikute aluseks (laktoos, sahharoos, tärklis, glükogeen). Vabas olekus reguleerib ta vere
osmootset rõhku. (Rääkides veresuhkrust, mõistetakse glükoosi hulka veres ja see iseloomustab
süsivesikute ainevahetust organismis.
Veri kannab glükoosi kudedesse, kus ta kasutatakse
peamiselt energia tootmiseks.)
Fruktoos (puuviljasuhkur, levuloos ) on kõige magusam suhkur. Toiduainetetööstuses
kasutatakse magustamiseks kõrge fruktoosisisaldusega maisisiirupit. Fruktoosi leidub ohtralt
puuviljades, suhkrupeedis ja mees. Fruktoos
imendub soolestikust kaks korda aeglasemalt kui
glükoos. Teda kasutatakse magusainena diabeedi korral, kuna ta ei tõsta veresuhkru taset.
Galaktoosi (on glükoosi
isomeer , erinedes glükoosist ainult hüdroksüülrühma ja vesiniku
paigutuse poolest neljanda süsinikuaatomi juures) leidub looduses vabal kujul suhteliselt vähe.
Kuulub laktoosi koostisesse (peamiselt sünteesitakse seda ühendit imetajate piimanäärmetes:
galaktoos + glükoos = laktoos), vähesel määral leidub seda
taimsete limade koostises.
Maksas ja
teistes organites muutub kergesti glükoosiks.
2. O l i g o s a h h a r i i d i d Nad koosnevad 2-10 monoosijäägist, mis on seotud glükosiidsidemetega
: side monoosijääkide
OH-rühmade vahel, eraldub üks
molekul vett. Sõltuvalt monoosijääkide arvust liigendatakse
oligosahhariide di-, tri-, tetrasahhariidid jne.
Inimorganismile on olulised disahhariidid - koosnevad kahest monoosijäägist. Üldvalem
C12H22 O11.
Disahhariidide tähtsamad esindajad:
Sahharoos (tavaline lauasuhkur, peedisuhkur) - on valdavalt taimne süsivesik, mida on
rohkesti
suhkruroos (kuni 26%) ja suhkrupeedis (kuni 24%).
Koosneb glükoosi ja fruktoosi jäägist. On oluline toiduaine (
toidusuhkur ) ja magustaja.
Sahharoosi sünteesitakse paljudes taimedes.
Loomorganism ei omasta sahharoosi: see lammutatakse seedetraktis ensüüm sahharaasi toimel ja
vabanenud glükoos ja fruktoos imenduvad.
Kõrgetel kontsentratsioonidel sahharoos inhibeerib mikroorganismide kasvu, kasutatakse
konservandina.
Laktoos (piimasuhkur) - on loomne disahhariid.
Koosneb glükoosist ja galaktoosist. On piima peamine süsivesik. Sisaldus rinnapiimas 6-8 %,
lehmapiimas 3,8-5 %.
Laktoosi sünteesivad vaid imetajate piimanäärmete rakud laktatsiooniperioodil laktoosi süntetaasi
toimel. Imendumiseks lagundatakse laktoos
ensüüm laktaasi toimel. Laktoos on oluline
galaktoosi allikas.
Maltoos (linnasesuhkur) - on tüüpiline taimne süsivesik, mis moodustub tärlklise hüdrolüüsil
seemnete idanemisprotsessis. Teatud kogus maltoosi tekib ka glükogeeni (loomne polüoos)
lõhustumise vaheproduktina. Maltoos koosneb kahest glükoosi jäägist. Tärklisest eraldub maltoos
sülje α-amülaasi toimel. Ensüüm
maltaas hüdrolüüsib maltoosi.
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 3
Koostas M. Kolga Biokeemia 3. P o l ü s a h h a r i i d i d ehk polüoosid
On kõrgmolekulaarsed süsivesikud, koosnevad suurest hulgast omavahel ühinenud
monosahhariidide jääkidest; täidavad varuaine ja ehituslikke ülesandeid. Polüooside ahelad
võivad olla hargnenud või hargnemata.
Jaotumine :
ehitusliku aspekti alusel homo- ja heteropolüoosid päritolu järgi
taimsed (tselluloos, tärklis)
loomsed (glükogeen)
funktsionaalse aspekti alusel
struktuursed (rakukesta tselluloos)
varupolüoosid (rakus graanulitena glükogeen)
∗
H o m o p o l ü o o s i d ehk homopolüsahhariidid
Sisaldavad oma koostises on ainult ühte tüüpi monooosijääki.
Inimtoidu põhipolüoosid (tärklis ja glükogeen) koosnevad glükoosijääkidest.
Glükogeen - loomne biopolümeer. Koosneb 30 000 glükoosijäägist. On glükoosi lühiajaline
reserv loomorganismis ja inimeses.
Talletub maksas, lihastes, südames jt. organites, kus glükoosi vähesusel lagundatakse glükoosiks.
Juhul kui me sööme maksa, liha ja seeni, satub meie seedetrakti teatud kogus glükogeeni.
Tärklis - taimede polüsahhariid, koosneb glükoosijääkidest. Ei lahustu külmas vees, kuumas
vees tekib
kolloidne lahus -
kliister .
On ülekaalukalt meie toidu peamine süsivesik. Süües tärkliserikkaid produkte, toimub inimese
seedetraktis selle biopolümeeri ensümaatiline hüdrolüüs, mis annab rohkesti glükoosi.
Kõige tärkliserikkamad on kartuli, bataadi ja kassaava
mugulad ning teraviljade terad.
Tselluloos on eluslooduse enimlevinud biopolümeer olles taimede rakukesta põhikomponent.
Aktiveerib mao ja soolestiku
motoorikat , seedemahlade eritumist ja loob täiskõhu tunde. Ei
lõhustu, organism ei omasta.
Kitiin, inuliin, agar -agar, dekstraan
∗
H e t e r o p o l ü o o s i d ehk heteropolüsahhariidid
Koosnevad reeglina korduvatest disahhariidsetest "plokkidest", need
plokid koosnevad omakorda
erinevate monooside derivaatidest.
Võivad sisaldada ka teisi, mitte süsivesikulisi aineid, näiteks orgaanilisi
happeid ,
lämmastikaluseid. Organismis on nad kompleksis valkudega (glükoproteiinid) ja rasvadega.
Organismile olulised heteropolüoosid on:
hüaluroonhape - on põhiliseks rakkudevahelise aine koostisosaks. On sünoviaalvedelikus, silma
klaaskehas. Osaleb veevahetuse regulatsioonis, on mikroobidele barjääriks.
kondroitiinväävelhapped - on kõhre, sidemete, südameklappide, nabaväädi, vere
antikoagulantide struktuurseteks komponentideks. Soodustab
kaltsium ladestumist
luudes .
hepariin - eritavad vere
nuumrakud kopsudes, maksas. Põhiliseks komponendiks on
antikoagulant, kuid ka põletikuvastane, naatriumi- ja kaaliumiainevahetust mõjustav aine.
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 4
Koostas M. Kolga Biokeemia Tinglikult saab toidu polüooside hulka lugeda ka toidu kiudaineid (kestained, ballastained)
Kiudaineid jagatakse kahte suurde rühma – polüoossed ja mittepolüoossed.
Polüoossed (polüsahhariidsed)
kiudained jaotuvad omakorda kaheks:
1.vees
lahustumatud põhiesindaja on meie planeedi kõige levinum orgaaniline ühend - tselluloos, mis on taime
rakukestade
komponent . Kogu taimne toit, mida sööme, sisaldab tselluloosi. Sisaldab 3 000 - 10 000 monoosijääki.
Vaatamata sellele, et inimene tselluloosi seedida ei suuda, on sellel süsivesikul meie seedetalitluses tähtis roll.
Nimelt, nii tselluloos ja hemitselluloos suurendavad toidukördi mahtu, kiirendavad selle edasiliikumist
peensooles –
aktiveerivad sooltrakti motoorikat, soodustavad seedefermentide eritumist ja lima eritumist jämesooles.
2.
vesilahustuvad – selle rühma tähtsaks esindajaks on pektiinid. Pektiinid kuuluvad rakkudevahelise sideainena
enamiku taimsete kudede koostisesse ja neid leidub ohtralt puu-,
kaun - ja teraviljades. Eriti rohkesti on neid viljades.
Pektiinid punduvad hõlpsasti ja nende
lahused tarretuvad kergesti. Lahustuvad kiudained vähendavad glükoosi
absorptsiooni peensooles ja mõjuvad vere kolesterooli taset langetavalt.
S ü s i v e s i k u t e a i n e v a h e t u s
Süsivesikute metabolismi (NB! sisuliselt on see glükoosi
metabolism )
meditsiiniline tähtsus:
* Süsivesikute metabolism peab rahuldama üle poole (56-60%)organismi energiavajadusest.
Mõnede kudede, organite jaoks on tavaolukorras glükoos ainsaks energiaallikaks.
* Süsivesikute metabolism tagab veresuhkru (glükoosi) taseme hoidmise normi piirides.
* Häired süsivesikute metabolismis ( ensüümide häired, regulatsioonihäired, biomolekulide
defektid ,) avalduvad mitmesuguste haigustena.
Nii on glükoosi metabolismi defektid põhialuseks suhkurtõvele ja rasvumisele (metaboolsed
haigused). Viimased on aga tihedalt seotud ateroskleroosi, kõrgvererõhutõve, retinopaatia,
neeruhaiguste, kasvajate jt. probleemidega.
Süsivesikute ainevahetuse regulatsioon
Vere põhiliseks monosahhariidiks on glükoos. Süsivesikute metabolismi muutused kajastuvad
glükoosi taseme muutuses veres. Seetõttu võib süsivesikute ainevahetuse regulatsiooni vaadelda
vere glükoosisisalduse regulatsiooni seisukohalt.
Regulatoorsete mehhanismide seas on oluline osa kesknärvisüsteemil. Aju vastavad keskused
võtavad vastu välis- ja siseärritused ning reageerivad viivitamatult.
Humoraalne regulatsioon toimub hormoonidega.
Insuliin langetab glükoosisisaldut veres sellega,
et kergendab glükoosi sissepääsu rakkudesse. Rakkudes muutub glükoos glükoos-6-fosfaadiks,
mis rakkudest enam välja ei pääse. Insuliin stimuleerib ka glükogeeni ja rasva sünteesi.
Adrenaliin on hüperglükeemilise
efektiga (katalüüsib glkükogenolüüsi maksas).
Veresuhkru sisaldust tõstab ka glükagoon.
Glükokortikoidid tõstavad glükoosi taset veres glükoneogeneesi aktiveerimisega. Samasuguse
toimega on hüpofüüsi hormoonid (AKTH, STH jt.), stimuleerides glükokrtikoidide teket.
Järelikult ainult insuliinil on hüpoglükeemiline efekt, teised hormoonid tõstavad veresuhkru taset.
Eriline koht on maksal süsivesikute
ainevahetus eregulatsioonis. Hüpoglükeemia korral tugevneb
maksas glükogenolüüs ja hüperglükeemia korral glükogenees. Peale selle inaktiveeruvad maksas
glükokortikoidid ja maksas on insuliini lõhustav insulinaas.
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 5
Koostas M. Kolga Biokeemia S ü s i v e s i k u t e s e e d i m i n e
Toidu süsivesikutest moodustab 55 - 65 % tärklis, ülejäänud osa katavad sahharoos, laktoos,
glükoos, fruktoos, tselluloos, glükogeen jt.
Suus algab tärklise ja glükogeeni hüdrolüüs süljes
sisalduva α-amülaasi toimel.
Et maos pole süsivesikuid seedivaid ensüüme, siis
jätkub maos tärklise ja glükogeeni seedimine
niikaua kuni inaktiveerub sülje ensüüm maosoolhappe ja
pepsiinide toimel.
Peensool on süsivesikute seedimise põhikoht *
pankrease α-amülaas jätkab sülje amülaasi alustatud
tärklise ja glükogeeni seedimist.
* soolenõres on disahharidaasid ( isomaltaas,
glükoamülaas, sahharaas, laktaas, maltaas jt).
* lõplik süsivesikute hüdrolüüs toimub limaskesta
hariäärise
pinnal,
kus
peamiselt
toimivad
disahharidaasid. Amülaaside tekitatud produktid ja
toidu disahhariidid (sahharoos, laktoos, maltoos)
lõhustatakse monoosideks.
Monoosid (peamiselt glükoos) on võimelised imenduma.
4 - 7 g seedekulglasse sattuvatest polüoosidest ja oligosahhariididest jääb seedimata.
Need metaboliseeritakse jämesoole bakterite poolt. Tekivad lühikesed orgaanilised happed (sh ka
laktaat ) ja gaasid. Need produktid kiirendavad soole motoorikat ja tingivad soolespasme.
NB! Inimese
seedekulglas ei produtseerita ega sekreteerida ensüüme, mis aitaksid seeduda tselluloosil,
hemitselluloosil, pektiinidel.
Jämesoole
mikrofloora lõhustab 30-50%
nendest süsivesikutest lühikese ahelaga
hapeteks (atsetaat, laktaat, suksinaat, võihape jt) ja gaasideks.
See lõhustamine on oluline:
1. Need ühendid stimuleerivad soole peristaltikat ja seedenõrede eritumist.
2. Oluline osa nendest ühenditest imendub jämesoole limaskesta rakkudesse ja lõhustatakse seal
energia saamiseks.
Seedimata ja poolseedunud tselluloos ja kiudained muudavad soolte sisu pooltahkeks.
S ü s i v e s i k u t e s e e d i m i s h ä i r e d
Alaseedimise (maldigestiooni) tingib:
* pankrease puudulikkus (amülaasi vähesus),
* mao tugev ülihappesus (häirib pankrease amülaasi ja soolenõre ensüümide funktsioneerimist)
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 6
Koostas M. Kolga Biokeemia * hariäärise defektid (infektsioonid, soolepõletik,
resektsioon ) disahharidaaside
defitsiidi kaudu:
Seedimata jäänud disahhariidid metaboliseeritakse jämesoole mikrofloora poolt gaasideks ning
lühikese ahelaga rasvhapeteks - põhjustades kõhulahtisuse, kõhuvalu, meteorismi, vahel ka
oksendamise.
Kuigi võib esineda kõigi disahharidaaside defitsiiti on levinuim ja probleeme tekitavaim laktoosi
talumatus ehk intolerantsus.
Põhjused:
* ensüüm laktaasi hulga osaline vähenemine või geneetilise defekti tõttu väga madal ensüüm
laktaasi aktiivsus:
vananemisel ; seedekulgla haiguste korral.
* laktoosi talumatus on soodustatud ka seetõttu, et laktaasi biosünteesi sisuliselt ei indutseeri
laktoosi suuremad kogused.
Piima laktoos ei hüdrolüüsu ja
kuhjub seedekulglas, allub mikroobide toimele.
Tekkivad produktid tingivad kõhuvalu, meteorismi, oksendamise, kõhulahtisuse.
Absoluutse talumatuse puhul ei saa rõõska piima tarbida. Enamasti on laktaasi defitsiidi (vähesus,
puudumine) põhjus geneetiline ja tema avaldumine erinev. Põhja-Euroopas on laktaasi defitsiiti
15 - 25 % elanikest (aafriklastel 75 - 90%).
Piimaproduktide (juust, kohupiim jt.) tarvitamine ei tekita probleeme, kuna neis on laktoos
hüdrolüüsitud.
S ü s i v e s i k u t e i m e n d u m i n e
Pärast süsivesikute rikast toitu on monooside kontsentratsioonid soolevalendikus kõrged ja nad
resorbeeruvad läbi soole limaskesta verre. Monooside imendumine toimub suhteliselt kiiresti ja
on peensoole algusosas praktiliselt lõppenud. Imendunud monoosid (nende põhimassi moodustab
glükoos, sest enterotsüütides toimub teiste heksooside teatud osa metaboliseerumine glükoosiks)
satuvad värativeeni kaudu maksa. Metaboolsete reaktsioonide tulemusena maksarakkudes
lülituvad ka teised monoosid (galaktoos, fruktoos) glükoosi metaboolsetesse radadesse.
Glükoos on keskne süsivesinik organismis:
* glükoos lahustub väga hästi vees
* vaba glükoos on organismis keemiliselt suhteliselt inertne, st tema
muundumine toimub vaid
ensümaatiliselt ja seega on kontrollitav
* ta on "põhikütus" enamike organismide ja organite jaoks
* glükoos läbib piisava kiirusega hematoentsefaalset barjääri tagamaks ajukoe energiavajaduse
* ta on praktiliselt ainus arvestatav "kütus" ajukoe (aju kasutab ööpäevas 110-130 g glükoosi),
erütrotsüütide, neerupealiste, silma võrkkesta (retina), spermatosoidide jaoks.
Glükoosi metabolismi põhirajad ja veresuhkur
Inimorganismi kõikides rakkudes leidub glükoosi.
Glükoosi vajaliku taseme hoidmiseks veres ja rakkudes funktsioneerivad organismis glükoosi
metabolismi
rajad :
glükolüüs -
glükoosi osaline või lõplik oksüdatiivne lõhustumine
* anaeroobne ehk osaline
*
aeroobne ehk lõplik
glükoneogenees -
glükoosi uuesti süntees piimhappest, glütseroolist, aminohapetest
glükogenees -
glükogeeni süntees glükoosist
glükogenolüüs -
glükogeeni lõhustumine glükoosiks
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 7
Koostas M. Kolga Biokeemia Veresuhkru taseme (3,3 - 6,1 mmol/l) säilitamises on keskne roll maksal, mis:
* eemaldab seedimisjärgse liigse glükoosi verest
* salvestab glükoosi glükogeenina (glükogeenina salvestatakse see osa glükoosist, mis jääb üle
organismi vajadustest; see
salvestamine on aga piiratud!)
* glükoosi akuutsel vajadusel lõhustab glükogeeni glükoosiks
* suudab teatud koguse glükoosi ka sünteesida (glükoneogenees)
Glükoos osaleb lipogeneesis (lipiidide süntees) ja aminohapete sünteesis
andes vaheühendite abil
vajalikke C-aatomeid.
G l ü k o l ü ü s
Glükoosi lõhustamisega konventeerib (sobitab) organism glükoosis oleva energia endale
sobivasse vormi (ATP,
NADPH ) ja toodab vajalikke metaboliite.
Glükoosi oksüdatiivne lõhustumine on glükolüüs (kr.k
glykus = magus,
lysis = lõhustumine).
Sõltuvalt tingimustest on glükoosi oksüdatiivne lõhustumine aga osaline või lõplik:
• Osaline lõhustumine toimub hapniku defitsiidi tingimustes (intensiivselt töötavas lihasrakus)
ja see on
anaeroobne glükolüüs. Selles rajas lõhustub glükoos laktaadiks ehk piimhappeks.
• Lõplik lõhustumine (glükoosist tekivad CO2 ja vesi) toimub aeroobsetes tingimustes -
aeroobne glükolüüs.
Lõhustumiseks peab glükoos sisenema rakku.
Glükoosi anaeroobne lõhustumine
Glükoosi osaline lõhustumine (anaeroobne glükolüüs) algab glükoosist ja lõpeb laktaadi
(piimhappe) kahe molekuli tekkega.
Anaeroobse glükolüüsi
hormonaalne regulatsioon:
Anaeroobse glükolüüsi võtmeensüümide (glükoosi kinaas, fosfofruktoosi kinaas, püruvaadi
kinaas) sünteesi mõjutavad kõhunäärme hormoonid
insuliin ja glükagoon.
Insuliin soodustab nende võtmeensüümide sünteesi ja sellega glükoosi tarbimist ja veresuhkru
taseme langetamist.
Glükagoon on aga vastupidise toimega - pidurdab nende ensüüümide sünteesi.
Diabeedi puhul on vereplasmas insuliinitase madal ja glükagoonitase kõrge, st. glükolüütiliste
ensüümide biosüntees on langenud.
Anaeroobse glükolüüsi roll:
* Anaeroobse glükolüüsi energeetiliseks sagiks on 2 ATP ühe glükoosimolekuli lõhustumisel
laktaadiks.
* Absoluutselt asendamatu ATP tootja hapnikuvõla tingimustes:
** Puhkeperioodil skeletilihaste rakkudesse akumuleeritud energiavarud (kreatiinfosfaat ja
ATP) saavad otsa 10-20 sekundilise pingelise lihastööga. Tekkivas hapnikuvõlas muutub ATP
tootjaks anaeroobne glükolüüs. Edasisel lihastöö jätkumisel laktaat kuhjub ja pärsib anaeroobse
glükolüüsi. Energiavajaduse rahuldamiseks hakkab prevaleerima rasvhapete oksüdatsioon.
** Anaeroobne glükolüüs on hädavajalik ATP tootja neerupealiste säsiolluses, küpsetes
erütrotsüütides, leukotsüütides, spermatosoidides, st. seal, kus on vähe mitokondreid või need
puuduvad.
* Küpsetes erütrotsüütides (mitokondreid ei ole) anaeroobne glükolüüs:
- energiaallikas (ATP tootmine)
- tagab Hgb normaalse funktsioneerimise: toodab hemoglobiini hapnikusiduvuse regulaatorit
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 8
Koostas M. Kolga Biokeemia - ensüümide geneetiline
defekt (enamasti püruvaadi kinaasi) avaldub hemolüütilise aneemiana:
ATP defitsiit → Er struktuurse terviklikkuse häirumine → Er kuju muutumine → anormaalsete
Er lammutamine põrnas + erütropoeesi häirumine.
* Sünnitusprotsessis aeglustub sündiva lapse keha
enamikes osades
vereringlus ja langeb kudede
hapnikusisaldus → energiatootjaks anaeroobne glükolüüs. Laktaadi ja H+
kuhjumine sündivas
organismis pole teatud tasemest alates
kahjutu (atsidoosi oht pikaleveninud sünnituse puhul).
* Takistab püruvaadi kuhjumist ja selle neurotoksilist efekti. Püruvaat konventeerub laktaat
dehüdrogenaasi toimel laktaadiks.
* Tekkinud laktaadist on kerge resünteesida glükoosi (glükoneogenees). Seega on laktaadil teatud
energeetilise reservi roll.
Laktaat - Laktaadi tekkimine ja
utiliseerimine on normaalselt tasakaalus ja laktaadi hulk
jääb enamasti 0,8 - 1,8 mmol/l piiresse (norm: venoosne veri 0,5 - 2,2 ja arteriaalne veri 0,3 - 0,8
mmol/l). Happelise laktaadi kuhjumine lihastes (rakkudes pH langeb) avaldub lihastes
valulisusena ja krampidena.
Laktaadi laboratoorne tähtsus:
* Laktaadi määramine veres on oluline marker haige hapnikuvaeguse sügavuse/ohtlikkuse varajasel
kindlakstegemisel. Nii näitab vere laktaadi sisaldus šoki sügavust ja on oluline haige seisundi monitoorimisel.
* Laktaadi hulka veres kasutatakse ka füüsilise töövõime hindamiseks.
* Aneroobse glükolüüsi ensüüm laktaat dehüdrogenaas (LDH) on kliiniline marker, mille isovormide ja nende
aktiivsuse määramine on vajalik haiguste diagnoosiks ja kulu hindamiseks. LDH roll on eriti oluline erütrotsüütides
ja leukotsüütides (puuduvad
mitokondrid ) ja pingeliselt töötavas skeletilihases, samuti maksas ja südamelihases.
G l ü k o n e o g e n e e s ( glükoosi biosüntees inimorganismis)
Glükoneogenees on
metaboolne rada glükoosi biosünteesiks mittesahhariidsetest eellastest:
laktaat (glükoosi anaeroobne lõhustumine peamiselt lihastes ja teistes mitokondriteta rakkudes)
püruvaat (tekib laktaadist)
glütserool (triglütseriidide lõhustumine)
glükogeensed
aminohapped (alaniin,
aspartaat , glutamaat - saadakse toiduvalkudest või nälgimise
korral lihaste valkudest, annavad glükoneogeneesi võtmeühendi oksaloatsetaadi)
Ligikaudu 90% organismi glükoneogeneesist toimub maksas ja 10% neerude koorolluses.
Enamiku glükoosist saab
inimorganism toiduga.
Kui toiduglükoosiga tekib probleeme, jätkub
maksa glükogeenist 10-20 tunniks organismi glükoosivajaduste rahuldamiseks. Seega on
hädavajalik sünteesida ka inimorganismis glükoosi vältimaks tema defitsiiti veres ehk
hüpoglükeemiat. Nii aitavadki maks ja neerude koorollus hoida glükoneogeneesi abil veresuhkru
tasemel, mis
rahuldab aju, lihaste, erütrotsüütide jne metaboolseid vajadusi.
Kestev hüpoglükeemia tekitab tõsiseid probleeme, sest närvikoe, embrüonaalsete kudede, testiste,
silmaläätse, silma sarvkesta, neeru säsiolluse, erütrotsüütide primaarseks "kütuseks" on glükoos.
Näiteks vajab inimese aju 10-130 g glükoosi päevas.
Glükoosi biosüntees on oluline ka kestva intensiivse kehalise koormuse puhul.
Väga tundlik hüpoglükeemiale on vastsündinute (eriti enneaegselt sündinute) organism, kuna
glükoneogeneesi võimsus on veel tühine ja ketokehade
produktsioon on väga limiteeritud, ka
glükogeeni varu on neil tagasihoidlik.
G l ü k o g e e n
Inimorganism saab glükoosi 3 allikast:
* toit (paratamatult perioodiline ja kohati puudulik)
* glükoosi biosüntees ehk glükoneogenees (sõltub lähteainete kättesaadavusest)
* glükogeeni lõhustamine (organismi ajutine glükoosi varu, millest vajadusel vabastatakse kiiresti ja piisavalt
glükoosi)
Tartu Tervishoiu Kõrgkool 9
Koostas M. Kolga Biokeemia Glükogeeni lõhustumine ja glükogeeni biosüntees töötavad veresuhkru taseme "puhvrina":
glükoosi defitsiit likvideeritakse glükoosi vabastamisega ja glükoosi liig salvestatakse
glükogeenina. Nii toimub toitumisjärgselt maksas glükogeeni intensiivne biosüntees,
toitumisvaheaegadel intensiivistub aga glükogenolüüs.
Glükogeen oma hargnenud molekuliga võimaldab nii
salvestada kui vabastada üheaegselt ja väga
kiiresti suuri glükoosi hulki.
Rakus kõrges kontsentratsioonis vaba glükoos põhjustab
osmootse rõhu tõusu, glükogeeni
kontsentratsioon osmootsuse probleeme ei põhjusta.
Glükogeenina salvestatud glükoosi saab energiavajaduste rahuldamiseks kasutada ka
anaeroobsetes tingimustes.
Normaalselt toituv inimene metaboliseerib 160 – 200 g glükoosi ööpäevas (110-130 g sellest
langeb närvikoe arvele).
Kuigi glükogeeni on mitmete kudede rakkudes, tulevad varudena arvesse glükogeenigraanulid
•
maksas (~120 g ehk 8 – 10 % maksa toorkaalust) - varu kogu organismi tarbeks; hulk
muutub päeva jooksul dünaamiliselt, jätkub 20 tunniliseks nälgimiseks
•
lihastes (200 -250 g ehk ~1 % lihaste toorkaalust) - varu vaid lihaste energiavajaduste
jaoks, hulk on dünaamiliselt muutuv ja sõltub lihastöö aktiivsusest
G l ü k o g e n e e s on glükoosist glükogeeni biosüntees tsütoplasmas.
G l ü k o g e n o l ü ü s on glükogeeni lõhustumine. Ei ole glükogeneesi pöördrada, siin
rakenduvad teised ensüümid.
S ü s i v e s i k u t e l i i g t a r b i m i n e j a t e r v i s
Mono- ja disahhariidid annavad toidule magusa maitse, muutes toidu isuäratavamaks. Nende süsivesikutega ei kaasu
meie organismi jaoks midagi halba, kui nende tarbimisega ei liialdata.
Normaalseks loetakse, et magusad mono- ja disahhariidid (NB! siia kuulub ka sahharoos) katavad organismi
energiabilansist umbes 10%. Ülejäänud süsivesikute arvele jääv organismi energiavajadus (s.o. 45-50%) tagatakse
polüoosidega (sisuliselt tärklisega).
Nüüdisajal on tavaolukord selline, et ainuüksi sahharoosiga rahuldatakse organismi üldisest energiavajadusest
ligikaudu 20%.
Selline, eeskätt sahharoosi liigtarbimine põhjustab mitmeid tervisehäireid, millest olulisemad on:
1. Rasvumine . Kehtib lihtne reegel - pidev magusaga liialdamine (oluliselt üle 60% kaloritest saadakse süsivesikute
arvel) muudab inimesed tüsedateks
2. Risk haigestuda II tüüpi suhkrutõvesse.
Toitumistavad ei ole suhkurtõve tekkes otseselt süüdi. Aga kontrollitud ja suunitletud toitumine on suhkurtõvehaige
ravimise üks hädavajalikke komponente, sõltumata selle haiguse tüübist ja raskusastmest.
3. Verelipiidide kõrgenenud tase ja kardiovaskulaarsete haiguste kujunemise tõenäosuse suurenemine. Nüüdisaja uuemad andmed näitavad, et selline efekt võib esineda statistilise tõenäosusega siiski vaid neil juhtudel,
kui üheaegselt toimub süsivesikute üle- ja lipiidide alatarbimine (oluliselt üle 60% kaloritest süsivesikute arvelt,
kusjuures
lipiididest saadav
kalorite hulk on alla 25%).
4. Hambakaaries. Tänapäeval on adekvaatselt tõestatud seos hambakaariese sageduse ja suhkrute liigtarbimis vahel.
5. Hüperaktiivsus. See seos pole üheselt tõestatud. On hüpoteese, mille kohaselt liigne suhkur toidus võib
põhjustada laste üliaktiivsust. Mida suhkrurikkam on üliaktiivsete laste toit, seda agressiivsemateks nende käitumine
muutub. Samas on ajalooliselt tuntud aga suhkru rahustav mõju, näiteks nn suhkruvee joomine pärast ehmatust.
Kasutatud kirjandus:
M. Zilmer, E.
Karelson , T. Vihalemm, A. Rehema, K. Zilmer. Inimorganismi biomolekulid ja nende meditsiiniliselt olulisemad
ülesanded. Inimorganismi biomolekulid ja metabolism. Tartu 2010
M. Zilmer, E. Karelson, T. Vihalemm Meditsiiniline biokeemia I (2001) ja II (1999) osa Tartu
M. Zilmer, E. Karelson, T. Vihalemm A. Rehema, K. Zilmer Inimorganismi biomolekulid ja metabolism. Tartu 2006
A.Raave-
Sepp – Loengumaterjal Tartu Meditsiinikoolis 2004/2005
J. W. Baynes, M. H. Dominiszak – Medical Biochemistry – 2 edition . Elsevier Mosby – Philadelphia 2005 Tartu Tervishoiu Kõrgkool 10
Koostas M. Kolga
Kõik kommentaarid