A szénhidrátok
2013. február 20.
„Sok van, mi csodálatos, De az embernél nincs semmi csodálatosabb.”
Szophoklész: Antigoné
2013.02.20
i:am
2
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 2013.02.20
i:am
3
A tápanyagok „sorsa” 1. TÁPLÁLÉKFELVÉTEL 2. EMÉSZTÉS 3. FELSZÍVÓDÁS 4. TRANSZPORT: (INTERMEDIER ANYAGCSERE) 5. ANABOLIKUS vagy KATABOLIKUS FOLYAMATOK 2013.02.20
i:am
4
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 2013.02.20
i:am
5
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) 2013.02.20
i:am
6
• Száj
Felszívódás helyei
– 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) 2013.02.20
i:am
7
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)
2013.02.20
i:am
8
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: – – – – 2013.02.20
Monoszacharidok (Glükóz, Fruktóz) Diszacharidok (Szacharóz) (Oligoszcaharidok) Poliszacharidok (Keményítők) i:am
9
Monoszacharidok
FRUKTÓZ
GLÜKÓZ
• Hat szénatomos cukrok: C6H12O6 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) 2013.02.20
i:am
10
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) 2013.02.20
i:am
11
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. 2013.02.20
i:am
12
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! 2013.02.20
i:am
13
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) 2013.02.20
i:am
14
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 2013.02.20
i:am
15
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 2013.02.20
i:am
16
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 2013.02.20
i:am
17
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) 2013.02.20
i:am
18
Az ozmózis jelensége Stephen Hales angol lelkész 1733
Félig áteresztő hártya
• Eltérő koncentráció • Azonos térfogat
2013.02.20
vízáramlás
i:am
• Azonos koncentráció • Eltérő térfogat
19
A CHO-oldatok hígitása VÍZ HOZZÁADÁSI KÖTELEZETTSÉG (deciliterben)! oldatsűrűség
8% 7% 6% 5% 4%
100 g (ml) oldat CHOH2O20 tartalom tartalom
8,0 7,0 6,0 5,0 4,0
92,0 93,0 94,0 95,0 96,0
2,3 2,7 3,1 3,8 4,8
CHO-tartalom (grammban) 21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
2,4 2,8 3,3 4,0 5,0
2,5 2,9 3,4 4,2 5,3
2,6 3,1 3,6 4,4 5,5
2,8 3,2 3,8 4,6 5,8
2,9 3,3 3,9 4,8 6,0
3,0 3,5 4,1 4,9 6,2
3,1 3,6 4,2 5,1 6,5
3,2 3,7 4,4 5,3 6,7
3,3 3,9 4,5 5,5 7,0
3,5 4,0 4,7 5,7 7,2
3,6 4,1 4,9 5,9 7,4
• Az oldatok sűrűségét alapvetően a molekulaszám határozza meg: minél több Catomot 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 2013.02.20
i:am
20
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 Palacsinta Pogácsa (vajas) Mogyorókrém Nutella Ropi Háztartási keksz 2013.02.20
Kcal 232 437 536 517 347 414
Fehérje Zsír (gr) 5,0 9,0 6,5 7,0 9,0 9,8 i:am
12,0 21,0 31,0 30,3 0,5 6,8
Szén- vízpótlás hidrát (gr) dl-ben 25,0 2,9 50,0 5,8 57,0 6,6 54,0 6,2 75,3 8,7 78,0 9,0 21
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. 2013.02.20
i:am
22
A glikémiás index (GI) II. GI nagyon magas magas közepes
érték élelmiszer 90-100% szőlőcukor, malátacukor, méz, cukros üdítőitalok, gabona-, kukorica-, rizspehely 70-90% (répa- vagy nád) cukor, fehérlisztből készült pékáruk és főtt tészták, szőlő, tejberizs 50-70% kukorica, főtt rizs, banán, cukrozatlan gyümölcslé
alacsony
30-50%
igen alacsony
2013.02.20
tej, joghurt, kefir, a legtöbb hazai gyümölcs, durumbúzából készült spagetti és makaróni 30% alatt bab, lencse, dió, mogyoró, retek, paprika, paradicsom, fruktóz
i:am
23
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 2013.02.20
i:am
24
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 2013.02.20
i:am
25
Cukorbetegség II. 1-es típusú diabetes mellitus Oka
2-es típusú diabetes mellitus
Testsúly
inzulinrezisztencia/relatív inzulinhiány bármely életkor, gyakrabban gyerek- felnőttkor (40. életévtől), a korhatár vagy fiatalkor csökken általában normális normális vagy elhízott (2b típus)
Kialakulása
általában gyors
lassú
Béta-sejtek száma Vérinzulin
kevesebb mint 10%
kezdetben normális, később csökken
alacsony vagy teljesen hiányzik
a betegség elején magas
Életkor
inzulinhiány
Autoantitestek igen
nem
Ketózisra való hajlam Inzulinterápia
kifejezett
nem jellemző
szükséges
nem feltétlenül szükséges
2013.02.20
i:am
26
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 • Jelentős részéből glikogén képződik. • A többi, az általános keringés az energiatermelő (ATP) közvetítésével az egyéb szövetekbe, folyamatokban főleg az izomba jut, ahol egy részük ugyancsak glikogén formájában raktározódik, illetve zsírokká alakul át • Más részük a szövetműködéshez használódik 2013.02.20
i:am
27
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
200-350 gr
15 Kg
Zsírszövet
8 Kg
100 gr
Aminosavak
110 gr
6 Kg
Izom-, és funkcionális fehérje (nem bántjuk őket!)
7 Kg
2013.02.20
i:am
28
A „feladat” majdnem ugyanez C + O2 = CO2
C + O2 = CO2 + H2O + ATP Biológia oxidáció: C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
2013.02.20
i:am
29
A glükóz „elégetése” Glükóz Glükolízis a sejtplazmában Piroszőlősav Glükolízis + Citromsavciklus: C6H12O6 + 6 H2O = 6 CO2 + 24 H + 2 ATP
aerob
Acetil-CoA
Citromsavciklus a mitokondriumban
Citrátkör
Terminális oxidáció a mitokondriumban
Légzés
anaerob
2 ATP Tejsav
A folyamatokat enzimek katalizálják és szabályozzák! Hatékony működésük feltételei: optimális PH-környezet és hőmérséklet!
Terminális oxidáció: 24H + 6 O2 = 12 H2O + 36 ATP 2013.02.20
i:am
30
Az energiahordozók Fehérjék
Szénhidrátok
Zsírok
Aminosavak
Poliszacharidok Monoszacharidok Glükóz
Zsírsavak
aerob
dezaminálás
Piroszőlősav
Citrátkör Légzés
ATP + CO2 + H2O 2013.02.20
Tejsav
aerob
Acetil-CoA
dezaminálás
anaerob
i:am
aerob
ß-oxidáció
A folyamatokat enzimek katalizálják és szabályozzák! Hatékony működésük feltételei: optimális PHkörnyezet és hőmérséklet! 31
Tápanyag-felhasználás változása az intenzitás növelésekor 20 15 Kcal
10 5 0
SzénH. (Kcal) Zsír (Kcal) SzénH. (gr) Zsír (gr)
60% = 1,6 6,4
~ 120
80% = 9 9
~ 160
3,5 3 2,5 2 gr 1,5 1 0,5 0
0,3 2 0,7 1 Intenzitás a maximális pulzusszám százalékában: ~ pulzus
ELLENTMONDÁS: Amit maximálisan kihasználunk és provokálunk a felkészülés során, azt kerüljük leginkább a versenyek során! 2013.02.20
i:am
32
Az energiatermelő-rendszerek Aerob rendszer 100% 90% 80% 70% 60% Energia 50% -igény 40% 30% 20% 10% 0%
Anaerob rendszer 1 glükóz 2 ATP
ZSÍROK SZÉNHIDRÁTOK Az elsavasodás miatt az enzimek működése szinte teljesen leáll! Fáradtságot okozó SALAKANYAGOK (tejsav) 1 glükóz 38 ATP 0%
10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Terhelési intenzitás a maximális pulzus %-ában
„Az IRAM öli meg a versenylovat!” 2013.02.20
i:am
33
A Cori-kör • Takarítás az anaerob energiatermelés után • A tejsavból a máj glikogént állít elő MÁJ
IZOM
GLIKOGÉN
GLIKOGÉN
VÉRÁRAM 2 GLÜKÓZ
2 GLÜKÓZ
6 ATP
2 ATP
2 PIROSZŐLŐSAV
2 PIROSZŐLŐSAV VÉRÁRAM
2 TEJSAV 2013.02.20
2 TEJSAV i:am
34
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) 2013.02.20
i:am
35
Az élet egy csoda! Élvezd!
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!
SPURISC.COM
2013.02.20
i:am
36
