kulhydrater (omsætning i organismen)

Kulhydrater (omsætning i organismen), Fødens kulhydrater, hovedsagelig stivelse, glykogen, sucrose og laktose, spaltes i tarmen til de simple kulhydrater (monosaccharider) glukose, fruktose og galaktose, som med blodet transporteres til organismens forskellige organer og væv. Monosacchariderne indgår enten i den almindelige energiomsætning eller omdannes til modificerede monosaccharider.

Glukose optages i alle væv og kan udnyttes til energiproduktion ved glykolyse. Glukose kan også deponeres i lever og skeletmuskler som glykogen, en polymer af glukose. I leveren vil glykogen, når koncentrationen af glukose i blodet er lav, nedbrydes til glukose, som afgives til blodet. Glukose kan også dannes ved glukoneogenese fra glycerol, laktat eller aminosyrer. Disse processer (glykogenolyse og glukoneogenese) er nødvendige for at forsyne de røde blodlegemer og hjernen med glukose i perioder, hvor der ikke tilføres glukose fra tarmen. Glykogen i muskler anvendes til energiproduktion i musklerne ved arbejde og bidrager ikke til opretholdelsen af en konstant koncentration af glukose i blodet. Glukose kan i mindre omfang desuden omsættes via pentosefosfatvejen til UDP-glukuronsyre og til forskellige modificerede kulhydrater. Ved omsætning via pentosefosfatvejen dannes ribulose-5-fosfat, der kan indgå i syntesen af nukleinsyrer, og NADPH, der anvendes til syntese af fx fedtsyrer og kolesterol. Pentosefosfatvejen finder særlig sted i celler, der deler sig, og i lever og fedtvæv, hvor op til 15% af glukoseomsætningen kan foregå ad denne vej. UDP-glukuronsyre indgår i mange afgiftningsprocesser, hvorved der dannes glukuronider, der udskilles med galden. Disse processer finder især sted i leveren.

Glukoseomsætningen er reguleret af hormoner og af cellens energiniveau. Den hormonelle regulation er i en vis udstrækning vævsspecifik og varetages især af insulin, glukagon, katekolaminer og glukokortikoider. I muskler øger insulin optagelsen af glukose og fremmer, afhængigt af cellens energiniveau, glykolyse eller glykogendannelsen. Katekolaminer aktiverer glykogennedbrydningen og glykolysen. I fedtvæv øger insulin ligeledes glukoseoptagelsen og fremmer glykolysen og syntesen af fedtsyrer fra kulhydrat. I leveren forøger insulin mængden af det enzym (glukokinase), der katalyserer det første trin i glukoseomsætningen og fremmer glykogendannelsen. Glukagon, der især virker på leveren, aktiverer nedbrydningen af glykogen og glukoneogenesen. Katekolaminerne øger glykogennedbrydningen og glukoneogenesen i leveren, og glukokortikoider øger omdannelsen af aminosyrer til glukose i leveren.

Cellens energiniveau er af betydning for glukoseomsætningen i alle væv. Et lavt energiniveau, dvs. en lav koncentration af ATP og høj koncentration af ADP og AMP, vil bevirke øget glykolyse og dermed øget ATP-dannelse. Omvendt vil glykolysen foregå med lav hastighed, hvis ATP-koncentrationen er høj. De beskrevne reguleringsmekanismer sørger for, at cellerne først og fremmest får dækket deres energibehov, når der er brug for det, at der opretholdes en konstant koncentration af glukose i blodet, og at overskud af kulhydrat lagres som glykogen. I leveren, hvor alle de nævnte omsætningsmuligheder for glukose findes, betyder de forskellige reguleringsmekanismer, at modsatrettede processer som fx glykolyse og glukoneogenese eller glykogennedbrydning og -syntese ikke forløber samtidigt i større udstrækning.

Fruktose omsættes hovedsagelig i leveren. Fruktose kan via sorbitol omdannes til glukose. Den vigtigste omsætningsvej er dog fosforylering til fruktose-1-fosfat, der spaltes til dihydroxyacetonefosfat og glyceraldehyd, som kan fosforyleres til glyceraldehyd-3-fosfat. Den videre omdannelse til pyruvat, glukose eller glykogen følger de samme veje som glukoseomsætningen. Fruktose synes at stimulere aflejringen af glykogen i leveren. Galaktose omsættes ligeledes hovedsagelig i leveren. Gennem flere trin omsættes galaktose til glukose-6-fosfat, der kan omdannes til pyruvat, glukose eller glykogen ad samme omsætningsveje som glukose. I aktive mælkekirtler dannes galaktose i store mængder fra glukose som led i syntesen af laktose (mælkesukker).

Læs mere om kulhydrater.