Углеводы представляют собой органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, чаще всего в соотношении C(n)H({2n})O(_n). Классификация углеводов включает моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза) являются простейшими формами, которые могут непосредственно участвовать в метаболических процессах. Дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза) требуют ферментативного расщепления до моносахаридов. Полисахариды, такие как крахмал, гликоген и клетчатка, представляют собой полимеры моносахаридов и служат основным резервом энергии.
Переваривание углеводов начинается в ротовой полости под действием фермента α-амилазы слюны (птиалин). Этот фермент гидролизует внутренние α-1,4-гликозидные связи крахмала, превращая полисахариды в мальтозу, изомальтозу и декстрины. Важной особенностью α-амилазы является неспособность расщеплять α-1,6-гликозидные связи, что приводит к образованию коротких разветвленных олигосахаридов.
В желудке активность α-амилазы резко снижается из-за низкого pH среды, но химическое расщепление углеводов продолжается в тонкой кишке, где панкреатическая α-амилаза завершает гидролиз крахмала и гликогена до мальтозы и изомальтозы. Дисахариды подвергаются гидролизу в мембранах энтероцитов тонкой кишки под действием специфических ферментов:
Всасывание углеводов осуществляется в тонкой кишке, преимущественно в двенадцатиперстной и тощей кишке, и происходит через эпителиальные клетки ворсинок. Основные механизмы включают активный транспорт и облегчённую диффузию.
После попадания в энтероцит моносахариды перемещаются к базальной мембране и транспортируются в кровь через GLUT2, обеспечивая системное распределение питательных веществ.
Ферментативная активность и транспорт моносахаридов регулируются:
Эффективное переваривание и всасывание углеводов критически важно для поддержания гомеостаза глюкозы. Нарушения этого процесса приводят к мальабсорбции, диарее и метаболическим расстройствам, таким как лактозная непереносимость и гликогенозы. Клетчатка, неперевариваемая α-амилазой, влияет на скорость всасывания и осмотическое давление в кишечнике, стимулируя перистальтику и микробное ферментирование.
Неусвоенные углеводы, достигшие толстой кишки, подвергаются ферментации энтеробактериями, образуя короткоцепочечные жирные кислоты (уксусная, пропионовая, масляная), которые служат энергетическим субстратом для эпителиальных клеток и влияют на метаболизм организма. При этом выделяются газы (CO(_2), H(_2), CH(_4)), что является естественным компонентом пищеварения.
Переваривание углеводов — это многоэтапный процесс, включающий гидролиз полисахаридов и дисахаридов до моносахаридов, их транспорт через энтероциты и дальнейшее поступление в кровь. Ферментативные реакции строго специфичны, а транспортные механизмы адаптированы к различным моносахаридам, обеспечивая эффективное использование пищевых углеводов в энергетическом и структурном метаболизме организма.