Zarys wewnątrzkomórkowej przemiany węglowodanów, tłuszczów i białek

Głównym źródłem węglowodanów w pożywieniu człowieka jest skrobia, która w przewodzie pokarmowym ulega strawieniu do glukozy, wchłanianej do krwi układu żyły wrotnej. Stanowi ona około 80% wszystkich węglowodanów pokarmowych. Poza tym w jelicie cienkim wchłania się fruktoza (stanowiąca około 10% spożywanych węglowodanów), galaktoza (mleko) i nie¬wielka ilość pentoz (owoce). Wchłanianie jelitowe glukozy i galaktozy jest aktywne i następuje przy udziale elektrogenicznej „pompy sodowej”, która usuwając jony sodu z enterocytu na zewnątrz powoduje — przez wzrost gradientu stężenia tego kationu pomiędzy przestrzenią zewnątrz- i wewnątrzkomórkową — wytworzenie siły kierującej wspólny nośnik jonu sodu i cząsteczki glukozy do wnętrza komórki (ryc. 20). Źródłem energii w tym procesie, który umożliwia transport monosacharydów o określonej konfiguracji przeciw gradientowi stężeń, jest ATP rozkładany przez swoistą ATPazę. Fruktoza (podobnie jak pentozy) przenika przez komórkę nabłonka jelitowego drogą ułatwionej dyfuzji, zgodnie z gradientem stężeń i bez nakładu energii. Część fruktozy ulega w enterocycie przekształceniu do glukozy, co wiąże się z przejściowym rozpadem tego cukru na 2 triozy i ich ponownym połączeniem. Z krwią żyły wrotnej glukoza, galaktoza i fruktoza docierają do wątroby, przenikają zgodnie z gradientem stężeń do wnętrza komórek wątrobowych i ulegają w nich fosforylacji i dalszym przemianom.
Wątroba, zbierając krew z całego obszaru trzewnego, zajmuje kluczową pozycję w regulacji przemiany węglowodanów. Narząd ten gromadzi znaczną część spożytej glukozy, a następnie w miarę potrzeby oddaje ją tkankom. U człowieka po doustnym spożyciu 10Ó g glukozy 60% tej ilości cukru pozo¬staje przez najbliższe 3 h w wątrobie, a tylko 40% trafia od razu do tkanek pozawątrobowych, w tym zaledwie 15 g do tkanek, w których wykorzystanie glukozy zależy od obecności insuliny.
W obszarze pozawątrobowym pierwszym etapem przemian glukozy jest jej tianspoit do wnętrza komórek. Transport glukozy, będącej substancją polar¬ną, wymaga nośnika i w tkankach odbywa się zawsze zgodnie z gradientem stężeń. W ośrodkowym układzie nerwowym, krwinkach, wyspach trzustkowych, nadnerczach wydajność układu transportującego — podobnie jak w wątrobie — jest bardzo duża i nie ogranicza wewnątrzkomórkowego zużycia tego cukru. Natomiast jego transport do wnętrza komórek mięśniowych, adypocytów i fibroblastów jest mało wydajny i podlega wpływowi insuliny, która zwiększa go wielokrotnie.
W wyniku wewnątrzkomórkowych przemian glukozy w tkankach przeważająca jej ilość (w warunkach prawidłowego odżywiania i umiarkowanej aktywności fizycznej około 2/3) zostaje utleniona do C02, dostarczając energii (ATP) niezbędnej dla podtrzymania różnych procesów życiowych. Chłonność metaboliczna tkanek jest bardzo duża i jej zakres sięga od 7,5 g/h (zapotrzebowanie minimalne, pokrywające potrzeby energetyczne tkanek glukozozależnych: układu nerwowego i krwiotwórczego) do 50 g/h (w stanach bardzo dużego wysiłku fizycznego). Ta część glukozy pożywienia, która nie zostaje wykorzystana od razu jako źródło energii, ulega spichrzeniu w postaci glikogenu i — w większym stopniu — w postaci tłuszczu. Niewielka ilość węglowodanów zostaje wykorzystana do budowy struktur (nukleotydy, glikolipidy, glikozaminoglikany, glikoproteiny.