I carboidrati rappresentano la principale fonte di energia per l'organismo, svolgendo anche un ruolo strutturale in alcuni tessuti e servendo da riserva energetica. Le fibre, un tipo di zucchero non digeribile, supportano la digestione.
Classificazione e Caratteristiche dei Carboidrati
I carboidrati si classificano in semplici e complessi. I carboidrati complessi, formati da catene di zuccheri lunghe, vengono digeriti più lentamente. In questa categoria rientrano gli oligosaccaridi (presenti nei legumi) e i polisaccaridi. Tra i carboidrati complessi, è preferibile scegliere cereali integrali e verdure.
Metabolismo dei Carboidrati: Processi Chiave
Il metabolismo dei carboidrati è l'insieme delle vie metaboliche in cui è coinvolto il glucosio. È fondamentale mantenere sotto controllo la concentrazione ematica di glucosio attraverso processi come:
- Glicogenesi: dopo un pasto.
- Glicogenolisi: dopo un periodo di digiuno.
- Gluconeogenesi: dopo un lungo periodo di digiuno.
La gluconeogenesi e la glicogenosintesi sono processi anabolici.
Il Ruolo del Glucosio e del Fegato
Il glucosio ha un ruolo centrale nel metabolismo di tutti gli organismi. In condizioni nutrizionali normali, il cervello dei mammiferi trae energia esclusivamente dal glucosio. Durante uno sforzo muscolare intenso, i muscoli lo degradano per sostenere la loro attività.
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La concentrazione del glucosio nel sangue è mantenuta costante dall’azione del fegato. Il fegato è in grado di immagazzinare glucosio sotto forma di glicogeno e di liberarlo sotto forma di glucosio.
La produzione di glucosio da parte del fegato è regolata da due ormoni, l'insulina ed il glucagone. In carenza di insulina si verifica una liberazione di glucosio dal fegato nel sangue, che comporta aumento della glicemia (iperglicemia) nel sangue stesso. In carenza di glucagone si blocca la dismissione epatica di glucosio con conseguente riduzione dello stesso nel sangue (ipoglicemia).
Dopo una notte di digiuno, il glucosio presente nel sangue è utilizzato per la maggior parte dal cervello, in minor misura dai globuli rossi, dall'intestino e dai tessuti sensibili all'insulina (muscolo e tessuto adiposo).
La Fermentazione e la Produzione di Energia
Se la glicolisi opera in condizioni anaerobiche si ha la fermentazione. Esistono due tipologie principali di fermentazione: una produce acido lattico come sostanza finale di scarto, mentre l'altra produce un alcol. Il nostro organismo produce acido lattico in particolari momenti di sforzo come quello muscolare. A questo punto, le cellule muscolari iniziano a comportarsi come organismi anaerobi.
Gluconeogenesi: Produzione di Glucosio
Tra le fonti più importanti a livello neurologico troviamo il glucosio, prodotto durante un processo chiamato gluconeogenesi nelle cellule del fegato. Le due molecole che danno inizio al processo sono il lattato e gli amminoacidi. Da lì si forma poi il piruvato, molecola che verrà poi convertita. Successivamente viene prodotto glucosio e rilasciato nel sangue. Tutto ciò viene monitorato con la glicemia.
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Il Ruolo del Pancreas e degli Ormoni
Il pancreas svolge un ruolo fondamentale nell'omeostasi degli zuccheri. L'aumento dei livelli plasmatici di insulina determina una diminuzione dei livelli di glucagone, il suo antagonista, e provoca una diminuzione della dismissione epatica di glucosio perché va ad inibire la scissione di glicogeno in glucosio (glicogenolisi) e della sintesi di nuovo glucosio dagli amminoacidi (gluconeogenesi).
Assorbimento e Utilizzo del Glucosio
In seguito ad un pasto, il glucosio assorbito dal tratto intestinale provoca un aumento della glicemia. I carboidrati, una volta giunti nell'intestino, vengono ridotti a monosaccaridi (glucosio, fruttosio e galattosio), assorbiti dalle cellule della mucosa intestinale e trasportati al sangue.
Il fegato sequestra circa il 50% di glucosio per convertirlo a glicogeno (azione controllata dall'insulina). Il glucosio non sequestrato dal fegato viene distribuito nel muscolo e nel tessuto adiposo.
Glicolisi e Via del Pentoso Fosfato
L’energia necessaria alla cellula può essere estratta dal glucosio mediante la glicolisi, attraverso la quale questo composto è ossidato a piruvato. Negli organismi aerobici, invece, il piruvato entra nel ciclo di Krebs dove è ossidato a CO2, e H20. La rimanente energia dalla demolizione del glucosio si ricava nella catena di trasporto degli elettroni e nella fosforilazione ossidativa.
Inoltre, il glucosio può essere ossidato a pentoso attraverso la via del pentoso fosfato, importante dal punto di vista biologico perché rifornisce la cellula di precursori delle biomolecole e perché fornisce potere riducente, sotto forma di NADPH.
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Squilibri Glicemici: Iperglicemia e Ipoglicemia
L’iperglicemia è dovuta principalmente all’insulino resistenza: il glucosio si accumula nel sangue perché i tessuti non riescono a captarlo e perché il fegato continua a immetterlo in circolo. Per ipoglicemia si intendono valori di glucosio minori di 60 mg/dl.
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