Галактоза: свойства, функции в организме, польза и вред

Галактоза – это вещество, являющееся представителем класса простых молочных сахаров. Человек получает ее в составе употребляемых им молочных продуктов. Усвоение галактозы осуществляется в клетках печени, после чего вещество всасывается в кровь. Протекание процесса расщепления регулирует специальный фермент, в случае его отсутствия возникает нарушение состояния здоровья, известное как галактоземия. При нем содержание галактозы в крови резко снижается. В результате окисления галактозы в организме создаются клетки крови, сжигаются сложные углеводы, регулируются метаболические процессы.

Молекула и формула галактозы

Галактоза необходима человеку с первых дней жизни – она отвечает за правильные рост и развитие у только появившихся на свет малышей. С годами потребность в рассматриваемом веществе снижается, но не пропадает вовсе – галактоза на протяжении всей жизни является крайне важным для человека веществом.

Что такое галактоза?

Как уже было сказано выше, галактоза – это моносахарид класса гексоз, изомер глюкозы. Он содержится в составе дисахарида лактозы, вещество также можно обнаружить в составе других полисахаридов. Оно хоть и не является незаменимым для человека соединением, все же оказывает влияние на состояние здоровья и развитие организма. Визуально вещество представляет собой кристаллический порошок, растворяющейся в воде комнатной температуры и не растворяющийся в спиртовой среде.

В больших количествах галактозу можно встретить в свекле и некоторых разновидностях энергетических напитков. Кроме того, вещество присутствует в составе сложных углеводов, которые можно обнаружить во многих фруктах и овощах: в помидорах, картофеле, сельдерее, свекле, киви и вишне. В человеческом организме вещество присутствует в тканях головного мозга и во многих нервных тканях.

Галактоза выполняет роль строительного белка, который человек получает из молока. Особенно важно вещество для молодых мам, кормящих грудью.

По своему химическому составу галактоза близка к глюкозе. Отличия заключаются только в атомном строении веществ. Галактозу можно встретить во многих микроорганизмах и практически во всех продуктах растительного и животного происхождения. Наибольшее ее количество заключено в лактозе, то есть в молочных продуктах.

Выделяют две основные разновидности галактозы: L и D. Первая представлена долей полисахаридов, особенно большой ее объем замечен в красных водорослях. Вторая встречается в разы чаще – ее можно найти в составе многих веществ: гликозидов, олигосахаридов, полисахаридов бактериальной и растительной природы, пектиновых веществ и камедей. В процессе окисления вещество образует галактуроновую и галактоновую кислоты.

Наибольшее распространение галактоза получила в медицинской сфере – ее применяют во врем проведения УЗИ.

Формула галактозы и ее свойства

Химическая формула галактозы выглядит следующим образом:

C₆H₁₂O₆

Вещество принадлежит к классу альдогексоз, то есть представляет собой полигидроксиальдегид. Молекула рассматриваемого соединения может быть как циклической, так и линейной, а также существовать в двух различных стереоизомерных формах: быть L-изомером или D-изомером.

D-изомер наиболее часто встречается в природе как составляющая олигосахаридов, гликозидов и полисахаридов. L-изомер распространен в меньшей степени – он представляет собой компонент некоторых разновидностей полисахаридов, а также присутствует в красных водорослях.

Циклическая разновидность галактозы представлена 4-я изомерами: два из них при этом с пиранозным кольцом, а оставшиеся два – с фуранозным. Каждая циклическая форма вещества включает в свою структуру два аномера: a-форму и b-форму. В случае с галактозой они представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца.

Внешне галактоза представляет собой мелкокристаллический белый порошок с приятным сладким вкусом и без запаха. Вещество прекрасно растворяется в обычной воде комнатной температуры. Так, его растворимость в воде составляет 9,1 г на 100 г воды при температуре последней 0 градусов, и 40 г галактозы на 100 г воды при температуре жидкости 25 градусов.

Плавится порошок при температуре 167 градусов. Галактоза обладает низким гликемическим индексом. Чем ниже этот показатель – тем медленнее в крови изменяется уровень сахара.

В человеческом организме галактоза выполняет роль одного из основных источников энергии. Попадая в желудочно-кишечный тракт в составе продуктов питания, она превращается в глюкозу, после чего проходит процесс усвоения.

Функции галактозы в организме – для чего она нужна?

Для человека галактоза несет роль источника энергии. После попадания в организм вещество трансформируется в глюкозу, затем усваивается.

Галактоза является крайне важным компонентом пищи для новорожденных. Она входит в состав дисахарида лактозы, представляющего собой основной углевод молока.

Результатом взаимодействия галактозы с липидами являются гликолипиды, в том числе и те молекулы, которые принимают участие в формировании группы крови. При соединении галактозы с белками образуются гликопротеины, играющие важную роль в формировании клеточных мембран.

В организме человека галактоза выполняет следующие функции:

• препятствует появлению и развитию заболеваний нервной системы;
• стабилизирует работу органов желудочно-кишечного тракта;
• участвует в формировании клеточных мембран;
• оказывает положительный эффект на состояние ЦНС;
• поддерживает и стабилизирует структуру клеток.

Галактоза играет важную роль в выработке лактозы. У млекопитающих молочные железы после беременности производят большой объем лактозы, необходимый для обеспечения питанием детенышей.

Данный процесс у женщин контролируется перечнем гормонов, которые организм производит во время вынашивания плода и после его рождения. В реакциях принимают участие UDP-галактоза и глюкоза. Два вышеназванных сахара соединяются между собой под воздействием фермента лактозосинтетазы.

Фруктоза и галактоза

Усвоение фруктозы в организме человека осуществляется путем трансформации ее в глюкозу. Сперва она фосфорилируется в обязательном присутствии кетогексокиназы с последующим образованием фруктозо-фосфата, расщепляющегося альдолазой до глицеральдегида и дигидроксиацетона-3-фосфата. Последний представляет собой промежуточный продукт окисления глюкозы.

На следующем этапе глицеральдегид частично восстанавливается до глицерина или окисляется до глицерата.

Процесс расщепления и усвоения фруктозы и галактозы включает пути использования их для синтеза других соединений – гетерополисахаридов, лактозы и прочих веществ. И галактоза, и фруктоза принимают активное участие в снабжении организма достаточным количеством энергии. Фруктоза в этом случае трансформируется в галактозу: процесс протекает в печени – там галактоза трансформируется либо в глюкозу, либо в промежуточные продукты. Так, в результате фруктоза и галактоза, ровно так же, как и глюкоза, окисляются до углекислого газа и воды. Они также могут быть использованы для синтеза гликогена и триацилглидеролов.

Причиной нарушения процесса усвоения обоих веществ может быть отсутствие необходимых для этого ферментов. Подобные нарушения встречаются достаточно редко, но могут нести серьезную опасность для человеческого организма, поскольку накапливаемые промежуточные метаболиты могут быть достаточно токсичны.

Полезные свойства галактозы

Галактоза принимает активное участие в создании клеточных стенок, она также отвечает за эластичность тканей. Кроме того, рассматриваемое вещество входит в состав липидов мозга, крови и соединительных тканей.

Галактоза крайне важна для обеспечения правильной работы мозга и нервной системы. Нормализованный уровень галактозы предотвращает развитие старческой деменции, а также позволяет избежать нервных расстройств. Вещество позволяет избежать появления и развития болезни Альцгеймера.

Соединение оказывает положительное воздействие на состояние органов желудочно-кишечного тракта. Кроме того, оно принимает участие в синтезе гемицеллюлозы, которая очень важная для развития клеток.

Галактоза позволяет предотвратить появление нервных расстройств.

Какой вред способна нанести галактоза

Вред рассматриваемого вещества может быть обусловлен двумя факторами: избытком его содержания в организме и индивидуальной непереносимостью.

Наиболее распространенной проблемой, связанной с процессом усвоения галактозы, является болезнь галактоземия.

Галактоземия

Галактоземия – это заболевание, передающееся по наследству. При этом нарушении органы пищеварительной системы перестают вырабатывать ферменты, которые необходимы для переработки галактозы.

Наиболее опасна галактоземия для младенцев. Если в первые дни жизни малышу был поставлен такой диагноз, грудное молоко ему противопоказано – оно приведет к тяжелым последствиям для ребенка.

Стоит отметить, что малыша также нельзя кормить и коровьим молоком, не подойдут также козье молоко и адаптированная молочная смесь. Любое молоко может принести не просто ухудшение самочувствия, а настоящую смертельную опасность. Это связано с тем, что галактоза, скапливаясь в крови, начинает постепенно отравлять организм. Он вызывает появление проблем со здоровьем: первой страдает нервная система, негативные последствия испытывают также клетки печени и органы зрения.

Но все не так плохо, как может показаться на первый взгляд: велика вероятность того, что малыш перерастет имеющиеся у него проблемы со здоровьем. Вероятность такого исцеления особенно велика в том случае, если уровень галактозы в крови был превышен незначительно.

Почему может появиться галактоземия?

Установлено, что ген, отвечающий за выработку фермента, который расщепляет галактозу, наследуется по рецессивному признаку. Это значит, что у одного из 4 детей родителя-гена будет диагностирована галактоземия.

Диагностика на ранних этапах и соблюдение строгой диеты, предполагающей ограничение количества потребляемой лактозы, крайне важны – они позволят избежать развития у ребенка умственной отсталости, печеночной недостаточности и даже смерти. Выделяют две разновидности заболевания: классическая галактоземия и клиническая галактоземия – оба они могут привести к неприятным последствиям для ребенка.

У взрослых людей галактоземия может возникнуть из-за нарушений в гене GALT – это приводит к дефициту фермента галактозо-1-фосфат-уридилтрансфераза. Фермент крайне важен для правильного расщепления молочного сахара. Его недостаток приводит к накоплению в организме токсичных продуктов.

Симптомы галактоземии

Главным симптомом галактоземии является снижение аппетита, вследствие чего может развиться анорексия. Неизменным спутником галактоземии является рвота. Может произойти также пожелтение кожи, изменение цвета слизистых оболочек и белков глаз, увеличение размера печени, увеличение содержания аминокислот и белка в моче, накопление жидкости в брюшной полости и ее отек. В запущенных случаях происходит истощение тканей организма, сильное снижение веса.

Чтобы избежать вышеописанных последствий важно соблюдать диету, исключающую лактозу из рациона.

Дети с галактоземией, которым не была оказана медицинская помощь на ранних стадиях, могут столкнуться с задержкой физического и психического развития. Они особенно восприимчивы к катаракте. В запущенных случаях любая инфекция (особенно в младенческом возрасте) может привести к опасным для жизни осложнениям. В легких случаях, при получении необходимой медицинской помощи, серьезные нарушения не наблюдаются.

Дабы избежать последствий галактоземии, включающих в себя печеночную недостаточность и нарушение работы почек, повреждение головного мозга, катаракту и прочие недуги, важно своевременно исключить лактозу из рациона. Пациенты, соблюдающие специальную диету, обычно демонстрируют более удовлетворительное общее состояние здоровья. Дети с галактоземией, не употребляющие в пищу молочную продукцию, могут добиться большего интеллектуального прогресса: у них с меньшей вероятностью возникнут проблемы с речью и обучением, а также некоторые поведенческие нарушения. У девочек с классической галактоземией часто наблюдаются нарушения в работе яичников – это связано с повышением уровня гормона гонадотропина.

Все вышеназванные осложнения сопутствуют исключительно классической галактоземией. У пациентов, страдающих галактоземией Дуарте, они не обнаружены. Они также не нуждаются в соблюдении строгой диеты.

Группы населения, подверженные галактоземии

Классическая форма заболевания диагностируется в диапазоне от 1 случая на 16 000 до 1 случая на 48 000 рождений. Галактоземия распространена среди представителей всех этнических групп. Особенно часто заболевание встречается среди ирландцев. А вот клинический вариант болезни наиболее широко распространен среди афроамериканцев и коренных африканцев.

Близкие по симптомам расстройства

Специалисты называют следующие расстройства, которые по своим симптомам могут быть близки к галактоземии:

• дефицит галактокиназы – заболевание связано с катарактой, повышенным содержанием галактозы в крови и повышенной концентрацией галактитола в моче. Последний накапливается в хрусталике глаза, провоцируя отек последнего, осаждение белка и катаракту;
• дефицит уридиндифосфат-галактозо-4-эпимеразы – схож с описанным выше заболеванием и проявляется в первые месяцы жизни;
• непереносимость лактозы – нарушение обмена веществ, при котором человек не способен нормально усваивать лактозу;
• неонатальный гепатит – термин, используемый для обозначения нарушения работы печени, которое происходит в первые месяцы жизни.

Диагностика

Диагностировать галактоземию можно при помощи анализа крови. Первый анализ выполняется в рамках стандартного скрининга сразу после рождения малыша. Риск развития болезни у ребенка, если оба родителя являются носителями гена, составляет 1 к 4.

Установить галактоземию у пациента можно также при помощи анализа мочи.

Методы лечения галактоземии

Первым и главным способом лечения рассматриваемого заболевания является строгая диета, полностью исключающая молочные продукты.

В особенно тяжелых случаях требуется гормональная терапия. Также специалисты могут назначать антибиотики.

Суточная норма галактозы

Уровень содержания галактозы в крови должен держаться на отметке 5 мг/дл крови. Суточную норму вещества можно с легкостью набрать, если вы в достаточном объеме употребляете молочные продукты и сельдерей. Несмотря на достаточно широкое распространение галактозы, в чистом виде в продуктах питания ее нет. Галактозу в продуктах необходимо определять по наличию в них лактозы.

Особенно сильную потребность в галактозе испытывают:

• дети грудного возраста;
• женщины во время кормления грудью;
• люди, активно занимающиеся спортом;
• люди, чья профессиональная деятельность связана с интенсивной умственной нагрузкой;
• люди, испытывающие большой стресс;
• люди, которые часто переутомляются.

Потребность в галактозе может также снижаться в следующих случаях:

• в пожилом возрасте;
• при наличии аллергии на галактозу или лактозу;
• при заболеваниях желудочно-кишечного тракта;
• при наличии воспалительных заболеваний органов женской репродуктивной системы;
• при установке сердечной недостаточности;
• при галактоземии.

Симптомы повышенного и пониженного содержания галактозы в организме

О нехватке галактозы сигнализируют быстрая утомляемость и снижение способности к концентрации. Люди, испытывающие дефицит энергии, обладают высокой склонностью к депрессиям, они часто ощущают физическую усталость, потерю интереса к окружающему миру.

А вот избыток галактозы в организме негативным образом сказывается на состоянии нервной системы. Также наблюдаются заболевания печени и органов зрения.

Источники галактозы

Особенности применения галактозы

Вещество пользуется большой популярностью в следующих сферах:

• в медицине;
• в микробиологии;
• в приготовлении спортивного питания;
• в создании пищевой добавки камеди.

С химической точки зрения рассматриваемое вещество принадлежит к классу восстанавливающих углеводов, способных отдавать электроны с разрывом собственной кислородной связи.

Наибольшее распространение вещество получило в пищевой промышленности – его добавляют для создания камеди. Галактозу также ценят спортсмены – они принимают продукты, содержащие рассматриваемое вещество, во время интенсивной физической активности.

Галактоза в форме порошка

В медицине галактозу используют в качестве контрастного вещества для проведения диагностики ультразвуком. Микробиологи применяют галактозу как средство, помогающее определить вид микроорганизмов.

Интересные факты о галактозе

Галактоза, в отличие от других химических соединений, практически не растворяется в обычной воде.

Рассматриваемый моносахарид не подходит для приготовления пищи.

Наибольшую потребность в галактозе испытывают клетки мозга. Другие органы также требуют присутствия вещества в организме.

Галактоза присутствует даже в безлактозном молоке.

Человек нуждается в галактозе с первых дней жизни. Первым и основным источником вещества в младенчестве является молоко матери. С возрастом потребность в галактозе снижается.

Заключение

Галактоза – это вещество класса простых молочных сахаров. Она поступает в организм человека преимущественно из молочных продуктов, процесс усвоения проходит в клетках печени, после чего попадает в кровь. Расщепление возможно только при наличии в крови специального фермента. В случае его отсутствия диагностируется заболевание галактоземия.

Большое количество галактозы содержится во всех видах молочной продукции, камеди, сахарной свекле, можно обнаружить в энергетических напитках. Ее также можно встретить в фасоли, сельдерее и киви. Организм человека может и самостоятельно синтезировать вещество – наибольшее его количество содержится в клетках головного мозга и в нервных тканях.