Glukose er et karbohydrat med molekylformel C6H12O6. I naturen finner vi den som D-glukose, mens den enantiomere formen L-glukose kan fremstilles syntetisk. Glukose dannes i fotosyntesen og er essensiell for stoffskiftet hos alle organismer og er den mest utbredte sukkerarten i planteriket. Glukose utgjør hovedbestanddelen av stivelse, og er i et gjennomsnittskosthold vår viktigste kilde til energi.
- Les mer om blodsukker
Kjemiske egenskaper og fremstilling
I ren form forekommer glukose som hvitaktige, nærmest fargeløse, krystaller med ett krystallvann. I denne formen danner glukose pyranose-ringer.
I vannløsning veksler molekylene mellom å ha to ulike diastereomere ringstrukturer, alfa-D-glukopyranose og beta-D-glukopyranose. Ved likevekt er 36 % av molekylene på alfa-formen, mens 64 % er på beta-formen. Den åpenkjedete formen forekommer kun i en ubetydelig mengde. Vannløsninger av glukose er optisk aktive. En klassisk analytisk metode for påvisning av glukose og andre aldoser er Fehlings test.
Glukose fremstilles industrielt, enten ved enzymatisk nedbrytning eller ved sur hydrolyse, fra stivelse fra mais, poteter og korn, og benyttes hovedsakelig til fremstilling av nærings- og nytelsesmidler.
Forekomst
Glukose er et enkelt karbohydrat som dannes av planter ved fotosyntese fra råstoffene karbondioksid og vann. Plantene kan bygge opp alle andre organiske stoffer av glukose og stoffer som opptas gjennom røttene (nitrogen, fosfor med mer). Plantenes glukoseproduksjon danner grunnlaget for nesten alle andre organismers eksistens.
Glukose er et monosakkarid som i fri tilstand finnes i honning, grønnsaker og frukt. Sammen med monosakkaridet fruktose og disakkaridene sukrose (hvitt sukker), laktose og maltose utgjør glukose det som i dagligtale omtales som sukker. Glukose utgjør vanligvis mellom 10 og 50 prosent av sukkeret i matvarene nevnt over. Glukose utgjør 50 prosent av sukrose og laktose, der glukose er bundet til henholdsvis fruktose og galaktose. Den viktigste kilden til glukose i kostholdet er imidlertid stivelse. Dette er et polysakkarid som utelukkende består av glukose bundet sammen i lange kjeder. Korn er vår viktigste kilde til stivelse. Poteter og belgvekster inneholder også en del stivelse.
Også cellulose består av glukose, i form av lange kjeder av beta-D-glukopyranose. I motsetning til for stivelse kan ikke bindingen mellom glukoemolekylene brytes av de enzymene vi skiller ut i fordøyelseskanalen.
Egenskaper og omsetning i kroppen
Stivelse og disakkarider brytes ned til monosakkarider i fordøyelsesprosessen, og tas opp i blodbanen i tarmen. Glukose løses lett i vann, og fraktes derfor rundt i kroppen fritt oppløst i blodet. I tillegg kan musklene og leveren lagre glukose i form av glykogen, som er bygget opp etter samme prinsipp som stivelse. Rundt 500 gram kan normalt lagres i musklene, mens leveren kan lagre om lag 100 gram.
Leveren er det viktigste glykogendepotet for å regulere glukosekonsentrasjonen i blodet (blodsukkeret). Om nivået avtar, omdanner leveren glykogen til glukose og sender det ut i blodet. Leveren kan også omdanne deler av proteinet til glukose. Også i musklene finnes depoter av glykogen. Disse kan dekke musklenes energibehov en kort periode mens glukosebehovet er stort. Nerveceller kan i motsetning til alle andre celler bare forbrenne glukose. Fordi det ikke finnes noe glykogendepot i hjernen, er det viktig at glukosekonsentrasjonen i blodet bestandig holdes på et tilstrekkelig høyt nivå til at hjernen kan få dekket sitt meget store behov. Ved langvarig faste vil imidlertid leveren kunne danne såkalte ketonlegemer ved nedbrytning av fett, og disse kan dekke store deler av hjernens energibehov.
Reguleringsmekanismer
Blodsukkeret reguleres automatisk av forskjellige hormoner, først og fremst insulin og glukagon, som begge dannes i bukspyttkjertelen, men har motsatt virkning. Insulin fremmer opptak av glukose i cellene og leverens oppbygging av glykogen. Glukagon fremmer nedbrytingen av glykogen og dannelse av glukose fra for eksempel glyserol og protein. Også en rekke andre hormoner (adrenalin, noradrenalin og glukokortikoider fra binyrene, hypofysens veksthormon med flere) har innflytelse på blodsukkeret. Ved mangel på insulin stiger blodsukkeret når karbohydratrik kost inntas. Dette kan påvises ved å måle fastende blodsukker og ved en glukosebelastningsprøve, der en bestemt mengde glukose i ren form inntas. Ved diabetes som ikke behandles medikamentelt vil blodsukkernivået bli for høyt ved inntak av mye fordøyelige karbohydrater, for eksempel i form av mat med mye stivelse eller sukker. Dette skyldes nedsatt evne til å fjerne glukose fra blodet som følge av nedsatt produksjon av eller nedsatt sensitivitet for insulin.
Forbrenning
Glukose kan brytes ned i kroppens celler på to måter: anaerobt (uten oksygen) og aerobt (med oksygen). Uten oksygen nedbrytes glukose til melkesyre. Ved denne prosessen, som kalles glykolyse, utvinnes imidlertid bare en liten brøkdel av glukosens kjemiske energi. Prosessen har imidlertid betydning for muskelceller som plutselig skal arbeide hardt i yrke eller sport og skal bruke energi før blodet kan levere en tilstrekkelig mengde oksygen. Når det er tilstrekkelig oksygenforsyning til musklene, brytes glukosen helt ned og oksideres til karbondioksid og vann. Ved denne prosessen utvinnes omtrent fem ganger så mye kjemisk energi som ved anaerob nedbrytning. Glukose brukes ikke utelukkende til energiproduksjon (se arbeid, energi); liksom hos plantene brukes den som råstoff ved oppbyggingen av andre organiske stoffer.
Historikk
Glukose ble isolert fra rosiner (tørkede druer) av Andreas Sigismund Marggraf allerede i 1747. Navnet glukose ble gitt av Jean Baptiste Dumas i 1838. Strukturen til glukose og mange andre karbohydrater ble bestemt og systematisert av Emil Fischer, som i 1902 mottok Nobelprisen i kjemi for denne innsatsen.