Углеводы играют первостепенную роль в обеспечении энергетики всего организма, они принимают участие в метаболизме всех питательных веществ. Представляют собой органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Углеводы, в следствии легкодоступности и быстроты усвоения, являются основным источником энергии для организма.
В организм человека углеводы могут поступать с пищей (крупы, овощи, бобовые культуры, фрукты и т.д.), а также вырабатываться из жиров и некоторых аминокислот.
Структурно углеводы подразделяются на следующие группы:
Простые углеводы. К ним относят глюкозу, галактозу и фруктозу (моносахариды), а также сахарозу, лактозу и мальтозу (дисахариды).
Глюкоза – главный поставщик энергии для мозга. Она содержится в плодах и ягодах и необходима для снабжения энергией и образования в печени гликогена.
Фруктоза почти не требует для своего усвоения гормона инсулина, что позволяет использовать ее при сахарном диабете, но в умеренных количествах.
Галактоза в продуктах в свободном виде не встречается. Получается при расщеплении лактозы.
Сахароза содержится в сахаре и сладостях. При попадании в организм расщепляется на более составляющие: глюкозу и фруктозу.
Лактоза – углевод, содержащийся в молочных продуктах. При врожденном или приобретенном дефиците фермента лактозы в кишечнике нарушается расщепление лактозы на глюкозу и галактозу, что известно как непереносимость молочных продуктов. В кисломолочных продуктах лактозы меньше, чем в молоке, так как при сквашивании молока из лактозы образуется молочная кислота.
Мальтоза – промежуточный продукт расщепления крахмала пищеварительными ферментами. В дальнейшем мальтоза расщепляется до глюкозы. В свободном виде она содержится в меде, солоде (отсюда второе название – солодовый сахар) и пиве.
Сложные углеводы. К ним относят крахмал и гликоген (перевариваемы углеводы), а также клетчатку, пектины и гемицеллюлозу.
Крахмал – в питании составляет до 80% всех углеводов. Его основные источники: хлеб и хлебобулочные изделия, крупы, бобовые, рис и картофель. Крахмал, относительно медленно переваривается, расщепляясь до глюкозы.
Гликоген, его еще называют «животный крахмал», - полисахарид, который состоит из сильно разветвленных цепочек молекул глюкозы. Он в небольших количествах содержится в животных продуктах (в печени 2-10% и в мышечной ткани – 0,3-1%).
Клетчатка – это сложный углевод, входящий в состав оболочек растительных клеток. В организме клетчатка практически не переваривается, лишь незначительная часть может подвергнуться под влиянием находящихся в кишечнике микроорганизмов.
Клетчатку, вместе с пектинами, лигнинами и гемицеллюлозой, называют или балластными веществами. Они улучшают работу пищеварительной системы, являясь профилактикой многих заболеваний. Пектины и гемицеллюлоза обладают гигроскопичными свойствами, что позволяет им сорбировать и увлекать с собой избыток холестерина, аммиак, желчные пигменты и другие вредные вещества. Еще одним важным достоинством пищевых волокон является их помощь в профилактике ожирения. Не обладая высокой энергетической ценностью, овощи из-за большого количества пищевых волокон способствуют раннему чувству насыщения.
В большом количестве пищевые волокна содержится в хлебе грубого помола, отрубях, овощах и фруктах.
Гликемический индекс
Некоторые углеводы (простые) усваиваются организмом практически мгновенно, что приводит к резкому повышению уровня глюкозы в крови, другие (сложные) усваиваются постепенно и не дают резкого повышения уровня сахара в крови. Благодаря замедленному усвоению, употребление продуктов, содержащих такие углеводы, обеспечивает более продолжительное чувство насыщения. Это их свойство используют в диетологии, для похудения.
А чтобы оценить скорость того или иного продукта расщепляться в организме применяют гликемический индекс (ГИ). Этот показатель, определяет с какой скоростью продукт расщепляется в организме и преобразуется в глюкозу. Чем быстрее происходит расщепление продукта, тем выше его гликемический индекс (ГИ). За эталон была взята глюкоза, чей гликемический индекс (ГИ) равен 100. Все остальные показатели сравниваются с гликемическим индексом (ГИ) глюкозы. Все значения ГИ в различных продуктах питания можно посмотреть в специальной таблице гликемического индекса продуктов.
Функции углеводов в организме
В организме углеводы выполняют следующие функции:
Являются основным источником энергии в организме.
Обеспечивают все энергетические расходы мозга (мозг поглощает около 70% глюкозы, выделяемой печенью)
Участвуют в синтезе молекул АТФ, ДНК и РНК.
Регулируют обмен белков и жиров.
В комплексе с белками они образуют некоторые ферменты и гормоны, секреты слюнных и других образующих слизь желез, а также другие соединения.
Пищевые волокна улучшают работу пищеварительной системы и выводят из организма вредные вещества, пектины стимулируют пищеварение.
9
Липиды — жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). Дикими принадлежат к простейшим биологическим молекулам.
В химическом отношении большинство липидов представляет собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов. Наиболее известны среди них жиры. Каждая молекула жира образована молекулой трехатомного спирта глицерола и присоединенными к ней эфирными связями трех молекул высших карбоновых кислот. Согласно принятой номенклатуре жиры называют триацилглицеролами.
Когда жиры гидролизуются (т.е. расщепляются из-за внедрения H+ и OH- в эфирные связи), они распадаются на глицерол и свободные высшие карбоновые кислоты, каждая из которых содержит четное число атомов углерода.
Атомы углерода в молекулах высших карбоновых кислот могут быть соединены друг с другом как простыми, так и двойными связями. Среди предельных (насыщенных) высших карбоновых кислот наиболее часто в состав жиров входят:
пальмитиновая СН3 — (СН2)14 — СООН или С15Н31СООН;
стеариновая СН3 — (СН2)16 — СООН или С17Н35СООН;
арахиновая СН3 — (СН2)18 — СООН или С19Н39СООН;
среди непредельных:
олеиновая СН3 — (СН2)7 — СН = СН — (СН2)7 — СООН или С17Н33СООН;
линолевая СН3 — (СН2)4 — СН = СН — СН2 — СН — (СН2)7 — СООН или С17Н31СООН;
линоленовая СН3 — СН2 — СН = СН — СН2 — СН = СН — СН2 — СН = СН — (СН2)7 — СООН или С17Н29СООН.
Степень ненасыщенности и длина цепей высших карбоновых кислот (т.е. число атомов углерода) определяет физические свойства того или иного жира.
Жиры с короткими и непредельными кислотными цепями имеют низкую температуру плавления. При комнатной температуре это жидкости (масла) либо мазеподобные вещества. И наоборот, жиры с длинными и насыщенными цепями высших карбоновых кислот при комнатной температуре представляют собой твердые вещества. Вот почему при гидрировании (насыщении кислотных цепей атомами водорода по двойным связям) жидкое арахисовое масло, например, превращается в однородное мазеобразное арахисовое масло, а подсолнечное масло — в маргарин. В организме животных, живущих в холодном климате, например у рыб арктических морей, обычно содержится больше ненасыщенных триацилглицеролов, чем у обитателей южных широт. По этой причине тело их остается гибким и при низких температурах.
Различают:
Фосфолипиды — амфифильные соединения, т. е. имеют полярные головки и неполярные хвосты. Группы, образующие полярную головку, гидрофильны (растворимы в воде), а неполярные хвостовые группы гидрофобны (нерастворимы в воде).
Двойственная природа этих липидов обусловливает их ключевую роль в организации биологических мембран.
Воска — сложные эфиры адноатомных (с одной гидроксильной группой) высокомолекулярных (имеющих длинный углеродный скелет) спиртов и высших карбоновых кислот.
Еще одну группу липидов составляют стероиды. Эти вещества построены на основе спирта холестерола. Стероиды очень плохо растворимы в воде и не содержат высших карбоновых кислот.
К ним относятся желчные кислоты, холестерол, половые гормоны, витамин D и др.
К стероидам близки терпены (ростовые вещества растений — гиббереллины; фитол, входящий в состав хлорофилла каротиноиды — фотосинтетичские пигменты; эфирные масла растений — ментол, камфора и др.).
Липиды могут образовывать комплексы с другими биологическими молекулами.
Липопротеины — сложные образования, содержащие триацилглицеролы, холестерол и белки, причем последние не имеют ковалентных связей с липидами.
Гликолипиды — это группа липидов, построенных на основе спирта сфингозина и содержащих кроме остатка высших карбоновых кислот одну или несколько молекул сахаров (чаще всего глюкозу или галактозу).
Функции липидов
Структурная. Фосфолипиды вместе с белками образуют биологические мембраны. В состав мембран входят также стеролы.
Энергетическая. При окислении 1 г жиров высвобождается 38,9 кДж энергии, которая идет на образование АТФ. В форме липидов хранится значительная часть энергетических запасов организма, которые расходуются при недостатке питательных веществ. Животные, впадающие в спячку, и растения накапливают жиры и масла и расходуют их на поддержание процессов жизнедеятельности. Высокое содержание липидов в семенах обеспечивает энергией развитие зародыша и проростка, пока он не перейдет к самостоятельному питанию. Семена многих растений (кокосовая пальма, клещевина, подсолнечник, соя, рапс и др.) служат сырьем для получения масла промышленным способом.
Защитная и теплоизоляционная. Накапливаясь в подкожной жировой клетчатке и вокруг некоторых органов (почки, кишечник), жировой слой защищает организм от механических повреждений. Кроме того, благодаря низкой теплопроводности слой подкожного жира помогает сохранить тепло, что позволяет, например, многим животным обитать в условиях холодного климата. У китов, кроме того, он играет еще и другую роль — способствует плавучести.
Смазывающая и водоотталкивающая. Воска покрывают кожу, шерсть, перья, делают их более эластичными и предохраняют от влаги. Восковым налетом покрыты листья и плоды растений; воск используется пчелами в строительстве сот.
Регуляторная. Многие гормоны являются производными холестерола, например половые (тестостерон у мужчин и прогестерон у женщин) и кортикостероиды (альдостерон).
Метаболическая. Производные холестерола, витамин D играют ключевую роль в обмене кальция и фосфора. Желчные кислоты участвуют в процессах пищеварения (эмульгирование жиров) и всасывания высших карбоновых кислот.
Липиды являются источником метаболической воды. При окислении жира образуется примерно 105 г воды. Эта вода очень важна для некоторых обитателей пустынь, в частности для верблюдов, способных обходиться без воды в течение 10-12 суток: жир, запасенный в горбе, используется именно на эти цели. Необходимую для жизнедеятельности воду медведи, сурки и другие животные в спячке получают в результате окисления жира.
10
Химический состав
Клеточная стенка растительных клеток состоит, главным образом, из полисахаридов. Все компоненты, входящие в состав клеточной стенки, можно разделить на 4 группы:
Структурные компоненты, представленные целлюлозой у большинства автотрофных растений.
Компоненты матрикса, т. е. основного вещества, наполнителя оболочки – гемицеллюлозы, белки, липиды.
Компоненты, инкрустирующие клеточную стенку, (т.е. откладывающиеся и выстилающие ее изнутри) – лигнин и суберин.
Компоненты, адкрустирующие стенку, т.е. откладывающиеся на ее поверхности, - кутин, воск.
Основной структурный компонент оболочки – целлюлоза представлена неразветвленными полимерными молекулами, состоящими из 1000-11000 остатков - D глюкозы, соединенных между собой гликозидными связями. Наличие гликозидных связей создает возможность образования поперечных стивок. Благодаря этому, длинные и тонкие молекулы целлюлозы объединяются в элементарные фибриллы или мицеллы. Каждая мицелла состоит из 60-100 параллельно расположенных цепей целлюлозы. Мицеллы сотнями группируются в мицеллярные ряды и составляют микрофибриллы диаметром 10-15 нм. Целлюлоза обладает кристаллическими свойствами благодаря упорядоченному расположению мицелл в микрофибриллах. Микрофибриллы, в свою очередь перевиваются между собой как пряди в канате и объединяются в макрофибриллы. Макрофибриллы имеют толщину около 0,5 мкм. и могут достигать в длину 4мкм. Целлюлоза не обладает ни кислыми, ни щелочными свойствами. По отношению к повышенным температурам она достаточно стойка и может быть нагрета без разложения до температуры 200о С.. Многие из важных свойств целлюлозы обусловлены ее высокой стойкостью по отношению к ферментам и химическим реагентам. Она не растворима в воде, в спирте, в эфире и в других нейтральных растворителях; не растворяется в кислотах и щелочах. Целлюлоза, пожалуй, самый распространенный вид органических макромолекул на Земле.
Микрофибриллы оболочки погружены в аморфный пластичный гель – матрикс. Матрикс является наполнителем оболочки. В состав матрикса оболочек растений входят гетерогенные группы полисахаридов, называемые гемицеллюлозами и пектиновыми веществами.
Гемицеллюлозы представляют собой ветвящиеся полимерные цепи, состоящие из различных остатков гексоз (D-глюкоза, D-галактоза, манноза),
пентоз (L-ксилоза, L-арабиноза) и уриновых кислот (глюкуроновая и галактуроновая). Эти компоненты гемицеллюлоз сочетаются между собой в разных количественных отношениях и образуют разнообразные комбинации.
Цепочки гемицеллюлоз состоят из 150-300 молекул мономеров. Они значительно короче. Кроме этого цепи не кристаллизуются и не образуют элементарных фибрилл.
Именно поэтому гемицеллюлозы нередко называют полуклетчатками. На их долю приходится около 30-40 % сухого веса клеточных стенок.
По отношению к химическим реагентам гемицеллюлозы гораздо менее стойки, чем целлюлоза: они растворяются в слабых щелочах без подогревания; гидролизуются с образованием сахаров в слабых растворах кислот; растворяются полуклетчатки и в глицерине при температуре 300о С.
Гемицеллюлозы в теле растений играют:
Механическую роль, участвуя наряду с целлюлозой и другими веществами в построении клеточных стенок.
Роль запасных веществ, отлагающихся, а затем расходующихся. При этом функцию запасного материала несут преимущественно гексозы; а гемицеллюлозы с механической функцией обычно состоят из пентоз. В качестве запасных питательных веществ гемицеллюлозы отлагаются также в семенах многих растений.
Пектиновые вещества имеют довольно сложный химический состав и строение. Это гетерогенная группа, в которую входят разветвленные полимеры, несущие отрицательные заряды из-за множества остатков галактуроновой кислоты. Характерная особенность: пектиновые вещества сильно набухают в воде, а некоторые в ней растворяются. Легко они разрушаются и под действием щелочей и кислот.
Все клеточные стенки на ранней стадии развития почти целиком состоят из пектиновых веществ. Межклеточное вещество срединной пластинки, как бы цементирующее оболочки соседних стенок, состоит также из этих веществ, главным образом из пектата кальция. Пектиновые вещества, хотя и в небольших количествах, имеются в основной толщине и взрослых клеток.
В состав матрикса клеточных стенок помимо углеводных компонентов входит также структурный белок, называемый экстенсином. Он является гликопротеином, углеводная часть которого представлена остатками сахара арабинозы.
11
В основу классификации витаминов положен принцип растворимости их в воде и жире.
Водорастворимые витамины: В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), PP (никотиновая кислота), В3 (пантотеновая кислота), В6 (пиридоксин), В12 (цинкобаламин), Вc (фолиевая кислота), H (биотин), N (липоева кислота), P (биофлаваноиды), C (аскорбиновая кислота) – участвуют в структуре и функционировании ферментов.
Жирорастворимые витамины: А (ретинол), провитамин А (каротин), D (кальцеферолы), Е (токоферолы), K (филлохиноны).
Жирорастворимые витамины входят в структуру мембранных систем, обеспечивая их оптимальное функциональное состояние.
Имеются также витаминоподобные вещества: В13 (оротовая кислота), В15 (пангамовая кислота), В4 (холин), В8 (инозитол), Вт (карнитин), h2 (параминбензойная кислота), F (полинасыщенные жирные кислоты), U (S=метилметионин-сульфат-хлорид).
studfiles.net
Углеводы – органические соединения, которые являются альдегидами или кетонами многоатомных спиртов. Углеводы, содержащие альдегидную группу, называются альдозы, а кетонную – кетозы. Большинство из них (но не все!например, рамноза С6Н12О5) соответствуют общей формуле Сn(Н2О)m, отчего и получили свое историческое название - углеводы. Но есть ряд веществ, например, уксусная кислота С2Н4О2 или СН3СООН, которые хоть и соответствует общей формуле, но не относится к углеводам. В настоящее время принято другое название, которое наиболее верно отражает свойства углеводов – глюциды (сладкий), но историческое название так прочно вошло в жизнь, что им продолжают пользоваться. Углеводы очень широко распространены в природе, особенно в растительном мире, где составляют 70-80 % массы сухого вещества клеток. В животном организме на их долю приходится всего около 2 % массы тела, однако и здесь их роль не менее важна. Доля их участия в общем энергетическом балансе оказывается весьма значительной, превышающей почти в полтора раза долю белков и липидов вместе взятых. В организме углеводы способны откладываться в виде гликогена в печени и расходоваться по мере необходимости.
Основные функции углеводов в организме:
Энергетическая функция. Углеводы являются одним из основных источников энергии для организма, обеспечивая не менее 60 % энергозатрат. Для деятельности мозга, почек, крови практически вся энергия поставляется за счет окисления глюкозы. При полном распаде 1 г углеводов выделяется 17,15 кДж/моль или 4,1 ккал/моль энергии.
Пластическая или структурная функция. Углеводы и их производные обнаруживаются во всех клетках организма. В растениях клетчатка служит основным опорным материалом, в организме человека кости и хрящи содержан сложные углеводы. Гетерополисахариды, например, гиалуроновая кислота, входят в состав клеточных мембран и органоидов клетки. Участвуют в образовании ферментов, нуклеопротеидов (рибоза, дезоксирибоза) и др.
Защитная функция. Вязкие секреты (слизь), выделяемые различными железами, богаты углеводами или их производными (мукополисахаридами и др.) они защищают внутренние стенки половых органов ЖКТ, воздухоносных путей и др. от механических и химических воздействий, проникновения патогенных микробов. В ответ на антигены в организме синтезируются иммунные тела, которые являются гликопротеидами. Гепарин предохраняет кровь от свертывания (входит в противосвертывающую систему) и выполняет антилипидемическую функцию.
Регуляторная функция. Пища человека содержит большое количество клетчатки, грубая структура которой вызывает механическое раздражение слизистой оболочки желудка и кишечника, участвуя, таким образом, в регуляции акта перистальтики. Глюкоза в крови участвует в регуляции осмотического давления и поддержании гомеостаза.
Специфические функции. Некоторые углеводы выполняют в организме особые функции: участвуют в проведении нервных импульсов, обеспечении специфичности групп крови и т.д.
studfiles.net
Углеводы – это самый распространенный класс органических веществ. Роль углеводов в организме разнообразна, зависит от их строения, места образования. Максимальное количество углеводов содержится в растениях, где их концентрация достигает 90%. Это объясняется способностью растений синтезировать углеводы из углекислого газа и воды под действием лучей солнца. Называется такая реакция фотосинтезом.
В фотосинтезе принимает участие пигмент хлорофилл. В животных организмах концентрация углеводов значительно меньше, составляет в среднем 2% от массы тела. Некоторые авторы указывают содержание 20%, подразумевая концентрацию в сухом остатке живых существ. В организме человека, по мнению профессора А.П. Нечаева, содержание углеводов не превышает 1% от массы всего тела.
Образование углеводов в живых системах происходит иначе, чем в растениях. Есть также различия в строении.
Название класса сформулировали первооткрыватели, у которых сложилось впечатление о содержании в новых веществах угля – углерода и воды в строго определенном соотношении. Впоследствии был установлено, что строение и состав углеводов несколько иной. Название осталось. В начале 20 века Международная комиссия рекомендовала другое название, которое на практике не закрепилось. Приводить его здесь не имеет смысла.
Простые углеводы, несмотря на название, устроены не очень просто. Называют их моносахаридами. По количеству атомов углерода они подразделяются на группы. В целом атомов углерода и атомов кислорода у них содержится поровну, количество атомов водорода вдвое больше, чем каждого из указанных.
Сложные углеводы средних размеров называют сахароподобными или олигосахаридами. Приставка в переводе с греческого обозначает «малый». Они содержат до 10 остатков моносахаридов.
В целом в биосфере углеводов содержится больше, чем всех остальных органических соединений в сумме. Простые и сложные углеводы в равной мере важны для обеспечения нормальной жизнедеятельности. Главные функции углеводов в организме можно представить в перечне.
По пищевой ценности углеводы подразделяют на усваиваемые и неусваиваемые.
К усваиваемым относят:
Из полисахаридов человек может усваивать только крахмал, гликоген (животный крахмал).
Легче всего усваиваются углеводы с маленькой и средней массой молекулы. По этому признаку происходит деление на быстрые и медленные углеводы.
Быстрые и медленные углеводы одинаково важны для человека. Следует учитывать скорость их расщепления, в соответствии с которой корректировать рацион. Интенсивность процессов усвоения углеводов характеризуется гипогликемическим индексом углеводов, который отображает способность продукта повышать уровень глюкозы в крови. Чем быстрее происходит всасывание в пищевом тракте, тем быстрее увеличивается концентрация глюкозы в крови.
Углеводы, в отличие от жиров и белков, начинают расщепляться уже в ротовой полости. В слюне присутствует фермент, ускоряющий эти процессы. Это одна из причин, из-за которой пищу рекомендуют тщательно пережевывать. Затем расщепление продолжается в остальных отделах пищевого тракта. В конечном итоге все усвояемые углеводы расщепляются, превращаются в глюкозу.
Полисахариды: целлюлоза, инулин, пектин не усваиваются в организме. Они относятся к балластным веществам.
Из всего количества потребляемых человеком углеводов 80% составляет крахмал и тростниковый сахар — сахароза. Крахмал содержится в значительных количествах в картофеле, зерновых, бобовых культурах. В пшенице, просе, рисе, гречихе крахмала содержится более 50%, в горохе — 44%, в овсе – 36,5%. Из приведенных зерновых гречиха отличается максимальным содержанием клетчатки – 10,8%. Это в 2 раза больше, чем в горохе; в 4 раза больше, чем в кукурузе, любых сортах пшеницы. Важно отметить, что при повышении сортности хлеба в нем в 1,5 раза в среднем увеличивается содержание крахмала и в 3 раза сокращается концентрация клетчатки. Для здорового питания рекомендуют употреблять хлеб из муки с минимальной степенью очистки, грубого помола.
Неусваиваемые углеводы содержатся в овощах, фруктах. В кожуре цитрусовых, например, их содержится до 30%; в кожуре яблок – до 20%.
Рекомендации должны быть индивидуальными, определяться энергозатратами человека. Ответить на вопрос — сколько углеводов нужно в день употреблять каждому – сложно. Средний диапазон – 365 – 500 гр в сутки. В России принята норма – 5 гр усваиваемых углеводов на 1 кг массы тела. При тяжелой физической работе эта цифра может быть увеличена до 8 гр.
При этом содержание крахмала может составлять 350 гр, простых и сахароподобных сложных углеводов – от 50 гр до 100 гр. Последние рекомендации ВОЗ устанавливают 10% предел содержания свободных, быстрых сахаров. Минимальная масса балластных веществ – 25 гр. Людям, увлекающимся любыми видами спорта, норму следует уточнить у специалиста, располагающего информацией об индивидуальной физической нагрузке.
Избыток углеводов в организме вызывает системные нарушения обмена всех веществ. Заболевания, связанные с неправильной организацией питания называются алиментарными. При избытке углеводов в организме перегружается поджелудочная железа, которая продуцирует гормон – инсулин. Это может привести к диабету, ожирению, нарушению работы нервной системы.
Недостаток углеводов в организме приводит к понижению энергетического тонуса. Человек может ощущать упадок сил, апатию, постепенно проявляются нарушения липидного обмена. Могут возникать негативные проявления со стороны деятельности нервной системы. Первые признаки недостатка углеводов в организме должны послужить сигналом к необходимости изменить рацион.
Разумный подход к организации питания будет вознагражден хорошим физическим состоянием человека.
Алексей Динулов, Элит — Тренер FPA
leaderfit.ru
И снова здравствуйте все, кому интересен мой блог. Сегодня хочу поделиться важной информацией с теми, кто худеет. На многих сайтах похудения советуют в первую очередь исключить из меню углеводы. А знаете ли вы, для чего нужны углеводы в организме человека? В каких они есть продуктах, и чем чреват их избыток или недостаток.
Углеводы (сахариды) относятся к органическим соединениям, которые являются важным компонентом наших клеток и тканей. Углеводный обмен в организме человека способствует преобразованию сахаридов и их производных в энергию. Поэтому эти органические соединения должны присутствовать в нашем питании. Энергия в организме появляется за счет окисления глюкозы. Она просто необходима для деятельности всех органов. Особенно в ней нуждается мозг. Сахариды покрывают до 60% всех энергозатрат организма.
Также они выполняют структурную (строительную) функцию. Их производные есть во всех клетках. В растениях – это клетчатка, у нас сложные углеводы встречаются в костях и хрящах. А также клеточных мембранах. Сахариды принимают участие в образовании ферментов.
Следующая не менее важная функция – защитная. Вязкие секреты в нашем организме содержат углеводы и их производные. Слизь, которая выделяется железами, защищает стенки ЖКТ, носовые ходы и т.д. от микробов. А также химических и механических воздействий. Гепарин (углеводно-белковый комплекс) не дает крови свертываться.
Есть еще две немаловажные функции: регуляторная и специфическая. Клетчатка благодаря своей грубой структуре улучшает перистальтику кишечника. А это, в свою очередь, повышает вывод шлаков из организма. Пектины – молекулы полимерных углеводов, стимулируют пищеварение. Что же касается специфических функций – некоторые сахариды принимают участие в работе нервных импульсов. Как видите, значение углеводов для организма человека велико. Поэтому не стоит, даже ради красивой фигуры, от них отказываться.
В состав простых сахаридов входит сахароза, фруктоза и глюкоза. Отличие их от сложных в строении молекул. Конфета, торт, сахар – все они содержат простые углеводы. К продуктам, содержащим простые углеводы, относятся:
Это не полный список, таких продуктов очень много (больше о них я написала в статье «что такое быстрые углеводы и где они содержатся«) Простые сахариды очень быстро наполняют организм энергией. Повышают уровень сахара в крови. Чтобы нейтрализовать лишний сахар, гормон инсулин перерабатывает глюкозу в триглицериды. Именно они являются строительным материалам для жировой ткани. Поэтому простые углеводы менее полезны, чем сложные.
К сложным органическим соединениям относится: крахмал, клетчатка, гликоген, пектины. Сложные они не только из-за молекулярного строения. А еще потому, что усваиваются организмом гораздо дольше, чем простые. В кровь попадают постепенно и в небольших количествах. Инсулину не приходится от них избавляться в виде подкожного жира. Именно такие сахариды для нас полезны. К ним относятся:
Подробней обо всех плюсах и минусах этого типа углеводов я расписала в отдельной большой статье.
Это показатель того, как продукт влияет на уровень сахара в крови. А мы знаем, чем быстрее повышается сахар в крови, тем вреднее продукт. Для большинства людей продукты с низким ГИ предпочтительнее. Исключение составляют спортсмены, они могут употреблять продукты с высоким ГИ. Это делается во время, или после соревнований, чтобы быстро восстановить силы. Например, в бодибилдинге. Так как спортсмен в процессе тренировок расходует много энергии.
Систематизаций ГИ несколько, я приведу одну из популярных типизаций диетолога М. Монтиньяка. 50 г чистой глюкозы в продукте он принял за 100%. Это помогло ему поделить все углеводы на хорошие и плохие. Продукты, у которых ГИ более 50 относятся к плохим, ими злоупотреблять не стоит. ГИ 50 и менее — хорошие. Начнем с вредных:
| Продукт | Уровень ГИ |
| Картофель жареный | 95 (пюре – 90) |
| Хлеб и макароны из белой муки | 90 |
| Мед | 90 |
| Морковка | 85 |
| Арбуз | 75 |
| Мюсли и крупы быстрого приготовления | 70 |
| Бисквиты | 76 |
| Сладкие газировки (спрайт, фанта, кола) | 70 |
| Рис белый | 70 |
| Хлеб черный | 65 |
| Сладкие бананы | 65 |
Это неполный список, но думаю, многие нашли здесь любимые продукты. Эх, прощай жаренная картошечка… 🙂
Расстраиваться не стоит. Никто не говорит, что от таких продуктов нужно совсем отказаться. Хотя, как по мне, от газировки следовало бы. Эти продукты употреблять можно, но не часто. Предпочтение лучше отдать продуктам с низким ГИ:
| Продукт | Уровень ГИ |
| Отрубной хлеб | 50 |
| Бурый рис | 50 |
| Овсяные хлопья, гречка, ржаной хлеб с отрубями | 40 |
| Фруктовые соки без сахара | 40 |
| Макаронные изделия из муки грубого помола | 40 |
| Ягоды | 30 |
| Фрукты | 30 |
| Горький шоколад | 25 |
| Салат, огурцы, перец, патиссоны, капуста, помидоры | менее 15 |
Суточная потребность в сахаридах для большинства людей составляет 300-500 г. Из них около 20-30% должны составлять простые углеводы. Спортсмены и люди, занятые тяжелым физическим трудом, могут употреблять более 500 г. Простые сахариды при этом должны составлять не менее 40%. Кто хочет похудеть, должен постепенно снижать потребление глюкозы до 200-250 г в сутки. Полный отказ от нее приведет к прекращению обмена углеводов. А это грозит следующим:
Наш организм сам начнет давать сигналы о сбое и недостатке каких-то элементов в питании. Не отметайте их, прислушивайтесь к себе.
Недостаток энергии, при отсутствии сахаридов, организм возмещает за счет белков и жиров. Такая замена нарушает солевой обмен, нагружает почки. Интенсивный распад жиров приводит к образованию кетонов, например, ацетона. Они накапливаются в организме и могут отравить мозговые клетки. Если углеводное голодание продолжается – жир откладывается в печени. Это нарушает ее привычную работу. Поэтому не стоит увлекаться безуглеводными диетами. Особенно длительно.
Избыток сахаридов также вреден, как и недостаток. Он приводит к повышению сахара, который инсулином перерабатывается в жир. Помимо ожирения вам может грозить: атеросклероз, сердечно-сосудистые заболевания, сахарный диабет, проблемы с пищеварением (метеоризм).
Надеюсь, теперь вы понимаете зачем нужны углеводы. Обязательно посмотрите об этом видео.
Во всем должна быть мера и в употреблении сахаридов тоже. Переводя свой организм на углеводное голодание, помните о возможных проблемах. Мне кажется, цена такой диеты слишком высока. А ведь чтобы худеть и не поправляться, достаточно употреблять в пищу правильные углеводы.
А вы как считаете? Пишите в комментариях ваше мнение и задавайте вопросы. А я с вами на этом прощаюсь и до новых статей!
С уважением, Ольга Сологуб
takioki.life
| Источник углеводов для организма человека – пища растительного происхождения. Углеводы, являясь необходимой составной частью питания, имеют важное энергетическое значение. Именно таковы функции углеводов в организме – энергетические. Углеводы приносят организму примерно 56% нужной энергии, остальная доля обеспечивается поступлением жиров и белков. Углеводы могут быть простыми и сложными. Это определяется их строением. К простым углеводам относятся известные всем моносахариды – фруктоза, глюкоза и молочный сахар – галактоза. Хорошо растворимые в воде, простые углеводы обладают выраженным сладким вкусом и легко усваиваются организмом. Однако не все моносахариды одинаковы. Например, потребление более сладкой фруктозы позволяет снизить общее количество потребляемых углеводов. Это происходит за счет достижения определённой сладости пищи при меньшем количестве углеводов в продуктах. Глюкоза используется организмом в качестве источника энергии для мышечных сокращений, в том числе для работы сердечной мышцы, для питания головного мозга. Углеводы – исходный материал для процесса синтеза гликогена. Фруктоза и глюкоза в разных пропорциях содержатся в садовой «продукции» – фруктах и ягодах. Существенное количество углеводов употребляется человеком в виде так называемого свекольного сахара, который входит в состав сладких блюд, кондитерских изделий и различных напитков. Особенно ярко польза углеводов проявляется, если употреблять богатые ими продукты в самом конце еды, на десерт. Возникает чувство насыщения и не столь быстро выделяется желудочный сок. Второй вид – сложные углеводы представлены клетчаткой, крахмалом и пектиновыми веществами. Клетчатка в организме человека практически не переваривается. Эти углеводы стимулируют функционирование кишечника и создают условия для размножения в кишечнике полезных микроорганизмов. В пище клетчатка обязательно должна присутствовать. Особенно много клетчатки содержится в фруктах, овощах, а также в пшеничных отрубях. Доля другого углевода – крахмала, – более 80% всех углеводов в рационе человека. Источники крахмала – крупы, мука и макаронные изделия, бобовые культуры и картофель. Крахмал переваривается сравнительно медленно, расщепляясь при переваривании до глюкозы. Быстро и легко переваривается крахмал, поступающий с манной крупой и рисом. Вот крахмал, если так можно его назвать, пшеничный, гречневый, перловый и ячневый, а также крахмал из хлеба и картофеля усваивается не столь легко и быстро. Третий вид углеводов – пектины превосходно стимулируют процессы пищеварения и эффективно выводят вредные вещества. Много пектинов содержится во всех сортах яблока, в сливе, клюкве и крыжовнике. Читайте также: |
www.yourlifestyle.ru
Говоря о роли углеводов в организме человека, особое внимание стоит уделить клетчатке и пектинам – трудноусвоямым углеводам, которые не являются энергетическими источниками, но тем не менее играют крайне важную функцию. Подробно о том, для чего нужны углеводы человеку, какие бывают виды углеводов, и чем опасен их переизбыток – вашему вниманию в этом материале.
Углеводы активно питают головной мозг и обеспечивают большую часть энергетических потребностей организма. Для чего именно нужны углеводы, и какую они выполняют функцию?
Углеводы, которые поступают в наш организм, подразделяются на четыре вида. Углеводы бывают простые и сложные, легкоусвояемые и трудноусвояемые.
Основными простыми углеводами являются: глюкоза, галактоза и фруктоза (моносахариды), а также сахароза, лактоза и мальтоза (дисахариды). Они очень быстро всасываются и резко повышают уровень сахара в крови.
Когда говорят о необходимости ограничить легко усваиваемые углеводы, то речь идет, прежде всего, о продуктах, содержащих в больших количествах глюкозу и сахарозу: сахаре, меде, сладостях.
К сложным видам углеводов (полисахаридам) относятся: крахмал, гликоген, клетчатка, пектины. Многие диетологи советуют планировать свой рацион так, чтобы 60 % его составляли углеводы — один из важнейших источников питательных веществ и энергии. 1 г усвояемых углеводов при окислении в организме дает 16,7 кДж (4 ккал). Углеводы необходимы для нормального обмена белков и жиров. Для чего нужен этот вид углеводов в организме человека и как он влияет на пищеварение? В комплексе с белками они синтезируют некоторые гормоны и ферменты, секреты слюнных и других образующих слизь желез, а также иные биологически важные соединения.
Особое значение имеют пищевые волокна (клетчатка и пектины), которые почти не перевариваются в кишечнике и не являются источниками энергии. Однако эти «балластные вещества», трудноусвояемые углеводы, играют важнейшую роль в питании, стимулируя деятельность кишечника и улучшая пищеварение.
Крахмал медленно переваривается, расщепляясь до глюкозы. И так же медленно, но зато на длительное время повышает уровень сахара в крови. Когда возникает необходимость ограничить «тяжелые» (трудноусвояемые) углеводы, то в первую очередь имеется в виду крахмал. Крахмал, поступающий в организм из риса, манной крупы, картофеля и хлеба, переваривается легче и быстрее, чем тот, который содержится в пшене, гречневой, перловой и ячневой крупах, горохе и фасоли. Крахмал в натуральном виде, например в киселях, усваивается очень быстро. А вот поджаривание круп, напротив, затрудняет его усвоение.
Гликоген, называемый также животным крахмалом, поскольку содержится исключительно в животных продуктах, откладывается в клетках мышц и печени. Он образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный дефицит глюкозы, а также расходуется нашими мышцами при физических нагрузках.
Углеводы – главный источник энергии в организме, однако во всем нужно соблюдать меру. Избыток углеводов в организме — весьма распространенная причина нарушения обмена веществ и вызванных им заболеваний. При рациональном питании до 30 % углеводов пищи способно переходить в жиры. При избытке углеводов этот процент значительно повышается, что неизбежно ведет к накапливанию избыточного веса. Поэтому при лечении ожирения важно ограничить употребление легкоусвояемых углеводов.
Систематическое чрезмерное потребление углеводов при недостатке в рационе пищевых волокон способствует возникновению и прогрессированию сахарного диабета, в особенности при наследственной предрасположенности к нему. Это обусловлено перегрузкой, а затем истощением клеток поджелудочной железы, вырабатывающей необходимый для усвоения глюкозы инсулин.
Нарушения жирового обмена, характерные для атеросклероза, также могут быть спровоцированы избыточным потреблением легкоусвояемых углеводов, особенно сахарозы.
Так что значительно полезнее черпать необходимые организму углеводы из овощей, фруктов, зерновых и бобовых.
Злоупотребление продуктами, в которых содержится много сахара, ведет к гипергликемии — повышению уровня глюкозы в крови. Это отрицательно влияет на клетки кровеносных сосудов, способствует склеиванию тромбоцитов в крови, что создает опасность возникновения тромбозов, особенно при атеросклерозе и ишемической болезни сердца. Кроме того, ученые установили, что в данном случае резко возрастает чувствительность организма к различной природы аллергенам и снижается сопротивляемость инфекциям.
Ещё одно заболевание, связанное с избытком углеводов, это кариес зубов.
Стрептококки, обитающие в полости рта, способны расщеплять глюкозу и фруктозу с образованием кислот (пировиноградной, молочной). В результате среда во рту становится кислой и кислоты начинают образовывать соли с кальцием зубной эмали. Эмаль разрушается, микроорганизмы проникают глубоко в костную ткань зуба, что является началом кариозного процесса. Да еще вдобавок в кислой среде замедляется рост нормальной микрофлоры и развивается дисбактериоз: в микрофлоре ротовой полости повышается уровень самого кариесогенного микроорганизма —Streptococcus rautans.
Сладости также способствуют адгезии (прилипанию) микроорганизмов к эмали зубов.
Наш кишечник должен не только хорошо всасывать полезные вещества из пищи, но и регулярно выводить шлаки. Одна из важных функций, для чего нужны углеводы в организме, — это очищение.
Как уже говорилось, наш организм снабжен различными эффективными механизмами самоочищения. Основные пути выведения вредных веществ через легкие, печень, кишечник (со стулом), кожу (с потом) и почки (с мочой).
Однако у большинства людей органы, отвечающие за очищение, постоянно работают в усиленном режиме и испытывают серьезные нагрузки. Так, например, печени, которую по праву называют главным фильтром организма, сплошь и рядом приходится иметь дело с жирной пищей, химическими пищевыми добавками, алкоголем, большим количеством лекарств.
Очень опасны запоры: кишечник не выводит отходы, а вместо этого абсорбирует и накапливает токсины, что ведет к самоотравлению организма.
Для того чтобы этого не произошло, следует обязательно включить в свой рацион достаточное количество пищевых волокон, которые восстановят моторику и обеспечат ежедневное опорожнение кишечника.
К ним относятся клетчатка (целлюлоза), образующая оболочки растительных клеток, и пектины, связывающие эти клетки между собой. Клетчатка стимулирует двигательную функцию кишечника и желчеотделение, формирует каловые массы, создает чувство насыщения, способствует выведению из организма холестерина. Пектины впитывают в себя вредные вещества, уменьшают в кишечнике гнилостные процессы, способствуют заживлению его слизистой оболочки. Эти свойства пектинов широко используются при лечении заболеваний желудочно-кишечного тракта. Пектинами богаты: фрукты, ягоды и некоторые овощи (свекла, морковь, петрушка).
Длительный недостаток в рационе «балластных» веществ ведет к запорам, способствует возникновению дивертикул, полипоза, геморроя и даже рака толстой и прямой кишки, а также является одним из факторов риска в развитии атеросклероза, сахарного диабета, желчнокаменной болезни.
Однако избыточное потребление пищевых волокон также вредно, поскольку влечет за собой вздутие живота, усиленное газообразование с явлениями метеоризма, ухудшение усвоения белков, жиров, кальция, железа и других микроэлементов.
Ниже приводится количество клетчатки (г) на 100 г продукта:
Ржаные отрубиочень богаты витаминами группы В, магнием, калием, клетчаткой. Их добавляют в мучные изделия, каши, супы, компоты, а также используют для приготовления целебного напитка — отвара отрубей. Эти продукты, обогащенные клетчаткой, включают в состав диет при гипертонии, сахарном диабете, атеросклерозе, ожирении, запорах, желчнокаменной болезни. Особенно полезны отмытые от крахмала безуглеводные отруби.
Белково-отрубяной хлебс увеличением содержания белков и уменьшением количества углеводов (соответственно до 23 % и 16 %) является диетическим продуктом. В этом хлебе очень много витаминов группы В, микроэлементов и клетчатки. Но при этом его энергетическая ценность составляет всего лишь 0,76 МДж (180 ккал). Этот продукт с высоким содержанием клетчатки включают в состав диет при сахарном диабете, ожирении и других заболеваниях, связанных с нарушением обмена веществ.
Докторский хлеб с отрубями также является продуктом с высоким содержанием клетчатки , витаминов группы В и микроэлементов. Он Включается в состав диет при запорах, атеросклерозе, ишемической болезни сердца и желчнокаменной болезни.
Бессолевой хлеб из ржаной муки содержит всего лишь 52 мг натрия в 100 г продукта (вместо 300-400 мг в других видах хлеба). Его включают в состав диет при гипертонии, нарушениях кровообращения, заболеваниях почек.
Углеводы — главный легко и быстро утилизируемый источник энергии в организме. Благодаря взаимосвязанным аэробному и гликолитическому путям расщепления углеводы дают большой прирост энергии, расходуемой на самые разнообразные метаболические, структурные и физиологические процессы. Особую роль углеводы играют в энергетике ЦНС, использующей около 70% отдаваемой печенью глюкозы.
Однако запасы углеводов в организме невелики. Так, в печени человека массой 70 кг обычно содержится 50-100 г гликогена (что составляет 200-400 ккал), в мышцах — около 300 г гликогена (что составляет 1200-2000 ккал). Отсюда понятно, почему организм нуждается в постоянном поступлении углеводов с пищей или образованию их из глюкогенных аминокислот (аланина, аспарагиновой и глутаминовой) и из липидов (глицерина).
Углеводы поступают в организм человека с пищей растительного происхождения. Они являются необходимыми компонентами питания, имеющими для организма важное энергетическое значение. За счет углеводов организм получает около 56% необходимой энергии, остальная ее часть обеспечивается за счет белков и жиров. Углеводы, в зависимости от сложности строения, подразделяются на простые и сложные.
Он поддерживает нормальное функционирование печени, при больших физических нагрузках может использоваться организмом в качестве резервного энергетического материала. Глюкоза и фруктоза в различных пропорциях содержится в ягодах и фруктах. Из натуральных продуктов питания, содержащих в большом количестве глюкозу и фруктозу, особое внимание заслуживает пчелиный мед.
Образующийся в процессе пентозного цикла НАДФ-Н2 обеспечивает процессы синтеза, например образование высших жирных кислот из ацетилкоэнзима А, т.е. процессы липогенеза. Пентозный путь обмена углеводов вне митохондрий крайне важен для синтеза гормонов в эндокринных железах, процессов липолиза в жировой ткани («липиды сгорают в пламени углеводов»).
Превращение глюкозы в пентозном цикле осуществляется окислительным, а не гликолитическим путём.
Глюкоза также крайне важна для синтеза гликогена во многих органах и тканях, но главным образом — в печени, скелетных мышцах, сердце и головном мозге.
Углеводы в составе мукополисахаридов играют важную роль в структурной организации клеточных мембран и некоторых АМФ, например, в образовании гепарина, а через него участвуют в регуляции антисвёртывающей системы крови. Кроме того, гепарин активирует липопротеиновую липазу.
Глюкоза необходима для синтеза глюкуронидов в печени (обеспечивающей процессы детоксикации), соединительной ткани (обеспечивающей прочность и непроницаемость стенок сосудов и различных органов) и так далее.
Нормы потребления углеводов
Согласно принятым нормам питания углеводы должны обеспечивать 50-60% суточной потребности в энергии.
Физиологическая потребность в углеводах детей до 1 года составляет 13 г/кг массы тела.
Для здоровых мужчин и женщин в возрасте от 18 до 29 лет, занимающихся преимущественно умственным трудом, суточная норма потребления всех разновидностей углеводов составляет 5 г на кг нормальной массы тела, что равняется примерно 350-360 г в сутки для мужчин и 290-300 г/сутки для женщин.
Пищевой сахар в чистом виде представляет собой сахарозу, состоящую из молекул глюкозы и фруктозы. При этом нужно помнить, что потребление сахара здоровым взрослым человеком не должно превышать 10% общей калорийности суточного рациона питания. Примерно, для женщин и мужчин старшей возрастной группы, занимающихся умственным трудом эта цифра составляет 45-50 г сахара в день, а для молодых женщин и мужчин с очень высокой физической активностью – 75-105 г сахара в день. Все остальные группы, соответственно, находятся посерединке. Пищевых волокон нужно употреблять не менее 20 г в сутки.
Химические свойства клеток, входящих в состав живых организмов, зависят прежде всего от количества атомов углерода, составляющих до 50% сухой массы. Атомы карбона находятся в главных органических веществах: белках, нуклеиновых кислотах, липидах и углеводах. К последней группе относятся соединения карбона и воды, соответствующие формуле (Ch3O)n , где n равно или больше трех. Кроме углерода, гидрогена и оксигена, в состав молекул могут входить атомы фосфора, азота, серы. В данной статье мы изучим роль углеводов в организме человека, а также особенности их строения, свойств и функций.
Данную группу соединений в биохимии разделяют на три класса: простые сахара (моносахариды), полимерные соединения с гликозидной связью – олигосахариды и биополимеры с большой молекулярной массой – полисахариды. Вещества вышеназванных классов встречаются в различных видах клеток. Например, крахмал и глюкоза имеются в растительных структурах, гликоген – в гепатоцитах человека и клеточных стенках грибов, хитин – в наружном скелете членистоногих. Все вышеперечисленные вещества – это углеводы. Роль углеводов в организме универсальна. Они — основной поставщик энергии для жизненных проявлений клеток растений, бактерий, животных и человека.
Имеют общую формулу Cnh3nOn и делятся на группы в зависимости от количества атомов карбона в молекуле: триозы, тетрозы, пентозы и так далее. В составе клеточных органелл и цитоплазме простые сахара имеют две пространственные конфигурации: циклическую и линейную. В первом случае атомы углерода соединяются друг с другом ковалентными сигма-связями и образуют замкнутые циклы, во втором случае углеродный скелет не замкнут и может иметь разветвления. Чтобы определить, какова роль углеводов в организме, рассмотрим наиболее распространенные из них – пентозы и гексозы.
Они имеют одинаковую молекулярную формулу C6h22O6, но различные структурные виды молекул. Ранее мы уже называли главную роль углеводов в живом организме – энергетическую. Вышеназванные вещества расщепляются клеткой. В результате происходит выделение энергии (17,6 кДж из одного грамма глюкозы). Кроме этого, синтезируется 36 молекул АТФ. Распад глюкозы происходит на мембранах (кристах) митохондрий и представляет собой цепь ферментативных реакций – Цикл Кребса. Он является важнейшим звеном диссимиляции, протекающей во всех без исключения клетках гетеротрофных эукариотических организмов.
Глюкоза образуется также в миоцитах млекопитающих вследствие расщепления в мышечной ткани запаса гликогена. В дальнейшем она используется как легко распадающееся вещество, так как обеспечение клеток энергией – это основная роль углеводов в организме. Растения являются фототрофами и самостоятельно образуют глюкозу в процессе фотосинтеза. Эти реакции называются циклом Кальвина. Исходным веществом служит углекислый газ, а акцептором – риболёзодифосфат. Синтез глюкозы происходит в матриксе хлоропластов. Фруктоза, имея такую же молекулярную формулу, как и глюкоза, содержит в молекуле функциональную группу кетонов. Она более сладкая, чем глюкоза, и находится в меде, а также соке ягод и фруктов. Таким образом, биологическая роль углеводов в организме заключается прежде всего в использовании их в качестве быстрого источника получения энергии.
Остановимся еще на одной группе моносахаридов – рибозе и дезоксирибозе. Их уникальность заключается в том, что они входят в состав полимеров – нуклеиновых кислот. Для всех организмов, включая неклеточные формы жизни, ДНК и РНК являются главными носителями наследственной информации. Рибоза входит в молекулы РНК, а дезоксирибоза содержится в нуклеотидах ДНК. Следовательно, биологическая роль углеводов в организме человека состоит в том, что они участвуют в образовании единиц наследственности – генов и хромосом.
Примерами пентоз, содержащих альдегидную группу и распространенных в растительном мире, являются ксилоза (содержится в стеблях и семенах), альфа-арабиноза (находится в камеди косточковых плодовых деревьев). Таким образом, распространение и биологическая роль углеводов в организме высших растений достаточно велики.
Если остатки молекул моносахаридов, например, таких как глюкоза или фруктоза, связаны ковалентными связями, то образуются олигосахариды – полимерные углеводы. Роль углеводов в организме как растений, так и животных разнообразна. Особенно это касается дисахаридов. Наиболее распространены среди них сахароза, лактоза, мальтоза и трегалоза. Так, сахароза, иначе называемая тростниковым или свекловичным сахаром, содержится в растениях в виде раствора и запасается в их корнеплодах или стеблях. В результате гидролиза образуются молекулы глюкозы и фруктозы. Молочный сахар, лактоза, имеет животное происхождение. У некоторых людей наблюдается непереносимость этого вещества, связанная с гипосекрецией фермента лактазы, который расщепляет молочный сахар на галактозу и глюкозу. Роль углеводов жизнедеятельности организма разнообразна. Например, дисахарид трегалоза, состоящий из двух остатков глюкозы, входит в состав гемолимфы ракообразных, пауков, насекомых. Также он встречается в клетках грибов и некоторых водорослей.
Еще один дисахарид – мальтоза, или солодовый сахар, содержится в зерновках ржи или ячменя при их прорастании, представляет собой молекулу, состоящую из двух остатков глюкозы. Она образуется в результате распада растительного или животного крахмала. В тонком кишечнике человека и млекопитающих мальтоза расщепляется под действием фермента – мальтазы. При его отсутствии в панкреатическом соке возникает патология, обусловленная непереносимостью в продуктах питания гликогена или растительного крахмала. В этом случае используют специальную диету и добавляют в рацион питания сам фермент.
Они распространены очень широко, особенно в растительном мире, являются биополимерами и имеют большую молекулярную массу. Например, в крахмале она равна 800 000, а в целлюлозе – 1 600 000. Полисахариды отличаются между собой составом мономеров, степенью полимеризации, а также длиной цепей. В отличие от простых сахаров и олигосахаридов, которые хорошо растворяются в воде и имеют сладковатый вкус, полисахариды гидрофобны и безвкусны. Рассмотрим роль углеводов в организме человека на примере гликогена – животного крахмала. Он синтезируется из глюкозы и резервируется в гепатоцитах и клетках скелетных мышц, где его содержание в два раза выше, чем в печени. К образованию гликогена способны также подкожная жировая клетчатка, нейроциты и макрофаги. Другой полисахарид – растительный крахмал, является продуктом фотосинтеза и образуется в зеленых пластидах.
С самого начала человеческой цивилизации главными поставщиками крахмала были ценные сельскохозяйственные культуры: рис, картофель, кукуруза. Они до сих пор являются основой пищевого рациона подавляющего большинства жителей Земли. Именно поэтому так ценны углеводы. Роль углеводов в организме состоит, как мы видим, в их применении в качестве энергоемких и быстро усваиваемых органических веществ.
Существует группа полисахаридов, мономерами которых являются остатки гиалуроновой кислоты. Они называются пектинами и являются структурными веществами клеток растений. Особенно богаты ими кожура яблок, жом свеклы. Клеточные вещества пектины регулируют внутриклеточное давление – тургор. В кондитерской промышленности они используются как желеобразующие вещества и загустители при производстве высококачественных сортов зефира и мармелада. В диетическом питании применяются как биологически активные вещества, хорошо выводящие токсины из толстого кишечника.
Это интересная группа комплексных соединений углеводов и жиров, находящихся в нервной ткани. Из неё состоит головной и спинной мозг млекопитающих. Гликолипиды встречаются также в составе клеточных мембран. Например, у бактерий они участвуют в межклеточных контактах. Часть этих соединений является антигенами (вещества, выявляющие группы крови системы Ландштейнера АБ0). В клетках животных, растений и человека, кроме гликолипидов, присутствуют и самостоятельные молекулы жиров. Они выполняют прежде всего энергетическую функцию. При расщеплении одного грамма жира выделяется 38,9 кДж энергии. Для липидов характерна также структурная функция (входят в состав клеточных мембран). Таким образом, эти функции выполняют углеводы и жиры. Их роль в организме исключительно велика.
В клетках человека и животных могут наблюдаться взаимные превращения полисахаридов и жиров, происходящие в результате обмена веществ. Учеными-диетологами установлено, что излишнее потребление крахмалистой пищи приводит к накоплению жира. Если человек имеет нарушения со стороны поджелудочной железы в плане выделения амилазы или ведет малоподвижный образ жизни, его вес может сильно увеличиться. Стоит помнить, что богатая углеводами пища расщепляется в основном в двенадцатиперстной кишке до глюкозы. Она всасывается капиллярами ворсинок тонкого кишечника и депонируется в печени и мышцах в виде гликогена. Чем более интенсивный обмен веществ в организме, тем активнее он расщепляется до глюкозы. Затем она используется клетками как основной энергетический материал. Данная информация служит ответом на вопрос о том, какую роль играет углеводы организме человека.
Соединения этой группы веществ представлены комплексом углевод + белок. Их еще называют гликоконъюгатами. Это антитела, гормоны, мембранные структуры. Новейшими биохимическими исследованиями установлено: если гликопротеиды начинают изменять свою нативную (природную) структуру, это приводит к развитию таких сложнейших заболеваний, как астма, ревматоидный артрит, рак. Роль гликоконъюгатов в метаболизме клетки велика. Так, интерфероны подавляют размножение вирусов, иммуноглобулины защищают организм от патогенных агентов. Белки крови также относятся к этой группе веществ. Они обеспечивают защитные и буферные свойства. Все вышеперечисленные функции подтверждает тот факт, что физиологическая роль углеводов в организме разнообразна и чрезвычайно важна.
Основные поставщики простых и сложных сахаров – это зеленые растения: водоросли, высшие споровые, голосеменные и цветковые. Все они содержат в клетках пигмент хлорофилл. Он входит в состав тилакоидов – структур хлоропластов. Российский ученый К. А Тимирязев изучил процесс фотосинтеза, в результате которого образуются углеводы. Роль углеводов в организме растения заключается в накоплении крахмала в плодах, семенах и луковицах, то есть в вегетативных органах. Механизм фотосинтеза достаточно сложен и состоит из серии ферментативных реакций, протекающих как на свету, так и в темноте. Глюкоза синтезируется из углекислого газа под действием ферментов. Гетеротрофные организмы используют зеленые растения в качестве источника пищи и энергии. Таким образом, именно растения являются первым звеном во всех трофических цепях и называются продуцентами.
В клетках гетеротрофных организмов углеводы синтезируются на каналах гладкой (агранулярной) эндоплазматической сети. Затем они используются как энергетический и строительный материал. В растительных клетках углеводы дополнительно образуются в комплексе Гольджи, а затем идут на формирование целлюлозной клеточной стенки. В процессе пищеварения позвоночных животных соединения, богатые углеводами, частично расщепляются в ротовой полости и желудке. Основные же реакции диссимиляции происходят в двенадцатиперстной кишке. В неё выделяется поджелудочный сок, содержащий фермент амилазу, расщепляющий крахмал до глюкозы. Как уже было ранее сказано, глюкоза всасывается в кровь в тонком кишечнике и разносится по всем клеткам. Здесь она используется как источник энергии и структурное вещество. Это объясняет, какую роль в организме играют углеводы.
Они характерны для животных и грибов. Химический состав и молекулярная организация этих структур представлены такими соединениями, как липиды, белки и углеводы. Роль углеводов в организме – это участие в энергетическом обмене и построении мембран. В клетках человека и животных есть особый структурный компонент, называемый гликокаликсом. Этот тонкий поверхностный слой состоит из гликолипидов и гликопротеидов, связанных с цитоплазматической мембраной. Он обеспечивает непосредственную связь клеток с внешней средой. Здесь же происходит восприятие раздражений и внеклеточное пищеварение. Благодаря своей углеводной оболочке клетки слипаются друг с другом, образуя ткани. Это явление называется адгезией. Добавим также, что «хвосты» углеводных молекул находятся над поверхностью клетки и направлены в межтканевую жидкость.
Другая группа гетеротрофных организмов – грибы, также имеет поверхностный аппарат, называемый клеточной стенкой. В неё входят сложные сахара – хитин, гликоген. Некоторые виды грибов содержат также растворимые углеводы, например трегалозу, называемую грибным сахаром.
У одноклеточных животных, таких как инфузории, поверхностный слой – пелликула, также содержит комплексы олигосахаридов с белками и липидами. У некоторых простейших пелликула достаточно тонкая и не мешает изменению формы тела. А у других она утолщается и становится прочной, как панцирь, выполняя защитную функцию.
Она также содержит большое количество углеводов, особенно целлюлозы, собранной в виде пучков волокон. Эти структуры формируют каркас, погруженный в коллоидный матрикс. Он состоит в основном из олиго- и полисахаридов. Клеточные стенки растительных клеток могут одревесневать. В этом случае промежутки между пучками целлюлозы заполняются другим углеводом – лигнином. Он усиливает опорные функции клеточной оболочки. Часто, особенно у многолетних древесных растений, наружный слой, состоящий из целлюлозы, покрывается жироподобным веществом – суберином. Он препятствует попаданию внутрь растительных тканей воды, поэтому нижележащие клетки быстро отмирают и покрываются слоем пробки.
Суммируя вышесказанное, мы видим, что в клеточной стенке растений тесно взаимосвязаны углеводы и жиры. Их роль в организме фототрофов трудно недооценить, так как гликолипидные комплексы обеспечивают опорную и защитную функции. Изучим разнообразие углеводов, характерных для организмов царства Дробянки. К нему относятся прокариоты, в частности бактерии. Их клеточная стенка содержит углевод – муреин. В зависимости от строения поверхностного аппарата бактерии разделяют на грамположительные и грамотрицательные.
Строение второй группы более сложное. Эти бактерии имеют два слоя: пластичный и ригидный. Первый содержит мукополисахариды, например муреин. Его молекулы имеют вид крупных сетчатых структур, образующих капсулу вокруг бактериальной клетки. Второй слой состоит из пептидогликана – соединения полисахаридов и белков.
Липополисахариды клеточной стенки позволяют бактериям прочно прикрепляться к различным субстратам, например, к зубной эмали или к мембране эукариотических клеток. Кроме этого, гликолипиды способствуют слипанию бактериальных клеток между собой. Таким путем образуются, например, цепочки стрептококков, грозди стафилококков, более того, некоторые виды прокариот имеют дополнительную слизистую оболочку – пеплос. Она содержит в своем составе полисахариды и легко разрушается под действием жесткого радиационного излучения или при контакте с некоторыми химическими веществами, например антибиотиками.
Источники:
Виды углеводов и их роль в организме человекаКакие бывают углеводы и какую функцию они выполняют в организме человекаhttp://med-pomosh.com/?p=5001Роль углеводов в организме человекаРоль углеводов в организме человека Углеводы — главный легко и быстро утилизируемый источник энергии в организме. Благодаря взаимосвязанным аэробному и гликолитическому путям расщепленияhttp://biofile.ru/bio/6319.htmlЧто такое углеводы, роль углеводов в организме человекаХимические свойства клеток, входящих в состав живых организмов, зависят прежде всего от количества атомов углерода, составляющих до 50% сухой массы. В данной статье мы изучим роль углеводов в организме человека, а также особенности их строения, свойств и функций.http://fb.ru/article/258798/chto-takoe-uglevodyi-rol-uglevodov-v-organizme-cheloveka
fxevolution.ru
Для нашего организма углеводы являются одним из ключевых источников энергии. Сегодня мы рассмотрим виды и функции углеводов, а также узнаем, в каких продуктах питания они содержатся.
Прежде чем рассмотреть виды углеводов, разберемся с их функциями. В организме человека всегда есть углеводный запас в виде гликогена. Он составляет порядка 0,5 кг. 2/3 этого вещества находится в мышечных тканях, а еще треть – в печени. В промежутках между едой гликоген распадется на глюкозу, нивелируя тем самым колебания содержания сахара в крови.
Без поступления в организм углеводов запасы гликогена заканчиваются через 12-18 часов. Если это происходит, углеводы начинают образовываться из промежуточных продуктов белкового обмена. Эти вещества жизненно необходимы человеку, так как они, в основном за счет окисления глюкозы, образуют в наших тканях энергию.
При хроническом дефиците углеводов запас гликогена в печени истощается, и в ее клетках начинают откладываться жиры. Это приводит к перерождению печени и нарушению ее функций. Когда человек потребляет с пищей недостаточное количество углеводов, его органы и ткани начинают использовать для синтеза энергии не только белок, но и жир. Усиленный распад жиров приводит к нарушению обменных процессов. Причина тому – ускоренное образование кетонов (самый известный из них – ацетон) и скапливание их в организме. Когда кетоны образуются в избытке, внутренняя среда организма «закисляется», а ткани головного мозга постепенно начинают отравляться.
Как и дефицит, избыток углеводов не сулит пользы организму. Если человек принимает с пищей слишком много углеводов, уровень инсулина и глюкозы в крови повышается. В результате образуются жировые отложения. Происходит это следующим образом. Когда человек после завтрака целый день не ест, а вечером, придя с работы, решает принять обед, полдник и ужин одновременно, организм пытается бороться с избытком углеводов. Так и происходит повышение уровня сахара в крови. Чтобы глюкоза из крови перешла в клетки тканей, нужен инсулин. Он, в свою очередь, попадая в кровь, дает стимул синтезу жиров.
Кроме инсулина, обмен углеводов регулируют и другие гормоны. Глюкокортикоиды – гормоны коры надпочечников, которые стимулируют синтез глюкозы из аминокислот в печени. Этот же процесс усиливается гормоном глюкагоном. По функциям глюкокортикоиды и глюкагон противоположны инсулину.
Согласно нормам, углеводы должны составлять 50-60 % от калорийности пищи. Исключать их из рациона нельзя, несмотря на то что они отчасти «виновны» в образовании лишних килограммов.
По своей химической структуре углеводы делятся на простые и сложные. К первым относятся моно- и дисахариды, а ко вторым – полисахариды. Разберем оба класса веществ подробнее.
Глюкоза. Начинаем рассматривать простые виды углеводов с самого главного из них. Глюкоза выступает структурной единицей основного количества поли- и дисахаридов. При обмене веществ она распадается на молекулы моносахаридов. Они, в свою очередь, в ходе сложной реакции превращаются в вещества, окисляемые до воды и углекислого газа, которые являются топливом для клеток.
Глюкоза является важным компонентом в углеводном обмене. Когда его уровень в крови падает или высокая концентрация делает нормальное функционирование организма невозможным (как в случае с диабетом), человек испытывает сонливость и может потерять сознание (гипогликемическая кома).
В чистом виде глюкоза (как моносахарид) содержится в большом количестве овощей и фруктов. Особенно этим веществом богаты такие фрукты:
Среди овощей, богатых глюкозой, можно отметить: тыкву, белокочанную капусту и морковь. В них содержится около 2,5 % этого компонента.
Фруктоза. Это один из наиболее распространенных фруктовых углеводов. Он, в отличие от глюкозы, может проникать из крови в ткани без участия инсулина. Поэтому фруктоза считается оптимальным источником углеводов для людей, страдающих диабетом. Ее часть попадает в печень, где она превращается в глюкозу – более универсальное «топливо». Такое вещество также может повысить уровень сахара в крови, но не настолько, как другие простые углеводы. Фруктоза превращается в жиры легче, чем глюкоза. Но ее главное преимущество состоит в том, что она слаще глюкозы и сахарозы в 2,5 и 1,7 раз соответственно. Поэтому данный углевод применяют вместо сахара с целью понижения калорийности пищи.
Больше всего фруктозы содержится во фруктах, а именно:
В овощах фруктозы содержится меньше. Больше всего ее можно встретить в белокочанной капусте. Кроме того, фруктоза присутствует в меде – порядка 3,7 %. Достоверно известно, что она не вызывает кариеса.
Галактоза. Рассматривая виды углеводов, мы уже познакомились с некоторыми простыми веществами, которые можно встретить в продуктах в свободном виде. Галактоза таковой не является. Она образует дисахарид с глюкозой, который называется лактозой (она же молочный сахар) – основной углевод молока и продуктов, полученных из него.
В желудочно-кишечном тракте лактоза под действием фермента лактазы расщепляется на глюкозу и галактозу. У некоторых людей наблюдается непереносимость молока, связанная с нехваткой в организме лактазы. В нерасщепленном виде лактоза является хорошим питательным веществом для микрофлоры кишечника. В кисломолочных продуктах львиная доля этого вещества сбраживается до молочной кислоты. Благодаря этому люди, у которых наблюдается лактазная недостаточность, могут без неприятных последствий употреблять кисломолочные продукты. Кроме того, в них есть молочнокислые бактерии, которые подавляют деятельность микрофлоры кишечника и нивелируют последствия действия лактозы.
Галактоза, образование которой происходит при распаде лактозы, в печени превращается в глюкозу. Если у человека недостает фермента, который отвечает за данный процесс, у него может развиться такое заболевание, как галактоземия. В коровьем молоке содержится 4,7 % лактозы, в твороге – 1,8-2,8 %, в сметане – 2,6-3,1 %, в кефире – 3,8-5,1 %, в йогуртах – порядка 3 %.
Сахароза. На этом веществе мы закончим рассматривать простые виды углеводов. Сахароза – это дисахарид, который состоит из глюкозы и фруктозы. В сахаре содержится 99,5 % сахарозы. Сахар стремительно расщепляется желудочно-кишечным трактом. Глюкоза с фруктозой всасываются в кровь человека и служат не только источником энергии, но и самым важным предшественником гликогена в жире. Так как сахар представляет собой углеводы в чистом виде, не содержащие питательных веществ, многие его называют источником «пустых калорий».
Свекла – самый богатый сахарозой продукт (8,6 %). Среди других растительных плодов можно выделить персик – 6 %, дыню – 5,9 %, сливу – 4,8 %, мандарин – 4,5 %, морковь – 3,5 %. В других овощах и фруктах содержание сахарозы колеблется в приделах 0,4-0,7 %.
Пару слов стоит сказать также о мальтозе. Этот углевод состоит из двух молекул глюкозы. Мальтоза (солодовый сахар) содержится в меде, патоке, кондитерских изделиях, солоде и пиве.
Теперь обсудим виды сложных углеводов. Таковыми называются все полисахариды, которые встречаются в рационе человека. За редким исключением среди них можно встретить полимеры глюкозы.
Крахмал. Это основной углевод, перевариваемый человеком. На него приходится 80 % потребляемых с пищей углеводов. Крахмал содержится в картофеле и злаковых продуктах, а именно: крупе, муке, хлебе. Больше всего этого вещества можно встретить в рисе – 70 % и гречке – 60 %. Среди злаков самое меньшее содержание крахмала наблюдается в овсяной крупе – 49 %. В макаронных изделиях содержится до 68 % этого углевода. В пшеничном хлебе крахмала 30-50 %, а в ржаном – 33-49 %. Данный углевод также встречается в бобовых – 40-44 %. В картофеле содержится до 18 % крахмала, поэтому диетологи иногда относят его не к овощам, а к крахмалистым продуктам, как и зерновые с бобовыми.
Инулин. Данный полисахарид является полимером фруктозы, который содержится в топинамбуре и в меньшей мере в других растениях. Продукты, содержащие инулин, назначают при диабете и его профилактике.
Гликоген. Его часто называют «животным крахмалом». Он состоит из разветвленных молекул глюкозы и содержится в животных продуктах, а именно: печени – до 10 % и мясе – до 1 %.
Сегодня мы рассмотрели основные виды углеводов и узнали, какие функции они выполняют. Теперь наш подход к питанию будет более осмысленным. Краткое резюме вышесказанного:
fb.ru
