Углеводы и их функции


функции, классификация, продукты, строение, свойства, калорийность и норма в день

Содержание статьи:

  1. Что такое углеводы
  2. Функции углеводов в организме
  3. Классификация
  4. Простые углеводы
  5. Сложные углеводы
  6. Быстрые углеводы
  7. Медленные углеводы
  8. Строение углеводов
  9. Состав
  10. Свойства углеводов
  11. Переваривание
  12. Обмен углеводов в организме
  13. Продукты богатые углеводами
  14. Норма углеводов в день для организма
  15. Калорийность

Углеводы представляют собой натуральные органические вещества. В их формуле присутствуют углерод и вода. Благодаря этим элементам организм черпает энергию, которая требуется для поддержания нормальной работы. В зависимости от химической структуры углеводы бывают простыми и сложными.

Углеводы

Что такое углеводы

Углеводы - это основной ингредиент большинства пищевых продуктов, который служит источником энергии для человеческого организма. В зависимости от числа структурных единиц углеводы бывают простыми и сложными.

Первую категорию также называют быстрыми углеводами. Они являются легкоусвояемыми и приводят к быстрому увеличению содержания сахара в крови. Это значит, что для веществ характерен высокий гликемический индекс.

Такие элементы провоцируют нарушение метаболизма и становятся причиной увеличения массы тела. Систематическое употребление пищи, содержащей простые углеводы, не только приводит к ожирению, но и вызывает много других заболеваний.

Сложные углеводы, к которым относят крахмал и клетчатку, включают много связанных сахаридов. В их составе присутствует большое количество структурных элементов. Еда с такими углеводами считается очень полезной. В процессе переваривания она постепенно насыщает организм энергией. Это дает длительное чувство сытости.

Функции углеводов в организме

Ключевая функция углеводов в организме кроется в их трансформации в энергию. АТФ, который представляет собой универсальный источник энергии, содержит моносахарид рибозу. Формирование АТФ происходит вследствие гликолиза. Этот процесс заключается в окислении и распаде глюкозы на пировиноградную кислоту.

Гликолиз осуществляется в несколько стадий. Углеводы окисляются до воды и углекислого газа. Этот процесс сопровождается высвобождением энергии.

К основным функциям углеводов относят следующее:

  1. Структурная. Полисахариды представляют собой материал для опорных элементов. Целлюлоза, которая входит в структуру клеточных стенок, дает растениям жесткость. В составе грибных клеток присутствует хитин.
  2. Энергетическая. Углеводы представляют собой основной источник энергии. Расщепление 1 г углеводов позволяет высвободить 17,6 кДж энергии.
  3. Защитная. Из этих элементов состоят шипы и колючки растений.
  4. Запасающая. Углеводы запасаются в виде крахмала в структуре растений и гликогена у животных. При дефиците энергии эти вещества расщепляются до глюкозы.
  5. Осмотическая. Вещества способствуют регулированию осмотического давления.
  6. Рецепторная. Элементы присутствуют в составе клеточных рецепторов.

Отдельные углеводы формируют сложные структуры с белковыми элементами и липидами. В результате образуются гликопротеины и гликолипиды. Эти элементы присутствуют в составе мембран клеток.

Классификация углеводов

Классификация углеводов

Углеводы имеют множество разновидностей. Это обязательно стоит учитывать при составлении пищевого рациона. Классификация углеводов делится на простые и сложные или быстрые и медленные.

К простым или быстрым углеводам относят следующие:

  1. Моносахариды. В эту категорию входят галактоза, фруктоза, глюкоза. Данные компоненты присутствуют в ягодах, фруктах, меде. Такие вещества быстро усваиваются и резко увеличивают содержание сахара в крови. Как следствие, в тканях образуется гликоген, который требуется для энергии. При ее избытке вещества образуют жировые отложения. Чтобы избежать негативных последствий, количество моносахаридов должно составлять не больше 25-35 % общего объема углеводов, которые были съедены в течение дня.
  2. Дисахариды. К ним преимущественно относят сахарозу, которую включает обычный сахар, и мальтозу. Этот компонент присутствует в солоде, патоке, меде. Также он имеется в составе молочного сахара.

К сложным или медленным углеводам относят полисахариды. Эти вещества включают большое количество моносахаридов. Они усваиваются долгое время и обладают менее сладким вкусом, чем простые углеводы.
К основным полисахаридам относят следующее:

  1. Крахмал и гликоген. Эти вещества присутствуют в злаках, бобовых, картофеле, кукурузе.
  2. Клетчатка. Элемент содержится в крупах, семечках, овощах, фруктах, отрубях.
  3. Целлюлоза. Компонент включают салатные листья, яблоки, груши, морковь.
  4. Пектин. Вещество присутствует в моркови, капусте, цитрусовых фруктах, клубнике.
  5. Инулин. Элемент содержится в цикории, луке, ячмене, чесноке.

Основное достоинство сложных углеводов заключается в медленном насыщении организма. Благодаря этому чувство голода не возникает раньше времени.

Простые углеводы

Простые углеводы

Для этих углеводов характерна простая структура. Благодаря этому они быстро усваиваются в организме. При недостатке физических нагрузок вещества повышают содержание сахара в крови. После этого он быстро падает, что провоцирует чувство голода. Неистраченные углеводы трансформируются в жировые отложения. При этом их недостаток вызывает усталость и повышенную сонливость.

Простые углеводы делятся на 2 категории – моносахариды и дисахариды.

К моносахаридам относятся:

  • глюкоза - она входит в состав большинства фруктов и ягод. Также компонент присутствует в меде и зеленых фрагментах растений;
  • фруктоза - это вещество присутствует в меде, ягодах, фруктах. Также оно входит в семена отдельных растений;
  • галактоза - это единственный моносахарид, который имеет животное происхождение. Он входит в состав лактозы, или молочного сахара.

Наиболее значимыми для питания человека считаются дисахариды. В составе молекулы присутствует глюкоза. Вторым сахаром может быть фруктоза, галактоза или глюкоза.

Существуют такие виды дисахаридов:

  • сахароза - она включает глюкозу и фруктозу. В эту категорию входит сахар из тростника или свеклы;
  • мальтоза - вещество содержит 2 остатка глюкозы. Оно присутствует в солодковом сахаре;
  • лактоза - элемент включает глюкозу и галактозу и содержится в молоке млекопитающих.

Список полезных продуктов, в которых присутствуют быстрые углеводы:

При этом есть вредные продукты, которые следует полностью исключить.

К ним относятся:

  • выпечка из муки высшего сорта;
  • конфеты;
  • сладкие газированные напитки;
  • снеки;
  • спиртные напитки;
  • торты, вафли, печенье.

Сложные углеводы

Сложные углеводы

В основе этих продуктов лежат полисахариды – крахмал и целлюлоза. Такие вещества обеспечивают нормальное пищеварение и на долгое время насыщают человека.

К списку продуктов, которые содержат много сложных углеводов, относят следующее:

Из напитков в эту категорию входят несладкий чай и кофе. Также немного сложных углеводов присутствует в мясе и рыбе. Они имеются в яйцах, кефире, твороге.

Быстрые углеводы

Быстрые углеводы

Быстрые углеводы считаются простыми и включают всего 1-2 молекулы:

  • 1 молекулу содержат моносахариды;
  • 2 молекулы присутствует в составе дисахаридов.

Для всех быстрых углеводов характерен высокий гликемический индекс. Он превышает 70. Такие вещества отличаются сладким вкусом и прекрасно растворяются в воде.

Расщепление простых углеводов начинается еще в полости рта. Они очень быстро проникают в кровь. Уже через несколько минут после употребления существенно увеличивается уровень глюкозы. При этом он держится на высокой отметке не более 30-40 минут. Затем так же внезапно снижается.

Быстрые углеводы требуются для восстановления запаса энергии после сложных физических нагрузок или стрессов. Они способствуют выведению человека из гипогликемической комы.

Однако постоянно употреблять такие вещества не следует. Это провоцирует истощение поджелудочной железы и заставляет ее функционировать в стрессовом режиме. Именно избыток простых углеводов провоцирует развитие сахарного диабета 2 типа. При употреблении простых углеводов на ночь они трансформируются в жиры.

К продуктам с высоким гликемическим индексом относят следующее:

  • сахар, мед;
  • запеченный картофель, пюре;
  • отварная морковь и тыква;
  • бананы, дыни, арбузы, ананасы;
  • кондитерские изделия;
  • финики;
  • хлебобулочные изделия.

Медленные углеводы

Медленные углеводы

Медленные углеводы также называются сложными. Они включают 3 и больше молекул. Потому для этих веществ характерно медленное расщепление. Обычно они всасываются в кишечнике. К сложным углеводам относят декстрин, крахмал, целлюлозу, гликоген, глюкоманнан.

Употребление медленных углеводов способствует плавному поступлению глюкозы в организм человека. При этом не наблюдается пиков или скачков. Именно сложные углеводы насыщают человека на долгое время, поддерживают стабильное настроение и делают более уравновешенным.

Гликемический индекс таких продуктов находится в пределах 0-40.

К ним стоит отнести следующее:

  • макароны из твердых сортов пшеницы;
  • коричневый рис, ячмень, перловка, гречка, пшено;
  • бобовые;
  • фрукты – персики, апельсины, вишни, яблоки, груши;
  • овощи и зелень – лук, шпинат, кабачки, перец, томаты, капуста;
  • грибы.

Строение углеводов

Строение углеводов

Строение углеводов включает несколько карбонильных и гидроксильных групп.

В зависимости от структуры вещества делят на 3 категории:

  • моносахариды;
  • олигосахариды;
  • полисахариды.

Моносахариды представляют собой простейшие сахара, которые включают всего 1 молекулу. Они имеют несколько групп, которые отличаются по количеству атомов углерода в молекуле. Моносахариды, в составе которых присутствует 3 атома углерода, называют триозами. Если в составе присутствует 5 атомов, их именуют пентозами, если 6 – гексозами.

Наиболее ценными для живых организмов считаются пентозы, которые присутствуют в составе нуклеиновых кислот. Также большое значение имеют гексозы, из которых состоят полисахариды.

Олигосахариды содержат 2-10 структурных элементов.

В зависимости от количества выделяют:

  • диозы;
  • триозы;
  • тетраозы;
  • пентасахариды;
  • гексасахариды.

Самыми значимыми считаются дисахариды, к которым относятся сахароза, мальтоза и лактоза, а также трисахариды. В эту категорию входят мелицитоза, рафиноза, мальтотриоза.

Олисахариды могут содержать однородные и неоднородные структуры.

В зависимости от этого выделяют следующие виды:

  • гомоолигосахариды – все молекулы обладают одинаковым строением;
  • гетероолигосахариды – молекулы отличаются по структуре.

Самыми сложными углеводами считаются полисахариды. Они включают множество моносахаридов – от 10 до нескольких тысяч.

К таким веществам относят следующее:

  • крахмал;
  • хитин;
  • гликоген;
  • целлюлоза.

Полисахариды имеют более жесткую структуру, чем олигосахариды и моносахариды. Они не растворяются в воде и не имеют сладкого вкуса.

Состав углеводов

Состав углеводов

Состав углеводов делят на следующие категории:

  1. Моносахариды – включают 1 мономерную единицу и не гидролизуются с появлением более простых углеводов. Мономеры отличаются разнообразием. Это обусловлено разницей в структуре. Обычно моносахариды живых организмов представляют собой кольцевые углеродные цепи, которые включают 5 или 6 атомов углерода. Самыми важными моносахаридами считаются рибоза и дезоксирибоза, которые присутствуют в составе нуклеиновых кислот. Также к ним относят глюкозу как источник энергии и фруктозу.
  2. Дисахариды – включают 2 мономерных единицы. Можно сказать, что они состоят из 2 моносахаридов. Вещества объединяются через гидроксильные группы. При этом происходит отщепление воды. Самым известным дисахаридом считается сахароза. Ее молекула включает остатки глюкозы и фруктозы. 2 остатка глюкозы входит в состав мальтозы.
  3. Полисахариды – включают больше 10 мономерных единиц. В эту категорию входят крахмал, хитин, целлюлоза и т.д. Крахмал и гликоген скапливаются в организмах как запасной питательный элемент. Крахмал имеет менее разветвленную структуру, чем гликоген. Целлюлоза формирует стенки клеток растений. За счет этого она реализует структурную и защитную функции. Аналогичные задачи решает хитин у грибов и животных.

Свойства углеводов

К основным свойствам углеводов стоит отнести следующее:

  1. Молекулярная масса. Среди углеводов можно встретить весьма простые элементы, молекулярная масса которых составляет примерно 200, и гигантские полимеры. Их молекулярная масса достигает нескольких миллионов.
  2. Растворимость в воде. Моносахариды легко растворяются в воде и образуют сиропы.
  3. Окисление. Этот процесс приводит к получению соответствующих кислот. К примеру, окисление глюкозы аммиачным раствором гидрата окиси серебра приводит к формированию глюконовой кислоты.
  4. Восстановление. При восстановлении сахаров удается получить многоатомные спирты. В роли восстановителя выступает водород в никеле, алюмогидрид лития и т.д.
  5. Алкилирование. Под этим термином понимают образование простых эфиров.
  6. Ацилирование. В это понятие включают образование сложных эфиров.

Переваривание углеводов

Переваривание углеводов

Из углеводов в человеческом организме преимущественно перевариваются полисахариды – крахмал из растительных продуктов и гликоген, который присутствует в животной пище.

Полисахариды расщепляются пищеварительными ферментами до структурных блоков – свободной D-глюкозы. Этот процесс происходит под воздействием амилазы слюны и сопровождается формированием смеси из мальтозы, глюкозы и олигосахаридов.

Переваривание углеводов продолжается и заканчивается в тонком кишечнике. На этот процесс влияет амилаза поджелудочной железы, которая попадает в двенадцатиперстную кишку.

Гидролиз дисахаридов запускают ферменты, которые присутствуют в наружном слое клеток эпителия, выстилающих тонкий кишечник. В эпителиальных клетках тонкого кишечника происходит частичная трансформация D-фруктозы, D-галактозы, D-маннозы в D-глюкозу. Смесь простых гексоз поглощается клетками эпителия и с током крови попадает в печень.

Обмен углеводов в организме

Обмен углеводов в организме

В основе обмена углеводов в организме человека, лежат ниже описанные процессы:

  1. Мозг не имеет запаса гликогена, потому ему постоянно требуется глюкоза. Углеводы являются единственным источником, который помогает покрывать энергетические расходы мозга. Именно мозговая ткань поглощает 70 % глюкозы, которая выделяется печенью.
  2. Мышечные ткани при активной работе получают из крови большое количество глюкозы. В них это вещество трансформируется в гликоген. При распаде гликогена появляется достаточное количество энергии для сокращения мышц.
  3. Содержание глюкозы в крови регулируют гормоны – глюкагон, соматотропин, кортизол, инсулин, адреналин. Инсулин способствует снижению содержания глюкозы в крови при ее повышении, упрощает ее попадание в клетки и обеспечивает отложение вещества в тканях в виде гликогена. При уменьшении параметров глюкозы в крови соматотропин, кортизол, адреналин и глюкагон тормозят захват глюкозы клетками. За счет этого гликоген трансформируется в глюкозу.

Продукты богатые углеводами

Продукты богатые углеводами

Ниже описаны продукты, богатые углеводами в больших количествах:

  1. Хлеб. Важным источником таких веществ, считается пшеничная мука. При этом стоит учитывать, что хлеб нужно употреблять в меру. В продукте из цельных зерен, помимо крахмала, присутствуют белки, минералы, витамины, жиры. Эти вещества очень полезны.
  2. Рис. В составе риса присутствует много углеводов и витаминов группы В. При этом диетологи советуют отдавать предпочтение нешлифованным сортам.
  3. Бобовые. Такие продукты отличаются высокой пищевой ценностью. Для них характерна твердая целлюлозная мембрана, поэтому важно уделить внимание правильному способу приготовления.
  4. Картофель. Этот продукт содержит чуть меньше углеводов – около 20 %. Оставшуюся часть занимает вода. Помимо этого, в составе имеются витамины и минералы.
  5. Зеленые овощи. Помимо сложных углеводов, такие продукты включают много витаминов. Особенно полезно есть овощи в свежем виде. Предпочтение нужно отдавать салату, перцу, зеленой фасоли, молодому горошку, капусте. Обязательно нужно употреблять шпинат, поскольку он содержит много железа.

Норма углеводов в день для организма

Норма углеводов в день для организма

Необходимость в углеводах зависит от интенсивности интеллектуальных и физических нагрузок. В среднем норма углеводов в день для организма составляет 300-500 г. Около 20 % может приходиться на углеводы, которые легко усваиваются.

Пожилым людям стоит употреблять максимум 300 г углеводов в сутки. При этом количество простых элементов не должно быть больше 15-20 %.

При наличии лишнего веса и других патологиях количество углеводов стоит ограничивать. При этом делать это следует постепенно. Благодаря этому организм сможет адаптироваться к изменению обменных процессов. Ограничение стоит начинать с 200-250 г в сутки. Через неделю объем углеводов допустимо сократить до 100 г.

Если резко уменьшать количество углеводов в течение долгого периода времени, есть риск развития разных нарушений.

К ним относят следующее:

  • снижение уровня сахара в крови;
  • общая слабость;
  • сильное снижение интеллектуальной и физической активности;
  • потеря веса;
  • нарушение метаболизма;
  • повышенная сонливость;
  • головокружения;
  • головные боли;
  • тремор рук;
  • ощущение голода;
  • рак толстого кишечника;
  • запоры.

Неприятные симптомы удается устранить после употребления сахара или других сладких продуктов. Однако, есть их следует дозированно. Это поможет избежать увеличения массы тела.

Для организма также вреден и избыток углеводов, особенно простых. Он приводит к повышению уровня сахара в крови. Как следствие, часть веществ не используется и приводит к скоплению жировых отложений. Это провоцирует сахарный диабет, кариес, атеросклероз. Также есть риск метеоризма, ожирения, болезней сердца и сосудов.

Калорийность углеводов

Калорийность углеводов

Калорийность углеводов зависит от конкретного продукта. В среднем 1 г углеводов содержит 4,1 Ккал или 17 кДж.

Углеводы – важные элементы, которые обеспечивают человеческий организм энергией. При этом они делятся на 2 основные категории – простые и сложные. Чтобы избежать проблем со здоровьем, предпочтение стоит отдавать сложным углеводам.

Углеводы как органические молекулы

Углеводы – это органические молекулы, которые содержат углерод, водород и кислород в мольном соотношении 1:2:1. Элементы в них объединяются в карбонильную и карбоксильную группы. Их общая формула (CH2O) n.


Так как первые изученные углеводы содержали водорода и кислорода столько же, сколько и в молекуле воды, они и получили своё название (углерод + вода). Вместе с тем есть молекулы, у которых соотношение указанных в формуле химических элементов иное, а некоторые, кроме того, содержат атомы азота, фосфора или серы, но подробная классификация углеводов рассматривается ниже. Источником углеводов является растения, там они синтезируются в процессе фотосинтеза.

Так как углеводы содержат много углеводородных связей (C-H), высвобождающих энергию при окислении, они хорошо подходят для хранения энергии. Эти вещества входят в состав всех живых организмов. В клетках животных их содержание не превышает 10 % сухой массы, в клетках растений их значительно больше – до 90 %.

Классификация углеводов

Углеводы существуют в нескольких формах: моносахаридов, олигосахаридов (в том числе дисахаридов) и полисахаридов.

Углеводы моносахариды

Самые простые углеводы – моносахариды (греч. μόνος «единственный», лат. saccharum «сахар»), или простые сахара. Могут включать от 3 атомов углерода, но те, что играют роль в запасе энергии, содержат 6 атомов углерода:  C6H12O6 или (CH2O)6.

Структура моносахаридов.

Свойства моносахаридов:

  • бесцветность;
  • твёрдость кристаллической решётки;
  • хорошая растворимость в воде;
  • способность к кристаллизации;
  • сладкий вкус,
  • представление в форме α и β-изомеров.

По количеству атомов углерода в составе молекул, моносахариды делятся на несколько групп:

  • триозы (C3),
  • тетрозы (C4),
  • пентозы (C5),
  • гексозы (C6),
  • гептозы (C7).

Важнейшими из них являются пентозы и гексозы.

Из тетроз важной является эритроза – один из промежуточных продуктов фотосинтеза растений.

Широко распространены в живом мире пентозы (пятиуглеродные сахара). Эта группа углеводов включает такие важные вещества как рибоза (C5H10O4) и дезоксирибоза (C5H10O5) – сахара, входящие в состав нуклеотидов – мономеров нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Дезоксирибоза отличается от рибозы тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу.

Из гексоз наиболее распространены глюкоза, фруктоза и галактоза. Это стериоизомеры с общей формулой C6H12O6.

Глюкоза – виноградный сахар, в свободном состоянии встречается как в растениях, так и в организмах животных. В зависимости от ориентации карбонильной группы (C = O) при замкнутом кольце, глюкоза может существовать в двух различных формах: альфа (α) и бета (β). У α-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца при первом атоме углерода, а у β-глюкозы над плоскостью. Глюкоза — это:

  • важнейший источник энергии для всех видов работ в клетке;
  • мономер многих олиго- и полисахаридов;
  • необходимый компонент крови. Снижение её концентрации ведёт к нарушению работы нервных и мышечных клеток, что может сопровождаться судорогами и обмороком. Уровень содержания глюкозы в крови регулируется нервно-гуморальной системой;
  • составная часть почти всех тканей и органов, там она регулирует осмотическое давление;
  • помощник печени в выполнении барьерной роли против токсинов.

Фруктоза тоже очень распространена в природе. Отличается от глюкозы положением карбонильного углерода (C = O). Служит мономером олигосахаридов. Большая её часть находится в плодах, поэтому её ещё называют фруктовым сахаром. Много фруктозы в сахарной свёкле и мёде.

Путь её распада в организме короче, что имеет большое значение в питании больных сахарным диабетом, когда глюкоза слабо усваивается клетками.

Мёд, несмотря на многочисленные советы употреблять его вместо сахара, не является идеальным источником углеводов. Он содержит сахар в чистом виде.

Мёд образуется при ферментативном гидролизе цветочного нектара в пищеварительном тракте пчелы и содержит примерно равные количества свободных глюкозы, фруктозы и дисахарид сахарозу.

Сахар, приносящий пользу, находится в молодых овощах, ягодах, фруктах. Вредный для питания сахар – булочки, торты, пирожные, печенья, сладкие газировки, мороженое. В день в идеале можно съедать 50 г сладкого во время обеда или на полдник в качестве десерта.


 

Галактоза — пространственный изомер глюкозы, отличающийся только расположением гидроксильной группы и водорода около четвёртого атома углерода. Содержится в животных, растениях и некоторых микроорганизмах. Она входит в состав лактозы — молочного сахара, а также в состав некоторых полисахаридов, например лактулозы. В печени и в других органах галактоза превращается в глюкозу.


Различия в структуре этих изомеров влияют на их функции. Их можно различить уже на вкус: фруктоза, например, намного слаще глюкозы. От строения их кольца или цепи зависит и способность быть частью какого-либо полимера.

Углеводы олигосахариды

Олигосахариды (от греч. ὀλίγος — немногий) — углеводы, образующиеся в результате реакции конденсации между несколькими (от двух до 10) молекулами моносахаридов. В зависимости от числа молекул моносахаридов, различают: дисахариды, трисахариды, тетрасахариды и т. д. Наиболее распространены среди них дисахариды. Свойства олигосахаридов:

  • растворяются в воде;
  • мало растворяются в низших спиртах;
  • почти не растворяются в других обычных растворителях;
  • белые или бесцветные;
  • кристаллизуются, но не все, некоторые существуют в форме некристаллических сиропов;
  • их сладкий вкус уменьшается по мере увеличения числа остатков моносахаридов.

Связь, образующаяся между двумя моносахаридами, называется гликозидной (тип ковалентной связи, реакция конденсации).

Образование гликозидных связей
Углеводы дисахариды

В растениях и многих других организмах моносахариды трансформируется в дисахариды — транспортную форму, предназначенную для удобства перемещения внутри организма. В таком виде она труднее расщепляется и может быть доставлена в нужные места.

Дисахариды, образуется путём связывания двух моносахаридов (др. греч. δuο — два и σaκχαρον — сахар) гликозидной связью. Ферменты, способные разорвать эту связь присутствуют, как правило, только в тканях, которые используют глюкозу. Транспортные формы различаются в зависимости от того из каких моносахаридов состоят данные дисахариды. Кроме глюкозы они могут включать фруктозу и галактозу.

 

При соединении остатка глюкозы с её структурным изомером фруктозой образуется дисахарид сахароза (тростниковый, или свекловичный сахар). Сахароза — самая распространённая форма транспортных углеводов, которая хранится в клетках растений (в семенах, ягодах, корнях, клубнях, плодах). Играет важную роль в питании животных и человека. В растениях сахароза служит растворимым резервным углеводом, а также транспортной формой продуктов фотосинтеза, которая легко переносится по растению.

Это привычный нам бытовой сахар, который в промышленности вырабатывают из сахарного тростника (стебли содержат 10-18%) или сахарной свёклы (корнеплоды — до 20%).

Уборка сахарного тростника
Автор: Siebrand

Связывание глюкозы со стериоизомером галактозой приводит к появлению дисахарида лактозы, или молочного сахара. Она есть в молоке всех млекопитающих (2-8,5%), при её помощи звери и человек обеспечивают энергией своё потомство. Взрослые значительно уменьшают потребление молока, так как в их организме нет фермента, нужного для расщепления лактозы. Лактоза используется в микробиологической промышленности для приготовления питательной среды.

Мальтоза, или солодовый сахар — дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы. Концентрируется в прорастающих семенах злаков, в томатах и нектаре некоторых растений. Это основной структурный элемент крахмала и гликогена. Мальтоза гидролизируется на две молекулы глюкозы под действием фермента мальтазы.

Углеводы полисахариды

Полисахариды — это углеводы, образующиеся в результате реакции поликонденсации множества (нескольких десятков и более) молекул моносахаридов. Полисахариды (от греч. полис — много) могут включать остатки одинаковых или разных моносахаридов.

Свойства полисахаридов:

  • не растворяются или плохо растворяются в воде;
  • не образуют ясно оформленных кристаллов;
  • не имеют сладкого вкуса.

Многие микроорганизмы легко разлагают до глюкозы крахмал, но большинство из них не способны переварить целлюлозу или другие полисахариды, такие как хитин. Эти углеводы могут усваиваться только некоторыми бактериями и протистами. Жвачные животные и термиты, к примеру, используют микроорганизмы для переваривания целлюлозы.

Даже при том, что эти сложные углеводы не очень легко усваиваемы, они важны для питания. Их называют пищевыми волокнами, так как они улучшают пищеварение и способствуют лучшей перистальтике кишечника. Основная функция пищевых волокон — способствовать всасыванию других питательных веществ.

Полисахариды различаются между собой составом мономеров, длиной и степенью разветвленности цепей. Они могут иметь линейную неразветвленную (целлюлоза, хитин), разветвленную (гликоген) и смешанную структуру (крахмал представляет собой смесь полисахаридов — примерно на 80 % (по массе) он состоит из разветвленного амилопектина и на 20 % из линейного полисахарида амилозы).

В функциональном отношении различают полисахариды резервного, структурного и защитного назначения. Типичные резервные полисахариды — крахмал и гликоген. К структурным полисахаридам относят целлюлозу (клетчатку). Защитную функцию у животных обеспечивают гепарин и гиалуроновая кислота.

Крахмал и гликоген

Крахмал и гликоген запасают метаболическую энергию.

Крахмал (C6H10O5)n — полимер, мономером которого является α-глюкоза. Состоит из смеси других полисахаридов — амилозы и амилопектина. Амилоза имеет вид длинной цепочки, связанной в спираль, именно такая конфигурация обеспечивает синюю окраску растворимого крахмала при добавлении йода. Амилопектин — древовидно разветвлённая цепь, он в присутствии йода окрашиваются в коричневый цвет. Крахмал — основной резервный углевод растений, являющийся одним из продуктов фотосинтеза. Накапливается в хлоропластах листьев, семенах, клубнях, корневищах, луковицах, откладывается в клетках в виде крахмальных зёрен в специальных органеллых — амилопластах. Содержание крахмала:

  • в зерновках риса — до 86%;
  • пшеницы — до 75%;
  • в клубнях картофеля — до 25%.

Крахмал — основной углевод пищи человека, его расщепляет фермент амилаза. Крахмальные зёрна практически не растворяются в воде, но амилоза набухает при её нагревании, тогда как амилопектин не изменяется даже при очень длительном кипячении.

Гликоген (C6H10O5)n — полисахарид, состоящий из 30 000 остатков α-глюкозы. Его цепочки ветвятся сильнее, чем у крахмала. По типу ветвления он похож на компонент крахмала амилопектин, поэтому его часто называют животным крахмалом. Он не даёт синего окрашивания при контакте с йодом. Гликоген — это запасной углевод животных. Накапливается в печени (до 20%) и в мышцах (4%), в небольшом количестве он найден в почках, клетках мозга и лейкоцитах крови. Чаще всего используется как источник глюкозы для восполнения её запасов в крови. Есть гликоген и в клетках грибов, в том числе и дрожжей. В отличие от крахмала гликоген растворим при комнатной температуре.

Целлюлоза

Целлюлоза — полимер, в котором мономер глюкоза соединяется между собой по типу β. Это основной структурный полисахарид клеточной стенки растений, в нём аккумулируется около 50% всего углерода биосферы. Содержание целлюлозы в древесине — до 50%, в волокнах семян хлопчатника — до 98%.

Молекулы целлюлозы не ветвятся, а собираются в очень прочные волокна из параллельно уложенных цепочек, связанных в пучки водородными соединениями. Они нерастворимы в воде, внешне похожи на часть крахмала — амилозу, с одним отличием — цепи целлюлозы, соединённые по β типу в большинстве живых организмах не расщепляются, так как у них отсутствует нужный для этого фермент целлюлаза. Из-за того, что целлюлоза не может быть разорвана в пищеварительном тракте животных, она может работать как биологический структурный материал. Но некоторым жвачным, например, коровам, переваривать целлюлозу помогают симбиотические микроорганизмы.

Целлюлоза является пищей не только для коров, но и для грибов, микроорганизмов, некоторых протист и животных (термиты). Микроорганизмы, способные расщеплять целлюлозу, входят также в состав микрофлоры толстого кишечника человека.

Хитин

Хитин (фр. chitine, от др.-греч. χιτών: хитон — одежда, кожа, оболочка) — структурный полисахарид, найденный в кутикуле членистоногих и ряда других беспозвоночных (червей, кишечнополостных), клеточных оболочках некоторых грибов и протист. Кроме углерода, водорода и кислорода в его молекулах содержится азот (C8H13NO5)n, этим он отличается от целлюлозы. Состоит из остатков N-ацетилглюкозамина, связанных между собой β-гликозидными связями. Усваивать хитин способны немногие организмы, например некоторые бактерии. Но многие существа продуцируют фермент хитиназу, вероятно в качестве защиты от плесени.

Функции углеводов

В живых организмах углеводы выполняют различные функции, основные из них — энергетическая, запасающая и структурная.

  • Энергетическая функция состоит в том, что углеводы под влиянием ферментов легко расщепляются и окисляются с выделением энергии. При полном окислении 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии. Конечные продукты окисления углеводов — углекислый газ и вода.

Важнейшая роль углеводов в энергетическом обмене живых организмов связана с их способностью расщепляться как при наличии кислорода, так и без него. Это имеет большое значение для анаэробов.

  • Запасающая функция. Полисахариды являются запасными питательными веществами, играя роль «хранилищ» энергии. Резервным углеводом растений является крахмал, животных и грибов — гликоген, бактерий — муреин (пептидогликан). При необходимости эти полисахариды расщепляются до глюкозы, которая служит основным источником энергии для большинства живых организмов.
  • Структурная функция. Углеводы используются в качестве строительного материала. Оболочки клеток растений на 20-40 % состоят из целлюлозы, которая обладает высокой прочностью. Поэтому они надежно защищают внутриклеточное содержимое и поддерживают форму клеток. Хитин является важным структурным компонентом наружного скелета членистоногих, кольчатых червей, клеточных оболочек грибов и некоторых протист.

 

Биологические функции углеводов
  • Олиго- и полисахариды входят в состав цитоплазматической мембраны клеток животных, образуя надмембранный комплекс — гликокаликс. Углеводные компоненты цитоплазматической мембраны выполняют рецепторную функцию: воспринимают сигналы из окружающей среды и передают их в клетку.
  • Метаболическая функция углеводов состоит в том, что в клетках живых организмов моносахариды являются основой для синтеза многих органических веществ — олиго- и полисахаридов, нуклеотидов, некоторых спиртов. Ряд веществ, образующихся в ходе расщепления молекул моносахаридов, используется клетками для синтеза аминокислот, жирных кислот и др.
  • Защитная. Они входят в состав слизей, предохраняющих кишечник, бронхи от механических повреждений, в состав репарина — вещества, предотвращающего свёртывание крови у человека.
  • Осмотическая. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме.

 

Вам будет интересно

Углеводы и их функции. | steelbros.ru

Углеводы.

В составе клеток всех живых организмов широкое распространение имеют углеводы.

Углеводами - называют органические соединения, состоящие из углерода (C), водорода (H) и кислорода(O2). В большинстве углеводов водород и кислород находятся, как правило, в тех же соотношениях, что и в воде (отсюда их название - углеводы). Общая формула таких углеводов Cn(h3O)m. Примером может служить один из самых распространенных углеводов - глюкоза, элементный состав которой С6Н12О6

С точки зрения химии углеводы являются органическими веществами, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу (C=O), а также несколько гидроксильных групп(OH).

В организме человека углеводы производятся в незначительном количестве, поэтому основное их количество поступает в организм с продуктами питания.

Виды углеводов.

Углеводы бывают:
1) Моносахариды. ( самые простые формы углеводов )

- глюкоза С6Н12О6 ( основное топливо в нашем организме )
- фруктоза С6Н12О6 ( самый сладкий углевод )
- рибоза С5Н10О5 ( входит в состав нуклеиновых кислот )
- эритроза С4H8O4 ( промежуточная форма при расщеплении углеводов )

2) Олигосахариды ( содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов )

- сахароза С12Н22О11 ( глюкоза + фруктоза, или в просто – тростниковый сахар)
- лактоза C12h32O11 (молочный сахар )
- мальтоза C12h34O12 ( солодовый сахар, состоит из двух связанных остатков глюкозы )

3) Сложные углеводы ( состоящие из множества остатков глюкозы )

- крахмал (С6h20O5)n ( наиболее важный углеводный компонент пищевого рациона, человек потребляет из углеводов около 80% крахмала. )
- гликоген ( энергетические резервы организма, излишки глюкозы, при поступлении в кровь, откладываются про запас организмом в виде гликогена )

4) Волокнистые, или неусваеваемые, углеводы, определяющиеся как пищевая клетчатка.

- Целлюлоза ( самое распостраненное органическое вещество на земле и вид клетчатки )

По простой классификации углеводы можно разделить на простые и сложные. В простые входят моносахариды и олигосахариды, в сложные полисахариды и клетчатка. В подробностях все виды углеводов рассмотрим позже, а так же их применение в пищевом рационе.

Основные функции.

Энергетическая.
Углеводы являются основным энергетическим материалом. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50 – 60 % суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %. При окислении 1 г углеводов выделяется 17 кДж энергии (4,1 ккал). В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена. Является основным энергетическим субстратом мозга.

Пластическая.
Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.

Запас питательных веществ.
Углеводы накапливаются (запасаются) в скелетных мышцах, печени и других тканях в виде гликогена. Систематическая мышечная деятельность приводит к увеличению запасов гликогена, что повышает энергетические возможности организма.

Специфическая.
Отдельные углеводы участвуют в обеспечении специфичности групп крови, исполняют роль антикоагулянтов (вызывающие свертывание), являясь рецепторами цепочки гормонов или фармакологических веществ, оказывая противоопухолевое действие.

Защитная.
Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, которые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и вирусов, а также от механических повреждений.
Регуляторная.
Клетчатка пищи не поддается процессу расщепления в кишечнике, однако активирует перистальтику кишечного тракта, ферменты, использующиеся в пищеварительном тракте, улучшая пищеварение и усвоение питательных веществ.

 

углеводы — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Углеводы, или сахариды, — одна из основных групп органических соединений. Они входят в состав клеток всех живых организмов.

Основная функция углеводов — энергетическая (при расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма). При избытке углеводов они накапливаются в клетке в качестве запасных веществ (крахмал, гликоген) и при необходимости используются организмом в качестве источника энергии. Углеводы также используются и в качестве строительного материала.

 

Общая формула углеводов:

Cn(h3O)m.

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода.

В состав производных углеводов могут входить и другие элементы.

 

Растворимые в воде углеводы. Моносахариды и дисахариды

Пример:

из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.

Глюкоза — основной источник энергии для клеточного дыхания.

Фруктоза — составная часть нектара цветов и фруктовых соков.

Рибоза и дезоксирибоза — структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами нуклеиновых кислот (РНК и ДНК).
Дисахариды образуются путём соединения двух молекул моносахаридов и по своим свойствам близки к моносахаридам. Например, и те и другие хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус.

Пример:

сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) — дисахариды, образовавшиеся в результате слияния двух молекул моносахаридов:

сахароза (глюкоза \(+\) фруктоза) — основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях.

Лактоза (глюкоза \(+\) галактоза) — входит в состав молока млекопитающих.

Мальтоза (глюкоза \(+\) глюкоза) — источник энергии в прорастающих семенах.

Функции растворимых углеводов: транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

Нерастворимые в воде полисахариды

Полисахариды состоят из большого числа моносахаридов. С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается и сладкий вкус исчезает.

 

Пример:

полимерные углеводы: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин.

Функции полимерных углеводов: структурная, запасающая, энергетическая, защитная.
Крахмал состоит из разветвлённых спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.

Целлюлоза является важным структурным компонентом клеточных стенок грибов и растений.

Целлюлоза нерастворима в воде и обладает высокой прочностью.

Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы, входит в состав клеточных стенок некоторых грибов и формирует наружный скелет членистоногих животных.
Гликоген — запасное вещество животной клетки.

Известны также сложные полисахариды, выполняющие структурные функции в опорных тканях животных (они входят в состав межклеточного вещества кожи, сухожилий, хрящей, придавая им прочность и эластичность).

Источники:

Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. 9 класс // ДРОФА.
Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Биология. Общая биология (базовый уровень) 10–11 класс // ДРОФА.

Лернер Г. И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель.

http://www.bestreferat.ru/referat-100195.html

значение и функции углеводов в организме человека

Доступно и подробно о том, что такое углеводы, их виды, гликемический индекс, пищеварение, клетчатку, глюкозу и взаимосвязь между накоплением жира в организме и физической активностью.

Углеводы – это ключевой источник энергии в человеческом теле, всего на 1 их грамм приходится 4 калории энергии. При расщеплении углеводов в организме образуется глюкоза, она чрезвычайно важна для сохранения тканевого белка, жирового обмена и питание ЦНС.

Основное, для чего нужны углеводы в организме человека — это снабжение тела энергией для поддержания всех его функций и полноценной жизнедеятельности.

Различают следующие виды углеводов — простые и сложные; для того чтобы более глубоко разобраться в этом вопросе необходимо взглянуть на него с научной точки зрения.

Типы углеводов

Рассмотрим какие бывают углеводы, на какие группы делятся и как их классифицируют.

Простые:

Моносахариды: к которым относятся Глюкоза (известная также как декстроза), Фруктоза (также известная как левулёза, или фруктовый сахар) и Галактоза.

Дисахариды: к которым относятся Сахароза, Лактоза и Мальтоза.

Простые углеводы или сахара могут вызывать резкое повышение уровня сахара в крови, тем самым стимулируя избыточную выработку инсулина, что в свою очередь провоцирует резкое снижение сахара в крови. Глюкоза и мальтоза являются обладателями самых высоких гликемических индексов (см. далее).

Сложные:

Олигосахариды: (частично усваиваемые полисахариды) включают Мальтодекстрины, Фруктоолигосахариды, Рафинозу, Стахиозу и Вербаскозу. Эти частично усваиваемые полисахариды в основном содержатся в бобовых и, хотя они могут вызывать газы и вздутие живота, их считают здоровыми углеводами. Они менее сладкие чем моно- или дисахариды. Рафиноза, стахиоза и фруктоолигосахариды в небольших количествах встречаются в определенных зернобобовых, зерновых и овощах.

Полисахариды: (легко перевариваемые и неперевариваемые полисахариды). К легко перевариваемым полисахаридам относят Амилозу, Амилопектин и Полимеры глюкозы. Эти сложные углеводы должны быть основным источником углеводной энергии. Полимеры глюкозы получают из крахмала и зачастую используют в спортивных напитках и энергетических гелях для легкоатлетов.

Неперевариваемые полисахариды: эти сложные углеводы обеспечивают организм пищевыми волокнами, необходимыми для здорового функционирования желудочно-кишечного тракта и устойчивости к заболеваниям.

Прочие сложные углеводы: включают Маннитол, Сорбитол, Ксилит, Гликоген, Рибозу. Маннитол, сорбитол и ксилит (сахарные спирты) являются питательными подсластителями, не вызывающими образование кариеса, благодаря их свойствам влагоудержания и стабилизации их часто используют в продовольственных товарах; однако они медленно перевариваются и, при потреблении в больших количествах, вызывают желудочно-кишечное расстройство. Основной формой накопления углеводов в организме животных является гликоген; рибоза в свою очередь является частью генетического кода.

Переваривание и усвоение углеводов

Для того чтобы организм получил глюкозу из еды, пищеварительной системе необходимо сначала превратить крахмал и дисахариды, содержащиеся в пище, в моносахариды, которые смогут быть поглощены через клетки выстилающие тонкий кишечник. Крахмалу принадлежит самая крупная из перевариваемых молекул углеводов и именно ей требуется самое глубокое расщепление. Дисахаридам, к примеру, необходимо разделиться всего один раз, для того чтобы организм их усвоил.

Клетчатка, крахмал, моносахариды и дисахариды поступают в кишечник. (Некоторые крахмалы, прежде чем попадут в тонкий кишечник, частично расщепляются ферментами выделяемыми слюнными железами). Ферменты поджелудочной железы превращают крахмал в дисахариды. Ферменты на поверхности клеток стенки кишечника расщепляют дисахариды на моносахариды, которые попадают в капилляр откуда в последствии через воротную вену доставляются в печень. Та в свою очередь превращает галактозу и фруктозу в глюкозу.

Накопление глюкозы в виде гликогена

Метаболизм углеводов в организме происходит следующим образом. После того как мы что-то съели уровень глюкозы в крови повышается и первой на это реагирует поджелудочная железа. Она высвобождает гормон инсулин, который сигнализирует тканям организма поглощать избыточную глюкозу. Часть этой глюкозы используется клетками мышц и печени для построения полисахарида гликоген.

Мышцы запасают 2/3 от общего объема гликогена в организме и используют его для обеспечения своего собственного питания во время нагрузок. Оставшуюся 1/3 накапливает печень и более щедра в его распределении; при истощении запаса энергии она делится гликогеном в виде глюкозы в крови с мозгом и остальными органами.

Когда концентрация глюкозы в крови падает и клетки нуждаются в энергии, кровоток наводняется гормонами поджелудочной железы, глюкагонами. Тысячи ферментов в клетках печени высвобождают глюкозу в кровь для питания остальных клеток тела. У другого гормона, адреналина, схожее действие, это часть защитного механизма организма во время опасности (реакция «бей или беги»).

Хотя глюкоза может превращаться в жир, жировые отложения никогда не смогут трансформироваться обратно в глюкозу и обеспечить нормальное питание мозга. Это одна из причин почему голодание или низкоуглеводные диеты могут быть опасны.

При серьезном углеводном дефиците у организма возникает сразу две проблемы. Прежде всего, из-за недостатка глюкозы он вынужден получать ее из белков, тем самым отвлекая их от таких жизненно важной работы как поддержание иммунной защиты. Функции белков в организме настолько незаменимы, что, только ради того, чтобы избежать их использования для получения энергии уже стоит поддерживать уровень углеводов; это называют «сберегающим белок» действием углеводов.

Также, без достаточного количества углеводов, организм не может нормально распоряжаться своими жировыми запасами. (Фрагменты жиров должны соединяться с углеводами прежде чем смогут быть использованы для производства энергии). Минимальное количество углеводов необходимое для полноценной защиты белка и предотвращения кетоза для человека среднего телосложения составляет порядка 100 г/день. И лучше, если это будут легко усваиваемые углеводы в количестве в 3-4 раза превышающем этот минимум.

Роль гликогена в физической активности

Гликоген запасается вместе с водой в соотношении 1 г углеводов к 3 г воды. Во время выполнения физических упражнений он расщепляется до глюкозы, которая вместе с жиром обеспечивает мышцы энергией.

Во время кратковременной высокоинтенсивной нагрузки (анаэробной) при спринте или поднятии весов, резко возникает потребность в огромном количестве энергии. В этих случаях гликоген выступает основным топливом для организма поскольку только он может расщепляться достаточно быстро, жир расходуется в небольших количествах.

Во время более длительных низкоинтенсивных упражнений (аэробных), например, езды на велосипеде, плавания или бега на длинные дистанции, гликоген также выступает в роли главного энергоресурса, но по мере того как иссякает его запас, расходуется больше жира. Жир недостаточно быстро расщепляется для того, чтобы непрерывно удовлетворять высокие затраты энергии и поэтому способность организма выдерживать длительные нагрузки связана с его запасами гликогена. Признаком его истощения в работающих мышцах является усталость.

Высокий уровень гликогена в начале упражнения способен избавить от быстрого утомления. Таким образом, количество употребляемых в пищу углеводов определяет количество накопленного гликогена, что в свою очередь существенно влияет на нашу производительность. Когда мы съедаем что-то вроде фруктов, каш или хлеба, глюкоза быстро попадает в кровоток, готовая незамедлительно обеспечивать энергией, нуждающиеся в ней, мозг, мышцы или другие ткани организма.

Низкоуглеводная диета менее эффективна с точки зрения пополнения запасов гликогена в теле. Особенно остро его утечка заметна при отсутствии перерыва между тренировками. Это может вызывать ощущение вялости и потерю интереса к занятиям. В таком случае, необходимо взять перерыв в несколько дней, чтобы организм смог восполнить свои ресурсы.

Запасы гликогена обновляются за счет потребления большого количества углеводной пищи. Хорошим источником углеводов являются:

  • бананы;
  • хлеб;
  • крупы;
  • картофель;
  • рис;
  • макаронные изделия.

Отдавая предпочтение цельным вариантам этих продуктов, вы также увеличиваете в своем рационе количество пищевых волокон (клетчатки). После тренировки необходимо пополнять запасы гликогена, в противном случае провести на максимуме следующую тренировку будет просто невозможно. На это может потребоваться до 48 часов, а в случае соблюдения низкоуглеводной диеты еще больше. Поэтому рекомендуется чередовать тяжелые и более легкие тренировки, чтобы запасы мышечного гликогена могли правильно восстанавливаться.

Иными словами, функции углеводов в организме человека заключаются в эффективном пополнении запасов гликогена в мышцах и печени. Гликоген необходим для сокращения мышц. Если организм не получает достаточное количество углеводов или отдыха, уровень гликогена неумолимо снижается, наваливается усталость и снижается способность работать эффективно.

Трансформация глюкозы в жир

Когда мы голодны, нам свойственно переедать. После того как удовлетворены все нужды клеток, потребность в энергии и пополнены запасы гликогена, к обработке поступающих углеводов организм начинает применять другой подход: избыточною глюкозу он расщепляет с помощью печени на небольшие фрагменты, чтобы затем объединить их в более устойчивое энергохранилище известное как ЖИР (с избыточными белками и жирами происходит то же самое).

Жиры затем высвобождаются в кровоток, который доставляет их в жировые ткани, где они и остаются на хранение. В отличие от клеток печени способных хранить запас гликогена на 4-6 часов, жировые клетки могут накапливать неограниченное количество жира. Даже несмотря на то, что излишки углеводов трансформируются в жир и накапливаются в теле, сбалансированный рацион с высоким содержание сложных углеводов помогает контролировать вес и постную мышечную ткань. Углеводная пища менее способствует полноте, чем обычная жирная еда.

Гликемический индекс

Суть системы гликемических индексов (ГИ) заключается в том, что некоторые продукты повышают уровень глюкозы в крови и концентрацию инсулина сильнее других. Ученые измеряют гликемический эффект от пищи отслеживая насколько сильно и быстро вырос уровень глюкозы в крови и через какой отрезок времени организм отреагировал и вернул его на нормальный уровень.

Большинство людей способно быстро адаптироваться, но у тех, чей углеводный обмен отклоняется от нормы могут наблюдаться экстремально высокие скачки уровня глюкозы в крови. В таких случаях лучше отдавать предпочтение еде с низким ГИ, таким как:

  • коричневый рис;
  • цельнозерновой хлеб;
  • макароны из твердых сортов пшеницы;
  • сладкий картофель;
  • некоторые овощи, в особенности зеленого цвета;
  • некоторые фрукты.

ГИ является результатом сочетания множества факторов и результат далеко не всегда так уж предсказуем. Например, ГИ мороженного ниже чем у картофеля; у того же картофеля ГИ меняется в зависимости от способа приготовления – у запеченного картофеля он ниже, чем у пюре; низкий гликемический индекс у сочных сладких яблок; известно, что сухие бобовые всех видов обеспечивают стабильный уровень глюкозы в крови.

Еще немаловажно, что ГИ продуктов меняется в зависимости от того есть их отдельно или в сочетании с другой едой. Смешение продуктов в еде как правило балансирует их ГИ. Большинство людей ест разнообразную пищу и поэтому им не нужно беспокоиться о ГИ при выборе продуктов.

Таблица гликемических индексов продуктов:

Гликемический индекс фруктов Гликемический индекс макаронных изделий Гликемический индекс хлебных изделий и выпечки
Яблоко 38
Банан 55
Мускусная дыня 65
Вишня 22
Грейпфрут 25
Виноград 46
Киви 52
Манго 55
Апельсин 44
Папайя 58
Груша 38
Ананас 66
Слива 39
Арбуз 103
Спагетти 43
Равиоли (с мясом) 39
Феттучини (с яйцом) 32
Рожки 43
Капеллини 45
Лингвини 46
Макароны 47
Рисовая лапша 58
Бейгл l 72
Черничный маффин 59
Круассан 67
Пончик 76
Пита 57
Бородинский хлеб 51
Ржаной хлеб 76
Хлеб на закваске 52
Бисквит 46
Вафли 76
Белый хлеб 70
Цельнозерновой пшеничный хлеб 69
Гликемический индекс овощей Гликемический индекс снеков Гликемический индекс печенья и крекеров
Свекла 69
Брокколи 10
Капуста 10
Морковь 49
Кукуруза 55
Зеленый горошек 48
Салат-латук 10
Грибы 10
Лук 10
Пастернак 97
Картофель (запеченный) 93
Картофельное пюре (порошковое) 86
Молодой картофель 62
Картофель фри 75
Красный перец 10
Тыква 75
Сладкий картофель 54
Кешью 22
Шоколадный батончик 49
Кукурузные чипсы 72
Jelly Beans 80
Арахис 14
Попкорн 55
Картофельные чипсы  55
Крендельки 83
Сникерс 41
Грецкие орехи 15
Крекеры Грэхема 74
Хлебцы 71
Сладкие сухари 70
Овсяное печенье 55
Рисовые хлебцы 82
Ржаные хлебцы 69
Соленый крекер 74
Песочное печенье 64
Гликемический индекс бобов Гликемический индекс молочных продуктов Гликемический индекс сахаров
Печеная фасоль 48
Зеленые бобы 79
Длинная белая фасоль 31
Нут 33
Чечевица 30
Лимская фасоль 32
Турецкие бобы 38
Фасоль пинто 39
Красная фасоль 27
Соевые бобы 18
Белая фасоль 31
Молоко цельное 22
Молоко обезжиренное 32
Молоко шоколадное 34
Мороженное 61
Мороженное (нежирное) 50
Йогурт (с низким содержанием жира) 33
Фруктоза 23
Глюкоза 100
Мед 58
Лактоза 46
Мальтоза 105
Сахароза 65
Гликемический индекс зерновых Гликемический индекс сухих завтраков
Гречка 54
Булгур 48
Рис басмати 58
Коричневый рис 55
Длиннозерновой белый рис 56
Круглый белый рис 72
Вермишель быстрого приготовления 46
Мультизерновые хлопья 51
Ржаные хлопья 45
Кукурузные хлопья 84
Рисовые шарики 82
Овсянка 49
Пшеничная соломка 67
Воздушная пшеница 67

Качественные источники углеводов

Углеводы являются неотъемлемой частью любого рациона. Организм получает из них большую часть энергии и множество витаминов и питательных веществ. Еда, где содержатся углеводы в изобилии — это многие растительные продукты, такие как рис, макароны, бобы, картофель и многие другие зерновые и овощи.

При выборе зерновых продуктов настоятельно рекомендуем брать цельнозерновые варианты, такие как цельнозерновой хлеб, коричневый рис, цельнозерновая паста, киноа, овес, и булгур.

Источники сложных углеводов

В чем содержатся углеводы, которые медленно усваиваются:

  • овощи;
  • бобовые;
  • зерновые*;
  • фрукты;
  • свекла;
  • морковь;
  • кукуруза;
  • горошек;
  • картофель;
  • репа;
  • фасоль;
  • чечевица;
  • лимская фасоль;
  • фасоль пинто;
  • дробленный горох;
  • ячмень;
  • овес;
  • рис;
  • рожь;
  • пшеница;
  • съедобные семена.

*а также зерновые продукты – цельнозерновой пшеничный хлеб, крекеры или макароны.

Источники простых углеводов (Натуральные)

  • Фруктоза (фруктовый сахар)
  • Лактоза (молочный сахар)
  • Фрукты и соки такие как яблоки, апельсины, ананасы.
  • Молочные продукты, например, молоко и йогурт.

Углеводы и физическая активность

Физическая активность резко увеличивает расход энергии, и любой спортсмен, независимо от типа тренировок, должен продумывать стратегию относительно наилучшего обеспечения своих потребностей в энергии для того, чтобы достичь успеха в своей области.

Для занимающихся спортом людей крайне важно получать достаточное количество энергии для обеспечения всех потребностей тела, включая поддержание тканей в здоровом состоянии, рост и восстановление тканей и непосредственные энергетические затраты на физическую активность. Практически все опросы, проведенные среди атлетов, показали, что они потребляют недостаточно энергии для обеспечения нужд их организма.

Можно взглянуть на это так: планируя длительную автомобильную поездку в 500 км, на заправочной станции вы заливаете топливо, которого хватит только на 80 км пути — машина попросту не доедет до места назначения; так и плохо «заправленные» спортсмены тоже будут испытывать трудности и не смогут быть достаточно конкурентоспособными. Общеизвестно что спортсменам следует потреблять достаточное количество углеводов для того, чтобы перекрывать большую часть расхода энергии при физических нагрузках, и дополнительно съедать количество углеводов необходимое для восстановления запасов гликогена в перерывах между тренировками.

В идеале, они следует преимущественно питаться сложными углеводами и потреблять простые углеводы во время и сразу после тренировки. Другие источники энергии (белки и жиры) так же должны присутствовать в рационе для того, чтобы полностью обеспечить все потребности организма в питательных веществах, но основным энергоресурсом должны быть все-таки углеводы. При занятиях спортом, без четко продуманного подхода к рациону, очень сложно получить достаточное количество энергии и углеводов. Не стоит забывать, что тренировки идут рука об руку с грамотным планированием питания.

Необходимое количество углеводов в сутки

Рекомендации по суточной норме:

  1. Каждый день съедайте в сумме 5 – 9 порций овощей и фруктов.
  2. Каждый день съедайте в сумме 6 – 11 порций хлеба, зерновых, крахмалов, бобовых и других сложных углеводов.
  3. Ограничивайте потребление рафинированных сахаров – не более 10% от общего потребления калорий за день.

Рекомендации по суточному потреблению углеводов:

Физическая активность Углеводы
Малоподвижный образ жизни Минимум 55% от общего потребления калорий, при условии адекватного потребления
Спортсмены-любители Минимум 60% от общего потребления калорий, при условии адекватного потребления
Спортсмены тренирующиеся на выносливость 6-10 г на 1 кг собственного веса
Спортсмены тренирующиеся на силу 6-10 г на 1 кг собственного веса

Для того чтобы понять какое количество углеводов в граммах необходимо именно вам следует высчитать норму углеводов от суточной потребности в калориях. На этикетках некоторых продуктов можно найти уже готовый расчет количества углеводов содержащегося в одной порции продукта, в %-м выражении от суточного потребления калорий. Как правило, это значение приведено для рациона общим объемом в 2 000 ккал в день и объем углеводов в нем составляет 300 г, что равно 60%. На основе этих данных не сложно подсчитать, что при суточном потреблении в 2 500 ккал, объем углеводов составит 375 г (60%).

Теперь, имея некое понятие об их природе, время задать следующий вопрос: а сколько именно граммов углеводов необходимо съедать? Нам уже известно, что это количество должно составлять от 40% до 60% общего суточного потребления калорий, а в таблице ниже можно найти более точные значения этого показателя.

В таблице приведены значения, отображающие количество углеводов (в граммах) необходимое людям с умеренно активным образом жизни в зависимости от их массы тела и выбранного процентного отношения (40, 50 или 60%) углеводов к общему объему потребляемых за день калорий.

Масса тела (кг) Суточное потребление калорий 40% от суточного потребления калорий 50% от суточного потребления калорий 60% от суточного потребления калорий
63,5 кг 2604 ккал 260 г 326 г 396 г
68 кг 2790 ккал 279 г 348 г 419 г
72,5 кг 2976 ккал 298 г 372 г 446 г
77 кг 3162 ккал 316 г 395 г 474 г
81,5 кг 3348 ккал 335 г 418 г 502 г
86 кг 3534 ккал 353 г 442 г 530 г
91 кг 3720 ккал 372 г 465 г 558 г

Пищевые волокна (клетчатка)

Клетчатка важна для здоровья организма и хорошего самочувствия. К ее полезным для здоровья свойствам относятся:

  • обеспечение нормальной работы пищеварительного тракта
  • снижение уровня сывороточного холестерина;
  • улучшает соотношение между «хорошим» и «плохим» холестерином.

Клетчатка содержится в углеводной пище, особенно богаты ей неочищенные зерновые, фрукты и овощи. Выбирая продукты с высоким содержанием пищевых волокон, в расчёте на их пользу, разумно искать среди источников клетчатки пшеничные отруби — они преимущественно состоят из нерастворимых волокон и наиболее эффективны в смягчении стула, но, в то же время, овсяные отруби, с более растворимыми волокнами, эффективнее в вопросе снижении уровня холестерина в крови.

Клетчатка, содержащаяся в бобовых, геркулесе, яблоках и моркови, также способствуют снижению этого показателя. Для потребителей это означает, что несмотря на то, что какой-то конкретный продукт может быть невероятно богат одним из видов клетчатки, для того чтобы получить все преимущества пищевых волокон, необходимо разнообразно питаться каждый день.

Однако, как и в любом вопросе, здесь главное не переусердствовать, поскольку избыток клетчатки может причинить вред организму. Она выводит воду из организма и может спровоцировать обезвоживание. Из-за ускоренного прохождения еды через пищеварительную систему излишки пищевых волокон, могут ограничить его всасывание железа, поскольку большая его часть усваивается в начале кишечника.

Связующие вещества в некоторых пищевых волокнах ведут себя подобно хелатообразующим соединениям и образуют химические связи с минеральными веществами (железом, цинком, кальцием и т.д.), и затем выводят из тела. Некоторые пищевые волокна мешают организму использовать каротин и получать из него витамин А. Также слишком большое количество клетчатки в рационе может ограничить общий объем съедаемой пищи и привести к дефициту питательных веществ и энергии. В подобной ситуации особенно уязвимы люди с неполноценным питанием, пожилые люди и дети, не употребляющие в пищу продукты животного происхождения.

На каждые съеденные 1 000 ккал должно приходиться более 20 г клетчатки, а общее потребление пищевых волокон за день должно составлять не менее 30 грамм.

2.5 / 5 ( 2 голоса )

Что такое углеводы? Функции, классификация и свойства

Углеводы (или сахара) – название обширного класса органических соединений, состоящих из «угля» и «воды». По-научному это полиспирты с одной карбонильной группой. Они поступают в организм с пищей, расщепляются до глюкозы и накапливаются в печени и мышцах. Эти запасы называют гликогеном. На них приходится примерно 3% массы тела, и они выполняют самые разнообразные и жизненно важные функции:

- Источники энергии. Энергетическая подпитка головного мозга и мышц.

- Помогают в свертывании крови, регулируют перельстатику кишечника и осмотические процессы.

- Принимают участие в строении различных оболочек. Сахара – главный компонент в клеточных стенках бактерий, растений и грибов. У беспозвоночных есть хитиновый панцирь. Клетчатку, тоже представляющую класс углеводов, можно найти в растительных покровах. Она активно используется микрофлорой кишечника и регулирует переработку пищи.

- В составе нуклеиновых кислот, рибоза и дезоксирибоза принимают активное участие в пластическом обмене, синтезируют новые гормоны, мембраны, ферменты.

- Эти соединения лежат в основе избирательного действия иммунитета на патогенных, болезнетворных микробов, следовательно, защищают человека от нежелательных вторжений.

Классификация и виды углеводов

В зависимости от состава, строения, свойств у сахаров есть несколько классификаций. Их делят на три группы: моносахариды или монозы (глюкоза, фруктоза), дисахариды (сахароза, мальтоза) и полисахариды или полиозы (целлюлоза, крахмал, пектиновые кислоты). Моносахариды делятся по количеству атомов углеродов на триозы, тетрозы, гептозы, пентозы и тд. Также их классифицируют по усвояемости, что более популярно в спорте.

Быстроусвояемые или быстрые углеводы это те сахара, которые могут вырабатывать энергию уже через 20 минут. Их показано принимать в составе гейнеров людям с астеническим телосложением за полчаса перед тяжелыми нагрузками. В эту группу входят глюкоза, фруктоза, галактоза, сахароза, лактоза, маноза, мальтоза.

Медленноусвояемые или медленные углеводы. В первую очередь, это полисахариды, которые долго расщепляются до мономеров и могут предоставить человеку энергию примерно через 40 минут. Скорость расщепления (усвоения) зависит от структуры. Монозы состоят из одной молекулы. Полиозы состоят из нескольких составных частей, мономеров, и организм сначала должен их расщепить до отдельных компонентов, а затем уже переработать их в "источник бодрости".

Также есть неусвояемые углеводы. Это не значит, что их нужно исключить из рациона. Клетчатка (она в основном представляет неусвояемые углеводы) служит пищевым источником для микрофлоры кишечника. При недостатке клетчатки развиваются заболевания желудочно-кишечного тракта.

Пищевые источники углеводов

В меню атлета, который заботится о своем здоровье, должны главенствовать углеводы. Для спортсменов они должны составлять не менее половины от всех питательных веществ.

Они образуются в процессе фотосинтеза, поэтому основой рациона преимущественно служат растения: овощи, фрукты и иногда ягоды. Быстрые сахара содержатся натуральном меде, сахаре, хлебобулочных изделиях, белой рисовой и манной муке, макаронах из светлых сортов пшеницы, сухофруктах, сладких видах фруктов, некоторых овощах. Медленные углеводы содержатся в грибах, зелени, всех видах овощей, макаронах из твердых сортов пшеницы, в злаковых, бобовых культурах.

Поэтому большинство из вышеперечисленных продуктов должно входить в меню людей, увлекающихся любой активной деятельностью. Особенно они важны для тех, кому нужна выносливость, и тяжелоатлетов. Этот комплект: углеводы, жиры, белки - основополагающий, он богат веществами, стимулирующими нервную систему и мускулы к длительной физической активности и обеспечивающими наращивание мышечной массы. Гликоген является главным, если не основным источником питания для работающих мышц. При недостатке углеводов ваше тело начинает использовать экстренные запасы, что может спровоцировать работу мышц за счет них самих (цель - набрать мышечную массу не будет достигнута).

Углеводы и спорт

Чистые углеводы в спортивном питании встречаются редко, так как они есть практически в любом продукте питания. Но они часто включаются в списки диет для увеличения массы мускулов или похудения. Расчет употребления сахаров составляется индивидуально, принимая во внимание количество тренировок человека, его массу тела, образ жизни. В основном, смотрят на гликемический индекс. Продукты с невысоким гликемическим индексом являются полисахаридами, они отдают свою энергию организму в течение длительного времени. Они хорошо справляются с подавлением потребности к еде и длительными нагрузками. Еда с высоким ГИ является быстроусвояемыми сахарами, их часто принимают после физических нагрузок, чтобы восполнить содержание глюкозы в соединительной ткани.

Амилопектин подобный крахмалу, быстро усваивается. Бодибилдеры используют его для сохранения мышц в тонусе, быстрой регенерации, улучшения синтеза белка. Для увеличения массы мускулов амилопектин — идеальное вещество. Он востребован в видах спорта с длительной физической нагрузкой. Диета рассчитывается для каждого – индивидуально, но в среднем атлеты употребляют по 0,5-1 гр амилопектина на 1 минуту усиленной нагрузки. Гликемический индекс амилопектина равен 85.

Декстроза – оптический изомер глюкозы. Углевод классифицируется, как "очень быстроусвояемый", усваивается частично еще в ротовой полости. Обеспечивает восстановление после тренировок. Декстроза позволяет спортсменам держать высокий уровень содержания сахара в крови, отодвигая момент истощения мышц. Применение так же способствует увеличению силовых возможностей. Употребляют декстрозу– по 0,5-1 гр на 1 минуту усиленной нагрузки. Гликемический индекс декстрозы равен 100.

Мальтодекстрин – вещество, получающееся при переработке крахмала, не являющееся сахаром. Оно нередко входит в состав БАДов, гейнеров и изотоников. В спорте он популярен из-за быстрой усвояемости и способности держать организм на легко усваиваемом топливе. Гликемический индекс мальтодекстрина равен примерно 130. Единственным недостатком добавки является то, что она очень калорийна, хоть совсем и не содержит жиров. От декстрозы ее можно отличить более мягким и приятным вкусом.

Инулин – это растительный аналог гликогена, не усвояемый организмом. Он стимулирует похудение, ускоряя обмен липидов и уменьшая усвоение белков, так же он угнетает чувство голода, нормализует переваривание пищи и ускоряет обмен веществ. Гликемический индекс инулина равен 14.

Правила и время приёма

Ночью человек не получает углеводов, поэтому у него активируется переработка запасов (гликогена). Утром и в продолжение нескольких часов после подъема организм потребляет энергию, запасенную ранее (так же как и в ночное время суток). После полудня, наоборот, основная часть углеводов идет на пополнение запасов. Именно поэтому, верное решение — плавное сокращение содержания углеводов в еде в продолжение дня. Многие спортсмены пользуются этой шпаргалкой для достижения максимальных результатов. Вот и она:

Первые 6 часов после пробуждения: 30% протеинов, 30% жиров, 40% углеводов со средним ГИ;
От 6 до 12 часов после пробуждения: 40% протеинов, 30% жиров, 30% углеводов с низким ГИ;
От 12 до 17 часов после пробуждения: 50% протеинов, 30% жиров, 20% углеводов с низким ГИ.

Соответственно, максимальное количество углеводосодержащих продуктов стоит употреблять утром. Для грамотной работы организма в продолжение суток, в рационе следует увеличить содержание пищи с пониженным гликемическим коэффициентом. Но после упражнений и занятий обязательно надо насытить мышцы высокогликемичными сахарами. Это поможет им восстановиться и прийти в тонус.
Если вы сомневаетесь, что количество получаемых углеводов – достаточно для вашего организма, можете рассчитать свою ежедневную потребность по формуле: принимать 7 г углеводов на килограмм собственного веса. Она подойдет, если ваша цель – набрать мышечную массу.

Чаще, спортсмены принимают углеводы в виде батончиков, либо добавок (гейнеров и изотоников). Также существуют специальные углеводные диеты под каждый вид спорта и нагрузку. Прежде чем начать употреблять какое-либо средство или следовать диете не забудьте проконсультироваться со специалистом.

Побочные эффекты применения

При употреблении слишком большого количества быстрых углеводов вместо мышечной массы может образовываться жировая масса, так как в мышцах может откладываться только определённое количество гликогена. Не злоупотребляйте сахаром, не пренебрегайте мнением специалистов.

Функции углеводов в организме

Последнее обновление: 14 января 2020 г.

В этой части нашего обзора углеводов мы объясняем различные типы и основные функции углеводов, включая сахара. Чтобы узнать, как потребление углеводов связано со здоровьем, обратитесь к статье «Полезны ли углеводы для вас?».

1. Введение

Наряду с жирами и белками углеводы являются одним из трех макроэлементов в нашем рационе, основная функция которых - обеспечивать организм энергией.Они встречаются во многих различных формах, таких как сахар и пищевые волокна, а также во многих различных продуктах, таких как цельнозерновые, фрукты и овощи. В этой статье мы исследуем разнообразие углеводов, содержащихся в нашем рационе, и их функции.

2. Что такое углеводы?

В основном углеводы состоят из строительных блоков сахаров, и их можно классифицировать в зависимости от того, сколько сахарных единиц объединено в их молекуле. Глюкоза, фруктоза и галактоза являются примерами однокомпонентных сахаров, также известных как моносахариды.Двухкомпонентные сахара называются дисахаридами, среди которых наиболее широко известны сахароза (столовый сахар) и лактоза (молочный сахар). Моносахариды и дисахариды обычно называют простыми углеводами. Длинноцепочечные молекулы, такие как крахмалы и пищевые волокна, известны как сложные углеводы. На самом деле, однако, есть более явные различия. В таблице 1 представлен обзор основных типов углеводов в нашем рационе.

Таблица 1. Примеры углеводов, основанные на различных классификациях.

КЛАСС

ПРИМЕРЫ

Моносахариды

Глюкоза, фруктоза, галактоза

Дисахариды

Сахароза, лактоза, мальтоза

Олигосахариды

Фруктоолигосахариды, мальтоолигосахариды

Полиолы

Изомальт, мальтит, сорбит, ксилит, эритрит

Полисахариды крахмала

Амилоза, амилопектин, мальтодекстрины

Некрахмальные полисахариды
(пищевые волокна)

Целлюлоза, пектины, гемицеллюлозы, камеди, инулин

Углеводы также известны под следующими названиями, которые обычно относятся к определенным группам углеводов 1 :

  • сахара
  • простых и сложных углеводов
  • устойчивый крахмал
  • пищевые волокна
  • пребиотики
  • собственных и добавленных сахаров

Различные названия происходят из-за того, что углеводы классифицируются в зависимости от их химической структуры, а также в зависимости от их роли или источника в нашем рационе.Даже ведущие органы здравоохранения не имеют согласованных общих определений для различных групп углеводов 2 .

3. Виды углеводов

3.1. Моносахариды, дисахариды и полиолы

Простые углеводы, содержащие одну или две единицы сахара, также известны как сахара. Примеры:

  • Глюкоза и фруктоза: моносахариды, которые содержатся во фруктах, овощах, меде, а также в пищевых продуктах, таких как глюкозно-фруктозные сиропы
  • Столовый сахар или сахароза представляет собой дисахарид глюкозы и фруктозы и встречается в природе в сахарной свекле, сахарном тростнике и фруктах
  • Лактоза, дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы, является основным углеводом молока и молочных продуктов
  • Мальтоза представляет собой дисахарид глюкозы, содержащийся в сиропах из солода и крахмала

Моносахаридные и дисахаридные сахара, как правило, добавляются в пищевые продукты производителями, поварами и потребителями и называются «добавленными сахарами».Они также могут присутствовать в виде «свободных сахаров», которые естественным образом содержатся в меде и фруктовых соках.

Полиолы, или так называемые сахарные спирты, тоже сладкие и могут использоваться в пищевых продуктах так же, как и сахар, но имеют более низкую калорийность по сравнению с обычным столовым сахаром (см. Ниже). Они действительно встречаются в природе, но большинство полиолов, которые мы используем, производятся путем преобразования сахаров. Сорбитол является наиболее часто используемым полиолом в пищевых продуктах и ​​напитках, а ксилит часто используется в жевательных резинках и мятных конфетах. Изомальт - это полиол, производимый из сахарозы, часто используемый в кондитерских изделиях.Полиолы могут оказывать слабительное действие при употреблении в пищу в слишком больших количествах.

Если вы хотите узнать больше о сахарах в целом, прочтите нашу статью «Сахара: ответы на общие вопросы», статью «Решение общих вопросов о подсластителях» или изучите возможности и трудности с заменой сахара в выпечке и обработанных пищевых продуктах ( «Сахар с точки зрения пищевых технологий»).

3.2. Олигосахариды

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет олигосахариды как углеводы с 3-9 сахарными единицами, хотя другие определения допускают немного более длинные цепи.Наиболее известны олигофруктаны (или, в собственном научном выражении: фруктоолигосахариды), которые содержат до 9 единиц фруктозы и естественным образом встречаются в овощах с низкой сладостью, таких как артишоки и лук. Рафиноза и стахиоза - два других примера олигосахаридов, которые содержатся в некоторых бобовых, зернах, овощах и меде. Большинство олигосахаридов не расщепляются на моносахариды пищеварительными ферментами человека и вместо этого используются микробиотой кишечника (дополнительную информацию см. В нашем материале о пищевых волокнах).

3.3. Полисахариды

Десять или более, а иногда даже несколько тысяч сахарных единиц необходимы для образования полисахаридов, которые обычно делятся на два типа:

  • Крахмал, который является основным запасом энергии в корнеплодах, таких как лук, морковь, картофель и цельнозерновые продукты. Он имеет цепи глюкозы разной длины, более или менее разветвленные, и встречается в гранулах, размер и форма которых различаются между растениями, которые их содержат. Соответствующий полисахарид у животных называется гликогеном.Некоторые крахмалы могут перевариваться только микробиотой кишечника, а не механизмами нашего собственного тела: они известны как устойчивые крахмалы.
  • Некрахмальные полисахариды, которые входят в группу пищевых волокон (хотя некоторые олигосахариды, такие как инулин, также считаются диетическими волокнами). Примерами являются целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины и камеди. Основными источниками этих полисахаридов являются овощи и фрукты, а также цельнозерновые продукты. Отличительной чертой некрахмальных полисахаридов и фактически всех пищевых волокон является то, что люди не могут их переваривать; следовательно, их среднее содержание энергии ниже по сравнению с большинством других углеводов.Однако некоторые типы клетчатки могут метаболизироваться кишечными бактериями, в результате чего образуются полезные для нашего организма соединения, такие как короткоцепочечные жирные кислоты. Узнайте больше о пищевых волокнах и их важности для нашего здоровья в нашей статье о «цельнозерновых» и «диетических волокнах».

Далее мы будем иметь в виду «сахара», когда говорим о моно- и дисахаридах, и «волокна», когда говорим о некрахмальных полисахаридах.

4. Функции углеводов в нашем организме

Углеводы - важная часть нашего рациона.Что наиболее важно, они обеспечивают энергией самые очевидные функции нашего тела, такие как движение или мышление, но также и «фоновые» функции, которые большую часть времени мы даже не замечаем. 1 . Во время пищеварения углеводы, состоящие из более чем одного сахара, расщепляются на моносахариды пищеварительными ферментами, а затем непосредственно всасываются, вызывая гликемический ответ (см. Ниже). Организм напрямую использует глюкозу в качестве источника энергии в мышцах, мозговых и других клетках.Некоторые углеводы не могут быть расщеплены, и они либо ферментируются кишечными бактериями, либо проходят через кишечник без изменений. Интересно, что углеводы также играют важную роль в структуре и функциях наших клеток, тканей и органов.

4.1. Углеводы как источник энергии и их хранение

Углеводы, расщепленные в основном на глюкозу, являются предпочтительным источником энергии для нашего тела, поскольку клетки нашего мозга, мышц и всех других тканей напрямую используют моносахариды для удовлетворения своих энергетических потребностей.В зависимости от вида один грамм углеводов обеспечивает разное количество энергии:

  • Крахмал и сахар являются основными углеводами, обеспечивающими энергию, и обеспечивают 4 килокалории (17 килоджоулей) на грамм
  • Полиолы содержат 2,4 килокалории (10 килоджоулей) (эритритол вообще не усваивается, поэтому дает 0 калорий)
  • Пищевые волокна 2 килокалории (8 килоджоулей)

Моносахариды всасываются непосредственно в тонком кишечнике в кровоток, откуда они транспортируются к нуждающимся клеткам.Некоторые гормоны, в том числе инсулин и глюкагон, также являются частью пищеварительной системы. Они поддерживают уровень сахара в крови, удаляя или добавляя глюкозу в кровоток по мере необходимости.

Если не использовать напрямую, организм превращает глюкозу в гликоген, полисахарид, подобный крахмалу, который хранится в печени и мышцах в качестве легкодоступного источника энергии. При необходимости, например, между приемами пищи, ночью, во время подъемов физической активности или во время коротких периодов голодания, наш организм превращает гликоген обратно в глюкозу, чтобы поддерживать постоянный уровень сахара в крови.

Мозг и красные кровяные тельца особенно зависят от глюкозы как источника энергии и могут использовать другие формы энергии из жиров в экстремальных условиях, например, в очень длительные периоды голодания. Именно по этой причине уровень глюкозы в крови должен постоянно поддерживаться на оптимальном уровне. Примерно 130 г глюкозы необходимо в день только для покрытия энергетических потребностей мозга взрослого человека.

4.2. Гликемический ответ и гликемический индекс

Когда мы едим пищу, содержащую углеводы, уровень глюкозы в крови повышается, а затем понижается, и этот процесс известен как гликемический ответ.Он отражает скорость переваривания и всасывания глюкозы, а также влияние инсулина на нормализацию уровня глюкозы в крови. На скорость и продолжительность гликемического ответа влияет ряд факторов:

  • Сама еда:
    • Тип сахара (ов), образующих углевод; например фруктоза имеет более низкий гликемический ответ, чем глюкоза, а сахароза имеет более низкий гликемический ответ, чем мальтоза
    • Строение молекулы; например крахмал с большим количеством ветвей легче расщепляется ферментами и, следовательно, легче усваивается, чем другие
    • Используемые методы приготовления и обработки
    • Количество других питательных веществ в пище, таких как жир, белок и клетчатка
  • (метаболические) обстоятельства у каждого человека:
    • Степень жевания (механическое нарушение)
    • Скорость опорожнения желудка
    • Время прохождения через тонкий кишечник (частично зависит от пищи)
    • Сам метаболизм
    • Время приема пищи

Влияние различных пищевых продуктов (а также технологии обработки пищевых продуктов) на гликемический ответ классифицируется относительно стандарта, обычно белого хлеба или глюкозы, в течение двух часов после еды.Это измерение называется гликемическим индексом (GI). ГИ 70 означает, что еда или питье вызывают 70% ответа на глюкозу в крови, который можно было бы наблюдать с таким же количеством углеводов из чистой глюкозы или белого хлеба; однако большую часть времени углеводы едят как смесь вместе с белками и жирами, которые все влияют на GI.

Продукты с высоким ГИ вызывают большую реакцию глюкозы в крови, чем продукты с низким ГИ. В то же время продукты с низким ГИ перевариваются и усваиваются медленнее, чем продукты с высоким ГИ.В научном сообществе ведется много дискуссий, но в настоящее время недостаточно доказательств, чтобы предположить, что диета, основанная на продуктах с низким ГИ, связана со сниженным риском развития метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2 типа.

ГЛИКЕМИЧЕСКИЙ ИНДЕКС НЕКОТОРЫХ ОБЫЧНЫХ ПРОДУКТОВ (с использованием глюкозы в качестве стандарта)

Продукты с очень низким ГИ (≤ 40)

Сырое яблоко
Чечевица
Соевые бобы
Фасоль
Коровье молоко
Морковь (вареная)
Ячмень

Продукты с низким ГИ (41-55)

Лапша и макаронные изделия
Яблочный сок
Сырые апельсины / апельсиновый сок
Финики
Сырой банан
Йогурт (фрукты)
Цельнозерновой хлеб
Клубничное варенье
Сладкая кукуруза
Шоколад

Продукты питания с промежуточным ГИ (56-70)

Коричневый рис
Овсяные хлопья
Безалкогольные напитки
Ананас
Мед
Хлеб на закваске

Продукты с высоким ГИ (> 70)

Белый и непросеянный хлеб
Вареный картофель
Кукурузные хлопья
Картофель фри
Картофельное пюре
Белый рис
Рисовые крекеры

4.3. Функция кишечника и пищевые волокна

Хотя наш тонкий кишечник не может переваривать пищевые волокна, клетчатка помогает обеспечить хорошее функционирование кишечника, увеличивая физическую массу кишечника и тем самым стимулируя прохождение через кишечник. Когда неперевариваемые углеводы попадают в толстый кишечник, некоторые типы клетчатки, такие как камеди, пектины и олигосахариды, расщепляются микрофлорой кишечника. Это увеличивает общую массу кишечника и благотворно влияет на состав микрофлоры кишечника.Это также приводит к образованию продуктов жизнедеятельности бактерий, таких как жирные кислоты с короткой цепью, которые выделяются в толстой кишке и оказывают благотворное влияние на наше здоровье (дополнительную информацию см. В наших статьях о пищевых волокнах).

5. Резюме

Углеводы - это один из трех макроэлементов в нашем рационе, который необходим для правильного функционирования организма. Они бывают разных форм, от сахара вместо крахмала до пищевых волокон, и присутствуют во многих продуктах, которые мы едим. Если вы хотите узнать больше о том, как они влияют на наше здоровье, прочтите нашу статью «Углеводы полезны или вредны для вас?».

Начало

Список литературы

  1. Каммингс Дж. Х. и Стивен А. М. (2007). Терминология и классификация углеводов. Европейский журнал клинического питания 61: S5-S18.
  2. Портал знаний JRC Европейской комиссии, укрепление здоровья и профилактика заболеваний. Доступ 17 октября 2019 г.
    1. конец
.

Углеводы Типы, список, примеры, функции, преимущества

Углеводы - это органические соединения, содержащие углерод, водород и кислород в соотношении 1: 2: 1. Углеводы когда-то считались углеродом , гидратами (углеродные вещества, содержащие воду), что, как теперь известно, неверно, но этот термин сохранился. Согласно современному определению, углеводы - это многоатомные альдегиды или кетоны, которые представляют собой вещества с гидроксильными (OH) и альдегидными (CHO) или кетонными (C = O) функциональными группами [1] .Большинство углеводов состоят из одной или нескольких молекул сахара, таких как глюкоза или фруктоза [1] .

На сегодняшний день дефицит углеводов не известен, поэтому углеводы не считаются необходимыми питательными веществами [6] . Теоретически вы можете выжить, не потребляя никаких углеводов, потому что они могут быть произведены в вашем организме из жиров и белков [6] .

Популяционные исследования на Аляске и в Гренландии не выявили очевидных пагубных последствий пожизненной диеты с очень низким содержанием углеводов на здоровье или долголетие [6] .В одном исследовании 1928 г. кавказцы переносили безуглеводную диету в течение одного года «довольно хорошо» [6] .

Углеводы, даже если они не являются незаменимыми питательными веществами, являются важной частью здорового питания.

Функции углеводов в организме человека

Две основные функции пищевых углеводов - обеспечивать [3,4,5] :

  • Энергия (около 4 килокалорий или 17 килоджоулей на грамм)
  • Строительные блоки, в основном атомы углерода, для синтеза гликогена, жирных кислот, аминокислот и других веществ в организме.

Диаграмма 2. Рекомендуемое суточное потребление углеводов

Допустимый диапазон распределения макроэлементов (AMDR) - . Допустимый процент калорий, поступающих из углеводов, составляет 45-65%. Диета Углеводы (граммы)
диета 1000 кал (2 года) 110-160 г
1,500 кал диеты (10-летние) 170-245 г
Диета 2,000 кал (взрослые малоподвижные женщины) 225-325 г
2,500 кал диета (взрослые мужчины, ведущие малоподвижный образ жизни) 280-405 г
Рекомендуемая диета (RDA) - минимальное дневное количество углеводов, потребляемых мозгом Все возрастные группы, кроме младенцев 130 г
Беременность 175 г
Лактация 210 г
Достаточное потребление (AI) - количество углеводов, которого должно хватить для удовлетворения потребностей мозга в углеводах до 98% младенцев. Младенцы 0-6 месяцев 60 г
7-12 месяцев 95 г

Ссылка: IOM [7] ПРИМЕЧАНИЕ. Указанные выше количества углеводов не являются «необходимыми количествами», а являются количествами, которые Институт медицины США рекомендует как часть сбалансированной диеты. Пониженное или большее количество углеводов само по себе не является вредным для здоровья.

Углеводы растений и животных

Растительные углеводы включают глюкозу, фруктозу, галактозу, маннозу, сахарозу, мальтозу, трегалозу, сахарные спирты (маннит, сорбит, ксилит), крахмал, целлюлозу, гемицеллюлозы, галактоманнаны, глюкоманнаны и различные другие полисахариды, содержащиеся в камедях.

Углеводы животных включают лактозу и следовые количества галактоолигосахаридов в молоке и сыворотке, а также гликоген в печени животных, устрицах и мидиях и хитин в панцирях крабов.

Сахара в меде (фруктоза, глюкоза, сахароза, изомальтулоза) можно отнести к растительным или животным.

Углеводы в грудном молоке включают лактозу и олигосахариды грудного молока (HMO).

Полусинтетические углеводы

Углеводы можно полусинтетически производить из встречающихся в природе углеводов, таких как глюкоза, лактоза или пшеница, или - в Соединенных Штатах - из кукурузного крахмала с использованием ферментов и / или определенных химических веществ.Полусинтетические углеводы могут использоваться в качестве искусственных подсластителей, пищевых добавок, пищевых волокон, пребиотических добавок или связующих веществ в таблетках.

A. Полусинтетические углеводы, полученные обработкой растительных углеводов :

  • Полусинтетические сахара: альтроза, арабиноза, кукурузный сироп, декстроза (D-глюкоза), эритроза, эритрулоза, фукоза, гулоза, идоза, кукурузный сироп фруктозы (HFCS), инвертный сахар, изомальтулоза, ликсоза, рамноза, рибоза, рибулоза, сорбоза, тагатоза, талоза, треоза, трегалоза, ксилоза (древесный сахар), ксилулоза.
  • Полусинтетические сахарные спирты или полиолы: эритрит, гидролизаты гидрированного крахмала (HSH) или полиглюцитол, изомальт, лактит, мальтит, маннит, сорбит, ксилит
  • Полусинтетические олигосахариды: фруктоолигосахариды (ФОС), глюкоолигосахариды, изомальтоолигосахариды, лактосахариды, мальтотриоза, маннановые олигосахариды, N-ацетилхитоолигосахариды, олигосахариды, олигосодекстрозы, олигосахариды, олигосахариды.
  • Полусинтетические полисахариды : карбоксиметилцеллюлоза, декстрин, геллановая камедь, инулин, мальтодекстрин, метилцеллюлоза, микрокристаллическая целлюлоза, модифицированные пищевые крахмалы, частично гидролизованная гуаровая камедь (PHGG), полидекстроза, пиродекстрины, ксантановая камедь.

B. Полусинтетические углеводы, полученные обработкой животных углеводов :

C. Глицерин (е) или глицерин могут быть получены либо из растительных масел, либо из животных жиров, и их можно добавлять в коммерческие животные или растительные корма.

Источники углеводов

  • Основным источником углеводов в рационе человека являются растительных продуктов, таких как злаки, корнеплоды (картофель, ямс, маниока), фрукты и бобовые, (фасоль, горох, чечевица) и столовый сахар [1] .
  • Животные источники пищевых углеводов - это молоко, (лактоза), печень животных и морепродукты (гликоген).
  • Главный углевод грудного молока человека - это лактоза.
  • Углеводы, в основном сахара и волокна, могут быть добавлены в пищевые продукты, такие как фруктовые соки, джемы, безалкогольные напитки, энергетические напитки, ликеры, молочные продукты, сладости и соусы.

Таблица 3. Продукты с высоким содержанием углеводов

ЕДА (сервировка) ДОСТУПНЫЕ УГЛЕВОДЫ (общее количество углеводов минус клетчатка) (граммы)
Чатни из манго (1 стакан, 250 г) 90
Каштаны европейские (1 стакан, 143 г) 70
Яблочный пирог (1 кусок, 120 г) 55
Печенье, фортуна (2 унции, 57 г) 50
Рис, белый, вареный (1 стакан, 158 г) 45
Изюм без косточек (2 унции, 57 г) 40
Макароны, приготовленные (1 стакан, 140 г) 40
Батончик мюсли, мягкий, простой (2 унции, 57 г) 35
Безалкогольные напитки (12 унций, 355 мл) До 35
Торт шоколадный (1/8 торта 18 ″, 64 г) 35
Пончик, покрытый шоколадом (большой, диаметр 3-1 / 2 ″, 67 г) 35
Пицца, толстое тесто, пепперони (1 ломтик, 106 г) 30
Картофель, вареный (1 стакан, 156 г) 30
Инжир, сушеный (2 унции, 57 г) 30
Фруктовый сок (1 стакан, 240 мл) До 30
Конфеты, твердые (1 унция, 28 г) 25
Готовые к употреблению каши, сухие (3/4 стакана, 30 г) 25
Кофейный ликер (1 мерная банка, 1.5 унций, 45 мл) 25
Кукурузная мука, приготовленная полента (1 стакан, 160 г) 20
Хлеб пшеничный (2 ломтика, 50 г) 20
Яблоко (1 среднее, 3 ″ диаметром, 182 г) 20
Мороженое, ванильное, мягкое (1 рожок, 100 г) 20
Грудное молоко (1 стакан, 240 мл) 15
Мед (1 столовая ложка, 21 г) 15
Овсянка, обычная, приготовленная (1 стакан, 160 г) 15
Кукурузный сироп темный (1 столовая ложка, 20 г) 15
Шоколад, молоко (1 унция, 28 г) 15
Фасоль (1/2 стакана, 88 г) 15
Джем фруктовое, среднее (1 ст., 20 г) 15
Вино десертное сладкое (3.5 жидких унций, 100 мл) 15
Пиво (12 жидких унций, 355 мл) ~ 13
Молоко, цельное, 3,2% жирности (1 стакан, 240 мл) 13
Фисташки, жареные в сухом виде (2 унции, 57 г) 10

Диаграмма 3. Ссылки: USDA [8] , Fineli.fi [9]

Доступные и недоступные углеводы

Доступные углеводы или «чистые углеводы» являются частью углеводов, которые могут полностью всасываться в тонком кишечнике и могут обеспечивать около 4 калорий на грамм.Доступные углеводы включают:

  • Сахара: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, сахароза, лактоза, мальтоза, изомальтоза, изомальтулоза и трегалоза
  • Крахмал, декстрин и мальтодекстрин
  • Гликоген
  • Глицерин (глицерин)

Чтобы рассчитать доступные углеводы на этикетках «Факты о питании», отведите количество пищевых волокон от общего количества углеводов.

Частично доступные углеводы, такие как тагатоза и сахарные спирты или полиолы (сорбит, ксилит и т. Д.)), частично всасываются в тонком кишечнике и частично ферментируются бактериями толстой кишки с образованием короткоцепочечных жирных кислот и других питательных веществ, которые могут абсорбироваться и могут обеспечивать 1,5-3,5 килокалорий на грамм.

Недоступные углеводы не могут перевариваться и всасываться в тонком кишечнике. В их числе:

  • Растворимая клетчатка, , такая как фруктоолигосахариды (FOS), галакто-сахариды (GOS), галактоманнаны, глюкоманнаны и устойчивые крахмалы. Растворимая клетчатка может расщепляться (ферментироваться) бактериями толстого кишечника на короткоцепочечные жирные кислоты, которые могут абсорбироваться и обеспечивать около 2 калорий на грамм.
  • Нерастворимая клетчатка , такая как целлюлоза, не может перевариваться, а также не ферментируется бактериями толстой кишки, поэтому она не обеспечивает калорий.

Переваривание углеводов

Усвояемые углеводы

Крахмал частично расщепляется до дисахарида мальтозы во рту ферментом амилазы слюны, и далее в тонком кишечнике панкреатической амилазой - доставляемой соком поджелудочной железы - на декстрины, мальтотриозу, мальтозу и изомальтозу. которые далее расщепляются ферментами мальтаза и изомальтаза до глюкозы [10] .ПРИМЕЧАНИЕ: Сырой крахмал переваривается медленно и не полностью [73,79] .

Дисахариды расщепляются на моносахариды с помощью ферментов слизистой оболочки кишечника: сахароза расщепляется на глюкозу и фруктозу сахарозой , лактозы до глюкозы и галактозы лактазы , мальтозы на две глюкозы за счет мальтазы, и трегалозы, до двух глюкоз за счет трегалозы.

Моносахариды глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза и глицерин (е) / глицерин могут непосредственно всасываться в тонком кишечнике без предварительного переваривания ферментами.Полусинтезированный сахар тагатоза и сахарные спирты (лактит, мальтит, маннит, сорбит, ксилит) могут абсорбироваться в тонком кишечнике только частично; остальные из них расщепляются (ферментируются) бактериями толстого кишечника на более мелкие молекулы, которые частично всасываются.

Неперевариваемые углеводы

Олигосахариды, , такие как фруктоолигосахариды (ФОС), и пищевые волокна , такие как целлюлоза, пектин и камеди , не могут перевариваться ферментами в тонкой кишке, но могут, по крайней мере, частично разрушаться вниз (ферментированный) полезными бактериями толстого кишечника до короткоцепочечных жирных кислот (SCFA), моносахаридов, водорода, метана или углекислого газа, которые могут частично или полностью абсорбироваться .

Неперевариваемые углеводы могут быть значительным источником энергии для людей, у которых тонкий кишечник был частично удален (синдром короткой кишки или SBS) [11] .

Пребиотики - это неперевариваемые углеводы, избирательно способствующие росту полезных бактерий толстого кишечника. Пребиотики включают фруктоолигосахариды, трансгалактоолигосахариды, инулин, лактулозу и резистентные крахмалы.

.

Каковы основные функции углеводов?

С биологической точки зрения углеводы - это молекулы, которые содержат атомы углерода, водорода и кислорода в определенных соотношениях.

Но в мире питания это одна из самых противоречивых тем.

Некоторые считают, что употребление меньшего количества углеводов - это путь к оптимальному здоровью, в то время как другие предпочитают диеты с более высоким содержанием углеводов. Тем не менее, другие настаивают на умеренности.

Куда бы вы ни попали в этом споре, трудно отрицать, что углеводы играют важную роль в организме человека.В этой статье освещаются их основные функции.

Углеводы обеспечивают ваше тело энергией

Одна из основных функций углеводов - обеспечивать ваше тело энергией.

Большинство углеводов в продуктах, которые вы едите, перевариваются и расщепляются на глюкозу, прежде чем попасть в кровоток.

Глюкоза из крови попадает в клетки вашего тела и используется для производства топливной молекулы, называемой аденозинтрифосфатом (АТФ), посредством ряда сложных процессов, известных как клеточное дыхание.Затем клетки могут использовать АТФ для выполнения различных метаболических задач.

Большинство клеток организма могут производить АТФ из нескольких источников, включая пищевые углеводы и жиры. Но если вы придерживаетесь диеты со смесью этих питательных веществ, большинство клеток вашего тела предпочтут использовать углеводы в качестве основного источника энергии (1).

Резюме Одна из основных функций углеводов
- обеспечивать ваше тело энергией.
ваших клеток превращает углеводы в топливную молекулу АТФ посредством процесса, называемого
клеточным дыханием.

Они также обеспечивают запасенную энергию

Если в вашем организме достаточно глюкозы для удовлетворения текущих потребностей, избыток глюкозы может быть сохранен для дальнейшего использования.

Эта хранимая форма глюкозы называется гликогеном и в основном находится в печени и мышцах.

В печени содержится примерно 100 граммов гликогена. Эти запасенные молекулы глюкозы могут попадать в кровь, чтобы обеспечивать энергией весь организм и поддерживать нормальный уровень сахара в крови между приемами пищи.

В отличие от гликогена печени, гликоген в ваших мышцах может использоваться только мышечными клетками. Он жизненно важен для использования во время длительных тренировок высокой интенсивности. Содержание гликогена в мышцах варьируется от человека к человеку, но составляет примерно 500 граммов (2).

В обстоятельствах, когда у вас есть вся глюкоза, необходимая вашему организму, и ваши запасы гликогена полны, ваше тело может преобразовывать избыток углеводов в молекулы триглицеридов и хранить их в виде жира.

Резюме Ваше тело может
преобразовывать лишние углеводы в запасенную энергию в виде гликогена.
В печени и мышцах может храниться несколько сотен граммов.

Углеводы помогают сохранить мышцы

Накопление гликогена - это лишь один из нескольких способов, с помощью которых ваш организм обеспечивает достаточное количество глюкозы для всех своих функций.

При недостатке глюкозы из углеводов мышцы также могут расщепляться на аминокислоты и превращаться в глюкозу или другие соединения для выработки энергии.

Очевидно, это не идеальный сценарий, поскольку мышечные клетки имеют решающее значение для движения тела.Сильная потеря мышечной массы связана с плохим здоровьем и повышенным риском смерти (3).

Однако это один из способов, с помощью которого организм обеспечивает мозг достаточным количеством энергии, которому требуется глюкоза для получения энергии даже в периоды длительного голодания.

Употребление хотя бы некоторого количества углеводов - один из способов предотвратить потерю мышечной массы, связанную с голоданием. Эти углеводы уменьшат разрушение мышц и обеспечат глюкозу энергией для мозга (4).

Другие способы, с помощью которых организм может сохранить мышечную массу без углеводов, будут рассмотрены позже в этой статье.

Резюме В периоды голодания
, когда углеводы недоступны, организм может преобразовывать аминокислоты
из мышц в глюкозу, чтобы обеспечить мозг энергией. В этом случае потребление не менее
углеводов может предотвратить разрушение мышц.

Они способствуют здоровью пищеварительной системы

В отличие от сахаров и крахмалов, пищевые волокна не расщепляются на глюкозу.

Вместо этого, этот тип углеводов проходит через организм в непереваренном виде.Его можно разделить на два основных типа клетчатки: растворимую и нерастворимую.

Растворимая клетчатка содержится в овсе, бобовых, а также во внутренней части фруктов и некоторых овощей. Проходя через тело, он втягивает воду и образует гелеобразное вещество. Это увеличивает объем стула и смягчает его, чтобы облегчить опорожнение кишечника.

В обзоре четырех контролируемых исследований было обнаружено, что растворимая клетчатка улучшает консистенцию стула и увеличивает частоту испражнений у людей с запорами.Кроме того, он уменьшал напряжение и боль, связанные с дефекацией (5).

С другой стороны, нерастворимая клетчатка помогает облегчить запор, увеличивая объем стула и заставляя его двигаться по пищеварительному тракту немного быстрее. Этот тип клетчатки содержится в цельнозерновых продуктах, кожуре и семенах фруктов и овощей.

Получение достаточного количества нерастворимой клетчатки также может защитить от болезней пищеварительного тракта.

Одно обсервационное исследование с участием более 40 000 мужчин показало, что более высокое потребление нерастворимой клетчатки было связано с 37% снижением риска дивертикулярной болезни, заболевания, при котором в кишечнике развиваются мешочки (6).

Резюме Клетчатка - это тип углеводов
, который способствует хорошему пищеварению, уменьшая запоры, а
снижает риск заболеваний пищеварительного тракта.

Они влияют на здоровье сердца и диабет

Безусловно, чрезмерное употребление рафинированных углеводов вредит сердцу и может повысить риск диабета.

Однако употребление большого количества пищевых волокон может принести пользу сердцу и уровню сахара в крови (7, 8, 9).

По мере того как вязкая растворимая клетчатка проходит через тонкий кишечник, она связывается с желчными кислотами и предотвращает их реабсорбцию. Чтобы вырабатывать больше желчных кислот, печень использует холестерин, который иначе был бы в крови.

Контролируемые исследования показывают, что ежедневный прием 10,2 грамма добавки с растворимой клетчаткой под названием псиллиум может снизить «плохой» холестерин ЛПНП на 7% (10).

Кроме того, обзор 22 обсервационных исследований подсчитал, что риск сердечных заболеваний был на 9% ниже на каждые дополнительные 7 граммов пищевых волокон, потребляемых людьми в день (11).

Кроме того, клетчатка не повышает уровень сахара в крови, как другие углеводы. Фактически, растворимая клетчатка помогает замедлить всасывание углеводов в пищеварительном тракте. Это может привести к снижению уровня сахара в крови после еды (12).

Обзор 35 исследований показал значительное снижение уровня сахара в крови натощак, когда участники ежедневно принимали добавки с растворимой клетчаткой. Это также снизило их уровень A1c, молекулы, которая указывает средний уровень сахара в крови за последние три месяца (13).

Хотя клетчатка снижает уровень сахара в крови у людей с преддиабетом, она наиболее сильна у людей с диабетом 2 типа (13).

Резюме Избыток рафинированных
углеводов может увеличить риск сердечных заболеваний и диабета. Клетчатка - это тип углеводов
, который связан со снижением уровня
«плохого» холестерина ЛПНП, снижением риска сердечных заболеваний и усилением гликемического контроля.

Нужны ли углеводы для этих функций?

Как видите, углеводы играют роль в нескольких важных процессах.Однако у вашего тела есть альтернативные способы выполнять многие из этих задач без углеводов.

Почти каждая клетка вашего тела может генерировать топливную молекулу АТФ из жира. Фактически, самая большая форма запасенной энергии в организме - это не гликоген, а молекулы триглицеридов, хранящиеся в жировой ткани.

В большинстве случаев мозг использует почти исключительно глюкозу в качестве топлива. Однако во время длительного голодания или диет с очень низким содержанием углеводов мозг переключает свой основной источник топлива с глюкозы на кетоновые тела, также известные как кетоны.

Кетоны - это молекулы, образующиеся при расщеплении жирных кислот. Ваше тело вырабатывает их, когда углеводы недоступны для обеспечения вашего тела энергией, необходимой для его функционирования.

Кетоз возникает, когда организм вырабатывает большое количество кетонов для использования в энергии. Это состояние не обязательно опасно и сильно отличается от осложнения неконтролируемого диабета, известного как кетоацидоз.

Однако, несмотря на то, что кетоны являются основным источником топлива для мозга во время голодания, мозгу по-прежнему требуется около одной трети своей энергии, которая поступает из глюкозы через распад мышц и других источников внутри тела (14).

Используя кетоны вместо глюкозы, мозг заметно сокращает количество мышц, которые необходимо расщепить и преобразовать в глюкозу для получения энергии. Этот сдвиг - жизненно важный метод выживания, который позволяет людям жить без еды в течение нескольких недель.

Резюме В организме есть
альтернативных способов обеспечения энергией и сохранения мышц во время голодания или
диет с очень низким содержанием углеводов.

Углеводы выполняют несколько ключевых функций в организме.

Они дают вам энергию для повседневных задач и являются основным источником энергии для вашего мозга.

Клетчатка - это особый тип углеводов, который способствует хорошему пищеварению и может снизить риск сердечных заболеваний и диабета.

В целом углеводы выполняют эти функции у большинства людей. Однако, если вы придерживаетесь низкоуглеводной диеты или еды недостаточно, ваше тело будет использовать альтернативные методы для выработки энергии и подпитки вашего мозга.

.

Структура, функции, типы и роль в биологии

Моносахариды

Основы обычных моносахаридов представляют собой неразветвленные углеродные цепи, содержащие от трех до семи атомов углерода; где наиболее распространенным является глюкоза. Они связаны одинарными связями. Если посмотреть на моносахарид в открытой цепи, то обнаружится карбонильная группа; где один из атомов углерода связан двойной связью с кислородом (C = O), а другие атомы углерода представляют собой гидроксильную группу (C-OH).Общий суффикс для названий моносахаридов заканчивается на -ose. Карбонильная группа, присутствующая на конце углеродной цепи, известна как альдегидная группа, а моносахарид известен как альдоза ; , тогда как если карбонильная группа находится внутри цепи в любом другом положении, она теперь называется кетонной группой, а моносахарид представляет собой кетозу . Присутствие альдегида обозначается префиксом aldo- , а кетон имеет префикс keto- (Рисунок 1).

Другими распространенными моносахаридами, которые содержат только одну молекулу сахара, являются фруктозы и г алактозы . Они имеют те же химические формулы, что и глюкоза (C 6 H 12 O 6 ) , однако различаются по своей структурной формуле из-за разного расположения функциональных групп, которые окружают асимметричный центральный атом углерода (Рисунок 1 ). Все три из этих моносахаридов имеют более одного асимметричного углерода.Фруктоза содержится во фруктовом сахаре, тогда как галактоза содержится в молочном сахаре. Обычные пятиуглеродные сахара (n = 5; C 5 H 10 O 5 ) известны как рибоза и d эоксирибоза и обнаружены во многих важных биологических молекулах, таких как рибонуклеиновая кислота (РНК). и АТФ.

См. Рисунок 1 для иллюстрации структуры обычных моносахаридов:

Кол-во атомов углерода Класс моносахаридов
3 триоза
4 тетроза
5 пентоза
6 гексоза
Рисунок 1 Структура моносахаридов

Моносахариды с четырьмя, пятью, шестью и семью атомами углерода известны как тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы, которые могут быть дополнительно разделены при добавлении любой из альдоз к кетозам.

Дисахариды

Два моносахарида, соединенные вместе в реакции конденсации, образуют дисахарид . Дисахарид - это любой углевод, состоящий из двух моносахаридов , которые ковалентно соединены O-глиозидной связью . Во время этой реакции конденсации гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с другим атомом водорода, образуя и высвобождая молекулу воды (рис. 2). Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу.При расщеплении крахмала на две глюкозные единицы ферментом амилазой образуется мальтоза . Сахароза - это дисахарид, который является основным транспортным сахаром в растениях, а лактоза содержится только в молоке млекопитающих. (Рисунок 3).

Рисунок 2 Образование дисахаридов, мальтозы На рисунке 3 показана структура дисахаридов сахарозы, лактозы и мальтозы.

Полисахариды

Полисахариды, также известные как полимеры, представляют собой длинные сложные цепи многих моносахаридов, которые соединены вместе глиозидными связями .Они образуются в результате серии реакций конденсации и при гидролизе дают более 10 молекул моносахаридов. Их общая формула: (C 6 H 10 O 5 ) n. В отличие от моносахаридов и дисахаридов, полисахариды нерастворимы и не являются сладкими сахарами. Это очень большие молекулы (макромолекулы), и их нерастворимость делает их пригодными для хранения. Структура полисахаридов различается по длине, и огромное количество полисахаридов может быть создано с помощью:

  • изменение типа моносахарида
  • изменение того, как моносахариды могут быть связаны вместе
  • его способность разветвляться и складываться различными способами

Полисахариды как запасы энергии

  • α-глюкоза является основным источником энергии при дыхании
  • Избыточная химическая энергия сохраняется в клетках за счет образования полисахаридов α-глюкозы.Вместо того, чтобы иметь слишком много глюкозы, ее можно добавить к полисахаридам для хранения и использования при необходимости

У животных и растений α-глюкоза и полисахариды считаются хорошим запасом энергии и хорошо подходят для хранения энергии по нескольким причинам:

  • Они физически хорошо компактны и могут упаковывать много энергии в небольшие небольшие пространства.
  • Они нерастворимы в воде и не влияют на осматический баланс клетки; предотвращение разрыва клеток, поскольку вода не может проникнуть в клетку
  • Они представляют собой чрезвычайно большие молекулы и не могут легко диффундировать внутрь и из клетки
  • Они могут быть легко гидролизованы (разрушены), что делает их легко доступными, когда энергия необходимо.Например, когда требуется большая потребность в энергии, запасающие полисахариды расщепляются ферментами, которые получают доступ к концам полисахаридов и, по существу, работают путем отсечения α-глюкозы группами по два человека и могут свободно использоваться при дыхании.

Важные полисахариды:

Крахмал представляет собой нерастворимый запасной полисахарид, обнаруженный в растениях и образующий гранулы крахмала или зерна внутри растительной клетки; в том числе корни и семена. Он также является важным компонентом продуктов питания, который служит основным источником энергии во многих диетах.Крахмал не является чистым веществом, а представляет собой смесь двух веществ; амилоза и амилопектин (полимеры глюкозы). Около 80% крахмала состоит из амилопектина, а остальные 20% - из амилозы. Крахмал легко обнаруживается по его способности превращать (оранжево-желтый) йод в растворе йода калия в сине-черный цвет. Изменение цвета происходит из-за того, что молекулы йода закрепляются в центре спирали каждой молекулы крахмала.

Амилоза

Рис. 4. Структура амилозы
  • также известна как поли- (1-4) глюкоза,
  • представляет собой длинную прямую гибкую цепь молекул α-глюкозы, соединенных 1,4-глиозидными связями.
  • Цепь имеет тенденцию скручиваться в тугую спираль и делает молекулу более компактной, что позволяет эффективно хранить ее и не занимает много места (рис. 4).
  • Каждая молекула амилозы имеет только два доступных конца, на которых фермент амилаза может связываться, показывая, что амилоза может разрушаться только медленно

Амилопектин

Рисунок 5: Структура амилопектина
  • - более крупный полисахарид
  • Амилопектин также представляет собой длинную цепочку молекул α– глюкозы, которые соединены вместе 1,4-глиозидными связями
  • Однако отличается от амилозы тем, что она разветвлена ​​(4%) с более открытой молекулярной структурой, которая имеет случайные 1,6 глиозидных связей (рис. 5).Это делает его более открытыми боковыми ответвлениями, которые могут быть легко доступны и сломаны быстрее
  • Амилопектин легче расщепляется ферментами амилазы, когда требуется глюкоза
  • Сравнение структуры амилозы и амилопектина показано на рисунке 6:
Рисунок 6: Сравнение амилозы и амилопектина

Гликоген

  • Это основной полисахарид-накопитель энергии, обнаруженный в грибах и клетках животных, и он может быстрее расщепляться (до глюкозы для получения энергии) по сравнению с крахмалом, поскольку клетки животных более активны, чем растения.
  • Гликоген имеет структуру, аналогичную амилопектину, это разветвленный полимер глюкозы, связанный α-1,4-гликозидными связями и пересекаемый очень частыми α-1,6-связанными остатками глюкозы, что приводит к сильно разветвленной структуре
  • Гликоген служит как осмотически нейтральное хранилище глюкозы, хранилище энергии и углерода.
  • Гликоген обнаружен в клетках с высокой скоростью метаболизма, например, в основном хранится в печени и скелетных мышцах, хотя его присутствие также описано в почках, головном мозге, сердце, а также в жировой ткани и красных кровяных тельцах.
Рис. 7. Структура гликогена. Разветвленные цепи глюкозы образуют фрактальную структуру вокруг гликогена, небольшого белка в ядре.

Целлюлоза

  • Целлюлоза является важным структурным компонентом клеточной стенки растительной клетки
  • Целлюлоза состоит из многих тысяч мономеров β-глюкозы, связанных между собой β-1-4 глиозидными связями (рис. 8).
  • Чтобы иметь возможность образовывать 1,4-глиозидные связи, каждый мономер β-глюкозы должен быть инвертирован на 180 от предыдущей молекулы.
  • Инверсии предотвращают скручивание целлюлозы и позволяют цепи быть длинной и прямой.Тогда цепи могут идти параллельно друг другу
  • Прямое выравнивание цепей приводит к тому, что гидроксильные (-ОН) группы находятся в непосредственной близости, и позволяет образовывать водородные связи между ними и соседними цепями
  • Целлюлоза очень прочная из-за параллельных цепей, которые имеют поперечные связи между многими тысячами водородных связей, которые образуют более прочные волокна
  • Цепи целлюлозы сначала связываются вместе, образуя микрофибриллы
  • Микрофибриллы затем связываются вместе с более крупными волокнами, называемыми макрофибриллами (волокнами)
  • Макрофибриллы - это то, что обвивает растительные клетки в несколько слоев под разными углами и обеспечивает дополнительную прочность стенке растительной клетки. фермент целлюлаза, разрушающий 1,4-глиозидные связи между молекулами бета-глюкозы
  • Людям также нужна целлюлоза поскольку он обеспечивает пищу клетчаткой и поддерживает здоровье пищеварительной системы
Рисунок 8: Структура целлюлозы

Ссылки

[1].Бесплатная химия Учебники: Углеводы Полисахариды
[2]. Биохимия (Кэмпбелл и Фарелл) Принципы биохимии Ленингера
[3]. Биология в контексте для Cambridge International AS и A level.
[4]. https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/3-2-carbohydrates
[5]. https://en.wikipedia.org/wiki/Glycogen

.

Структурная биохимия / углеводы - Викиучебники, открытые книги для открытого мира

Из Wikibooks, открытые книги для открытого мира

Перейти к навигации Перейти к поиску
Найдите Структурная биохимия / углеводы в одном из родственных проектов Викиучебника: Викиучебник не имеет страницы с таким точным названием.

Другие причины, по которым это сообщение может отображаться:

  • Если страница была создана здесь недавно, она может быть еще не видна из-за задержки обновления базы данных; подождите несколько минут и попробуйте функцию очистки.
  • Заголовки в Викиучебниках чувствительны к регистру , кроме первого символа; Пожалуйста, проверьте альтернативные заглавные буквы и подумайте о добавлении перенаправления сюда к правильному заголовку.
  • Если страница была удалена, проверьте журнал удалений и просмотрите политику удаления.
.

функций углеводов | Изучение химии

Функции углеводов - Все животные получают основную часть своих пищевых калорий из различных типов углеводов в своем рационе ....

Функции углеводов

Все животные получают основную часть своих пищевых калорий из различных типов углеводов в своем рационе. Большая часть энергии для метаболической активности клетки у всех организмов получается за счет окисления углеводов.Важные функции углеводов заключаются в хранении пищи, выступая в качестве основы в организме, и перечислены ниже.

Углеводы действуют как биотопливо

Углеводы действуют как источник энергии для организма и действуют как биотопливо. Подробные сведения о процессе производства энергии обсуждаются ниже.

  • Полисахариды, такие как крахмал и гликоген, сначала гидролизуются ферментами до глюкозы.
  • Глюкоза переносится из одной клетки в другую кровью в случае животных и клеточным соком в случае растений.
  • Затем глюкоза окисляется с образованием диоксида углерода и воды.
  • При этом выделяется энергия, которая используется для функционирования клеток.
Углеводы как основной источник энергии

Процесс производства энергии из углеводов описан выше. Теперь важно отметить, что жиры и белки также могут сжигаться для получения энергии, но углеводы являются основным источником энергии . Жиры сжигаются только при отсутствии углеводов.Когда жир сжигается в отсутствие углеводов, образуются токсичные соединения, такие как кетоновые тела . Накопление этих кетоновых тел в течение длительного периода вызывает состояние, называемое Кетоз . В этом состоянии кровь не может правильно переносить кислород, что может быть фатальным. Таким образом, одна из важных функций углеводов - помочь правильно сжигать жир.

Углеводы служат для хранения продуктов питания

Различные формы углеводов хранятся в живом организме как запасная пища.

  • Полисахаридный крахмал служит хранилищем пищи для растений.
  • Гликоген, хранящийся в печени и мышцах, служит хранилищем пищи для животных.
  • Инулин служит средством хранения георгинов, лука и чеснока.

Таким образом, углевод выполняет функцию запасания пищи.

Углеводы как каркас в организме

Различные углеводы, особенно полисахариды, действуют как каркас в живом организме.

  • Целлюлоза образует клеточную стенку растительной клетки вместе с гемицеллюлозами и пектином
  • Хитин образует клеточную стенку грибковой клетки и экзоскелет членистоногих
  • Пептидогликан образует клеточную стенку бактерий и цианобактерий.

Таким образом, углеводы выступают в качестве материала для клеточной структуры.

Углеводы действуют как антикоагулянты

Гепарин - это полисахарид (углевод), который действует как антикоагулянт и предотвращает внутрисосудистое свертывание.

Углеводы действуют как антиген

Многие антигены по своей природе являются гликопротеинами (которые содержат олигосахариды) и придают иммунологические свойства крови.

Углеводы действуют как гормон

Многие гормоны, такие как ФСГ (фолликулярный стимулирующий гормон, участвующий в овуляции у женщин) и ЛГ (лейтинизирующий гормон), являются гликопротеинами и помогают в репродуктивных процессах.

Углеводы - сырье для промышленности

Углеводы являются важным компонентом многих отраслей, таких как текстильная, бумажная, лакокрасочная и пивоваренная.

Другие функции

Агар - полисахарид, используемый в питательных средах, слабительном и пищевом.

Целлюлоза действует как грубая пища. Стимулирует перистальтику и секрецию пищеварительных ферментов.

Гиалуроновая кислота , находящаяся между суставами, действует как синовиальная жидкость и обеспечивает движение без трения.

админ

.

Смотрите также

 
 
© 2020 Спортивный клуб "Канку". Все права защищены.