В состав углеводов входят элементы


Состав и классификация углеводов — урок. Химия, 8–9 класс.

Углеводы — природные кислородсодержащие соединения. В их состав входят три элемента: углерод, водород и кислород. Соотношение числа атомов водорода и кислорода такое же, как в воде — \(2\) \(:\) \(1\). Отсюда и произошло название «углеводы».

 

В общем виде состав большинства углеводов можно выразить формулой Cnh3Om.

 

Углеводы входят в состав клеток всех живых организмов.

 

Особенно высокое содержание углеводов в растениях. Клеточные стенки растений образованы целлюлозой. Она является основной составной частью древесины. Почти чистую целлюлозу представляет собой вата.

 

 

Важнейшее запасное вещество растений — крахмал. Он в больших количествах содержится в семенах злаков, в клубнях картофеля. Сладкий вкус фруктам и овощам придают глюкоза, фруктоза, сахароза.

 

Смесью углеводов является мёд.

 

 

Запасным веществом в клетках грибов и животных является гликоген (животный крахмал). В крови животных и человека содержится глюкоза, которая служит основным источником энергии для всех процессов, протекающих в организме.

 

Углеводы делят на три группы: моносахариды, дисахариды и полисахариды. В основе такого деления лежит способность молекул углеводов подвергаться гидролизу.

 

Молекулы моносахаридов в водных растворах гидролизу не подвергаются и не изменяются.

 

Молекулы дисахаридов разлагаются водой на две молекулы моносахаридов.

 

При гидролизе полисахаридов из одной молекулы образуется много молекул моносахаридов.

Источники:

Габриелян О. С. Химия. 9 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2011. — 232 с.

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.

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: химические свойства, способы получения и строение

 

 Углеводы (сахара) – органические соединения, имеющие сходное строение, состав большинства которых отражает формула Cx(H2O)y, где x, y ≥ 3.  

 

Исключение составляет дезоксирибоза, которая имеют формулу С5Н10O4 (на один атом кислорода меньше, чем рибоза).

 

По числу структурных звеньев

  • Моносахариды — содержат одно структурное звено.
  • Олигосахариды — содержат от 2 до 10 структурных звеньев (дисахариды, трисахариды и др.). 
  • Полисахариды — содержат n структурных звеньев.

Некоторые важнейшие углеводы:

 

Моносахариды Дисахариды Полисахариды
Глюкоза С6Н12О6

Фруктоза С6Н12О6

Рибоза С5Н10О5

Дезоксирибоза С5Н10О4

Сахароза С12Н22О11

Лактоза С12Н22О11

Мальтоза С12Н22О11

Целлобиоза С12Н22О11

Целлюлоза (С6Н10О5)n

Крахмал(С6Н10О5)n

 

По числу атомов углерода в молекуле

 

  • Пентозы — содержат 5 атомов углерода.
  • Гексозы — содержат 6 атомов углерода. 
  • И т.д.

 

По размеру кольца в циклической форме молекулы

 

  • Пиранозы — образуют шестичленное кольцо.
  • Фуранозы — содержат пятичленное кольцо. 

 

 

 

1. Горение 

Все углеводы горят до углекислого газа и воды.

 

Например, при горении глюкозы образуются вода и углекислый газ

 

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

 

2. Взаимодействие с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота отнимает воду от углеводов, при этом образуется углерод С («обугливание») и вода.

 

Например, при действии концентрированной серной кислоты на глюкозу образуются углерод и вода

 

C6H12O6 → 6C + 6H2O

 

 

Моносахариды – гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (группа альдегида или кетона) и несколько гидроксильных.

 

Моносахариды являются структурными звеньями олигосахаридов и полисахаридов.

Важнейшие моносахариды

Название и формула Глюкоза

C6H12O6

Фруктоза

C6H12O6

Рибоза

C6H12O6

Структурная формула
Классификация
  • гексоза
  • альдоза
  • в циклической форме – пираноза
  • гексоза
  • кетоза
  • в циклической форме — фураноза
  • пентоза
  • альдоза
  • в циклической форме – фураноза

 

 

Глюкоза – это альдегидоспирт (альдоза).

Она содержит шесть атомов углерода, одну альдегидную и пять гидроксогрупп.

Глюкоза существует в растворах не только в виде линейной, но и циклических формах (альфа и бета), которые являются пиранозными (содержат шесть звеньев):

α-глюкоза β-глюкоза

 

Химические свойства глюкозы

Водный раствор глюкозы

 

В водном растворе глюкозы существует динамическое равновесие между двумя  циклическими формами —   α и β   и  линейной  формой:

 

Качественная реакция на многоатомные спирты: реакция со свежеосажденным гидроксидом меди (II)

 

При взаимодействии свежеосажденного гидроксида меди (II) с глюкозой (и другими моносахаридами происходит растворение гидроксида с образованием комплекса синего цвета.

 

Реакции на карбонильную группу — CH=O

Глюкоза проявляет свойства, характерные для альдегидов.

  • Реакция «серебряного зеркала»

  • Реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании. При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) выпадает красно-кирпичный осадок оксида меди (I):

  • Окисление бромной водой. При окислении глюкозы бромной водой образуется глюконовая кислота:

 

  • Также глюкозу можно окислить хлором, бертолетовой солью, азотной кислотой.
Концентрированная азотная кислота окисляет не только альдегидную группу, но и гидроксогруппу на другом конце углеродной цепи.
  • Каталитическое гидрирование. При взаимодействии глюкозы с водородом происходит восстановление карбонильной группы до спиртового гидроксила, образуется шестиатомный спирт – сорбит:

  • Брожение глюкозы. Брожение — это биохимический процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях.

Спиртовое брожение. При спиртовом брожении глюкозы образуются спирт и углекислый газ:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

          Молочнокислое брожение. При спиртовом брожении глюкозы образуются спирт и углекислый газ:

          Маслянокислое брожение. При спиртовом брожении глюкозы образуются спирт и углекислый газ:

 

  • Образование эфиров глюкозы (характерно для циклической формы глюкозы).

Глюкоза способна образовывать простые и сложные эфиры.

Наиболее легко происходит замещение полуацетального (гликозидного) гидроксила.

Например, α-D-глюкоза взаимодействует с метанолом.

При этом образуется монометиловый эфир глюкозы (α-O-метил-D-глюкозид):

 

Простые эфиры глюкозы получили название гликозидов.

 

В более жестких условиях  (например, с CH3-I)  возможно алкилирование и по другим оставшимся гидроксильным группам.

Моносахариды способны образовывать сложные эфиры как с минеральными, так и с карбоновыми кислотами.

 

Например, β-D-глюкоза реагирует с уксусным ангидридом в соотношении 1:5 с образованием пентаацетата глюкозы  (β-пентаацетил-D-глюкозы):

 

 

Получение глюкозы

Гидролиз крахмала

В присутствии кислот крахмал гидролизуется:

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

 

Синтез из формальдегида

Реакция была впервые изучена А.М. Бутлеровым. Синтез проходит в присутствии гидроксида кальция:

6CH2=On  →  C6H12O6

 

Фотосинтез

В растениях углеводы образуются в результате реакции фотосинтеза из CO2 и Н2О:

 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

 

 

 Фруктоза — структурный изомер глюкозы. Это кетоноспирт (кетоза): она тоже может существовать в циклических формах (фуранозы).

Она содержит шесть атомов углерода, одну кетоновую группу и пять гидроксогрупп.

Фруктоза α-D-фруктоза β-D-фруктоза

Фруктоза – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, более сладкое, чем глюкоза.

В свободном виде содержится в мёде и фруктах.

Химические свойства фруктозы связаны с наличием кетонной и пяти гидроксильных групп.

При гидрировании фруктозы также получается сорбит.

 

 

Дисахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счет взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой).

 

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С12Н22О11

Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом:

 

В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы связан из-за образования кислородного мостика с фруктозой, поэтому сахароза не образует открытую (альдегидную) форму.

 

Поэтому сахароза не вступает в реакции альдегидной группы – с аммиачным раствором оксида серебра   с гидроксидом меди при нагревании.

Такие дисахариды называют невосстанавливающими, т.е. не способными окисляться.     

 

Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой. При этом образуются глюкоза и фруктоза:

C12H22O11 + 6H2O → C6H12O6 + C6H12O6

                                                                                   глюкоза   фруктоза

 

Мальтоза С12Н22О11

Это дисахарид, состоящий из двух остатков  α-глюкозы, она является промежуточным веществом при гидролизе крахмала.

 

Мальтоза является восстанавливающим дисахаридом (одно из циклических звеньев может раскрываться в альдегидную группу) и  вступает в реакции, характерные для альдегидов.

 

При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.

C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6

 

Это дисахарид, состоящий из двух остатков  α-глюкозы, она является промежуточным веществом при гидролизе крахмала.

 

  Полисахариды — это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

 

Основные представители — крахмал и целлюлоза — построены из остатков одного моносахарида — глюкозы. 

Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу: (C6H10O5)n, но совершенно различные свойства.

Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы:

 

 

Крахмал

Крахмалом называется полисахарид, построенный из остатков циклической α-глюкозы.

 

В его состав входят:

  • амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
  • амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков α-глюкозы (средняя молекулярная масса 160 000) и имеет неразветвленное строение.

  Амилопектин имеет разветвленное  строение и гораздо большую молекулярную массу, чем амилоза.

 

Свойства крахмала

  • Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется:

 

 

Запись полного гидролиза крахмала без промежуточных этапов:

 

 

  • Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

 

  • Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

 

Целлюлоза

Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный растительный полисахарид. Цепи целлюлозы построены из остатков β-глюкозы и имеют линейное строение.

 

 

Свойства целлюлозы

  • Образование сложных эфиров с азотной и уксусной кислотами.

Нитрование целлюлозы.

Так как в  звене целлюлозы содержится 3 гидроксильные группы, то при нитровании целлюлозы избытком азотной кислоты возможно образование тринитрата целлюлозы, взрывчатого вещества пироксилина:

 

 

Ацилирование целлюлозы.

При действии на целлюлозу уксусного ангидрида (упрощённо-уксусной кислоты) происходит реакция этерификации, при этом возможно участие в реакции 1, 2 и 3 групп ОН.

Получается ацетат целлюлозы – ацетатное волокно.

 

 

  • Гидролиз целлюлозы.

    Целлюлоза, подобно крахмалу, в кислой среде может гидролизоваться, в результате тоже получается глюкоза. Но процесс идёт гораздо труднее.

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

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.

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
.

Глава 5. Углеводы 1

Глава 5. Углеводы 1



1. ВВЕДЕНИЕ
2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХИМИЯ
3. УГЛЕВОДНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ В РЫБЕ
4. ССЫЛКИ


K. W. Chow
Продовольственная и сельскохозяйственная организация
Рим, Италия

Дж. Э. Халвер
Вашингтонский университет
Сиэтл, Вашингтон

1/ Лекцию прочитал Дж.Э. Халвер

Углеводы представляют собой широкую группу веществ, в которую входят сахара, крахмалы, камеди и целлюлозы. Общие атрибуты углеводов заключаются в том, что они содержат только элементы углерод, водород и кислород, и что при их сгорании образуется двуокись углерода плюс одна или несколько молекул воды.

Самыми простыми углеводами являются трехуглеродные сахара, которые играют важную роль в промежуточном метаболизме, а самыми сложными являются природные полисахариды, в основном растительного происхождения.В рационе животных и рыбы значимы два класса полисахаридов:

(а) структурные полисахариды, усваиваемые травоядными видами: целлюлоза, лигнин, декстраны, маннаны, инулин, пентозаны, пектиновые кислоты, альгиновые кислоты, агар и хитин; и

(б) универсально усваиваемые полисахариды - в основном крахмал.

Углеводы составляют три четверти биомассы растений, но присутствуют в организме животных только в небольших количествах в виде гликогена, сахаров и их производных.Гликоген часто называют животным крахмалом, поскольку он отсутствует в растениях. Производные моносахариды, такие как сахарные кислоты, аминосахары и дезоксисахары, являются составными частями всех живых организмов.


2.1 Пентозы
2.2 Гексозы
2.3 Дисахариды
2.4 Олигосахариды
2.5 Полисахариды


Углеводы обычно классифицируются по степени сложности. Следовательно, свободные сахара, такие как глюкоза и фруктоза, называются моносахаридами; сахароза и мальтоза, дисахариды; а также крахмалы и целлюлозы, полисахариды.Углеводы с короткими цепями, такие как рафиноза, стахиоза и вербаскоза, которые представляют собой три, четыре и пять полимеров сахаров соответственно, классифицируются как олигосахариды.

2,1 Пентозы

Пентозы - это пятиуглеродные сахара, редко встречающиеся в природе в свободном состоянии. У растений они встречаются в полимерных формах и все вместе известны как пентозаны. Таким образом, ксилоза и арабиноза входят в состав пентозанов, присутствующих в растительных волокнах и растительных камедях, соответственно. Поскольку сахарные фрагменты в нуклеиновых кислотах и ​​рибофлавине, рибоза и дезоксирибоза являются незаменимыми составляющими жизненного процесса.D-рибоза имеет следующую химическую структуру:

D-рибоза

2,2 Гексозы

Гексозы составляют большую группу сахаров. Основные из них: глюкоза, фруктоза, галактоза и манноза. В то время как глюкоза и фруктоза в природе свободны, галактоза и манноза встречаются только в комбинированной форме. Гексозы делятся на альдозы и кетозы в зависимости от того, имеют ли они альдегидные или кетоновые группы.Таким образом, глюкоза - это альдо-сахар, а фруктоза - кетосахар. Присутствие асимметричных центров во всех сахарах с тремя или более атомами углерода приводит к стереоизомерам. Галактоза и манноза являются стереоизомерами глюкозы, которая теоретически является только одним из 16 стереоизомеров. Поскольку кетогексозы имеют только три асимметричных центра, фруктоза является одним из восьми стереоизомеров. Химические конфигурации четырех упомянутых гексоз следующие:

D-глюкоза

D-галактоза

D-манноза

D-фруктоза

Общее явление, известное как мутаротация, наблюдается в различных пентозах и гексозах, а также в некоторых дисахаридах.Например, было установлено, что существуют два изомера D-глюкозы, следовательно, требуется дополнительный асимметричный центр в этом сахаре. Стало очевидно, что D-глюкоза и большинство других сахаров имеют циклическую структуру. Положение гидроксильной группы по отношению к кольцевому кислороду характеризует эту дополнительную конфигурацию модификации. По соглашению, расположение гидроксильной группы на атоме углерода 1 на той же стороне структуры, что и кислородное кольцо, описывает -модификацию; и расположение той же гидроксильной группы на противоположной стороне кольцевого кислорода описывает b-модификацию.

a -D-глюкоза

b -D-глюкоза

Карбогидразы, которые катализируют гидролиз гликозидных связей простых гликозидов, олигосахаридов и полисахаридов, часто проявляют специфичность в отношении конфигурации субстрата. Как мы увидим позже, специфичность ферментативного гидролиза некоторых олигосахаридов помогает объяснить плохое использование этого класса углеводов в питании рыб.

Сахара, содержащие альдо- или кетогруппу, способны восстанавливать медь в щелочных растворах (раствор Фелинга) с образованием кирпично-красного цвета ионов одновалентной меди. Эти сахара называются восстанавливающими сахарами, и реакция, хотя и не специфична для восстанавливающих сахаров, может использоваться как для качественного, так и для количественного определения.

Глюкоза широко распространена в небольших количествах во фруктах, растительных соках и меде. Он коммерчески производится путем кислотного или ферментативного гидролиза зерновых и корневых крахмалов.Глюкоза представляет особый интерес для питания, поскольку она является конечным продуктом переваривания углеводов у всех нежвачных животных, включая рыбу.

Фруктоза - единственная важная кетогексоза, которая в свободном состоянии находится вместе с глюкозой в созревающих фруктах и ​​меде. В сочетании с глюкозой образует сахарозу. Фруктоза несколько слаще, чем сахароза, и ее в промышленных масштабах производят в возрастающих количествах в качестве подсластителя.

Галактоза содержится в молоке в сочетании с глюкозой.Он также присутствует в олигосахаридах растительного происхождения в сочетании с глюкозой и фруктозой.

Манноза присутствует в некоторых полисахаридах растений, которые собирательно называются маннанами.

2.3 Дисахариды

Дисахариды - это продукты конденсации двух молекул моносахаридов. Сахароза - это преобладающий дисахарид, встречающийся в свободной форме, и основное вещество сахарного тростника и сахарной свеклы. Также он образуется при прорастании семян бобовых.Другие распространенные дисахариды - мальтоза и лактоза. Мальтоза представляет собой димер глюкозы, а лактоза - сополимер галактозы и глюкозы. Две молекулы глюкозы в мальтозе удерживаются вместе гликозидной связью a -1,4, тогда как две гексозные составляющие галактозы связаны в положении b -1,4. В сахарозе глюкоза и фруктоза объединены в связь -1,2. Сокращенное название сахарозы - D-Glu- (a, 1® 2) -D-Fru.

a -Мальтоза

b -Лактоза

Сахароза

2.4 Олигосахариды

Олигосахариды рафиноза, стахиоза и вербаскоза присутствуют в значительных количествах в семенах бобовых. Рафиноза, которая является наиболее распространенной из трех, состоит из одной молекулы глюкозы, связанной с молекулой сахарозы в положении a -1,6. Его сокращенное химическое название - a -D-Gal (1® 6) -a - D -Glu - (1® 2) - b -D-Fru. Дальнейшее удлинение цепи на конце галактозы с другой молекулой галактозы приведет к образованию стахиозы. Все эти связи галактоза-галактоза находятся в положении a-l, 6, и переваривание этих олигосахаридов животными требует высокоспецифичного фермента, вырабатываемого не самими животными, а некоторыми бактериями, присутствующими в кишечнике животных.Постепенное исчезновение олигосахаридов из котелидонов семян бобовых во время прорастания является частью сложного процесса, начинающегося с поглощения воды семенами. Это поглощение влаги высвобождает гибберелловую кислоту, которая, в свою очередь, активирует ДНК в семенах, тем самым запуская жизненный цикл растения. ДНК направляет производство -галактозидазы, которая необходима для гидролиза этих олигосахаридов. Любое вмешательство в процесс транскрипции ДНК блокирует производство ферментов и будет подтверждаться продолжающимся старением семян и сохранением олигосахаридов в котелидонах семян.

2,5 Полисахариды

Полисахариды представляют собой большую группу сложных углеводов, которые являются продуктами конденсации неопределенного числа молекул сахара. Различные подгруппы довольно плохо определены, и нет согласия по их классификации. Большинство полисахаридов нерастворимы в воде. При гидролизе кислотами или ферментами они в конечном итоге дают составляющие их моносахариды.

Крахмал представляет собой высокомолекулярный полимер D-глюкозы и является основным резервным углеводом в растениях.Большинство крахмалов состоят из смеси двух типов полимеров, а именно; амилоза и амилопектин. Пропорция амилозы и амилопектина обычно составляет одну часть амилозы и три части амилопектина. Ферменты, способные катализировать гидролиз крахмала , присутствуют в пищеварительном секрете животных и рыб внутри их клеток. Α-амилазы, которые обнаруживаются практически во всех живых клетках, случайным образом расщепляют связи a -D- (1® 4) и в конечном итоге вызывают полное превращение молекулы крахмала в восстанавливающие сахара.Основные α-амилазы животного происхождения - это те, которые вырабатываются слюнной железой и поджелудочной железой. Крахмал нерастворим в воде и окрашивается йодом в синий цвет.

Гликоген - единственный сложный углевод животного происхождения. Он присутствует в ограниченных количествах в печени и мышцах и действует как легкодоступный источник энергии.

Декстрины представляют собой промежуточные соединения, образующиеся в результате неполного гидролиза или переваривания крахмала. Присутствие -D- (1® 6) связей в амилопектине и неспособность α-амилазы расщеплять эти связи приводят к образованию низкомолекулярных углеводных сегментов, называемых предельными декстринами.На эти остатки действуют прежде всего ацидофильные бактерии пищеварительного тракта.

Целлюлоза состоит из длинных цепей глюкозных единиц, удерживаемых вместе связями b -D- (1® 4). Ферменты, которые расщепляют эти связи, обычно не присутствуют в пищеварительном секрете животных и рыб, хотя считается, что некоторые виды моллюсков вырабатывают целлюлазу, фермент, катализирующий гидролиз целлюлозы. Микроорганизмы, продуцирующие целлюлазу, присутствующие в кишечнике травоядных животных и рыб, придают своим животным-хозяевам способность использовать в качестве пищи трудноусвояемую целлюлозу.

Другими широко распространенными сложными полисахаридами являются гемицеллюлозы и пентозаны. Гемицеллюлоза представляет собой группу углеводов, включая арабан, ксилан, некоторые гексозаны и полиурониды. Эти вещества обычно менее устойчивы к химической обработке и подвергаются некоторой степени ферментативному гидролизу во время нормальных пищеварительных процессов. Пентозаны представляют собой полимеры ксилозы или арабинозы в составе структурного материала растений и растительных камедей соответственно.


3.1 Пищеварение, абсорбция и хранение
3.2 Прочие факторы Влияние на метаболизм
3.3 Преобразование энергии


Большая часть углеводов, которые входят в рацион животных, включая рыбу, имеют растительное происхождение. Таким образом, хищные рыбы, такие как атлантический лосось и желтохвост японская, имеют мало углеводов. Действительно, эксперименты показали, что эти виды плохо приспособлены для обработки значительных количеств сырых углеводов в своем рационе.С другой стороны, всеядные животные, такие как карп и канальный сом, способны переваривать изрядное количество углеводов в своем рационе. Белый амур, травоядное животное, питается в основном вегетарианской диетой.

3.1 Пищеварение, абсорбция и хранение

Способность животных усваивать крахмал зависит от их способности вырабатывать амилазу. Было показано, что все виды рыб секретируют -амилазу. Также было продемонстрировано, что активность этого фермента была наибольшей у травоядных животных.У плотоядных, таких как радужная форель и морской окунь, амилаза в основном имеет панкреатическое происхождение, тогда как у травоядных этот фермент широко распространен по всему пищеварительному тракту. У Tilapia mossambica было показано, что поджелудочная железа является местом наибольшей активности амилазы, за которым следует верхний отдел кишечника. Хотя было показано, что переваривание крахмала и декстрина плотоядной радужной форелью постепенно снижается по мере того, как уровни углеводов превышают 20-процентный уровень, рыба может эффективно использовать до 60 процентов глюкозы, сахарозы или лактозы в рационе.Это демонстрирует, что вопреки более раннему мнению, плотоядные рыбы способны эффективно использовать простые углеводы в качестве основного источника энергии.

Кристаллическая структура крахмала, по-видимому, также влияет на его атаку амилазой, о чем свидетельствует двукратное увеличение содержания метаболизируемой энергии в полностью приготовленной (желатинизированной) кукурузе при испытаниях кормления канальным сомом. Также было показано, что радужная форель имеет более высокую толерантность к углеводам (присутствующим в виде пшеничного крахмала) в рационе при приготовлении.Процесс желатинизации включает в себя тепло и воду. Если водную суспензию крахмала нагреть, гранулы не изменят внешний вид до тех пор, пока не будет достигнута определенная критическая температура. В этот момент некоторые гранулы крахмала набухают и одновременно теряют свою кристалличность. Критическая температура - это температура, при которой водородные связи молекулы крахмала ослабляются, чтобы обеспечить полную гидратацию, что приводит к явлению, известному как «набухание».

Альфа-амилаза способствует более или менее случайной фрагментации молекулы крахмала путем гидролиза по глюкозидным связям a -D- (l® 4) во внутренней и внешней цепях соединения.Результатом полного гидролиза амилозного компонента являются мальтоза и D-глюкоза, в то время как амилопектиновый компонент восстанавливается до мальтозы, D-глюкозы и разветвленных предельных декстринов. Вследствие этих паттернов действия α-амилазы на крахмал необходимы другие ферменты для полного гидролиза крахмала до D-глюкозы у рыб. В связи с этим было продемонстрировано, что даже плотоядный морской лещ обладает способностью переваривать мальтозу. С другой стороны, не было показано, что целлюлаза и -галактозидаза секретируются рыбами, хотя целлюлаза бактериального происхождения присутствует в кишечнике большинства видов карпов.Недостаток α-галактозидазы может частично объяснить слабую реакцию рыбы на диетический соевый шрот, который содержит значительные уровни галактозидных олигосахаридов рафинозы и стахиозы. Как указывалось ранее, эти олигосахариды действительно подвергаются ферментативному гидролизу в процессе прорастания с образованием галактозы и сахарозы. Следовательно, может показаться, что пищевая ценность соевого шрота будет увеличена, если сначала преобразовать большую часть этого неперевариваемого крахмала. Этого можно достичь, замачивая бобы на 48 часов перед переработкой для производства муки.Следует также отметить, что питательная ценность зернобобовых и других семян бобовых также может быть улучшена для рыбы, поскольку олигосахариды составляют большую часть углеводов в семенах бобовых.

Данных о всасывании глюкозы рыбами немного. Работа с золотыми рыбками показала, что активный транспорт глюкозы связан с транспортом Na + , как и у большинства млекопитающих. Обычно считается, что абсорбция происходит на поверхности слизистой оболочки кишечных клеток. Моносахариды, образующиеся в результате переваривания углеводов, состоят в основном из глюкозы, фруктозы, галактозы, маннозы, ксилозы и арабинозы.Хотя скорость поглощения этих сахаров была определена для многих наземных млекопитающих, аналогичная информация для рыб отсутствует.

Глюкоза, по-видимому, не является лучшим источником энергии для рыбы по сравнению с белком или жиром, хотя легкоусвояемые углеводы экономят белок для наращивания тканей. Кроме того, в отличие от млекопитающих, гликоген не является значительным хранилищем энергии, несмотря на свидетельства активного и обратимого пути Эмдена-Мейерхоффа у рыб. Более эффективный метаболизм аминокислот по сравнению с глюкозой для получения энергии может быть связан со способностью рыб выводить азотсодержащие отходы в виде аммиака из своих жабр без высоких затрат энергии на преобразование отходов в мочевину.

3.2 Другие факторы, влияющие на метаболизм

Помимо генетической адаптации, климатические факторы также играют важную роль в углеводном обмене у рыб. Акклимация рыб, по сути, отражает акклиматизацию ферментов, поскольку способность животного выживать во многом зависит от его способности выполнять нормальные метаболические функции. Некоторые ферменты метаболической акклиматизации хорошо компенсируются, а другие нет. Ферменты, связанные с высвобождением энергии (ферменты гликолиза, пентозного шунта, цикла трикарбоновых кислот, транспорта электронов и окисления жирных кислот), демонстрируют температурную компенсацию, тогда как те ферменты, которые имеют дело в основном с деградацией продуктов метаболизма, показывают плохую или обратную компенсацию (см. Таблицу 1) .

Таблица 1 Ферменты, подлежащие метаболической акклиматизации 1/

Ферменты с компенсацией

Ферменты с обратной компенсацией или без нее

фосфофруктокиназа

каталаза

альдолаза

пероксидаза

лактодегидрогеназа

кислая фосфатаза

6-фосфоглюконатдегидрогеназа

оксидаза D-аминокислот

янтарная дегидрогеназа

Mg-ATP азе

яблочная дегидрогеназа

холинацетилтрансфераза

цитохромоксидаза

ацетилхолинэстераза

сукцинат-цитохром С редуктаза

щелочная фосфатаза

НАД-цитохром С редуктаза

аллантоиназа

аминоацилтрансфераза

уриказа

Na-K-АТФаза

амилаза

протеаза

липаза

яблочный фермент

глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа

1/ Взято из: Сравнительная физиология животных, под редакцией К.Л. Проссер, 1973

Интересно отметить, что два ключевых фермента, участвующих в метаболизме углеводов, амилаза и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, вместе с ферментом, участвующим в переваривании жиров, липазой, не имеют температурной компенсации. Неизвестно, связано ли это каким-либо образом с прекращением кормления рыб при низких температурах. Молекулярный механизм термической акклиматизации не совсем понятен и может состоять из изменений в синтезе или количествах данного фермента.Различия в кинетике, изменения в пропорции изоферментов, подходящих для определенных температур, и изменения кофакторов, таких как липиды, коферменты, или других факторов, таких как pH и ионы, могут иметь важное значение для адаптации животного к изменениям температуры.

3.3 Преобразование энергии

Несмотря на межвидовые различия в переносимости пищевых углеводов, обычно считается, что основной конечный продукт переваривания углеводов, глюкоза, метаболизируется в порядке, преобладающем во всех клетках, т.е.е., через , обратимый путь Эмдена-Мейерхофа. На этом пути глюкоза имеет только одну главную судьбу: фосфорилирование до глюкозо-6-фосфата. Основные метаболические превращения изображены следующим образом:

Обратимые стрелки показывают стадию или стадии реакции, катализируемые теми же ферментами в в обоих направлениях.

Пунктирные стрелки показывают реакции на многих промежуточных этапах.

Парные сплошные стрелки показывают разные ферменты, участвующие в двух направлениях. реакции.

(по материалам: Principles of Biochemistry, A. White, et al ., 1978)

Все превращения происходят с потерей свободной энергии. Таким образом, образование двух молей лактата из глюкозо-6-фосфата происходит при изменении свободной энергии D G o = -22000 кал / моль. Конечный результат - образование четырех молекул АТФ. Функциональное обращение этой трансформации может происходить только через другой последовательности, требующей ввода шести молекул АТФ на моль извлеченного глюкозо-6-фосфата.

Клетки не хранят глюкозу или глюкозо-6-фосфат. Легко доступная форма хранения - это гликоген, который производится из глюкозо-1-фосфата одним путем и возвращается другим. Хотя в клетках млекопитающих глюкозо-6-фосфат трансформируется в жирные кислоты, такое превращение, по-видимому, не происходит у рыб. Исследования с карпом показывают, что предшественником липогенеза является цитрат, образующийся, когда аминокислоты активно метаболизируются в цикле трикарбоновых кислот.

Основной формой полезной энергии во всех клетках является АТФ. В большинстве клеток эта валюта энергии генерируется окислением НАДН митохондриальными системами транспорта электронов. Восстановители NAD + для этого процесса представляют собой промежуточные продукты, полученные из цикла TCA и жирных кислот. Энергетический выход глюкозы в дыхательной системе можно суммировать в следующей последовательности реакций:

Реакция

Выход ATP

1.глюкоза® фруктозо-1,6-дифосфат

-2

2. 2-триозофосфат® 2,3-фосфоглицериновый кислота

+2

3. 2 НАД + ® 2 НАДН® 2 NAD +

+6

4.2 фосфоенолпируват® 2 пировиноградная кислота

+2

5. 2 пировиноградная кислота® 2 ацетил-КоА + 2 CO 2

2 НАД + ® 2 НАДН® 2 НАД 2

+6

6.2 Ацетил CoA® 4 CO 2

+24

Всего:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 ® 6 CO 2 + 6 H 2 O

+38

Проссер, К.Л. (ред.), 1973 г. Сравнительная физиология животных. Филадельфия, W.B. Компания Saunders, 1011 стр. 3-е изд.

White, A., et al. , al. ., 1978 г., Принципы биохимии. Нью-Йорк, McGraw-Hill Book Company, 1492 стр. 6-е изд.


.

Использование, польза для здоровья, питание и риски

Углеводы являются основным источником энергии для организма. Это сахар, крахмал и пищевые волокна, содержащиеся в растительной пище и молочных продуктах.

Углеводы в основном содержатся в растительной пище. Они также встречаются в молочных продуктах в виде молочного сахара, называемого лактозой. К продуктам с высоким содержанием углеводов относятся хлеб, макаронные изделия, бобы, картофель, рис и крупы.

Углеводы играют в живых организмах несколько функций, в том числе обеспечивают энергию.

Побочные продукты углеводов участвуют в иммунной системе, развитии болезней, свертывании крови и воспроизводстве.

В этой статье рассматриваются типы углеводов, питание и их влияние на здоровье. Мы также смотрим на взаимосвязь между углеводами и диабетом.

Углеводы, также известные как сахариды или углеводы, обеспечивают организм энергией. Каждый грамм углеводов обеспечивает 4 калории.

Организм расщепляет углеводы на глюкозу, которая является основным источником энергии для мозга и мышц.

Углеводы - одно из трех макроэлементов, которые являются питательными веществами, которые необходимы организму в больших количествах.

Другими макроэлементами являются белки и жиры. Белки содержат 4 калории на грамм, а жиры - 9 калорий на грамм.

Обычно рекомендуется, чтобы люди потребляли от 45 до 65% от общего количества калорий в виде углеводов в день. Однако потребность в углеводах зависит от многих факторов, включая размер тела, уровень активности и контроль сахара в крови.

Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) рекомендует, чтобы люди получали 275 г углеводов каждый день при диете в 2000 калорий. Сюда входят пищевые волокна, общий сахар и добавленные сахара, которые указаны на этикетках продуктов питания.

Углеводы в пищевых продуктах встречаются в различных формах, включая следующие:

  • Пищевые волокна , тип углеводов, которые организм не может легко усвоить. Он естественным образом содержится во фруктах, овощах, орехах, семенах, бобах и цельнозерновых.
  • Общий сахар , который включает сахара, встречающиеся в естественных условиях в пищевых продуктах, таких как молочные продукты, а также добавленные сахара, которые обычно используются в выпечке, сладостях и десертах. Организм очень легко переваривает и усваивает сахар.
  • Сахарные спирты , тип углеводов, которые организм не полностью усваивает. У них сладкий вкус и меньше калорий, чем в сахаре. Сахарные спирты добавляют в пищу в качестве подсластителей с пониженной калорийностью, например, в жевательную резинку, выпечку и сладости.

Пищевая клетчатка способствует регулярному опорожнению кишечника, снижает уровень сахара и холестерина в крови и может помочь снизить потребление калорий. FDA рекомендует людям получать 28 граммов (г) пищевых волокон в день при диете в 2000 калорий.

Большинство людей в Соединенных Штатах превышают рекомендованные дневные пределы добавленного сахара. Это может увеличить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и кариеса.

В Рекомендациях по питанию для американцев на 2015–2020 гг. Рекомендуется, чтобы люди получали менее 10% своей общей суточной калорийности за счет добавленных сахаров, что означает менее 50 г добавленных сахаров в день.

Тем не менее, максимальное ограничение добавления сахара лучше для общего состояния здоровья. Американская кардиологическая ассоциация рекомендует женщинам ограничивать количество добавляемого сахара до менее 6 чайных ложек (25 г) в день, а мужчин - до менее 9 чайных ложек (36 г) в день.

Химические структуры углеводов содержат атомы углерода, водорода и кислорода. Два основных соединения составляют углеводы: альдегиды, которые представляют собой атомы углерода и кислорода с двойной связью, плюс атом водорода, и кетоны, которые представляют собой атомы углерода и кислорода с двойной связью, плюс два дополнительных атома углерода.

Углеводы могут объединяться, образуя полимеры или цепи, чтобы создавать различные типы углеводов. Углеводы могут быть моносахаридами, дисахаридами или полисахаридами.

Моносахариды

Моносахариды представляют собой отдельные единицы сахара. Примеры включают:

  • глюкоза, основной источник энергии организма
  • галактоза, которая наиболее легко доступна в молоке и молочных продуктах
  • фруктоза, которая в основном содержится во фруктах и ​​овощах

Дисахариды

Дисахариды - это две молекулы сахара. соединены.Примеры включают:

  • лактоза, содержащаяся в молоке, состоящая из глюкозы и галактозы,
  • сахароза или столовый сахар, который состоит из глюкозы и фруктозы

Полисахариды

Полисахариды представляют собой цепочки из многих сахаров. Они могут состоять из сотен или тысяч моносахаридов. Полисахариды служат хранилищами пищи для растений и животных. Примеры включают:

  • гликоген, который накапливает энергию в печени и мышцах
  • крахмалы, которых много в картофеле, рисе и пшенице
  • целлюлоза, один из основных структурных компонентов растений

Моносахариды и дисахариды просты углеводы и полисахариды - сложные углеводы.

Простые углеводы - это сахара. Они состоят всего из одной или двух молекул. Они обеспечивают быстрый источник энергии, но вскоре человек снова чувствует голод. Примеры включают белый хлеб, сахар и конфеты.

Сложные углеводы состоят из длинных цепочек молекул сахара. Это включает цельнозерновые и продукты, содержащие клетчатку. Примеры включают фрукты, овощи, бобы и цельнозерновые макароны.

Сложные углеводы заставляют человека дольше чувствовать себя сытым и приносят больше пользы для здоровья, чем простые углеводы, поскольку они содержат больше витаминов, минералов и клетчатки.

В типичной диете углеводы являются основным источником энергии для организма. Организм использует их как топливо для клеток.

Многие люди обратились к низкоуглеводным диетам, таким как кето-диета, из-за их потенциальной пользы для здоровья и потери веса. Однако некоторые виды углеводов, в том числе цельнозерновые и пищевые волокна, имеют существенную пользу для здоровья.

Фактически, согласно Комитету врачей по ответственной медицине, те, кто ест больше всего углеводов, особенно из натуральных источников, таких как бобы, цельнозерновые и овощи, имеют более низкий риск ожирения, диабета 2 типа и сердечных заболеваний.

Другие типы углеводов, включая простые углеводы, такие как белый хлеб, имеют гораздо более низкую пищевую ценность.

Добавленный сахар - это тип углеводов, который может иметь неблагоприятные последствия для здоровья. Употребление в пищу большого количества продуктов с добавлением сахара может способствовать ожирению, диабету 2 типа и сердечно-сосудистым заболеваниям.

При изменении диеты важно стремиться к здоровой диете, которая содержит ряд питательных веществ, необходимых организму.

Углеводы и ожирение

Некоторые утверждают, что глобальный рост ожирения связан с высоким потреблением углеводов.Однако ряд факторов способствует росту показателей ожирения, в том числе:

  • более низкий уровень физической активности
  • большая доступность ультрапереработанной пищи или «нездоровой пищи»
  • отсутствие доступа к недорогим свежим продуктам
  • негабаритных порций, которые увеличиваются калорийность человека
  • меньше часов сна
  • генетические факторы
  • стрессовые и эмоциональные факторы

А как насчет диетических продуктов?

Многие производители продвигают низкоуглеводные диеты для продажи продуктов для похудения, включая пищевые батончики и порошки.

Эти продукты не всегда полезны для здоровья, поскольку многие из них содержат красители, искусственные подсластители, эмульгаторы и другие добавки и, как правило, с низким содержанием витаминов, минералов и антиоксидантов, что делает их похожими на нездоровую пищу.

После еды организм расщепляет углеводы на глюкозу, вызывая повышение уровня сахара в крови. Это заставляет поджелудочную железу вырабатывать инсулин - гормон, который позволяет клеткам организма использовать этот сахар для получения энергии или хранения.

Со временем повторяющиеся скачки уровня сахара в крови могут повредить клетки, вырабатывающие инсулин, изнашивая их.В конце концов, организм может перестать вырабатывать инсулин или не сможет использовать его должным образом. Это называется инсулинорезистентностью.

Употребление в пищу только углеводов или сахаров не вызывает диабета. Углеводы - важный источник питательных веществ в большинстве диет.

Однако люди с большей вероятностью будут иметь инсулинорезистентность и заболеть диабетом 2 типа, если они имеют избыточный вес или ожирение, что может быть связано с диетой с высоким содержанием сахара.

Инсулинорезистентность увеличивает риск развития метаболического синдрома, который относится к группе факторов риска, повышающих риск сердечных заболеваний, инсульта и других заболеваний.

Если у человека повышен уровень сахара в крови, снижение потребления добавленного сахара и рафинированных углеводов может помочь снизить уровень сахара в крови, улучшить инсулинорезистентность и, при необходимости, способствовать здоровой потере веса.

Снижение риска

Люди могут снизить риск инсулинорезистентности, употребляя полезные для здоровья углеводы, поддерживая хороший сон и регулярно занимаясь физическими упражнениями.

К полезным углеводам относятся фрукты, овощи, бобовые, цельнозерновые и некоторые злаки.Эти продукты содержат необходимые витамины, минералы, клетчатку и ключевые фитонутриенты.

Средиземноморская диета включает умеренное количество углеводов из естественных источников плюс немного животного или рыбного белка.

Эта диета в меньшей степени влияет на потребность в инсулине и последующие проблемы со здоровьем по сравнению со стандартной американской диетой.

Гликемический индекс (GI) оценивает, насколько быстро пища повышает уровень сахара в крови по шкале от 0 до 100.

Продукты с высоким GI вызывают быстрые скачки сахара в крови.Пища с низким ГИ требует больше времени для переваривания, что приводит к более сбалансированному уровню сахара в крови.

Употребление большого количества продуктов с высоким ГИ может увеличить риск диабета 2 типа и других проблем со здоровьем, включая болезни сердца и избыточный вес.

Диета с большим количеством продуктов с низким ГИ, наряду с упражнениями и регулярным сном, может помочь человеку сохранить здоровье и умеренный вес.

Диета с низким ГИ

Одним из факторов, увеличивающих индекс ГИ пищи, является процесс измельчения и измельчения, в результате которого часто остается только крахмалистый эндосперм или внутренняя часть семени или зерна.В основном это крахмал.

Этот процесс также удаляет другие питательные вещества, такие как минералы, витамины и пищевые волокна.

Чтобы придерживаться диеты с низким ГИ, человек может есть больше нерафинированных продуктов, таких как:

  • овес, ячмень или отруби
  • цельнозерновой хлеб
  • коричневый рис
  • много свежих фруктов и овощей
  • свежие , цельные фрукты вместо сока
  • цельнозерновые макароны
  • салаты и сырые овощи

Углеводы являются важным источником энергии для организма.Некоторые типы более здоровы, чем другие. Например, пищевая клетчатка - это углевод, который защищает здоровье сердца и кишечника, тогда как добавленный сахар может привести к повышенному риску диабета 2 типа, сердечных заболеваний и избыточного веса.

Соблюдение хорошо сбалансированной диеты, включающей необработанные углеводы, а также достаточный сон и физическая активность с большей вероятностью приведут к хорошему здоровью и здоровой массе тела, чем сосредоточение внимания на определенном питательном веществе или его исключение.

.

6.4 Стандартные энтальпии образования

Navigation
  • Добро пожаловать в AP Chemistry
  • Глава 1: Химические основы
    • Точность и сигнатуры
    • Классификация материи
    • Плотность
    • Анализ размеров
    • Тесты
    • Температура
    • Метрический метод
    • Единицы измерения
  • Глава 2: Атомы, молекулы и ионы
    • Атом
    • Молекулы и ионы
    • Периодическая таблица
    • Присвоение имен соединениям
    • Практические тесты и точки измерения
    • Атомные массы и моль
    • Расчеты с использованием ограничивающего реагента
    • Химические уравнения и балансные химические уравнения
    • Как рассчитать процентный выход
    • Молярная масса, процентный состав соединений и определение формул соединений
    • Стехиометрические расчеты: стехиометрические расчеты Количество реагентов и продуктов
  • Глава 4: Типы химических реакций и стехиометрия раствора
    • 4.1 Вода - обычный растворитель
    • 4.2 Природа водных растворов: сильные и слабые электролиты
    • 4.3 Состав растворов
    • 4.4 Типы химических реакций
.

Volcanos

  • Скорость охлаждения магмы или лавы отражается ________ горной породы.

    минералогия
    текстура
    цвет
    плотность

  • Температура (по крайней мере, минимальная оценка), от которой охлаждается расплав, отражается _________ горной породы.

    минералогия
    текстура
    цвет
    плотность

  • Где вы ожидаете найти самые большие кристаллы в потоке лавы?

    около верхней поверхности потока
    в центре потока
    около нижней части потока
    кристаллы будут иметь одинаковый размер зерна во всем потоке

  • Согласно серии реакций Боуэна, какая из следующих пар фаз является может быть несовместимо?

    кварц и щелочной полевой шпат
    Са-плагиоклаз и оливин
    кварц и оливин
    Na-плагиоклаз и амфибол

  • Последний минерал (при соответствующем составе), кристаллизовавшийся из магмы:

    плагиоклаз
    оливин
    кварц
    пироксен

  • Мелкозернистый (афанатный) эквивалент гранита:

    риолит
    габбро
    андезит
    базальт

    Зерна представлены щелочным полевым шпатом и кварцем.Длина фигурки около 2 см.

  • Диаграмма выше, скорее всего, представляет ___________

    экструзивная магматическая порода
    интрузивная магматическая порода
    обломочная осадочная порода
    химическая осадочная порода

  • Крупнозернистый эквивалент базальта:

    риолит
    габбро
    андезит
    базальт

  • Опишите тектонические условия плит, в которых вы ожидаете найти гранитные / риолитовые породы:

    зона субдукции
    континент / континент столкновение
    центр спрединга
    граница трансформации

  • Опишите тектонические условия плит, в которых вы ожидаете найти андезиты:

    зона субдукции
    континент / континент столкновение
    центр распространения
    граница трансформации

  • Опишите тектонические условия плит, в которых вы ожидаете найти базальтовые породы:

    зона субдукции
    континент / континент столкновение
    центр распространения
    граница трансформации

  • Что должно оказывать наименьшее сопротивление потоку - базальтовая лава, андезитовая жидкость или риолитовая жидкость?

    базальт
    андезит
    риолит

  • Что более вероятно, гранитная дайка, диоритовая дайка или дайка габбро?

    гранит
    диорит
    габбро

  • Какой из следующих минералов может быть найден в гранитной дайке?

    амфибол
    мусковит
    биотит
    все эти

  • Кратерное озеро, Орегон, это озеро в пределах:

    порог
    кратер
    кальдера
    вулканическая шейка

  • Жители, у подножия которых один из следующих видов столкнется с наибольшим опасность nuee ardente?

    щитовой вулкан
    шлаковый конус
    гейзер
    стратовулкан

  • Континентальная кора больше всего похожа на _______________.

    гранит
    риолит
    базальт
    габбро

  • Океаническая кора больше всего похожа на _______________.

    гранит
    риолит
    базальт
    габбро

  • Какой тип вулканической породы содержит большое количество полостей (пузырей), которые образуются при выходе газов из расплавленной породы?

    гранит
    обсидиан
    пемза
    базальт

  • Какое влияние оказывает вода на таяние (если предположить, что порода не содержит водных минералов)?

    вода повышает температуру плавления породы
    вода снижает температуру плавления породы
    вода не повышает и не снижает температуру плавления

  • При кристаллизации расплава плагиоклаз обогащается __________.

    калий
    натрий
    кальций
    криптон

  • Примерно при какой температуре оливин и богатый кальцием плагиоклаз кристаллизуются из магмы?

    500 градусов C
    1000 градусов C
    1500 градусов C
    2000 градусов C

  • Что из следующего является конкордантной интрузивной породой?

    dike
    подоконник
    сток
    батолит

  • Какой тип вулканической породы может содержать кристаллы плагиоклаза длиной 10 мм, окруженные 0.Кристаллы длиной 5 мм?

    порфир
    обсидиан
    фанеритовый
    афанитовый

  • Какая из следующих пар интрузивных и экструзивных пород имеет одинаковый химический состав?

    гранит и андезит
    диорит и базальт
    габбро и базальт
    габбро и риолит

  • Что из следующего лучше всего описывает гранит?

    светлая, мелкозернистая магматическая порода, богатая кремнеземом
    светлая, мелкозернистая магматическая порода, бедная кремнеземом
    , светлая, крупнозернистая магматическая порода, богатая кремнеземом
    светлая, крупнозернистая магматическая порода с низким содержанием кремнезема

  • Что из следующего лучше всего описывает базальт?

    мелкозернистая магматическая порода темного цвета, богатая кремнеземом
    темная мелкозернистая магматическая порода с низким содержанием кремнезема
    крупнозернистая магматическая порода темного цвета, богатая кремнеземом
    крупнозернистая темная порода магматические породы с низким содержанием кремнезема

  • Большинство магматических пород содержат ___________SiO 2 по массе.

    менее 40%
    от 40% до 70%
    от 70% до 90%
    более 90%

  • Какой из следующих минералов является наиболее распространенным минералом в ультраосновных породах?

    амфибол
    оливин
    натрий плагиоклаз
    кварц

  • Какое из следующих утверждений о основных породах верно?

    основные породы богаче кремнеземом, чем кислые породы.
    основные породы кристаллизуются при более высоких температурах, чем кислые породы.
    основные породы более вязкие, чем кислые породы.
    основные породы имеют тенденцию быть светлее по цвету, чем кислые породы.

  • Какая из следующих магматических пород кристаллизуется у поверхности Земли?

    базальт
    габбро
    диорит
    гранит

  • Какое приблизительное содержание кремнезема в граните?

    20%
    50%
    70%
    100%

  • Какие из этих минералов обычно встречаются как в основных, так и в кислых породах?

    кварц
    щелочной полевой шпат
    плагиоклаз полевой шпат
    оливин

  • Что из перечисленного НЕ является экструзивной магматической породой?

    базальт
    андезит
    обсидиан
    гранит

  • Felsic => Intermediate => => Mafic
    Какое из следующих свойств увеличивается в направлении стрелок в предложении выше?

    температура плавления
    содержание калия
    содержание кремнезема
    вязкость

  • Какой тип магмы образуется на срединно-океанических хребтах?

    базальт
    андезит
    ультраосновной
    гранит

  • Порфировидная магматическая порода содержит вкрапленники оливина и богатого кальцием плагиоклаза в афанитовой основной массе.Это __________?

    андезит-порфир
    базальтовый порфир
    габбро-порфир
    риолит-порфир

  • Порфировидная магматическая порода содержит вкрапленники оливина и богатого кальцием плагиоклаза в фанеритовой основной массе. Это __________?

    андезит-порфир
    базальтовый порфир
    габбро-порфир
    риолит-порфир

  • Какой тип породы преобладает на большинстве Гавайских островов?

    базальт
    андезит
    ультраосновной
    гранит

  • Какой тип породы преобладает в центре гор Сьерра-Невада?

    базальт
    андезит
    ультраосновной
    гранит

  • Как вода влияет на таяние?

    вода повышает температуру плавления породы
    вода снижает температуру плавления породы
    вода не изменяет температуру плавления породы
    это зависит от количества воды

  • Какой из следующих сценариев приведет к таянию альбита плюс вода?

    повысить давление (P)
    повысить температуру (T)
    либо повысить давление (P), либо повысить температуру (T)
    уменьшить либо температуру (T), либо давление (P)

  • Во время кристаллизации магмы плагиоклаз полевой шпат __________.

    заменяется кварцем
    заменяется пироксеном
    становится богаче кальцием
    становится богаче натрием

  • Какой минерал не входит в серию прерывистых реакций?

    плагиоклаз
    оливин
    пироксен
    амфибол

  • Примерно при какой температуре оливин и богатый кальцием плагиоклаз кристаллизуются из расплава? (ответы в градусах Цельсия)

    500
    1000
    1500
    2000

  • Какой из следующих минералов кристаллизуется первым из базальтовой магмы?

    кварц
    биотит
    пироксен
    оливин

  • Как магма оставляет себе пространство, чтобы подняться сквозь кору?

    расклинивая перекрывающую породу
    , отламывая большие блоки, которые погружаются в магматический очаг
    , расплавляя окружающие породы
    все эти

  • Как можно отличить порог от потока лавы?

    порог обычно более крупнозернистый, чем поток лавы.
    скалы выше и ниже порога покажут признаки нагрева, но только камни ниже потока лавы покажут свидетельства нагрева.
    силлы обычно не имеют пузырьков; лавовые потоки обычно имеют пузырьки
    все эти

  • Что из следующего не является вулканической дугой, которая покрывает зону субдукции?

    Алеутские острова
    Гавайские острова
    Каскадный хребет
    Японские острова

  • Какие силикатные минералы на прерывистой стороне реакционной серии кристаллизуются при самых высоких температурах?

    изолированный тетраэдр
    одноцепочечный
    лист
    каркас

  • Какой из следующих элементов уменьшается по мере того, как магма изменяется от основной к кислой?

    натрий
    калий
    кремний
    железо

  • Какое из следующих утверждений неверно?

    основные магмы более вязкие, чем кислые магмы
    основные магмы более горячие, чем кислые магмы
    основные магмы содержат больше кальция, чем кислые магмы
    основные магмы содержат меньше кремния, чем кислые магмы

  • Какое из следующих свойств не зависит от химического состава вулканическая порода?

    размер зерна
    температура плавления
    минералогия
    вязкость

  • По сравнению с кислыми магмами, основные магмы относительно обогащены:

    кальций
    железо
    магний
    все вышеперечисленное

  • Стекловидная текстура обозначает:

    очень быстрое охлаждение
    медленное охлаждение
    медленное с последующим быстрым охлаждением
    ни один из вышеперечисленных

  • Пирокластические породы образуются по:

    охлаждение лавы на поверхности Земли
    сильное взрывное извержение вулкана
    замедление охлаждения магмы в недрах
    две фазы охлаждения, одна быстрая и одна медленная

  • Присутствие вкрапленников в магматических породах указывает:

    охлаждение лавы на поверхности Земли
    сильное взрывное извержение вулкана
    замедление охлаждения магмы в недрах
    две фазы охлаждения, одна быстрая и одна медленная

  • Везикулы в вулканической породе образуются от:

    выходящие газы
    вкрапленников оседают на дно магматической камеры
    падающий пепел
    все вышеперечисленное

  • Прерывистая ветвь реакционного ряда Боуэна состоит из минералов с ________ структурой.

    изолированные тетраэдры
    одиночные цепи
    двойные цепи
    все вышеперечисленное

  • Батолиты связаны с:

    плато базальты
    океанические острова
    складчатые горы
    все вышеперечисленное

  • Какой из следующих типов горных пород изображен на диаграмме выше?

    базальт
    риолит
    габбро
    диорит

  • Какой из следующих типов горных пород изображен на диаграмме выше?

    кислый
    средний
    основной
    ультраосновной

  • В представленном выше образце базальта везикулы (небольшие сферические полости), скорее всего, образовались по ___________.

    выброс пузырьков газа, растворенных в лаве во время извержения
    выветривание и эрозия кристаллов оливина после извержения
    пузырьков воздуха, захваченных потоком во время извержения
    испарение во время подводного извержения

  • Какой минерал встречается в поле I серии реакций Боуэна (вверху)

    амфибол
    Ca-богатый плагиоклаз
    оливин
    кварц

  • Какой минерал встречается в точке II серии реакций Боуэна (вверху)

    Плагиоклаз с высоким содержанием натрия
    Плагиоклаз с высоким содержанием кальция
    оливин
    кварц

  • Какой минерал встречается в поле III серии реакций Боуэна (вверху)

    Плагиоклаз с высоким содержанием натрия
    мусковит
    оливин
    кварц

  • Какие из следующих вулканических цепей образовались в тектонической обстановке, подобной «А»?

    Алеутские острова
    Анды
    Каскадный хребет
    Гавайские острова

  • Какой тип лавы наиболее вероятно извергнется в тектонической обстановке «B»?

    андезитовый
    базальтовый
    риолитовый
    ни один из вышеперечисленных

  • Какой из следующих вулканов образовался в тектонической обстановке, подобной «C»?

    Гекла, Исландия
    Мауна-Лоа
    Гора Пеле, Мартиника
    Гора Св.Хеленс

  • .

    Смотрите также

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