Углеводы их функции: Состав, свойства и функции углеводов

Содержание

Углеводы их функции и классификация

Углеводы
играют первостепенную роль в обеспечении
энергетики всего организма, они принимают
участие в метаболизме всех питательных
веществ. Представляют собой органические
соединения, состоящие из углерода,
водорода и кислорода. Углеводы, в
следствии легкодоступности и быстроты
усвоения, являются основным источником
энергии для организма.

В
организм человека углеводы могут
поступать с пищей (крупы, овощи, бобовые
культуры, фрукты и т.д.), а также
вырабатываться из жиров и некоторых
аминокислот.

Структурно
углеводы подразделяются на следующие
группы:

Простые
углеводы.
К ним относят глюкозу, галактозу и
фруктозу (моносахариды), а также сахарозу,
лактозу и мальтозу (дисахариды).

Глюкоза –
главный поставщик энергии для мозга.
Она содержится в плодах и ягодах и
необходима для снабжения энергией и
образования в печени гликогена.

Фруктоза почти
не требует для своего усвоения гормона
инсулина, что позволяет использовать
ее при сахарном диабете, но в умеренных
количествах.

Галактоза в
продуктах в свободном виде не встречается.
Получается при расщеплении лактозы.

Сахароза содержится
в сахаре и сладостях. При попадании в
организм расщепляется на более
составляющие: глюкозу и фруктозу.

Лактоза –
углевод, содержащийся в молочных
продуктах. При врожденном или приобретенном
дефиците фермента лактозы в кишечнике
нарушается расщепление лактозы на
глюкозу и галактозу, что известно как
непереносимость молочных продуктов. В
кисломолочных продуктах лактозы меньше,
чем в молоке, так как при сквашивании
молока из лактозы образуется молочная
кислота.

Мальтоза –
промежуточный продукт расщепления
крахмала пищеварительными ферментами.
В дальнейшем мальтоза расщепляется до
глюкозы. В свободном виде она содержится
в меде, солоде (отсюда второе название
– солодовый сахар) и пиве.

Сложные
углеводы.
К ним относят крахмал и гликоген
(перевариваемы углеводы), а также
клетчатку, пектины и гемицеллюлозу.

Крахмал –
в питании составляет до 80% всех углеводов.
Его основные источники: хлеб и хлебобулочные
изделия, крупы, бобовые, рис и картофель.
Крахмал, относительно медленно
переваривается, расщепляясь до глюкозы.

Гликоген,
его еще называют «животный крахмал», —
полисахарид, который состоит из сильно
разветвленных цепочек молекул глюкозы.
Он в небольших количествах содержится
в животных продуктах (в печени 2-10% и в
мышечной ткани – 0,3-1%).

Клетчатка –
это сложный углевод, входящий в состав
оболочек растительных клеток. В организме
клетчатка практически не переваривается,
лишь незначительная часть может
подвергнуться под влиянием находящихся
в кишечнике микроорганизмов.

Клетчатку,
вместе с пектинами, лигнинами и
гемицеллюлозой, называют или балластными
веществами. Они улучшают работу
пищеварительной системы, являясь
профилактикой многих заболеваний.
Пектины и гемицеллюлоза обладают
гигроскопичными свойствами, что позволяет
им сорбировать и увлекать с собой избыток
холестерина, аммиак, желчные пигменты
и другие вредные вещества. Еще одним
важным достоинством пищевых волокон
является их помощь в профилактике
ожирения. Не обладая высокой энергетической
ценностью, овощи из-за большого количества
пищевых волокон способствуют раннему
чувству насыщения.

В
большом количестве пищевые волокна
содержится в хлебе грубого помола,
отрубях, овощах и фруктах.

Гликемический
индекс

Некоторые
углеводы (простые) усваиваются организмом
практически мгновенно, что приводит к
резкому повышению уровня глюкозы в
крови, другие (сложные) усваиваются
постепенно и не дают резкого повышения
уровня сахара в крови. Благодаря
замедленному усвоению, употребление
продуктов, содержащих такие углеводы,
обеспечивает более продолжительное
чувство насыщения. Это их свойство
используют в диетологии, для похудения.

А
чтобы оценить скорость того или иного
продукта расщепляться в организме
применяют гликемический индекс (ГИ).
Этот показатель, определяет с какой
скоростью продукт расщепляется в
организме и преобразуется в глюкозу.
Чем быстрее происходит расщепление
продукта, тем выше его гликемический
индекс (ГИ). За эталон была взята глюкоза,
чей гликемический индекс (ГИ) равен 100.
Все остальные показатели сравниваются
с гликемическим индексом (ГИ) глюкозы.
Все значения ГИ в различных продуктах
питания можно посмотреть в специальной таблице
гликемического индекса продуктов.

Функции
углеводов в организме

В
организме углеводы выполняют следующие
функции:

Являются
основным источником энергии в организме.
Обеспечивают
все энергетические расходы мозга (мозг
поглощает около 70% глюкозы, выделяемой
печенью)
Участвуют
в синтезе молекул АТФ, ДНК и РНК.
Регулируют
обмен белков и жиров.
В
комплексе с белками они образуют
некоторые ферменты и гормоны, секреты
слюнных и других образующих слизь
желез, а также другие соединения.
Пищевые
волокна улучшают работу пищеварительной
системы и выводят из организма вредные
вещества, пектины стимулируют пищеварение.

Липиды —
жироподобные органические соединения,
нерастворимые в воде, но хорошо растворимые
в неполярных растворителях (эфире,
бензине, бензоле, хлороформе и др.).
Дикими принадлежат к простейшим
биологическим молекулам.

В
химическом отношении большинство
липидов представляет собой сложные
эфиры высших карбоновых кислот и ряда
спиртов. Наиболее известны среди
них жиры.
Каждая молекула жира образована молекулой
трехатомного спирта глицерола и
присоединенными к ней эфирными связями
трех молекул высших карбоновых кислот.
Согласно принятой номенклатуре жиры
называют триацилглицеролами.

Когда
жиры гидролизуются (т.е. расщепляются
из-за внедрения H⁺ и
OH^— в
эфирные связи), они распадаются на
глицерол и свободные высшие карбоновые
кислоты, каждая из которых содержит
четное число атомов углерода.

Атомы
углерода в молекулах высших карбоновых
кислот могут быть соединены друг с
другом как простыми, так и двойными
связями. Среди предельных (насыщенных)
высших карбоновых кислот наиболее часто
в состав жиров входят:

пальмитиновая
СН₃ —
(СН₂)₁₄ —
СООН или С₁₅Н₃₁СООН;
стеариновая
СН₃ —
(СН₂)₁₆ —
СООН или С₁₇Н₃₅СООН;
арахиновая
СН₃ —
(СН₂)₁₈ —
СООН или С₁₉Н₃₉СООН;

среди
непредельных:

олеиновая
СН₃ —
(СН₂)₇ —
СН = СН — (СН₂)₇ —
СООН или С₁₇Н₃₃СООН;
линолевая
СН₃ —
(СН₂)₄ —
СН = СН — СН₂ —
СН — (СН₂)₇ —
СООН или С₁₇Н₃₁СООН;
линоленовая
СН₃ —
СН₂ —
СН = СН — СН₂ —
СН = СН — СН₂ —
СН = СН — (СН₂)₇ —
СООН или С₁₇Н₂₉СООН.

Степень
ненасыщенности и длина цепей высших
карбоновых кислот (т.е. число атомов
углерода) определяет физические свойства
того или иного жира.

Жиры
с короткими и непредельными кислотными
цепями имеют низкую температуру
плавления. При комнатной температуре
это жидкости (масла) либо мазеподобные
вещества. И наоборот, жиры с длинными и
насыщенными цепями высших карбоновых
кислот при комнатной температуре
представляют собой твердые вещества.
Вот почему при гидрировании (насыщении
кислотных цепей атомами водорода по
двойным связям) жидкое арахисовое масло,
например, превращается в однородное
мазеобразное арахисовое масло, а
подсолнечное масло — в маргарин. В
организме животных, живущих в холодном
климате, например у рыб арктических
морей, обычно содержится больше
ненасыщенных триацилглицеролов, чем у
обитателей южных широт. По этой причине
тело их остается гибким и при низких
температурах.

Различают:

Фосфолипиды —
амфифильные соединения, т. е. имеют
полярные головки и неполярные хвосты.
Группы, образующие полярную головку,
гидрофильны (растворимы в воде), а
неполярные хвостовые группы гидрофобны
(нерастворимы в воде).

Двойственная
природа этих липидов обусловливает их
ключевую роль в организации биологических
мембран.

Воска —
сложные эфиры адноатомных (с одной
гидроксильной группой) высокомолекулярных
(имеющих длинный углеродный скелет)
спиртов и высших карбоновых кислот.

Еще
одну группу липидов составляют стероиды.
Эти вещества построены на основе спирта
холестерола. Стероиды очень плохо
растворимы в воде и не содержат высших
карбоновых кислот.

К
ним относятся желчные кислоты, холестерол,
половые гормоны, витамин D и др.

К
стероидам близки терпены (ростовые
вещества растений — гиббереллины;
фитол, входящий в состав хлорофилла
каротиноиды — фотосинтетичские пигменты;
эфирные масла растений — ментол, камфора
и др. ).

Липиды
могут образовывать комплексы с другими
биологическими молекулами.

Липопротеины —
сложные образования, содержащие
триацилглицеролы, холестерол и белки,
причем последние не имеют ковалентных
связей с липидами.

Гликолипиды —
это группа липидов, построенных на
основе спирта сфингозина и содержащих
кроме остатка высших карбоновых кислот
одну или несколько молекул сахаров
(чаще всего глюкозу или галактозу).

Функции
липидов

Структурная.
Фосфолипиды вместе с белками образуют
биологические мембраны. В состав мембран
входят также стеролы.

Энергетическая.
При окислении 1 г жиров высвобождается
38,9 кДж энергии, которая идет на образование
АТФ. В форме липидов хранится значительная
часть энергетических запасов организма,
которые расходуются при недостатке
питательных веществ. Животные, впадающие
в спячку, и растения накапливают жиры
и масла и расходуют их на поддержание
процессов жизнедеятельности. Высокое
содержание липидов в семенах обеспечивает
энергией развитие зародыша и проростка,
пока он не перейдет к самостоятельному
питанию. Семена многих растений (кокосовая
пальма, клещевина, подсолнечник, соя,
рапс и др.) служат сырьем для получения
масла промышленным способом.

Защитная
и теплоизоляционная.
Накапливаясь в подкожной жировой
клетчатке и вокруг некоторых органов
(почки, кишечник), жировой слой защищает
организм от механических повреждений.
Кроме того, благодаря низкой теплопроводности
слой подкожного жира помогает сохранить
тепло, что позволяет, например, многим
животным обитать в условиях холодного
климата. У китов, кроме того, он играет
еще и другую роль — способствует
плавучести.

Смазывающая
и водоотталкивающая.
Воска покрывают кожу, шерсть, перья,
делают их более эластичными и предохраняют
от влаги. Восковым налетом покрыты
листья и плоды растений; воск используется
пчелами в строительстве сот.

Регуляторная.
Многие гормоны являются производными
холестерола, например половые (тестостерон
у мужчин и прогестерон у женщин) и
кортикостероиды (альдостерон).

Метаболическая.
Производные холестерола, витамин D
играют ключевую роль в обмене кальция
и фосфора. Желчные кислоты участвуют в
процессах пищеварения (эмульгирование
жиров) и всасывания высших карбоновых
кислот.

Липиды
являются источником метаболической
воды. При окислении жира образуется
примерно 105 г воды. Эта вода очень важна
для некоторых обитателей пустынь, в
частности для верблюдов, способных
обходиться без воды в течение 10-12 суток:
жир, запасенный в горбе, используется
именно на эти цели. Необходимую для
жизнедеятельности воду медведи, сурки
и другие животные в спячке получают в
результате окисления жира.

Химический
состав

Клеточная
стенка растительных клеток состоит,
главным образом, из полисахаридов. Все
компоненты, входящие в состав клеточной
стенки, можно разделить на 4 группы:

Структурные компоненты,
представленные целлюлозой у большинства
автотрофных растений.

Компоненты матрикса, т.
е. основного вещества, наполнителя
оболочки – гемицеллюлозы, белки, липиды.

Компоненты, инкрустирующие клеточную
стенку, (т.е. откладывающиеся и выстилающие
ее изнутри) – лигнин и суберин.

Компоненты, адкрустирующие стенку,
т.е. откладывающиеся на ее поверхности,
— кутин, воск.

Основной
структурный компонент оболочки
– целлюлоза представлена
неразветвленными полимерными молекулами,
состоящими из 1000-11000 остатков — D
глюкозы, соединенных между собой
гликозидными связями. Наличие гликозидных
связей создает возможность образования
поперечных стивок. Благодаря этому,
длинные и тонкие молекулы целлюлозы
объединяются в элементарные фибриллы
или мицеллы. Каждая мицелла состоит из
60-100 параллельно расположенных цепей
целлюлозы. Мицеллы сотнями группируются
в мицеллярные ряды и составляют
микрофибриллы диаметром 10-15 нм. Целлюлоза
обладает кристаллическими свойствами
благодаря упорядоченному расположению
мицелл в микрофибриллах. Микрофибриллы,
в свою очередь перевиваются между собой
как пряди в канате и объединяются в
макрофибриллы. Макрофибриллы имеют
толщину около 0,5 мкм. и могут достигать
в длину 4мкм. Целлюлоза не обладает ни
кислыми, ни щелочными свойствами. По
отношению к повышенным температурам
она достаточно стойка и может быть
нагрета без разложения до температуры
200^оС..
Многие из важных свойств целлюлозы
обусловлены ее высокой стойкостью по
отношению к ферментам и химическим
реагентам. Она не растворима в воде, в
спирте, в эфире и в других нейтральных
растворителях; не растворяется в кислотах
и щелочах. Целлюлоза, пожалуй, самый
распространенный вид органических
макромолекул на Земле.

Микрофибриллы
оболочки погружены в аморфный пластичный
гель – матрикс. Матрикс является
наполнителем оболочки. В состав матрикса
оболочек растений входят гетерогенные
группы полисахаридов, называемые
гемицеллюлозами и пектиновыми веществами.

Гемицеллюлозы представляют
собой ветвящиеся полимерные цепи,
состоящие из различных остатков гексоз
(D-глюкоза, D-галактоза, манноза),

пентоз
(L-ксилоза, L-арабиноза) и уриновых кислот
(глюкуроновая и галактуроновая). Эти
компоненты гемицеллюлоз сочетаются
между собой в разных количественных
отношениях и образуют разнообразные
комбинации.

Цепочки
гемицеллюлоз состоят из 150-300 молекул
мономеров. Они значительно короче. Кроме
этого цепи не кристаллизуются и не
образуют элементарных фибрилл.

Именно
поэтому гемицеллюлозы нередко называют
полуклетчатками. На их долю приходится
около 30-40 % сухого веса клеточных стенок.

По
отношению к химическим реагентам
гемицеллюлозы гораздо менее стойки,
чем целлюлоза: они растворяются в слабых
щелочах без подогревания; гидролизуются
с образованием сахаров в слабых растворах
кислот; растворяются полуклетчатки и
в глицерине при температуре 300^о С.

Гемицеллюлозы
в теле растений играют:

Механическую
роль, участвуя наряду с целлюлозой и
другими веществами в построении клеточных
стенок.

Роль
запасных веществ, отлагающихся, а затем
расходующихся. При этом функцию запасного
материала несут преимущественно гексозы;
а гемицеллюлозы с механической функцией
обычно состоят из пентоз. В качестве
запасных питательных веществ гемицеллюлозы
отлагаются также в семенах многих
растений.

Пектиновые
вещества имеют
довольно сложный химический состав и
строение. Это гетерогенная группа, в
которую входят разветвленные полимеры,
несущие отрицательные заряды из-за
множества остатков галактуроновой
кислоты. Характерная особенность:
пектиновые вещества сильно набухают в
воде, а некоторые в ней растворяются.
Легко они разрушаются и под действием
щелочей и кислот.

Все
клеточные стенки на ранней стадии
развития почти целиком состоят из
пектиновых веществ. Межклеточное
вещество срединной пластинки, как бы
цементирующее оболочки соседних стенок,
состоит также из этих веществ, главным
образом из пектата кальция. Пектиновые
вещества, хотя и в небольших количествах,
имеются в основной толщине и взрослых
клеток.

В
состав матрикса клеточных стенок помимо
углеводных компонентов входит также
структурный белок, называемый экстенсином.
Он является гликопротеином, углеводная
часть которого представлена остатками
сахара арабинозы.

В
основу классификации витаминов положен
принцип растворимости их в воде и жире.

Водорастворимые
витамины: В1
(тиамин), В2 (рибофлавин), PP (никотиновая
кислота), В3 (пантотеновая кислота), В6
(пиридоксин), В12 (цинкобаламин), Вc
(фолиевая кислота), H (биотин), N (липоева
кислота), P (биофлаваноиды), C (аскорбиновая
кислота) – участвуют в структуре и
функционировании ферментов.

Жирорастворимые
витамины: А
(ретинол), провитамин А (каротин), D
(кальцеферолы), Е (токоферолы), K
(филлохиноны).

Жирорастворимые
витамины входят в структуру мембранных
систем, обеспечивая их оптимальное
функциональное состояние.

Имеются
также витаминоподобные
вещества: В13
(оротовая кислота), В15 (пангамовая
кислота), В4 (холин), В8 (инозитол), Вт
(карнитин), h2 (параминбензойная кислота),
F (полинасыщенные жирные кислоты), U
(S=метилметионин-сульфат-хлорид).

Углеводы

Углеводы – природные органические соединения, состоящие из молекул углерода и воды.

Для нашего организма углеводы являются основным «топливом», обеспечивающим энергией все процессы, происходящие в теле человека.

Наш организм способен запасать углеводы в виде гликогена, который откладывается в печени и мышцах.

Углеводы участвуют в синтезе заменимых аминокислот, являются материалом для роста клеток и питанием для мозга. В организме углеводы преобразуются в глюкозу, которая необходима для адекватной работы всего организма и особенно мозга. Углеводы являются мгновенным источником энергии.

Углеводы можно разделить на простые и сложные. К продуктам, содержащим простые углеводы, относятся мед, сахар, кукурузный сироп, белый хлеб. Сложные углеводы содержатся вмакаронах, рисе и картофеле, во фруктах, ягодах и овощах, бобовых, орехах и цельнозерновых продуктах.

Сложные углеводы состоят из молекул сахара, которые связаны вместе в длинные (более 9 мономеров) цепи. К сложным углеводам относятся крахмал, гликоген, инулин, некрахмальные полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлозы, пектин). Простые углеводы состоят из 1-2 мономеров, к ним относятся сахара (содержат 1-2 мономера) глюкоза,фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза, сахароза, мальтоза и лактоза.

Ягоды, овощи и цельнозерновые продукты помимо углеводов содержат витамины, клетчатку и антиоксиданты, которые важны для хорошего здоровья и самочувствия. Цельнозерновые продукты содержат также жирные кислоты, магний, витамины группы В, фолат и цинк. Фрукты и крахмалистые овощи содержат, помимо указанных выше нутриентов, фитонутриенты, такие как флавоноиды и каротиноиды.

При употреблении простых углеводовуровень сахара в крови быстро поднимается и также быстро снижается. При употреблении сложных углеводов организму необходимо сперва разложить их до простых углеводов, а затем – до глюкозы. Этот процесс занимает больше времени, таки образом уровень сахара в крови повышается медленнее, и такие углеводы с меньшей вероятностью превращаются в жир.

Если вы употребляете с пищей избыточное количество углеводов, уровень сахара в крови может стать слишком высоким. Это заставит организм вырабатывать больше инсулина, который способствует преобразованию глюкозы в триглицериды — основной материал жировой ткани. Накопление избыточного количества жировой ткани может быть вредно для здоровья.

В условиях недостатка углеводов наш организм вынужден использовать белок или жир для получения энергии. Поскольку белки являются строительными блоками для организма, использование их в качестве источника энергии может неблагоприятно сказаться на здоровье. При использовании жиров в качестве источника энергии в организме образуются кетоновые тела. Повышенный уровень кетонов в крови называется кетозом. Кетоз может быть опасен для организма.Также при низком содержании углеводов в рационе может возникнуть запор из-за недостатка клетчатки и питательных веществ.

Используйте в питании цельнозерновые продукты, сократите количество обычного хлеб и выпечки. Целые фрукты и овощи лучше, чем соки. Хорошо заменить картофель, особенно картофель фри, нутом, чечевицей, фасолью и другими бобовыми.

Количество углеводов, которое необходимо человеку, зависит от возраста, пола, роста, веса и уровня активности. 50—60% ежедневных калорий должны поступать из углеводов (то есть от 257 до 586г/сутки).

Физиологическая потребность в усвояемых углеводах для взрослого человека составляет. Физиологическая потребность в углеводах – для детей до года 13 г/кг массы тела, для детей старше года – от 170 до 420 г/сутки. Физиологическая потребность в пищевых волокнах для взрослого человека составляет 20 г/сутки, для детей старше 3 лет – 10 — 20 г/сутки.

Функции углеводов в организме – питание человека [УСТАРЕЛО]

Глава 4. Углеводы

В организме человека углеводы выполняют пять основных функций. Они производят энергию, хранят энергию, строят макромолекулы, экономят белок и помогают в метаболизме липидов.

Производство энергии

Основная роль углеводов заключается в снабжении энергией всех клеток организма. Многие клетки предпочитают глюкозу в качестве источника энергии по сравнению с другими соединениями, такими как жирные кислоты. Некоторые клетки, такие как эритроциты, способны производить клеточную энергию только из глюкозы. Мозг также очень чувствителен к низким уровням глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозу для производства энергии и функций (если только не находится в условиях экстремального голодания). Около 70 процентов глюкозы, поступающей в организм в результате пищеварения, перераспределяется (печенью) обратно в кровь для использования другими тканями. Клетки, которым требуется энергия, удаляют глюкозу из крови с помощью транспортного белка в своих мембранах. Энергия глюкозы исходит от химических связей между атомами углерода. Энергия солнечного света требовалась для образования этих высокоэнергетических связей в процессе фотосинтеза. Клетки в нашем организме разрывают эти связи и захватывают энергию для осуществления клеточного дыхания. Клеточное дыхание — это в основном контролируемое сжигание глюкозы по сравнению с неконтролируемым сжиганием. Клетка использует множество химических реакций на нескольких ферментативных стадиях, чтобы замедлить высвобождение энергии (без взрыва) и более эффективно улавливать энергию, удерживаемую химическими связями в глюкозе.

Первая стадия распада глюкозы называется гликолизом. Гликолиз, или расщепление глюкозы, представляет собой сложную серию из десяти стадий ферментативной реакции. Второй этап распада глюкозы происходит в органеллах фабрики энергии, называемых митохондриями. Один атом углерода и два атома кислорода удаляются, что дает больше энергии. Энергия этих углеродных связей переносится в другую область митохондрий, делая клеточную энергию доступной в форме, которую клетки могут использовать.

Рисунок 4.10 Клеточное дыхание

Клеточное дыхание — это процесс, посредством которого энергия захватывается из глюкозы.

Аккумулятор энергии

Если в организме уже достаточно энергии для поддержания своих функций, избыток глюкозы откладывается в виде гликогена (большая часть которого хранится в мышцах и печени). Молекула гликогена может содержать более пятидесяти тысяч отдельных единиц глюкозы и сильно разветвлена, что позволяет глюкозе быстро распространяться, когда она необходима для производства клеточной энергии.

Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 килокалориям: 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени. Длительное использование мышц (например, упражнения в течение более нескольких часов) может истощить энергетический запас гликогена. Помните, что это называется «ударом в стену» или «стуком» и характеризуется усталостью и снижением физической работоспособности. Наступает ослабление мышц, потому что для преобразования химической энергии жирных кислот и белков в полезную энергию требуется больше времени, чем для преобразования глюкозы. После длительных упражнений гликоген уходит, и мышцы должны больше полагаться на липиды и белки в качестве источника энергии. Спортсмены могут немного увеличить свой запас гликогена, снизив интенсивность тренировок и увеличив потребление углеводов до 60-70 процентов от общего количества калорий за три-пять дней до соревнования. Людям, которые не занимаются тяжелыми тренировками и решили пробежать 5-километровый забег ради удовольствия, не нужно съедать большую тарелку макарон перед забегом, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации увеличенного мышечного гликогена.

Печень, как и мышцы, может запасать энергию глюкозы в виде гликогена, но, в отличие от мышечной ткани, она жертвует своей запасенной энергией глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий. Приблизительно четверть общего содержания гликогена в организме находится в печени (что эквивалентно примерно четырехчасовому запасу глюкозы), но это сильно зависит от уровня активности. Печень использует этот запас гликогена, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Когда запасы гликогена в печени истощаются, глюкоза вырабатывается из аминокислот, полученных при разрушении белков, для поддержания метаболического гомеостаза.

Создание макромолекул

Хотя большая часть поглощаемой глюкозы используется для производства энергии, некоторое количество глюкозы превращается в рибозу и дезоксирибозу, которые являются важными строительными блоками важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ. Глюкоза дополнительно используется для образования молекулы НАДФН, которая важна для защиты от окислительного стресса и используется во многих других химических реакциях в организме. Если вся энергия, запасы гликогена и строительные потребности организма удовлетворены, избыток глюкозы может быть использован для образования жира. Вот почему диета со слишком высоким содержанием углеводов и калорий может привести к увеличению веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.

Рисунок 4.11 Химическая структура дезоксирибозы

Молекула сахара дезоксирибоза используется для построения основы ДНК. Изображение предоставлено rozeta / CC BY-SA 3.0

Рисунок 4.12 Двухцепочечная ДНК

Изображение от Forluvoft / Public Domain

В ситуации, когда глюкозы недостаточно для удовлетворения потребностей организма, глюкоза синтезируется из аминокислот. Поскольку запасной молекулы аминокислот нет, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Присутствие достаточного количества глюкозы в основном избавляет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется. Таким образом, глюкоза дополнительно оказывает «жиросберегающий» эффект. Это связано с тем, что увеличение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который заставляет клетки использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Адекватный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз – метаболическое состояние, возникающее в результате повышения уровня кетоновых тел в крови. Кетоновые тела являются альтернативным источником энергии, который клетки могут использовать при недостаточном поступлении глюкозы, например, во время голодания. Кетоновые тела имеют кислую среду, и их высокое содержание в крови может привести к тому, что она станет слишком кислой. Это редко встречается у здоровых взрослых, но может возникать у алкоголиков, людей, страдающих от недоедания, и у людей с диабетом 1 типа. Минимальное количество углеводов в рационе, необходимое для подавления кетоза у взрослых, составляет 50 граммов в день.

Углеводы имеют решающее значение для поддержания самой основной функции жизни — производства энергии. Без энергии не осуществляется ни один из других жизненных процессов. Хотя наши тела могут синтезировать глюкозу, это происходит за счет разрушения белка. Однако, как и в случае со всеми питательными веществами, углеводы следует потреблять в умеренных количествах, поскольку их слишком много или слишком мало в рационе может привести к проблемам со здоровьем.

Какова функция углеводов? Факты и многое другое

Углеводы обеспечивают людей энергией и являются важной частью здорового питания.

Однако употребление слишком большого количества углеводов или выбор неправильного типа может привести к увеличению веса или другим проблемам со здоровьем.

В этой статье мы рассмотрим функцию углеводов, а также откуда они берутся, как организм их перерабатывает и какие из них выбрать.

Поделиться на PinterestСладкий картофель — хороший источник сложных углеводов.

Углеводы обеспечивают человека энергией. Люди также могут получать энергию из продуктов, содержащих белки и жиры, но предпочтительным источником для организма являются углеводы.

Если у человека недостаточно углеводов, его тело будет использовать белки и жиры в качестве источника энергии.

Однако, поскольку белок жизненно важен для многих других важных функций, таких как строительство и восстановление тканей, организм предпочитает не использовать его для получения энергии.

Углеводы расщепляются в организме до глюкозы. Глюкоза перемещается из кровотока в клетки организма с помощью гормона инсулина. Все клетки в организме человека используют глюкозу для своего функционирования.

Мозг использует 20–25% глюкозы человека, когда он находится в состоянии покоя и зависит от постоянного снабжения.

Откуда берутся углеводы?

Люди получают углеводы из пищи. Все растения содержат углеводы, которые обычно составляют значительную часть рациона питания людей.

Углеводы состоят из молекул сахара, называемых сахаридами. Эти молекулы содержат углерод, водород и кислород.

Ученые классифицируют углеводы как простые и сложные, в зависимости от того, сколько молекул сахара они содержат.

Простые углеводы

Простые углеводы содержат одну или две молекулы сахара и включают глюкозу, фруктозу, сахарозу и лактозу.

Простые углеводы естественным образом содержатся в:

фруктах
фруктовых соках
молоке
молочных продуктах

сложных углеводах

Сложные углеводы содержат более длинные и сложные цепочки сахаров. К ним относятся олигосахариды и полисахариды. Сложные углеводы также содержат клетчатку и крахмал.

Примеры сложных углеводов включают:

цельнозерновые продукты, включая некоторые виды хлеба, крупы, макаронные изделия и рис
горох и бобы
овощи и фрукты

рафинированные углеводы

рафинированные углеводы путем обработки, которая удаляет некоторые из их ингредиентов, таких как клетчатка и минералы.

Эти углеводы включают подсластители и кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, которые производители часто добавляют в обработанные пищевые продукты.

Примеры рафинированных углеводов включают:

белый хлеб, макаронные изделия и рис
обработанные сухие завтраки
торты, сладости и выпечку
подсластители и кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы

организм расщепляет глюкозу на углеводы использовать их как:

постоянный источник энергии для функций организма
быстрый и мгновенный источник энергии при физических упражнениях
запас энергии, который тело хранит в мышцах или печени и высвобождает при необходимости

Если организм уже запасает достаточно энергии и не нуждается в дополнительной, он превращает глюкозу в жир, что может привести к увеличению веса.

Глюкоза не может оставаться в кровотоке, так как может быть опасной и токсичной. После того, как человек поел, поджелудочная железа вырабатывает инсулин, чтобы помочь переместить глюкозу в клетки организма, которые могут использовать или хранить ее.

Инсулин отвечает за предотвращение слишком высокого уровня сахара в крови человека.

Диета, содержащая много сладких продуктов и углеводов, может привести к чрезмерной зависимости от реакции инсулина, что может привести к таким проблемам со здоровьем, как диабет или ожирение.

Для получения дополнительных научных ресурсов по питанию посетите наш специальный центр.

Когда человек ест больше углеводов, чем ему нужно, он может откладывать избыточную глюкозу в виде жира. Если кто-то очень активен или много занимается спортом, он может относительно быстро израсходовать эти углеводы.

Однако люди, которые не используют эти углеводы, могут обнаружить, что они прибавляют в весе.

Сложные углеводы, такие как коричневый рис, цельнозерновой хлеб и овощи, высвобождают энергию медленнее и дольше сохраняют чувство сытости.

Выбор сложных углеводов и крахмалистых овощей может быть более полезным для человека способом включения этого жизненно важного макроэлемента в свой рацион.

More healthful starchy vegetables include:

sweet potato
parsnip
squash and pumpkin
turnip and swede
beets
yams

Legumes, such as beans and peas, also contain complex carbohydrates, and they может быть отличным продуктом питательной диеты.

Зерновые составляют значительную часть рациона многих людей. Диетические рекомендации для американцев на 2015–2020 годы рекомендуют потреблять 6 унций зерна в день при диете в 2000 калорий.

Не менее половины этого количества должны составлять цельные зерна, а не очищенные или обработанные зерна.

Хороший способ добиться этого — либо искать продукты из 100% цельного зерна, либо выбирать продукты, содержащие не менее 50% цельного зерна.

Простые и рафинированные углеводы, такие как сладкие закуски и напитки, белый хлеб и макаронные изделия, а также белый картофель, могут иметь негативные последствия, если человек ест их слишком много.

Организм очень быстро усваивает сахар из этих продуктов, что дает быстрый прилив энергии, но не дает чувства сытости надолго. Этот эффект может привести к перееданию.

Полезные заменители

Для поддержания здоровой диеты человек может попробовать следующие заменители:

заменить белую пасту или рис цельнозерновыми видами
заменить сэндвич из белого хлеба салатом из киноа или печеным бататом и добавить овощи к еде
вместо того, чтобы есть обработанные хлопья для завтрака, замочите на ночь цельнозерновые овсяные хлопья в кокосовом молоке с корицей и добавьте чернику
замените кусок пиццы на полезный и сытный суп с овощами, чечевицей или бобами

Углеводы необходимы для обеспечения организма насыщает тело энергией и помогает ему функционировать оптимально. У людей могут быть разные потребности в углеводах в зависимости от их образа жизни, веса и уровня активности.

Большинство людей могут обеспечить себе здоровое питание, включив в свой рацион сложные углеводы и ограничив потребление рафинированных углеводов.

Углеводы их функции: Состав, свойства и функции углеводов — урок. Биология, 9 класс.