Углеводы — основные функции в клетке простых и сложных: в чем заключается строительная, защитная и энергетическая роль
Для поддержания нормальной жизнедеятельности человеку необходимо употреблять белки, жиры и углеводы. И ни один элемент нельзя взять и перестать принимать. Недостаток каждого из них может привести к тяжелым последствиям или даже к смерти….
Что такое углеводы
Углеводы
Так называют органические вещества, состоящие из молекул сахара. Эти соединения получили свое название из-за своего состава – углерод и вода, которые соединяются между собой. По-другому их называют сахаридами. В зависимости от количества молекул сахара их делят на моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды.
Клетки какого организма наиболее богаты ими? Наиболее богаты углеводами растения: содержание сахаров – до 80%, а у животных их не более 3%.
Сахариды играют важную роль. Главными их предназначениями являются:
- энергетическая,
- строительная,
- рецепторная,
- защитная,
- запасающая,
- регуляторная,
- метаболическая.
Следовательно, видна их важность в целом, без них невозможно представить существование животных и растений. А какова роль углеводов в клетке? В чем заключаются их главные миссии – строительная и энергетическая? Рассмотрим подробнее.
Это интересно! Что такое пластический и энергетический обмен
Строительная
Строительная, или структурная, – это основная функция углеводов, которая заключается в том, что это строительный материал для клеток. Какие углеводы выполняют в клетке строительную миссию? В ней участвуют целлюлоза, хитин, рибоза и дезоксирибоза.
Так, например, у грибов и членистоногих строительную функцию выполняет хитин, а целлюлоза (полисахарид) – у растений. Таким образом придается прочность клетке. У растительной содержание целлюлозы достигает 40%, поэтому они хорошо держат форму. Структурная функция мальтозы – обеспечение образования новых клеток прорастающих семян.
Углеводы, роль в клетке
Рибоза и дезоксирибоза участвуют в построении таких молекул, как РНК, ДНК, АТФ и другие. Образование новых молекул происходит постоянно, а с разрушением старых освобождается свободная энергия. При построении мембраны цитоплазмы также проявляется рецепторная функция углеводов, а именно передаются сигналы из внешнего мира.
Таким образом, строительная функция углеводов имеет большое значение для всех процессов, как и энергетическая.
Энергетическая функция
Это основная роль таких органических соединений, и только они дают больше всего энергии. Так, при распаде 1 грамма освобождается 4,1 ккал (38,9 кДж) и 0,4 грамма воды. Такой энергии не может дать ни один другой элемент клетки, поэтому они обеспечивают весь организм нужным ее количеством. Именно они поддерживают тонус, придают жизненные силы и энергию, а главное – позволяют организмам существовать.
Энергетическую миссию выполняют мальтоза, сахароза, фруктоза и глюкоза. Они служат источниками клеточного дыхания, энергией для прорастания семян, фотосинтеза и других важных биологических процессов.
Важно! Шоколадки, конфеты и другие сладости, помимо выделения гормона радости, также содержат огромное количество сахаридов, поэтому и являются отличным источником энергии и заряда бодрости. Это и есть главная функция простых углеводов в клетке.
Такая энергия позволяет человеку активно заниматься спортом, умственной деятельностью, а также участвуют во многих жизненно важных системах:
- газообменная,
- выделительная,
- кровеносная,
- строительная и другие.
Поэтому без энергетической подпитки человек не сможет нормально существовать.
Защитная
Защитная функция очень важна. Практически в каждом органе существуют железы, которые выделяют некий секрет. А он, в свою очередь, большей частью состоит из сахаров. Этот секрет защищает внутренние органы, например выделительные или органы ЖКТ, от внешних факторов – микробов, химических или механических.
Углеводы
Защиту обеспечивают, по большей части, моносахариды – гепарин, хитин, камедь и слизь. А значит, это главная роль моносахаридов. Так, например, простой моносахарид хитин – оболочка панциря членистоногих и грибов. А гепарин выполняет миссию антикоагулянта. Также у растений существуют свои защитные механизмы – шипы и колючки, которые состоят из целлюлозы. Камедь и слизь возникает при травмах оболочки растений, для образования защитного слоя в местах травм.
Запасающая
Запасающая роль напрямую связана с энергетической ролью сахаров. Ведь энергия, которая поступает в организм, тратится не полностью, часть ее откладывается. Во время «аварийных ситуаций» она освобождается, например, во время голода или заболевания, для борьбы с вирусом.
Для этого предназначены следующие соединения:
- крахмал (инулин) – содержится в растениях,
- целлюлоза – также в растительных организмах,
- лактоза – в молоке млекопитающих животных,
- гликоген (животный жир) – в организме животных и людей.
Верблюжий жир служит не только запасом нужной энергии, но и может расщепляться в воду.
Таким образом, полисахариды помогают поддерживать нормальную жизнедеятельность.
Регуляторная
Под ней подразумевают способность сахаридов регулировать количество некоторых веществ в организме. Так, например, глюкоза, которая содержится в крови, регулирует гомеостаз и осмотическое давление. А клетчатка, которая плохо усваивается человеческим организмом, имеет грубую структуру, благодаря чему раздражает рецепторы желудка и быстрее продвигается в нем.
Метаболическая
Проявляется в способности моносахаридов синтезироваться в важные элементы для поддержания жизнедеятельности – полисахариды, нуклеотиды, аминокислоты и другие. Все это жизненно важно, поэтому углеводосодержащие продукты должны быть в рационе всегда.
Продукты с большим количеством сахаридов
Стоит помнить, что у растений сахариды синтезируются при фотосинтезе, но у животных они никак не появляются сами по себе. Получить нужную их дозу можно только с помощью еды.
Углеводы
Самое большое количество сахаридов содержится в рафинаде и меде. Сахар и рафинад целиком углеводны, а мед содержит глюкозу и фруктозу – до 80% от общей массы.
Большое содержание их в продуктах растений. Наибольшее количество во фруктах, ягодах, овощах, корнеплодах. Большой процент содержания в макаронах, сладостях, в мучных изделиях и продуктах брожения (пиве).
Важно! В продуктах животного происхождения углеводов очень мало. Например, лактоза – молочный сахар, содержится в молоке млекопитающих животных.
Важно помнить, что сахариды, особенно быстрые, являются источниками ожирения человеческого организма. Поэтому употреблять их нужно в очень ограниченном количестве, так, например, сладкое и хлебобулочные изделия, лучше убрать из рациона или свести к минимуму.
Роль углеводов в жизни клетки
Углеводы их функции, значение, где содержатся
Выводы
Углеводные соединения играют важную роль, без них живое просто перестанет существовать. Растения синтезируют их при фотосинтезе, с помощью хлорофиллов. А вот человек и животные их не синтезируют, именно поэтому нужно потреблять суточную норму из пищи. Наибольшее их количество содержится во фруктах, ягодах, хлебе, сладостях. А чистым сахаридом является сахар.
Каковы функции углеводов в клетке?
Для нормального функционирования человеческому организму необходимы фундаментальные вещества, из которых и строятся все структурные части клетки, ткани и вообще весь организм. Это такие соединения, как:
- белки;
- липиды;
- углеводы;
- нуклеиновые кислоты.
Все они очень важны. Нельзя выделить среди них более или менее значимые, ведь недостаток любого ведет организм к неминуемой гибели. Рассмотрим, что представляют собой такие соединения, как углеводы, и какую роль играют они в клетке.
Общее понятие об углеводах
С точки зрения химии углеводами называются сложные кислородсодержащие органические соединения, состав которых выражается общей формулой Cn(H2O)m. При этом индексы должны быть либо равны, либо больше четырех.
Общее содержание углеводов в клетках живых организмов неодинаково. Так, растительные содержат их около 80%, тогда как животные — всего 2-3%. Сами по себе данные молекулы не зря получили такое название. Ведь оно как раз и отражает их атомарный состав: атомы углерода и молекулы воды, соединенные определенным образом.
Функции углеводов в клетке схожи для растений, животных и человека. Какие они, рассмотрим ниже. Кроме того, сами по себе данные соединения очень различны. Существует целая классификация, которая объединяет их все в одну группу и делит при этом на разные ветви в зависимости от строения и состава.
Каково же строение молекул этого класса? Ведь именно это и будет определять, каковы функции углеводов в клетке, какую роль они будут играть в ней. С химической точки зрения все рассматриваемые вещества — это альдегидоспирты. В состав их молекулы входит альдегидная группировка -СОН, а также спиртовые функциональные группы -ОН.
Существует несколько вариантов формул, с помощью которых можно изобразить строение углевода.
- Молекулярная — отражает качественный и количественный состав соединения, но не показывает связи между атомами и не говорит о строении и свойствах.
- Структурная. Полная или сокращенная, отражает порядок соединения атомов в молекуле, поэтому по ней можно спрогнозировать свойства.
- Проекционные формулы Фишера. Сочетание горизонтальных и вертикальных линий, пересечение которых совпадает с количеством стереоцентральных атомов углерода. При этом атом альдегидной группы показывается отдельно.
- Формулы Хеуорса. Используются для написания циклической структуры сахаров, как простых, так и сложных.
Глядя на последние две формулы, можно спрогнозировать функции углеводов в клетке. Ведь станут понятны их свойства, а отсюда и роль.
Химические свойства, которые проявляют сахара, объясняются наличием двух разных функциональных групп. Так, например, как и спирты многоатомные, углеводы способны давать качественную реакцию со свежеосажденным гидроксидом меди (II), а как альдегиды, окисляются до глюконовой кислоты в результате реакции серебряного зеркала.
Классификация углеводов
Так как рассматриваемых молекул большое разнообразие, то химиками была создана единая классификация, которая объединяет все схожие соединения в определенные группы. Так, выделяют следующие типы сахаров.
- Простые, или моносахариды. Содержат одну субъединицу в составе. Среди них выделяют пентозы, гексозы, гептозы и прочие. Самые важные и распространенные — рибоза, галактоза, глюкоза и фруктоза.
- Сложные. Состоят из нескольких субъединиц. Дисахариды — из двух, олигосахариды — от 2 до 10, полисахариды — больше 10. Самые важные среди них: сахароза, мальтоза, лактоза, крахмал, целлюлоза, гликоген и прочие.
Функции углеводов в клетке и организме очень важны, поэтому значение имеют все перечисленные варианты молекул. Для каждой из них отводится своя роль. Какие же это функции, рассмотрим ниже.
Функции углеводов в клетке
Их несколько. Однако существуют те, которые можно назвать основными, определяющими, и есть второстепенные. Чтобы лучше разобраться в данном вопросе, следует все их перечислить более структурировано и понятно. Так мы выясним функции углеводов в клетке. Таблица, приведенная ниже, нам в этом поможет.
| Функция | Пример углевода |
| Энергетическая | Глюкоза, фруктоза, сахароза и прочие |
| Резервная или запасающая | Крахмал — у растений, гликоген — у животных |
| Структурная | Целлюлоза, полисахариды в совокупности с липидами |
| Защитная | Формируют слизевые защитные слои — гетероолигосахариды |
| Антикоагулянтная | Гепарин |
| Источники углерода | Все углеводы |
Очевидно, что переоценить значение рассматриваемых веществ сложно, так как именно они лежат в основе многих жизненно важных процессов. Рассмотрим некоторые функции углеводов в клетке более подробно.
Энергетическая функция
Одна из самых важных. Никакие продукты питания, потребляемые человеком, не способны дать ему такое количество килокалорий, как углеводы. Ведь именно 1 грамм данных веществ расщепляется с высвобождением 4,1 ккал (38,9 кДж) и 0,4 грамма воды. Такой выход способен обеспечить энергией работу всего организма.
Поэтому с уверенностью можно сказать, что углеводы в клетке выполняют функции поставщиков или источников силы, энергии, возможности к существованию, к осуществлению любого вида деятельности.
Давно замечено, что именно сладости, которые являются углеводами по большей части, способны быстро восстановить силы и придать энергии. Это касается не только физических тренировок, нагрузок, но и мыслительной деятельности. Ведь чем больше человек думает, решает, размышляет, учит и прочее, тем больше биохимических процессов происходит в его головном мозге. А для их осуществления нужна энергия. Где ее взять? Ответ простой: углеводы, вернее, продукты, которые их содержат, дадут ее.
Энергетическая функция, которую выполняют рассматриваемые соединения, позволяет не только двигаться и думать. Энергия нужна и на многие другие процессы:
- построения структурных частей клетки;
- газообмена;
- пластического обмена;
- выделения;
- кровообращения и проч.
Все жизненно важные процессы требуют источника энергии для своего существования. Это и обеспечивают для живых существ углеводы.
Пластическая
Другое название данной функции — строительная, или структурная. Оно говорит само за себя. Углеводы принимают активное участие в построении важных макромолекул в организме, таких как:
- ДНК.
- РНК.
- АТФ.
- АДФ и прочие.
Именно благодаря рассматриваемым нами соединениям происходит формирование гликолипидов — одних из важнейших молекул клеточных мембран. Кроме того, из целлюлозы, то есть полисахарида, построена клеточная стенка растений. Она же — основная часть древесины.
Если же говорить о животных, то у членистоногих (ракообразных, пауков, клещей), протистов в состав клеточной мембраны входит хитин — полисахарид. Этот же компонент встречается в клетках грибов.
Таким образом, углеводы в клетке выполняют функции строительного материала и позволяют формироваться многим новым структурам и распадаться старым с высвобождением энергии.
Запасающая
Данная функция очень важна. Не вся энергия, поступающая в организм с пищей, тратится сразу. Часть остается заключенной в молекулах углеводов и откладывается в виде запасных питательных веществ.
У растений это крахмал, или инулин, в клеточной стенке — целлюлоза. У человека и животных — гликоген, или животный жир. Это происходит для того, чтобы всегда был запас энергии на случай голодания организма. Так, например, верблюды запасают жир не только для получения энергии при его расщеплении, а, по большей части, для высвобождения необходимого количества воды.
Защитная функция
Наряду с описанными выше, функции углеводов в клетке живых организмов еще и защитные. В этом легко убедиться, если проанализировать качественный состав смолы и камеди, образующейся в месте ранения структуры дерева. По своей химической природе это моносахариды и их производные.
Такая вязкая жидкость не позволяет посторонним патогенным организмам проникать внутрь дерева и вредить ему. Так получается, что осуществляется выполнение защитной функции углеводов.
Также примером данной функции могут служить такие образования у растений, как шипы, колючки. Это — мертвые клетки, которые состоят преимущественно из целлюлозы. Они защищают растение от поедания животными.
Основная функция углеводов в клетке
Из тех функций, что мы перечислили, безусловно, можно выделить самую главную. Ведь все же задача каждого продукта, содержащего рассматриваемые вещества, — усвоиться, расщепиться и дать организму необходимую для жизни энергию.
Поэтому основная функция углеводов в клетке — энергетическая. Без достаточного количества жизненных сил не сможет нормально протекать ни один процесс, как внутренний, так и наружный (движение, мимика лица и прочее). А больше, чем углеводы, ни одно вещество не может дать энергетический выход. Поэтому мы и обозначаем данную роль как самую важную и значимую.
Продукты, содержащие углеводы
Еще раз обобщим. Функции углеводов в клетке следующие:
- энергетическая;
- структурная;
- запасающая;
- защитная;
- рецепторная;
- теплоизоляционная;
- каталитическая и прочие.
Какие же продукты необходимо употреблять, чтобы организм получал достаточное количество этих веществ каждый день? Небольшой список, в котором собраны только наиболее богатые углеводами продукты, поможет нам в этом разобраться.
- Растения, клубни которых богаты крахмалом (картофель, топинамбур и другие).
- Крупы (рис, перловка, гречка, пшено, овес, пшеница и прочие).
- Хлеб и все хлебобулочные изделия.
- Тростниковый или свекловичный сахар — это дисахарид в чистом виде.
- Макароны и все их разновидности.
- Мед — на 80% состоит из рацемической смеси глюкозы и фруктозы.
- Сладости — любые кондитерские изделия, которые сладки на вкус, являются источниками углеводов.
Однако злоупотреблять перечисленными продуктами также не стоит, ведь это может привести к излишнему отложению гликогена и, как следствие, ожирению, а также сахарному диабету.
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
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.
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 углеводов в организме человека
Роль углеводов в строении клеток организма трудно переоценить, но почему-то большинству людей кажется, что они лишь способствуют набору лишнего веса. На самом деле благодаря углеводам человек приобретает энергетический запас, который он затем использует при решении своих жизненных задач. Но и это далеко не всё значение, которое имеют эти полезные вещества.
Основная информация о значении углеводов
Углеводы питают клетки, наполняя их необходимым клеточным веществом, активизируют защитную функцию организма в борьбе против негативного воздействия внешней среды и помогают организму человека восстанавливаться после тяжёлых заболеваний. Основная функция углеводов в организме человека обусловлена процессами биохимии (это наука о химических элементах, характерных для жизнедеятельности живых организмов и обеспечивающих их нормальное функционирование). Как же они работают? После попадания в организм через пищу углеводы всасываются в кровь, окисляются и образуют энергию.
Другая часть этих химических элементов, не преобразовавшихся в активные, отправляется на реализацию другой функции, препятствующей накоплению кетонов в процессе окисления жиров.
Благодаря углеводам человек приобретает энергетический запас
Кетоны — это вещества, из которых клетки также берут энергию. Накопление кетонов негативно влияет на функционирование всего организма, так как по сути кетоны — это глюкоза, а её избыток в организме может привести к таким серьёзным заболеваниям, как сахарный диабет, заболевания кожи, желудочно-кишечного тракта и пр.
Функция простых углеводов — строительство клеток. Строительная функция восстанавливает травмированные части клеток, придаёт им силы и является катализатором дальнейшего развития. Ещё одна задача, которую выполняют эти элементы — регуляторная. Простые углеводы регулируют обмен веществ, стимулируют похудение и ускоряют переработку полученных питательных веществ организмом. Расщепление жиров и белков, попадающих в организм — это ферментативная задача инулинов. Именно она помогает распаду белков и жиров на более простые формы, которые легче усваиваются организмом и быстрее всасываются в кровь.
Принцип работы этих веществ следующий: содержащиеся в каких-либо продуктах углеводы попадают в организм. Всасываясь в кровь, они превращаются в глюкозу, которая и является главным производителем энергии. В результате человек чувствует прилив сил и бодрости. Кстати, они являются микронутриентами также, как и жиры, и белки. При переработке в организме они образуют другой вид ткани — гликоген. Когда весь важный гликоген рассасывается по организму, избыточный откладывается между мышцами, в печени, жировой ткани и других внутренних органах, включаясь в работу во время тяжёлых физических нагрузок, сна или приема пищи. Такой запас необходим, иначе все сигнальные системы организма отключатся, он перестанет реагировать на раздражители внешней среды. Затем нужно будет обеспечить поступление новых видов веществ, из которых можно будет набрать силу.
Кроме силы и активности, влиянию углеводов особенно подвержен мозг. Пожалуй, они являются основными элементами для нормального функционирования мозга. В этом случае особенное значение имеет количество потребляемых углеводов — чем их больше, тем более долгосрочный эффект они будут иметь, в противном случае, реакции мозга будут замедленными, сигналы краткими и нечеткими.
Таким образом становится понятно, что практически все органы в организме человека так или иначе зависят от количества поступающих в организм углеводов. Роль углеводов в клетке любого живого организма очень велика. Поэтому и важно, чтобы рацион был сбалансированным и качественным.
Питание должно быть сбалансированным
Важно. В организм должно поступать достаточно белков, жиров, углеводов и других химических элементов, чтобы он сам мог хорошо функционировать и развиваться.
Основные функции углеводов
Более подробно нужно разобрать, какие функции выполняют углеводы в живых организмах.
Энергетическая
Это основная функция простых углеводов в клетке. При воздействии углеводов на клетку, она начинает активно функционировать, выделять энергию, расти. В ней проявляются метаболические процессы. Любое животное или человек растут именно благодаря этой функции. У животных, например, углеводы формируют гликокаликс, так что справедливо утверждать, что у них это один из основных структурных материалов. Процесс начинается с окисления, при этом стоит иметь ввиду, что это может произойти как при воздействии кислорода на вещество, так и в полностью бескислородной среде. Если рассматривать растительные организмы, то и здесь есть углеводы, представленные в форме крахмала.
В целом печень в нормальных условиях может запасать до 10% от всего потребляемого гликогена, что делает жизнь гораздо проще и спокойнее. Недостаток гликогена может спровоцировать его поиск в других органах и, следовательно, неравномерное его распределение по организму, различные заболевания. Наиболее понятными примерами проявления энергетической функции являются глюкоза, сахароза и фруктоза. Наверняка, каждый человек не один раз замечал, какова реакция его тела на потребление сладкого: оно как будто сразу наполняется силами, происходит полное восстановление и обновление не только физических, но и моральных сил, мозг начинает работать быстрее.
Кроме того, активизируются в организме и другие процессы, которые также важно перечислить:
- газообмен;
- выделительная способность;
- кровообращение;
- пластический обмен.
В результате можно сделать вывод, что почти каждый вид процесса в организме не может происходить без участия этого важного «болтика».
Почти каждый вид процесса в организме не может происходить без участия углеводов
Защитная способность
Это такая составляющая, которая предотвращает попадание в любой орган посторонних элементов, веществ и так далее. Защитная схема любого внутреннего органа построена таким образом, что при воздействии на него какого-то внешнего раздражителя, он скорее всего выделит специальную жидкость — слизь. Именно в ней и выполняют свою функцию углеводы.
В составе слизи они образуют в каком-то смысле броню, которая не позволяет различным условиям и раздражителям внешней среды проникнуть внутрь, травмировать орган, занести инфекцию. Кроме того, они спасают ещё и от механических повреждений. Углеводы в этих ситуациях буквально встают на защиту органа, который и был травмирован в результате «атаки» неблагоприятных элементов.
На заметку! Биология утверждает, что при достаточном количестве углеводов в теле человека значительно снижается вероятность заболеваний, вызванных попаданием в кровь различных вирусов и бактерий. При взаимодействии углеводов с жирами происходит усиление защитной функции.
Структурная функция
Как понятно из названия, эта функция предполагает образование какой-либо структуры, то есть строительства. Из этого следует, что построение почти каждой клеточки организма зависит от того, сколько углеводов в нем есть на данный момент. Эта опорная функция структурирует работу всего организма.
Важно употреблять как можно больше продуктов, содержащих углеводы, чтобы восстановить и нормализировать функции, обеспечивающие бесперебойный рост организма, работу мышц, да и в целом, всего тела вообще.
Важно. Главное, на что нужно обратить внимание – для лучшего эффекта выполнения строительства клеток углеводы должны употребляться не по отдельности от разных витаминов и минеральных веществ, а с приемом пищи комплексно.
Особое внимание, конечно, стоит уделять белкам, так как именно во взаимодействии с ними углеводы лучше усваиваются и заполняют ослабленные клетки, что создает абсолютно иной уровень взаимодействия углеводов с организмом человека.
Запасающая функция
Эта функция очень похожа на защитную. Организм способен накапливать углеводы для того, чтобы в экстремальных ситуациях (если запасы углеводов не пополняются в течение хотя бы 5 часов) запас в прослойке подкожного жира или в другом месте пришел на помощь и спас человека от голодной смерти. Т. е. углеводы не позволят человеку сразу же умереть от голода, если он вдруг на какое-то время остался без питания. В нужный момент сработает как раз запасная функция и доставит нужные микроэлементы к жизненно важным органам.
Организм способен накапливать углеводы
Сигнальная функция
Разбираясь в том, для чего нужны углеводы, нельзя не отметить специальную сигнальную функцию, которую они осуществляют. Это способность углеводов служить средством соединения между тканями и жидкостями в организме, обеспечивать работу межклеточного вещества, регулировать передачу одних веществ к другим, а также жизнедеятельность каждой клетки. Углеводы обеспечивают реакцию организма на внешние раздражители, что помогает определять, является ли тот или иной раздражитель опасным или нет. Без этой функции резко возросла бы вероятность травм, так как клетки не успевали бы вовремя реагировать на внешние раздражители. Это ещё спасает и от распространения заболеваний, так как своевременный сигнал вовремя воспринимается мозгом, который блокирует распространение инфекции.
Строительная
Это отдельный класс функций, выполняемых углеводами. Пожалуй, она также относится к основным. Инулин является одной из составляющих клетки. Это происходит как в растительных, так и в животных клетках. В растительных клетках он формирует хитин, а в животных — гликокаликс.
Особую роль он играет в строении желудка. Если инулин функционирует хорошо, то проблем с работой желудочно-кишечного тракта возникнуть не должно. Работая в клетке, гликоген воспринимает раздражения от окружающей среды и передаёт их в клетку, которая потом самостоятельно регулирует свою работу. Благодаря углеводам, организм человека является таким, какой он есть, а каждая клетка имеет в составе то, что имеет.
Транспортная
Транспортная задача углеводов — передать информацию от одной клетки к другой. При этом, углеводы передают не всю информацию, а лишь ту, передача которой является безопасной и не способна навредить ни рецептору, ни донору.
Транспортная задача углеводов — передать информацию от одной клетки к другой
Передачу различных веществ нельзя осуществить, если в них есть хотя бы намёк на какую-либо инфекцию, которая может заразить весь организм. Эта функция имеет первостепенную важность, так как организм – это система, в которой всё взаимосвязано, а углеводы подчёркивают, насколько связаны все клетки. Недостаток этого элемента может привести к различным неприятным заболеваниям, именно поэтому нужно следить за уровнем углеводов в крови.
Регуляторная
Углеводы формируют системы гликопротеидов — мембранных рецепторов, отвечающих за осмотическое давление в организме. Оно формируется под воздействием глюкозы и зависит от её уровня. В результате углеводы воздействуют на пищеварение, улучшают всасывание различных полезных веществ, обеспечивая их совместимость с другими составляющими той или иной клетки или органа. Они же регулируют осмотическое давление в крови и поддерживают стабильность гомеостаза.
Опорная функция
Инулин принимает непосредственное участие в создании различных опорных структур, то есть того, из чего формируется сама клетка. Такими элементами построения являются хитин и целлюлоза. Опорной эта функция называется потому, что она описывает то, насколько важной является база из инулинов.
Роль углеводов в организме человека
Таким образом, основное значение инулина — выработка энергии. Углеводы бывают простыми и сложными. В зависимости от состава, они или легко усваиваются организмом или на их усвоение уходит много времени, поэтому разделяются на простые и сложные. Потреблять важно оба вида, чтобы не было дефицита.
Важно. От того, какую пищу употребляет человек, зависят практически все процессы его жизнедеятельности. Поэтому важно контролировать качество потребляемых инулинов, правильно определять их объём.
Подводя итог по значению этого материала для организма, стоит отметить, что без непосредственного участия углеводов невозможна нормальная работа организма. Чтобы быть здоровым, нужно соблюдать не только баланс жиров, но и инулина. Кстати, от углеводов зависит, сколько сил будет на тренировке, а, следовательно, и сколько калорий сожжется. Поэтому для людей, которые активно занимаются спортом, существует своя норма по потреблению этих веществ.
Функции углеводов в организме | krok8.com
Содержание:Углеводы, как и другие макронутриенты (жиры и белки), не ограничиваются выполнением какой-то одной функции в организме человека. Помимо того, что обеспечение энергией основная функциональная роль углеводов, они так же необходимы для нормальной деятельности сердца, печени, мышц и центральной нервной системы. Являются важной составляющей в регуляции обмена белков и жиров.
Основные биологические функции углеводов, для чего они необходимы в организме
- Энергетическая функция.
Главная функция углеводов в организме человека. Являются основным энергетическим источником для всех видов работ, происходящих в клетках. При расщеплении углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50 – 60 % суточного энергопотребления организма и все энергетические расходы мозга (мозг поглощает около 70% глюкозы, выделяемой печенью). При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена. - Пластическая (строительная) функция.
Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АДФ, АТФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей. - Запасающая функция.
Углеводы запасаются (накапливаются) в скелетных мышцах (до 2%), печени и других тканях в виде гликогена. При полноценном питании в печени может накапливаться до 10% гликогена, а при неблагоприятных условиях его содержание может снижаться до 0,2% массы печени. - Защитная функция.
Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, которые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и вирусов, а также от механических повреждений. - Регуляторная функция.
Входят в состав мембранных рецепторов гликопротеидов. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы, от концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови. Клетчатка из пищи не расщепляется (переваривается) в кишечнике, однако активирует перистальтику кишечного тракта, ферменты, использующиеся в пищеварительном тракте, улучшая пищеварение и усвоение питательных веществ.
Далее приведены основные группы и виды углеводов.
Группы углеводов
- Простые (быстрые) углеводы
Различают два вида сахаров: моносахариды и дисахариды. Моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, глюкоза, фруктоза или галактоза. Дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой. Быстро повышают содержание сахара в крови и обладают высоким гликемическим индексом. - Сложные (медленные) углеводы
Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К данному виду углеводов относятся, в частности, декстрины, крахмалы, гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи. Постепенно повышают содержание глюкозы и имеют низкий гликемический индекс. - Неусваиваемые (волокнистые)
Клетчатка (пищевые волокна), не обеспечивают организм энергией, но играет огромную роль в его жизнедеятельности. Содержится главным образом в растительных продуктах с низким или очень низким содержанием сахара. Следует заметить, что клетчатка замедляет усвоение углеводов, белков и жиров (может быть полезным при похудении). Является источником питания для полезных бактерий кишечника (микробиом)
Виды углеводов
Моносахариды
- Глюкоза
Моносахарид, бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, содержится практически в каждой углеводной цепочке. - Фруктоза
Фруктовый сахар в свободном виде присутствует почти во всех сладких ягодах и плодах, самый сладкий из сахаров. - Галактоза
Не встречается в свободной форме; в связанном с глюкозой виде он образует лактозу, молочный сахар.
Дисахариды
- Сахароза
Дисахарид, состоящий из комбинации фруктозы и глюкозы, имеет высокую растворимость. Попадая в кишечник, распадается на данные компоненты, которые затем всасываются в кровь. - Лактоза
Молочный сахар, углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах. - Мальтоза
Солодовый сахар, легко усваивается организмом человека. Образуется в результате объединения двух молекул глюкозы. Мальтоза возникает в результате расщепления крахмалов в процессе пищеварения.
Полисахариды
- Крахмал
Порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Крахмал является наиболее распространенным углеводом в рационе человека и содержится во многих основных продуктах питания. - Клетчатка
Сложные углеводы, представляющие собой жесткие растительные структуры. Составная часть растительной пищи, которая не переваривается в организме человека, но играет огромную роль в его жизнедеятельности и пищеварении. - Мальтодекстрин
Порошок белого или кремового цвета, со сладковатым вкусом, хорошо растворим в воде. Представляет собой промежуточный продукт ферментного расщепления растительного крахмала, в результате чего молекулы крахмала делятся на фрагменты – декстрины. - Гликоген
Полисахарид, образованный остатками глюкозы; основной запасной углевод, нигде кроме организма не встречается. Гликоген, образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы в организме человека.
Основные углеводные источники для организма
Главными источниками углеводов из пищи являются: фрукты, ягоды и другие плоды, из приготовленных – хлеб, макароны, крупы, сладости. Картофель содержит углеводы в виде крахмала и пищевых волокон. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70—80 % глюкозы и фруктозы.
Источники: ☰
- Carbohydrates
⚠ [ Все материалы носят ознакомительный характер. Отказ от ответственности krok8.com ]
JavaScript не работает — функционал сайта нарушен.
основные функции в клетке простых и сложных: в чем заключается строительная, защитная и энергетическая роль
Для поддержания нормальной жизнедеятельности человеку необходимо употреблять белки, жиры и углеводы. И ни один элемент нельзя взять и перестать принимать. Недостаток каждого из них может привести к тяжелым последствиям или даже к смерти.
…
Вконтакте
Мой мир
Что такое углеводы
Углеводы
Так называют органические вещества, состоящие из молекул сахара. Эти соединения получили свое название из-за своего состава – углерод и вода, которые соединяются между собой. По-другому их называют сахаридами. В зависимости от количества молекул сахара их делят на моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды.
Клетки какого организма наиболее богаты ими? Наиболее богаты углеводами растения: содержание сахаров – до 80%, а у животных их не более 3%.
Сахариды играют важную роль. Главными их предназначениями являются:
- энергетическая;
- строительная;
- рецепторная;
- защитная;
- запасающая;
- регуляторная;
- метаболическая.
Следовательно, видна их важность в целом, без них невозможно представить существование животных и растений. А какова роль углеводов в клетке? В чем заключаются их главные миссии – строительная и энергетическая? Рассмотрим подробнее.
Это интересно! Что такое пластический и энергетический обмен
Строительная
Строительная, или структурная, – это основная функция углеводов, которая заключается в том, что это строительный материал для клеток. Какие углеводы выполняют в клетке строительную миссию? В ней участвуют целлюлоза, хитин, рибоза и дезоксирибоза.
Так, например, у грибов и членистоногих строительную функцию выполняет хитин, а целлюлоза (полисахарид) – у растений. Таким образом придается прочность клетке. У растительной содержание целлюлозы достигает 40%, поэтому они хорошо держат форму. Структурная функция мальтозы – обеспечение образования новых клеток прорастающих семян.
Углеводы, роль в клетке
Рибоза и дезоксирибоза участвуют в построении таких молекул, как РНК, ДНК, АТФ и другие. Образование новых молекул происходит постоянно, а с разрушением старых освобождается свободная энергия. При построении мембраны цитоплазмы также проявляется рецепторная функция углеводов, а именно передаются сигналы из внешнего мира.
Таким образом, строительная функция углеводов имеет большое значение для всех процессов, как и энергетическая.
Энергетическая функция
Это основная роль таких органических соединений, и только они дают больше всего энергии. Так, при распаде 1 грамма освобождается 4,1 ккал (38,9 кДж) и 0,4 грамма воды. Такой энергии не может дать ни один другой элемент клетки, поэтому они обеспечивают весь организм нужным ее количеством. Именно они поддерживают тонус, придают жизненные силы и энергию, а главное – позволяют организмам существовать.
Энергетическую миссию выполняют мальтоза, сахароза, фруктоза и глюкоза. Они служат источниками клеточного дыхания, энергией для прорастания семян, фотосинтеза и других важных биологических процессов.
Важно! Шоколадки, конфеты и другие сладости, помимо выделения гормона радости, также содержат огромное количество сахаридов, поэтому и являются отличным источником энергии и заряда бодрости. Это и есть главная функция простых углеводов в клетке.
Такая энергия позволяет человеку активно заниматься спортом, умственной деятельностью, а также участвуют во многих жизненно важных системах:
- газообменная;
- выделительная;
- кровеносная;
- строительная и другие.
Поэтому без энергетической подпитки человек не сможет нормально существовать.
Защитная
Защитная функция очень важна. Практически в каждом органе существуют железы, которые выделяют некий секрет. А он, в свою очередь, большей частью состоит из сахаров. Этот секрет защищает внутренние органы, например выделительные или органы ЖКТ, от внешних факторов – микробов, химических или механических.
Углеводы
Защиту обеспечивают, по большей части, моносахариды – гепарин, хитин, камедь и слизь. А значит, это главная роль моносахаридов. Так, например, простой моносахарид хитин – оболочка панциря членистоногих и грибов. А гепарин выполняет миссию антикоагулянта. Также у растений существуют свои защитные механизмы – шипы и колючки, которые состоят из целлюлозы. Камедь и слизь возникает при травмах оболочки растений, для образования защитного слоя в местах травм.
Запасающая
Запасающая роль напрямую связана с энергетической ролью сахаров. Ведь энергия, которая поступает в организм, тратится не полностью, часть ее откладывается. Во время «аварийных ситуаций» она освобождается, например, во время голода или заболевания, для борьбы с вирусом.
Для этого предназначены следующие соединения:
- крахмал (инулин) – содержится в растениях;
- целлюлоза – также в растительных организмах;
- лактоза – в молоке млекопитающих животных;
- гликоген (животный жир) – в организме животных и людей.
Верблюжий жир служит не только запасом нужной энергии, но и может расщепляться в воду.
Таким образом, полисахариды помогают поддерживать нормальную жизнедеятельность.
Регуляторная
Под ней подразумевают способность сахаридов регулировать количество некоторых веществ в организме. Так, например, глюкоза, которая содержится в крови, регулирует гомеостаз и осмотическое давление. А клетчатка, которая плохо усваивается человеческим организмом, имеет грубую структуру, благодаря чему раздражает рецепторы желудка и быстрее продвигается в нем.
Метаболическая
Проявляется в способности моносахаридов синтезироваться в важные элементы для поддержания жизнедеятельности – полисахариды, нуклеотиды, аминокислоты и другие. Все это жизненно важно, поэтому углеводосодержащие продукты должны быть в рационе всегда.
Продукты с большим количеством сахаридов
Стоит помнить, что у растений сахариды синтезируются при фотосинтезе, но у животных они никак не появляются сами по себе. Получить нужную их дозу можно только с помощью еды.
Углеводы
Самое большое количество сахаридов содержится в рафинаде и меде. Сахар и рафинад целиком углеводны, а мед содержит глюкозу и фруктозу – до 80% от общей массы.
Большое содержание их в продуктах растений. Наибольшее количество во фруктах, ягодах, овощах, корнеплодах. Большой процент содержания в макаронах, сладостях, в мучных изделиях и продуктах брожения (пиве).
Важно! В продуктах животного происхождения углеводов очень мало. Например, лактоза – молочный сахар, содержится в молоке млекопитающих животных.
Важно помнить, что сахариды, особенно быстрые, являются источниками ожирения человеческого организма. Поэтому употреблять их нужно в очень ограниченном количестве, так, например, сладкое и хлебобулочные изделия, лучше убрать из рациона или свести к минимуму.
Роль углеводов в жизни клетки
Углеводы — их функции, значение, где содержатся
Выводы
Углеводные соединения играют важную роль, без них живое просто перестанет существовать. Растения синтезируют их при фотосинтезе, с помощью хлорофиллов. А вот человек и животные их не синтезируют, именно поэтому нужно потреблять суточную норму из пищи. Наибольшее их количество содержится во фруктах, ягодах, хлебе, сладостях. А чистым сахаридом является сахар.
Функция | Уровень организации | Примеры |
Составная часть жизненно важных веществ клетки | Молекулярный | 1. Входят в состав носителей генетической информации — нуклеиновых кислот: рибоза — в состав РНК, дезоксирибоза — в состав ДНК. 2. Рибоза входит в состав основного носителя энергии клетки — АТФ. 3. Рибоза входит в состав акцепторов водорода — ФАД, НАД и НАДФ |
Участие в фиксации углерода | Клеточный | Пентоза рибулозодифосфат является непосредственным акцептором углекислого газа в темновой фазе фотосинтеза |
Энергетическая | Клеточный | Глюкоза является одним из наиболее распространенных дыхательных субстратов, т. е. источников получения энергии. (Олиго- и полисахариды, перед тем как использоваться на энергетические нужды, гидролизуются до моносахаридов.) |
Резервная | Организменный | 1. Крахмал является наиболее распространенным запасным веществом у растений. 2. Водорастворимые углеводы (сахароза, фруктоза, глюкоза) запасаются в клеточном соке растений. 3. У животных, грибов и прокариот (бактерий и цианобактерий) резервным полисахаридом является гликоген. 4. Редуценты и симбиотическая микрофлора кишечника используют целлюлозу, так как они имеют специфические ферменты, гидролизующие ее до глюкозы |
Структурная | Клеточный | 1. Целлюлоза составляет основную массу клеточных стенок бактерий и растительных клеток. 2. Хитин образует клеточные стенки грибов |
Тканевый | 1. Углеводные компоненты гликокаликса обеспечивают «узнавание» клетками друг друга. Благодаря этому происходит ряд процессов: сперматозоиды опознают яйцеклетку своего биологического вида; клетки одного типа удерживаются вместе, образуя ткани; отторгаются несовместимые органы при трансплантации. 2. Углеводные компоненты придают специфичность групповым веществам крови (т. е. являются антигенами, по которым определяется группа крови человека в системе АВО 3. Гликокаликс микроворсинок кишечного эпителия является носителем ферментов пристеночного пищеварения. 4. Гепарин (производное полисахаридов) препятствует свертыванию крови. 5. Полисахариды, образующие вязкие растворы, входят в состав синовиальной жидкости и лимфы. 6. Гликопротеины, молекулы которых способны образовывать сетчатые структуры, составляют межклеточное вещество соединительной ткани, хряща и костей позвоночных. 7. Пектины (производные моносахаридов) в виде солей — пектатов входят в состав межклеточного вещества растений и придают ему прочность. 8. Полисахариды гемицеллюлозы склеивают растительные волокна | |
Организменный | 1. Хитин образует покровы тела (наружный скелет) членистоногих. 2. Муреин — производное полисахаридов — образует муреиновый мешок — опору клеточной стенки бактерий. 3. Тейхоевые кислоты — производные полисахаридов — в значительных количествах входят в состав клеточной стенки грамположительных бактерий. | |
Защитная | Тканевый | 1. Углеводные компоненты гликокаликса являются рецепторами тканевой совместимости, а также выполняют рецепторную функцию при фагоцитозе. 2. Углеводные компоненты иммуноглобулинов запускают всю цепь иммунных реакций. 3. Вязкие растворы полисахаридов выстилают полости дыхательного и пищеварительного трактов и защищают от механических повреждений ткани и органы |
Организменный | 1. Камеди (производные моносахаридов), выделяющиеся в местах повреждения стволов и ветвей, защищают деревья и кустарники от проникновения инфекции через раны. 2. Слизи (полисахариды) разбухают во влажной среде и тем самым защищают от пересыхания зародыши прорастающих семян. 3. Гликозиды (производные моносахаридов) защищают растения от поедания животными, так как имеют горький вкус или резкий запах. 4. Твердые клеточные стенки одноклеточных организмов или хитиновые покровы тела членистоногих защищают от неблагоприятных воздействий внешней среды |
Функции углеводов в организме
4.3 Функции углеводов в организме
Цель обучения
- Перечислите четыре основные функции углеводов в организме человека.
В организме человека есть пять основных функций углеводов. Они производят энергию, накапливают энергию, строят макромолекулы, экономят белок и способствуют метаболизму липидов.
Производство энергии
Основная роль углеводов — снабжать энергией все клетки тела.Многие клетки предпочитают глюкозу как источник энергии по сравнению с другими соединениями, такими как жирные кислоты. Некоторые клетки, такие как красные кровяные тельца, способны производить клеточную энергию только из глюкозы. Мозг также очень чувствителен к низким уровням глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозы для выработки энергии и функционирования (если только в условиях крайнего 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 поступает из химических связей между атомами углерода. Энергия солнечного света требовалась для образования этих высокоэнергетических связей в процессе фотосинтеза. Клетки нашего тела разрывают эти связи и захватывают энергию для клеточного дыхания. Клеточное дыхание — это, по сути, 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 в химических связях в глюкозе.
Первая стадия распада глюкозы называется гликолизом. Гликолиз — первая стадия распада глюкозы; Десятиступенчатый ферментативный процесс, который расщепляет глюкозу на две трехуглеродные молекулы и дает две молекулы АТФ, или расщепление глюкозы, происходит в сложной серии из десяти этапов ферментативных реакций. Второй этап распада глюкозы происходит в органеллах энергетической фабрики, называемых митохондриями. Один атом углерода и два атома кислорода удаляются, что дает больше энергии.Энергия от этих углеродных связей переносится в другую область митохондрий, делая клеточную энергию доступной в той форме, которую клетки могут использовать.
Клеточное дыхание — это процесс извлечения энергии из глюкозы.
Накопитель энергии
Рисунок 4.5
Структура гликогена делает возможным его быструю мобилизацию в свободную глюкозу для питания клеток.
Если у тела 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 быстро распространять глюкозу, когда она необходима для выработки клеточной энергии (рис. 4.5).
Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 килокалорий — 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени.Длительное использование мышц (например, упражнения более нескольких часов) может истощить запас энергии гликогена. Помните также из главы 3 «Питание и человеческое тело», что это называется «удар о стену» или «удар» и характеризуется утомляемостью и снижением работоспособности. Ослабление мышц наступает потому, что для преобразования химической энергии жирных кислот и белков в полезную энергию требуется больше времени, чем для глюкозы. После продолжительных упражнений гликоген уходит, и мышцы должны больше полагаться на липиды и белки как на источник энергии.Спортсмены могут незначительно увеличить свой запас гликогена, снизив интенсивность тренировок и увеличив потребление углеводов до 60-70 процентов от общего количества калорий за три-пять дней до соревнований. Людям, которые не занимаются жесткими тренировками и предпочитают пробегать 5-километровый забег ради развлечения, не нужно есть большую тарелку пасты перед гонкой, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации повышенного гликогена в мышцах.
Печень, как и мышца, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но в отличие от мышечной ткани она жертвует накопленную энергию глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий.Примерно 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 как способ поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Когда запасы гликогена в печени истощены, глюкоза образуется из аминокислот, полученных в результате разрушения белков, для поддержания метаболического гомеостаза.
Строительные макромолекулы
Хотя большая часть поглощенной глюкозы используется для производства энергии, некоторая часть глюкозы превращается в рибозу и дезоксирибозу, которые являются важными строительными блоками важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ (Рисунок 4.6). Глюкоза дополнительно используется для образования молекулы НАДФН, который важен для защиты от окислительного стресса и используется во многих других химических реакциях в организме. Если вся энергия, способность накапливать гликоген и потребности организма в строительстве удовлетворяются, избыток глюкозы может быть использован для производства жира. Вот почему диета с высоким содержанием углеводов и калорий может прибавить лишнего веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.
Рисунок 4.6
Дезоксирибоза из молекулы сахара используется для построения основы ДНК.
Экономный белок
В ситуации, когда недостаточно глюкозы для удовлетворения потребностей организма, глюкоза синтезируется из аминокислот. Поскольку молекулы для хранения аминокислот отсутствуют, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Наличие достаточного количества глюкозы в основном предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.
Липидный метаболизм
По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется.Таким образом, глюкоза дополнительно «сберегает жир». Это связано с тем, что повышение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который говорит клеткам использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Достаточный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз — это метаболическое состояние, возникающее в результате повышения содержания кетоновых тел в крови. Кетоновые тела — это альтернативный источник энергии, который клетки могут использовать при недостаточном поступлении глюкозы, например, во время голодания.Кетоновые тела являются кислыми, и 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 поддержки самой основной функции жизни — производства энергии. Без энергии никакие другие жизненные процессы не выполняются.Хотя наш организм может синтезировать глюкозу, это происходит за счет разрушения белка. Однако, как и все питательные вещества, углеводы следует потреблять в умеренных количествах, поскольку их слишком много или слишком мало в рационе может привести к проблемам со здоровьем.
Ключевые выводы
- Четыре основные функции углеводов в организме — обеспечивать энергию, накапливать энергию, строить макромолекулы и сберегать белок и жир для других целей.
- Энергия глюкозы хранится в виде гликогена, большая часть которого находится в мышцах и печени.Печень использует свой запас гликогена, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Некоторая глюкоза также используется в качестве строительных блоков важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ.
- Наличие достаточного количества глюкозы в организме предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.
Обсуждение стартеров
- Обсудите две причины, по которым важно включать углеводы в свой рацион.
- Почему организму необходимо экономить белок?
Какова функция углеводов? (с иллюстрациями)
В наши дни много говорят об углеводах. Некоторые диеты требуют употребления большого количества углеводов, в то время как другие рекомендуют лишь умеренное ежедневное потребление углеводов. Хотя рекомендуются разные подходы к потреблению углеводов, все согласны с тем, что основная функция углеводов — снабжать организм материалом, который можно преобразовать в энергию.
Мед содержит простые углеводы.Углеводы — это то, что каждый делает каждый день.Хотя карбюратор — не единственный источник топлива для выработки энергии в организме, он часто считается одним из самых эффективных. Функция углеводов в организме такова, что они производят как сахарозу, так и глюкозу, которые организм, в свою очередь, может поглощать и преобразовывать в энергию с относительно небольшими усилиями.
Паста обычно богата сложными углеводами.Со временем исследования формы и функции углеводов привели к тому, что многие энтузиасты здоровья разделили углеводы на два разных лагеря. Простые углеводы — это продукты с высоким содержанием углеводов, которые быстро усваиваются организмом.Простые углеводы, которые иногда называют плохими углеводами, содержат меньше необходимых витаминов и питательных веществ, чем другие продукты. Часто простые углеводы получают из рафинированных и упакованных продуктов, таких как сахар, мед, молоко и фруктовые соки.
Мешок овсяных отрубей.Для сравнения: сложные углеводы будут дольше превращаться в сахарозу или глюкозу, и они будут богаты витаминами и питательными веществами. Функция углеводов, относящихся к этой категории, называемых хорошими углеводами, заключается в обеспечении устойчивого высвобождения энергии в организм, а также в обеспечении большего количества того, что каждому из нас нужно от повседневного рациона.Углеводы в этой категории, как правило, содержат очень мало обработанного сахара и других добавок. Свежие и замороженные овощи, овсянка, различные виды бобовых, темный хлеб и макаронные изделия обычно считаются отличными примерами сложных углеводов.
Замороженные овощи — это примеры сложных углеводов.Людям, которые находятся в преддиабетическом состоянии или которые могут управлять диабетом с помощью диеты, часто советуют сосредоточить потребление углеводов на сложных углеводах и исключить простые углеводы из ежедневного рациона. Поскольку функции углеводов считаются сложными, небольшое количество обеспечивает столь необходимые питательные вещества с относительно небольшим количеством сахарозы и глюкозы, которые организм должен усвоить.
Столовый сахар — это простой углевод.Даже в рамках этой рекомендации для некоторых диабетиков может быть разумным избегать ежедневного потребления некоторых сложных углеводов.Употребление меньшего количества хлеба, макарон и крахмалистых овощей при одновременном увеличении потребления свежих зеленых овощей часто помогает поддерживать уровень глюкозы в крови ближе к нормальному диапазону, при этом обеспечивая организм достаточным количеством энергии, с которой организм может работать.
Углеводы обеспечивают организм энергией.,