Какие функции выполняют углеводы в клетке: какую функцию выполняют углеводы в клетке?

Разное

Роль углеводов в организме — Школа пациента Нутриэн

Что такое углеводы

Углеводы – это органические вещества, в состав которых входят углерод, водород и кислород. Эти элементы соединены в молекуле углевода таким образом, что углеводы способны активно взаимодействовать в организме с белками, липидами (жирами или похожими на них веществами) и даже друг с другом. В последнем случае из самых простых углеводных молекул — можно сказать, «углеводных звеньев» — получаются длинные полимерные цепочки сложных углеводов.Строение такого «звена» выглядит непростым, хотя чаще всего оно построено только из трех видов атомов: углерода, водорода и кислорода.

Например, на картинке — формула глюкозы.

                                 

 

Если такие молекулы глюкозы соединятся в длинные цепочки – обозначим остатки глюкозы красными кружочками на рисунке, то получится неразветвленный вариант молекулы крахмала (зеленые точки – атомы кислорода из глюкозы) – ниже:


По количеству структурных «звеньев» в молекуле углеводы делят на:

  • Моносахариды (простые углеводы): состоят из одного «углеводного звена» — например, глюкоза и фруктоза

  • Олигосахариды: от 2 до 10 «звеньев». К ним относятся дисахариды (тоже простые углеводы), которые состоят из двух «углеводных звеньев» — например, сахароза

  • Полисахариды (сложные углеводы): больше 10 – например, крахмал

Почему количество простых фрагментов углевода имеет значение? От этого зависит, как усваивается углевод в пищеварительной системе человека и какую роль играет в работе всего организма и отдельных органов. 

Основные функции углеводов
  • Поступающие с пищей углеводы — главный источник энергии. Сложные углеводы (полисахариды) расщепляются ферментами человека и превращаются в глюкозу. Окисление глюкозы дает энергию для всех жизненных процессов.

  • Углеводы и их производные входят в самые важные молекулы человека: ДНК и РНК, антитела, интерфероны, некоторые гормоны и вещества на поверхности клеток, по которым организм узнает: клетка «своя» или «чужая».

  • Полисахариды создают энергетический резерв в организме – у человека это гликоген.

  • Не усваиваемые человеком сложные углеводы помогают кишечнику хорошо работать и «кормят» полезную микрофлору в нем – это пищевые волокна.

Таким образом, если рассматривать роль углеводов, попадающих в организм человека с едой, то они дают энергию и обеспечивают нормальное пищеварение. В пище встречаются простые и сложные углеводы.

Простые углеводы, или сахара

Это сладкие, хорошо растворимые в воде вещества, относятся к моно- и дисахаридам.

— фруктоза, глюкоза, галактоза – самые простые сахара.

— сахароза, мальтоза, лактоза – состоят из химически связанных по двое самых простых сахаров. В кишечнике человека углеводы расщепляются до моносахаридов и всасываются в кровь.

Сложные углеводы

Это полимеры – вещества с длинными молекулами. Состоят из химически связанных в цепочку моносахаридов. Их можно разделить на перевариваемые и неперевариваемые человеком.

  • Перевариваемые: например, крахмал, мальтодекстрин, гликоген.Расщепляются в организме медленно, дают плавное увеличение уровня глюкозы в крови, в отличие от простых углеводов
  • Неперевариваемые:  относятся к пищевым волокнам.Некоторые из них растворяются в воде: инулин, альгинаты, пектины, камеди. Они питают полезных бактерий в кишечнике.Другие не растворяются в воде: целлюлоза. Они помогают пище продвигаться по кишечнику, уносят с собой токсины и ускоряют наступление сытости

Как усваиваются простые и сложные перевариваемые углеводы из пищи? После всасывания в кровь они превращаются в производные фруктозы и глюкозы, потом расходуются в реакциях, дающих энергию организму. Эти превращения углеводов, происходящие в организме человека, называются «метаболизм углеводов».

Метаболизм углеводов

Чтобы превратиться в энергию для поддержания жизни, углеводы проходят несколько этапов превращений:

  • Переваривание (расщепление) углеводов. Всасывание их в кровь клетками пищеварительного тракта. Переваривание углеводов начинается во рту, продолжается в кишечнике. В процессе переваривания углеводы расщепляются до моносахаридов. Чаще всего это глюкоза, фруктоза и галактоза, причем среди этих трех сахаров больше всего глюкозы
  • Транспорт глюкозы, фруктозы и галактозы в печень и другие ткани и органы. В крови поддерживается постоянный уровень глюкозы, все сверх него идет в печень.
  • Создание углеводного запаса в печени.
  • Клетки печени превращают глюкозу в гликоген. Это сложный углевод, похожий на крахмал. Он запасается, чтобы быстро выровнять уровень глюкозы в крови при его снижении.Печень способна превращать фруктозу и галактозу в глюкозу.
  • Получение энергии из сахаров в других тканях тела.Там глюкоза после серии превращений окисляется. Эти реакции, протекающие в организме, приводят к выделению энергии. Энергия расходуется, например, для работы мышц.
  • Получение других полисахаридов, которые связываются, например, с белками, встроены в молекулы, хранящие и использующие наследственную информацию. Пример такого соединения — ДНК.
Хотя человек в принципе может обходиться практически без углеводов в пище какое-то время, он станет себя хуже чувствовать, если сахара отсутствуют. Ведь именно сахара являются источником «быстрой» энергии. Если снижается уровень глюкозы крови ниже нормы, первыми реагируют на это клетки головного мозга, которые очень нуждаются в энергии глюкозы. Именно поэтому, когда нет возможности нормально пообедать, надо всегда иметь с собой кусочек сахара, шоколада или обычного белого хлеба, чтобы быстро восстановить силы и не испытывать слабость. Жиры тоже служат источником энергии. Каждый грамм жира при расщеплении дает в 2 раза больше энергии по сравнению с углеводами, но эта энергия «медленная», т.к. жиры перевариваются долго и трудно. Энергия – это самое главное, что требует живой организм, поэтому в случае нехватки углеводов и жиров, которые являются основными источниками энергии, даже белки начинают выполнять энергетическую функцию. В этом случае страдают мышцы человека, которые стремительно уменьшаются в объеме, т.к. энергия добывается в первую очередь из мышечных белков. Если с едой поступает мало пищевых волокон, то страдает микрофлора кишечника, а, значит, кишечник не способен нормально работать, снижается иммунитет.
Сколько же углеводов человек должен получать ежедневно? Нужно ли ограничивать поступление в организм углеводов и каких именно?

Фруктовые соки, каши, напитки с добавлением большого количества сахаров, различные сладости, варенье, джемы   легко и быстро усваиваются. Их избыток приводит к болезням – диабету, ожирению, атеросклерозу, нарушениям работы сердца. Натуральные овощи, фрукты, ягоды, темный шоколад с минимальным добавлением сахара, продукты, содержащие злаки, обогащают рацион энергией и способствуют нормальной работе всего организма.

Специальные смеси линейки Nutrien содержат более полезные сложные углеводы. Из этих смесей можно приготовить напиток, который даст вам энергию, полноценный белок, витамины и микроэлементы.

Среди продуктов Nutrien есть смеси, которые подойдут и здоровым людям старше 1 года, и тем, кому нужна специальная диета из-за болезни.

Контрольная работа по биологии по теме «Клетка» (10 класс)

Контрольная работа по теме: «Клетка: химический состав, строение и метаболизм»

ВАРИАНТ Ι Часть 1. Выберите один правильный ответ из четырех предложенных.

1. Какую функцию в клетке выполняют липиды?

А) информационную Б) энергетическую В) каталитическую Г) транспортную

2. Какую группу химических элементов относят к макроэлементам?

А) углерод, кислород, кобальт, марганец Б) углерод, кислород, железо, сера

В) цинк, медь, фтор, йод Г) ртуть, селен, серебро, золото

3. Какое из перечисленных веществ является гидрофильным (растворимым в воде)?

А) гликоген Б) хитин В) крахмал Г) фибриноген

4. Молекулы ДНК находятся в хромосомах, митохондриях, хлоропластах клеток

А) бактерий Б) эукариот В) прокариот Г) бактериофагов

5. Процесс биологического окисления и дыхания осуществляется в

А) хлоропластах Б) комплексе Гольджи В) митохондриях Г) клеточном центре

6. Что из перечисленного является мономером и – РНК?

А) рибоза Б) азотистое основание В) нуклеотид Г) аминокислоты

7. какое из перечисленных соединений НЕ входит в состав АТФ?

А) аденин Б) урацил В) рибоза Г) остаток фосфорной кислоты

8. Какой процент нуклеотидов с аденином и тимином в сумме содержит молекула ДНК, если доля ее нуклеотидов с цитозином составляет 16 % от общего числа?

А) 16 % Б) 32 % В) 34 % Г) 68 %

9. Какому триплету в молекуле ДНК соответствует антикодон т – РНК ГУА?

А) ГУТ Б) ЦТУ В) ЦАУ Г) ГТА

10. Какие вещества являются конечными продуктами гликолиза одной молекулы глюкозы?

А) аминокислоты, глюкоза, глицерин, жирные кислоты Б) СО2 , Н2О, 38 молекул АТФ

В) СО2 , Н2О, 36 молекул АТФ Г) 2 молекулы молочной кислоты, 2 молекулы АТФ

Часть 2.1. Выберите три верных ответа из шести предложенных. Каковы особенности строения и функционирования рибосом?

  1. немембранные органоиды

  2. участвуют в процессе синтеза АТФ

  3. участвуют в процессе формирования веретена деления

  4. участвуют в процессе синтеза белка

  5. состоят из белка и РНК

  6. состоят из пучков микротрубочек

2. Установите соответствие между особенностями и молекулами, для которых эти особенности характерны.

ОСОБЕННОСТИ МОЛЕКУЛЫ

А) полимер, состоящий из аминокислот 1) ДНК

Б) в состав входит пентоза – рибоза 2) РНК

В) мономеры соединены ковалентными пептидными связями 3) белок

Г) полимер, состоящий из нуклеотидов, которые содержат

азотистые основания – аденин, тимин, гуанин, цитозин

Д) полимер, состоящий из нуклеотидов, которые содержат

азотистые основания – аденин, урацил, гуанин, цитозин

Е) характеризуется первичной, вторичной, третичной структурами

3. Установите последовательность процессов, происходящих при катаболизме.

А) гликолиз Б) расщепление сложных органических соединений

В) образование 36 – ти молекул АТФ Г) образование только тепловой энергии

Д) гидролиз Е) образование 2 – х молекул АТФ

Часть 3. 1. Найдите ошибки в приведенном ниже тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они допущены, запишите эти предложения без ошибок.

1. Молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей. 2. При этом аденин образует три водородные связи с тимином, а гуанин – две водородные связи с цитозином. 3. Молекулы ДНК прокариот линейные, а эукариот – кольцевые. 4. Функции ДНК: хранение и передача наследственной информации. 5. Молекула ДНК, в отличие от молекулы РНК, не способна к репликации.

2. В состав белка входят 415 аминокислотных остатков. Сколько нуклеотидов молекулы ДНК кодирует данный белок, триплетов и – РНК переносят информацию о структуре этого белка к месту трансляции, молекул т – РНК необходимо для переноса этих аминокислот? Ответ поясните.

Контрольная работа по теме: «Клетка: химический состав, строение и метаболизм»

ВАРИАНТ ΙΙ Часть 1. Выберите один правильный ответ из четырех предложенных.

  1. Какую функцию в клетке выполняют углеводы?

А) транспортную Б) двигательную В) каталитическую Г) структурную

2. Какое из перечисленных веществ является биополимером?

А) АТФ Б) ДНК В) глюкоза Г) глицерин

3. Какая из перечисленных клеточных структур является двухмембранным органоидом растительных клеток?

А) центриоли Б) рибосомы В) хлоропласты Г) вакуоли

4. Какое из перечисленных соединений способно к самоудвоению?

А) и – РНК Б) т – РНК В) р – РНК Г) ДНК

5. В результате подготовительного этапа диссимиляции образуется … молекул АТФ?

А) 0 Б) 2 В) 36 Г) 38

6. При фотосинтезе кислород образуется в результате

А) фотолиза воды Б) разложения углекислого газа

В) восстановления углекислого газа до глюкозы Г) синтеза АТФ

7. В молекуле ДНК количество нуклеотидов с гуанином составляет 10 % от общего числа. Сколько нуклеотидов с аденином содержится в этой молекуле?

А) 10 % Б) 20 % В) 40 % Г) 90 %

8. Три рядом расположенных нуклеотида в молекуле ДНК, кодирующий одну аминокислоту, называют

А) триплетом Б) генетическим кодом В) геном Г) генотипом

9. В основе каких реакций обмена лежит матричный принцип?

А) синтеза молекул АТФ Б) сборки молекул белка из аминокислот

В) синтеза глюкозы из углекислого газа и воды Г) образования липидов

10. Какой кодон и – РНК соответствует триплету ААТ в молекуле ДНК?

А) УУА Б) ААУ В) УУТ Г) ТТА

Часть 2.

1. Выберите три верных ответа из шести предложенных

Каково строение и функции митохондрий?

  1. расщепляют биополимеры до мономеров

  2. характеризуются анаэробным способом получения энергии

  3. содержат соединенные между собою граны

  4. имеют ферментативные комплексы, расположенные на кристах

  5. окисляют органические вещества с образованием АТФ

  6. имеют наружную и внутреннюю мембраны

2. Установите соответствие между функциями и органоидами клетки.

ФУНКЦИИ ОРГАНОИДЫ КЛЕТКИ

А) синтез глюкозы 1) аппарат Гольджи

Б) сборка комплексных органических веществ 2) лизосома

В) разрушение временных органов у эмбрионов 3) хлоропласт

Г) поглощение и преобразование солнечной энергии

Д) химическая модификация органических веществ

Е) расщепление биополимеров

  1. Установите последовательность реализации генетической информации.

А) и – РНК Б) признак В) белок Г) ген Д) ДНК

Часть 3.

1. Найдите ошибки в приведенном ниже тексте, исправьте их, укажите номера предложений, в которых они допущены, запишите эти предложения без ошибок.

1. Биосинтез белка осуществляется в три этапа: гликолиз, транскрипция и трансляция. 2. Транскрипция – это синтез и – РНК, который осуществляется в ядре. 3. В процессе транскрипции ДНК подвергается сплайсингу. 4. В цитоплазме на рибосомах идет сборка белковой молекулы – трансляция. 5. При трансляции энергия АТФ не используется.

2. Сколько молекул АТФ будет синтезировано в клетках молочнокислых бактерий и клетках мышечной ткани при окислении 30 молекул глюкозы?

Ответы Ι Вариант

1 часть. Б, Б, В, Б, В, В, Б, Г, Г ,Г

2 часть. 1. 1, 4, 5 2. 3, 2, 3, 1, 2, 3

3. Б Г А Е Д В

3 часть. 1) 2 – между аденином и тимином образуется две водородные связи, а между гуанином и цитозином – три водородные связи;

2) 3 – у прокариот – кольцевая ДНК, у эукариот – линейная;

3) 5 – молекула ДНК способна к самоудвоению, т. е. к репликации.

2. 1) одну аминокислоту кодирует три нуклеотида, следовательно, число нуклеотидов 415 * 3 = 1245

2) три нуклеотида = 1 триплет, следовательно, число триплетов в молекуле и – РНК равно числу аминокислот = 415

3) одна т – РНК транспортирует одну аминокислоту, следовательно, для синтеза белка необходимо 415 т – РНК.

Ответы ΙΙ Вариант

1 часть Г , Б, В, Г , А, А, В, А , Б , А

2 часть.

1. 4, 5, 6

2. 3, 1, 2 , 3, 1, 2

3. Д Г А В Б

3 часть. 1) 1 – биосинтез белка осуществляется в 2 этапа: транскрипция и трансляция

2) 3 – сплайсингу подвергается и – РНК

3) 5 – трансляция идет за счет энергии АТФ

2. 1) в клетках молочнокислых бактерий происходит только гликолиз, а в клетках мышечной ткани – гликолиз и гидролиз.

2) при гликолизе из одной молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, следовательно, в клетках молочнокислых бактерий образуется

30 * 2 = 60 молекул АТФ.

3) при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, следовательно, в клетках мышечной ткани образуется 30 * 38 = 1140 молекул АТФ.

Углеводы | Параграф 1.2

Подробности
Категория: А.А. Каменский-9кл

 «Введение в общую биологию и экологию. 9 класс». А.А. Каменский (гдз)

 

 

 

 

Вопрос 1. Какой состав и строение имеют молекулы углеводов?

Сахара (углеводы) являются одной из наиболее важных и распространённых групп природных органических соединений. Они составляют до 80% массы сухого вещества растений и около 2% сухого вещества животных организмов. Молекулы углеводов состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причем соотношение водорода и кислорода в них 2:1, как в молекуле воды. Именно по этой причине эти вещества получили свое название «углеводы».

Вопрос 2. Какие углеводы называются моно-, ди- и полисахаридами
Моносахариды — это углеводы, в состав которых входит от трех до шести атомов углерода. Из шестиуглеродных сахаров известны глюкоза, фруктоза, галактоза, из пятиуглеродных сахаров — рибоза и дезоксирибоза. Последние входят в состав нуклеиновых кислот.
Дисахариды состоят из двух молекул моносахаридов. Например, сахароза (тростниковый сахар) состоит из молекул глюкозы и фруктозы. Из дисахаридов известны также мальтоза (солодовый сахар) и лактоза (молочный сахар). И моно — и дисахариды растворимы в воде и сладки на вкус.
Полисахариды — сложные сахара, состоящие из множества мономеров, которыми являются моносахариды. К полисахаридам относятся крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Целлюлоза — линейный полимер, состоящий из множества молекул глюкозы. Крахмал и гликоген также состоят из глюкозы, только имеют разветвленную структуру.

Вопрос 3. Какие функции выполняют углеводы в живых организмах?
1. Энергетическая функция. Углеводы — основные источники энергии в клетке. При полном расщеплении 1 г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии.
2. Запасающая функция. Крахмал и гликоген используются клетками растений и животных для запасания энергии.
3. Структурная функция. Целлюлоза и хитин обеспечивают прочность клеточных стенок растений и грибов. Некоторые сложные полисахариды, состоящие из двух типов простых сахаров, входят в состав сухожилий, хрящей, вещества кожи, придавая этим тканям прочность и эластичность, входят в состав ДНК, РНК и АТФ в виде дезоксирибозы и рибозы.
4. Защитная функция. Хитин является защитным компонентом тканей животных.
5. Рецепторная функция. Некоторые углеводы служат рецепторами в составе клеточных мембран и обеспечивают узнавание клетками друг друга при взаимодействии.

Функции углеводов | Химическая энциклопедия

В живых организмах углеводы выполняют различные функции, но основными являются энергетическая и строительная.

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

Значительная роль углеводов в энергетическом балансе живых организмов связана с их способностью расщепляться как при наличии кислорода, так и без него. Это имеет важнейшее значение для живых организмов, живущих в условиях дефицита кислорода. Резервом глюкозы являются полисахариды (крахмал и гликоген).

Структурная (строительная) функция углеводов заключается в том, что они используются в качестве строительного материала. Оболочки клеток растений в среднем на 20-40 % состоят из целлюлозы, которая обладает высокой прочностью. Поэтому оболочки растительных клеток надежно защищают внутриклеточное содержимое и поддерживают форму клеток. Хитин является компонентом внешнего скелета членистоногих и клеточных оболочек некоторых грибов и протистов.

Некоторые олигосахариды входят в состав цитоплазматической мембраны клеток животных и образуют надмембранный комплекс – гликокаликс. Углеводные компоненты цитоплазматической мембраны выполняют рецепторную функцию: они воспринимают сигналы из окружающей среды и передают их в клетку.

Метаболическая функция состоит в том, что моносахариды являются основой для синтеза многих органических веществ в клетках организмов – полисахаридов, нуклеотидов, спиртов, аминокислот и др.

Запасающая функция заключается в том, что полисахариды являются запасными питательными веществами всех организмов, играя роль важнейших поставщиков энергии. Запасным питательным веществом у растений является крахмал, у животных и грибов – гликоген. В корнях и клубнях некоторых растений, например, георгинов, запасается инулин (полимер фруктозы).

Углеводы выполняют и защитную функцию. Так, камеди (смолы, выделяющиеся при повреждении деревьев, например, вишен, слив) являются производными моносахаридов. Они препятствуют проникновению в раны болезнетворных микроорганизмов. Твердые клеточные оболочки протистов, грибов и покровы членистоногих, в состав которых входит хитин, тоже выполняют защитную функцию. Вам необходимо включить JavaScript, чтобы проголосовать

§ 1. Классификация и функции углеводов

Глава I. УГЛЕВОДЫ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

Еще в древние времена человечество познакомилось с углеводами и научилось использовать их в своей повседневной жизни. Хлопок, лен, древесина, крахмал, мед, тростниковый сахар – это всего лишь некоторые из углеводов, сыгравшие важную роль в развитие цивилизации. Углеводы относятся к числу наиболее распространенных в природе органических соединений. Они являются неотъемлемыми компонентами клеток любых организмов, в том числе бактерий, растений и животных.  В растениях на долю углеводов приходится 80 – 90 % сухой массы, у животных – около 2 % массы тела. Их синтез из углекислого газа и воды осуществляется зелеными растениями с использованием энергии солнечного света (фотосинтез). Суммарное стехиометрическое уравнение этого процесса имеет вид:

Затем глюкоза и другие простейшие углеводы превращаются в более сложные углеводы, например, крахмал и целлюлозу. Растения используют эти углеводы для высвобождения энергии в процессе дыхания. Этот процесс в сущности обратен процессу фотосинтеза:

Интересно знать! Зеленые растения и бактерии в процессе фотосинтеза ежегодно поглощают из атмосферы приблизительно 200 млрд. т углекислого газа. При этом происходит высвобождение в атмосферу около 130 млрд. т кислорода и синтезируется 50 млрд. т органических соединений углерода, в основном углеводов.

Животные не способны из углекислого газа и воды синтезировать углеводы. Потребляя углеводы с пищей, животные расходуют накопленную в них энергию для поддержания процессов жизнедеятельности. Высоким содержанием углеводов характеризуются такие виды нашей пищи, как хлебобулочные изделия, картофель, крупы и др.

Название «углеводы» является историческим.  Первые представители этих веществ описывались суммарной формулой СmH2nOn или Cm(H2O)n. Другое название углеводов – сахара – объясняется сладким вкусом простейших углеводов. По своей химической структуре углеводы – сложная и многообразная группа соединений. Среди них встречаются как достаточно простые соединения с молекулярной массой около 200, так и гигантские полимеры, молекулярная масса которых достигает нескольких миллионов. Наряду с атомами углерода, водорода и кислорода в состав углеводов могут входить атомы фосфора, азота, серы и, реже, других элементов.

 

Классификация углеводов

Все известные углеводы можно подразделить на две большие группы – простые углеводы и сложные углеводы. Отдельную группу составляют углеводсодержащие смешанные полимеры, например, гликопротеины – комплекс с молекулой белка, гликолипиды – комплекс с липидом, и др.

Простые углеводы (моносахариды, или монозы) являются полигидроксикарбонильными соединениями, не способными при гидролизе образовывать более простые углеводные молекулы. Если моносахариды содержат альдегидную группу, то они относятся к классу альдоз (альдегидоспиртов), если кетонную – к классу кетоз (кетоспиртов). В зависимости от числа углеродных атомов в молекуле моносахаридов различают триозы (С3), тетрозы (С4), пентозы (С5), гексозы (С6) и т.д.: 

 

Наиболее часто в природе встречаются пентозы и гексозы.

Сложные углеводы (полисахариды, или полиозы)  представляют собой полимеры, построенные из остатков моносахаридов. Они при гидролизе образуют простые углеводы. В зависимости от степени полимеризации их подразделяют на низкомолекулярные (олигосахариды, степень полимеризации которых, как правило, меньше 10) и высокомолекулярные. Олигосахариды – сахароподобные углеводы, растворимые в воде и сладкие на вкус. Их по способности восстанавливать ионы металлов (Cu2+, Ag+) делят на восстанавливающие и невосстанавливающие. Полисахариды в зависимости от состава можно также разделить на две группы: гомополисахариды и гетерополисахариды. Гомополисахариды построены из моносахаридных остатков одного типа, а гетерополисахариды – из остатков разных моносахаридов.

Сказанное с примерами наиболее распространенных представителей каждой группы углеводов можно представить в виде следующей схемы:

Функции углеводов

Биологические функции полисахаридов весьма разнообразны.

Энергетическая и запасающая функция

В углеводах заключено основное количество калорий, потребляемых человеком с пищей. Основным углеводом, поступающим  с пищей, является крахмал. Он содержится  в хлебобулочных изделиях, картофеле, в составе круп. В рационе человека присутствуют также гликоген (в печени и мясе), сахароза (в качестве добавок к различным блюдам), фруктоза (во фруктах и меде), лактоза (в молоке). Полисахариды, прежде чем усвоиться организмом, должны быть гидролизованы с помощью пищеварительных ферментов до моносахаридов. Только в таком виде они всасываются в кровь. С током крови моносахариды поступают к органам и тканям, где используются для синтеза своих собственных углеводов или других веществ, либо подвергаются  расщеплению с целью извлечения из них энергии.

Освобождающаяся в результате расщепления глюкозы энергия накапливается в виде АТФ. Различают два процесса распада глюкозы: анаэробный (в отсутствие кислорода) и аэробный (в присутствии кислорода). В результате анаэробного процесса образуется молочная кислота

,

которая при тяжелых физических нагрузках накапливается в мышцах и вызывает боль.

В результате же аэробного процесса глюкоза окисляется до оксида углерода (IV) и воды:

В результате аэробного распада глюкозы освобождается значительно больше энергии, чем в результате анаэробного. В целом при окислении 1 г углеводов выделяется 16,9 кДж энергии.

Глюкоза может подвергаться спиртовому брожению. Этот процесс осуществляется дрожжами в анаэробных условиях: 

Спиртовое брожение широко используется в промышленности для производства вин и этилового спирта.

Человек научился использовать не только спиртовое брожение, но и нашел применение молочнокислому брожению, например, для получения молочнокислых продуктов и квашения овощей.

В организме человека и животных нет ферментов, способных гидролизовать целлюлозу, тем не менее целлюлоза является основным компонентом пищи для многих животных, в частности, для жвачных. В желудке этих животных в больших количествах содержатся бактерии и простейшие, продуцирующие фермент целлюлазу, катализирующий гидролиз целлюлозы до глюкозы. Последняя может подвергаться дальнейшим превращениям, в результате которых образуются масляная, уксусная, пропионовая кислоты, способные всасываться в кровь жвачных.

Углеводы выполняют и запасную функцию. Так, крахмал, сахароза, глюкоза у растений и гликоген у животных являются энергетическим резервом их клеток.

 

Структурная, опорная и защитная функции

Целлюлоза у растений и хитин у беспозвоночных и в грибах выполняют опорную и защитную функции. Полисахариды образуют капсулу у микроорганизмов, укрепляя тем самым  мембрану. Липополисахариды бактерий и гликопротеины поверхности животных клеток обеспечивают избирательность межклеточного взаимодействия и иммунологических реакций организма. Рибоза служит строительным материалом для РНК, а дезоксирибоза – для ДНК.

Защитную функцию выполняет гепарин. Этот углевод, являясь ингибитором свертывания крови, предотвращает образование тромбов. Он содержится в крови и соединительной ткани млекопитающих. Клеточные стенки бактерий, образованные полисахаридами, скреплены короткими аминокислотными цепочками, защищают  бактериальные клетки от неблагоприятных воздействий. Углеводы участвуют у ракообразных и насекомых в построение наружного скелета, выполняющего защитную функцию.

 

Регуляторная функция

Клетчатка усиливает перистальтику кишечника, улучшая этим пищеварение.

Интересна возможность использования углеводов в качестве источника жидкого топлива – этанола. С давних пор использовали древесину для обогрева жилищ и приготовления пищи. В современном обществе этот вид топлива вытесняется другими видами – нефтью и углем, более дешевыми и удобными в использовании. Однако растительное сырье, несмотря на некоторые неудобства в использовании, в отличие от нефти и угля является возобновляемым источником энергии. Но его применение в двигателях внутреннего сгорания затруднено. Для этих целей предпочтительнее использовать жидкое топливо или газ. Из низкосортной древесины, соломы или другого растительного сырья, содержащих целлюлозу или крахмал, можно получить жидкое топливо – этиловый спирт. Для этого необходимо вначале гидролизовать целлюлозу или крахмал и получить глюкозу:

,

а затем полученную глюкозу подвергнуть спиртовому брожению и получить этиловый спирт. После очистки его можно использовать в виде топлива в двигателях внутреннего сгорания. Надо отметить, что в Бразилии с этой целью ежегодно из сахарного тростника, сорго и маниока получают миллиарды литров спирта и используют его в двигателях внутреннего сгорания.

Углеводы / Косметические ингредиенты Teana Labs

Углеводы оставляют до 80% сухого остатка в растениях. Они образуются в процессе фотосинтеза из оксида углерода и воды. Общая формула углеводов Cn(h3O)m.

Животные организмы получают углеводы с пищей растительного происхождения.

Зачем нужны углеводы?
  • Аккумуляция энергии. При окислении в митохондриях клеток синтезируется молекула АТФ (аденозинтрифосфат)— источник энергии для клеток. Энергия нужна клетке для деления, синтеза, передвижения и т. д.
  • Источник углерода. Углеводы являются источником углерода, необходимого для биосинтеза белков, нуклеиновых кислот и липидов. Сложные углеводы выполняют важную структурную функцию.

Интересно: некоторые бактерии отправляют углеводы другим бактериям, помещая их в специальные пузырьки — для надежности. Это своего рода касса взаимопомощи для поддержания выживаемости.

Углеводы в коже

Углеводы и их производные входят в состав кожи. Выделяют три группы углеводов:

  • моносахариды (из одной молекулы моносахарида)
  • дисахариды (из двух молекул моносахаридов)
  • олигосахариды (от двух до десяти молекул моносахаридов)
  • полисахариды (более десяти моносахаридов)

Гомополисахариды состоят из однородных мономеров, гетерополисахариды — из разнородных мономеров.

Моносахариды. Эти молекулы относительно просты. Типичные примеры — глюкоза, фруктоза и рибоза. Именно они используются клеткой для синтеза АТФ. Хорошо растворимы в воде.

Дисахариды. Пример — сахароза и мальтоза. Сахароза состоит из двух молекул — глюкозы и фруктозы. Способствует удержанию воды в косметических средствах.

Олигосахариды. Объединяют в одной молекуле от двух до десяти моносахаридов, соединенных гликозидными связями.

Полисахариды. Это природные полимеры, состоящие из большого числа (сотен и тысяч) моносахаридных остатков, также связанных гликозидными связями. Примеры: крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин, пектины.

Пектины — содержатся в большом количестве в плодах растений, например, в яблоках. Они часто используются в косметических средствах в качестве гелеобразователей, загустителей, увлажнителей и эмолентов.

Целлюлоза — основной полисахарид клеточных стенок растений. Производная целлюлозы, используется как стабилизатор и загуститель в косметических композициях.

Известный пример полисахаридов — гиалуроновая кислота. За счет крупного размера молекул она не проникают сквозь неповрежденный роговой слой и поэтому закрепляются на поверхности кожи, впитывая влагу подобно губке. Увлажнение происходит по типу влажного компресса.

Интересно: для того, чтобы гиалуроновая кислота проникала в глубокие слои кожи и работала на всех уровнях, ее модифицируют, разделяя молекулы на мелкие части. 

Углеводы эффективно используются в косметике для увлажнения кожи. Важно помнить, что применяя такие средства с безлипидными формулами, сверху необходимо наносить крем или масло — обеспечивая эффект окклюзии. Тогда увлажняющие вещества окажутся “запертыми” снаружи и попадут в глубокие слои кожи.

Главные функции белков, жиров и углеводов.

        Организму для нормальной работы необходимы три основные группы питательных веществ: белки, жиры и углеводы. При этом, чтобы обмен веществ не замедлялся, белки, жиры и углеводы должны поступать в организм в определенных пропорциях.

          Но в чем же польза белков, углеводов и жиров? Давайте разбираться с каждой группой этих веществ по порядку

 Белки — сложные вещества, состоящие из аминокислот. Это главный строительный материал, без которого невозможен рост мускулатуры и тканей в целом. Белки подразделяются на 2 категории:

 

  Животный, который поступает из продуктов животного происхождения. К этой категории можно отнести мясо, птицу, рыбу, молоко, творог и яйца.

 

  Растительный, который организм получает из растений. Здесь стоит выделить рожь, овсянку, грецкие орехи, чечевицу, фасоль, сою и морские водоросли.

 

  Главные функции белков:

  • Принимают участие в обмене веществ и помогают расщеплять пищу на молекулы.Придают форму клеткам, выступают основой межклеточного вещества и тканей.
  • Придают форму клеткам, выступают основой межклеточного вещества и тканей.
  • Повышают защитную функцию организма, в частности отвечают на воспаления и атаки вирусов.
  • Влияют на количество веществ в клетках, крови, их размножение и рост. К примеру, на инсулин, регулирующий показатель глюкозы.
  • Переносят углекислый газ к легким от тканей, а также транспортируют кислород из легких к прочим тканям.
  • Обеспечивают сокращение мышц.

 Жиры – один из важнейших компонентов живой клетки. Они необходимы как для поддержания энергетического баланса, так и для усвоения некоторых групп витаминов и минеральных веществ. Жиры необходимы организму. Они являются элементом строительства тканей, транспортерами питательных веществ и энергетическими запасами.

 Подразделяются они на две большие группы:

 

Животные жиры – вещества, получаемые от продуктов животного мира. Они содержат в себе высокий процент холестерина и достаточно медленно усваиваются.

 

Растительные жиры – вещества, источником которых служат исключительно растения. Это большинство видов, масел злаковых и семян, авокадо и оливки. Такие жиры усваиваются легче, чем животные, однако не способны в полной мере их заменить.

 

Главные функции жиров:

  • Жиры создают огромный приток энергии, которого невозможно добиться только с помощью углеводов и белков. При сильном дефиците энергии тело начинает разрушать мышцы и ткани.
  • Усвоение витаминов невозможно без жиров. Поглощение таких органических веществ как А, С, Е и К происходит исключительно при наличии жира.
  • Жиры помогают также снизить аппетит, поэтому любая диета должна включать жиры в небольшом количестве для контроля аппетита и сохранения работоспособности.
  • Жир – собственная система изоляции, которая не дает замерзнуть. Он выполняет защитную функцию для костей от ударов и обеспечивает поддержку внутренних органов.
  • Жир обеспечивают текстуру и вкус пище, по этой причине жареная и жирная еда всегда кажется вкуснее.
  • Вещества животного и растительного происхождения обеспечивают изоляцию волокон, способствуют прохождению нервных импульсов, которые поступают из мозга. Жиры стимулируют двигательную функцию организма.
  • Жиры отвечают за транспортировку питательных компонентов в организме, участвуют в строительстве необходимых элементов в организме. С их помощью также поддерживаются защитные функции.

 Углеводы – органические вещества, выполняющие строительную, энергетическую и защитную функцию для организма. Они содержатся во всех фруктах и овощах, а также в крупах.

  Выделяют простые и сложные углеводы.

 

Сложные относятся к категории полезных, дающих организму энергию на длительное время и рекомендуемых к регулярному потреблению. Сложные углеводы можно найти в крупах, овощах и несладких фруктах.

 

Простые, напротив, легко усваиваются и вызывают резкий подъем глюкозы в организме. Это приводит к избытку сахара, получению чрезмерной энергии и образованию излишков жиров, приводящих к избыточному весу. Простые углеводы содержатся в сладостях, мучных изделиях, сладких фруктах, сухофруктах. Если вы хотите перейти на правильное питание, то приучайте себя есть крупы: овсяная, гречневая, ячневая, перловая, пшенная. Они являются источником сложных углеводов, которые дают длительное насыщение и не провоцируют голод.

 

Главные функции углеводов:

  •  Обеспечивают около половины суточного энергопотребления организма.
  • Принимают участие в «строительстве» мембран клеток, некоторых ферментов. Входят углеводы и в состав костной и хрящевой ткани, полисахаридов.
  • Выполняют функцию антикоагулянтов, предотвращают сворачивание крови. Обладают противоопухолевым свойством.
  • Образуют энергетический резерв, который накапливается в печени, мышцах скелета, сердце и других тканях. Гликоген насыщает весь организм глюкозой.
  • Углеводы улучшают пищеварительную функцию, способствуя усвоению питательных компонентов.

 

 

3.4: Функции углеводов в организме

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. Производство энергии
  2. Накопление энергии
  3. Создание макромолекул
  4. Сохранение белка
  5. Липидный метаболизм
    1. Ключевые выводы
    2. Начало обсуждения

Навыки для развития

  • 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 в качестве источника 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 он не находится 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 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 в химических связях в глюкозе.

Первая стадия распада глюкозы называется гликолизом, который происходит в запутанной серии из десяти стадий 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 этих углеродных связей переносится в другую область митохондрий, делая клеточную энергию доступной в той форме, которую клетки могут использовать.

Рисунок 3.4.1: Клеточное дыхание — это процесс захвата энергии из глюкозы.

Накопитель энергии

Если у тела уже достаточно энергии для поддержания своих функций, избыток глюкозы сохраняется 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 обеспечивает быстрое распространение глюкозы, когда она необходима для выработки клеточной энергии (рис. 3.4.2).

Рис. 3.4.2: Структура гликогена делает возможным его быструю мобилизацию в свободную глюкозу для питания клеток.

Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 килокалорий — 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени.Продолжительное использование мышц (например, упражнения более нескольких часов) может истощить запас энергии гликогена. Это называется «ударом о стену» или «ударом о стену» 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 тренируются жестко и предпочитают пробегать 5-километровый забег ради развлечения, не нужно есть большую тарелку макарон перед гонкой, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации повышенного гликогена в мышцах.

Печень, как и мышцы, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но, в отличие от мышечной ткани, она жертвует накопленной энергией 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 истощаются, глюкоза производится из аминокислот, полученных в результате разрушения белков, чтобы поддерживать метаболический гомеостаз.

Строительные макромолекулы

Хотя большая часть абсорбированной 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 3.4.3). 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 наращивании удовлетворяются, избыток глюкозы может быть использован для производства жира. Вот почему диета с слишком высоким содержанием углеводов и калорий может прибавить лишнего веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.

Рис. 3.4.3: Дезоксирибоза из молекулы сахара используется для построения основы ДНК.© Shutterstock

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 обмен

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 заставляет клетки использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Достаточный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз — это нарушение обмена веществ, 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 с недостаточным питанием 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 не происходит ни один из других жизненных процессов.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.

Основные выводы

  • Четыре основных 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

  1. Обсудите две причины, по которым важно включать углеводы в свой рацион.
  2. Почему организму необходимо экономить белок?

Каковы функции углеводов в клетке?

Организм использует углеводы для различных клеточных функций.

Если при упоминании углеводов вы думаете о печенье, пирожных и мороженом, вы можете подумать, что эта группа продуктов вредна для вашего здоровья; однако углеводы — одно из основных питательных веществ, без которых ваше тело не может обойтись. Углеводы жизненно важны и участвуют во всех клеточных процессах, от правильного функционирования мозга до иммунного ответа.

Углеводы для энергии

Клетка использует углеводы в качестве основного источника энергии; однако глюкоза, самая простая из них, является единственной формой, которая может проникать в клетку и фактически использоваться. Другие формы углеводов, включая фруктозу, лактозу, сахарозу и крахмалы, должны сначала расщепиться на глюкозу, прежде чем они будут поглощены. Чтобы поддерживать постоянный запас энергии для клеток, уровень глюкозы в крови должен быть достаточно постоянным.

Хранилище энергии

Когда вы едите больше углеводов, чем израсходовано, клетки сохраняют часть из них в виде гликогена, а остальные превращают в жир. Так со временем мы набираем вес. В периоды интенсивной активности, например, упражнений, мышцы расходуют гликоген для получения энергии. Когда вы голодаете более суток или полностью исключаете углеводы из своего рациона, организм начинает преобразовывать жир обратно в глюкозу для получения энергии. Со временем именно так мы худеем.

Клеточные процессы

Помимо обеспечения энергией, клетка также использует углеводы для различных видов деятельности и процессов.Углеводы, расположенные на поверхности клеток, регулируют связь между клетками и другими молекулами. Это общение помогает организму распознавать и удалять вредные бактерии, патогены и раковые клетки и вызывать иммунный ответ против веществ, вызывающих аллергию.

Здоровые углеводы

На клеточном уровне все углеводы одинаковы — они либо используются, либо сохраняются в качестве энергии, либо используются для клеточных процессов — однако то, что вы едите, определяет, сколько углеводов используется для получения энергии по сравнению с тем, что сохраняется в виде жира.Если вы едите больше простых углеводов, таких как печенье, пирожные и газированные напитки, вы набираете больше веса. Вместо этого ешьте более сложные углеводы из цельной пшеницы, бобов и корнеплодов, которые с меньшей вероятностью превращаются в жиры и обеспечивают более стабильную энергию.

Функции углеводов в организме

Последнее обновление: 14 января 2020 г.

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

1. Введение

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

2. Что такое углеводы?

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

Таблица 1. Примеры углеводов, основанные на различных классификациях.

КЛАСС

ПРИМЕРЫ

Моносахариды

Глюкоза, фруктоза, галактоза

Дисахариды

Сахароза, лактоза, мальтоза

Олигосахариды

Фруктоолигосахариды, мальтоолигосахариды

Полиолы

Изомальт, мальтит, сорбит, ксилит, эритрит

Полисахариды крахмала

Амилоза, амилопектин, мальтодекстрины

Некрахмальные полисахариды
(пищевые волокна)

Целлюлоза, пектины, гемицеллюлозы, камеди, инулин

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

  • сахара
  • простых и сложных углеводов
  • устойчивый крахмал
  • пищевые волокна
  • пребиотики
  • внутреннего и добавленного сахара

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

3. Виды углеводов

3.1. Моносахариды, дисахариды и полиолы

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

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

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

Полиолы, или так называемые сахарные спирты, также сладкие и могут использоваться в пищевых продуктах аналогично сахару, но имеют более низкую калорийность по сравнению с обычным столовым сахаром (см. Ниже). Они действительно встречаются в природе, но большинство используемых нами полиолов получают путем преобразования сахаров. Сорбитол является наиболее часто используемым полиолом в продуктах питания и напитках, в то время как ксилит часто используется в жевательных резинках и мятных конфетах. Изомальт — это полиол, производимый из сахарозы, часто используемый в кондитерских изделиях.При употреблении в пищу в слишком больших количествах полиолы могут оказывать слабительное действие.

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

3.2. Олигосахариды

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

3.3. Полисахариды

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

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

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

4. Функции углеводов в нашем организме

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

4.1. Углеводы как источник энергии и их хранение

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

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

Моносахариды непосредственно абсорбируются тонкой кишкой в ​​кровоток, откуда они транспортируются к нуждающимся клеткам.Некоторые гормоны, включая инсулин и глюкагон, также являются частью пищеварительной системы. Они поддерживают уровень сахара в крови, удаляя или добавляя глюкозу в кровоток по мере необходимости.

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

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

4,2. Гликемический ответ и гликемический индекс

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

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

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

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

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

Продукты с очень низким ГИ (≤ 40)

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

Продукты с низким ГИ (41-55)

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

Продукты питания с промежуточным ГИ (56-70)

Коричневый рис
Овсяные хлопья
Безалкогольные напитки
Ананас
Мед
Хлеб на закваске

Продукты с высоким ГИ (> 70)

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

4.3. Функция кишечника и пищевые волокна

Хотя наш тонкий кишечник не может переваривать пищевые волокна, клетчатка помогает обеспечить хорошее функционирование кишечника за счет увеличения физического объема кишечника и, таким образом, стимуляции кишечного транзита. Когда неперевариваемые углеводы попадают в толстую кишку, некоторые типы клетчатки, такие как камеди, пектины и олигосахариды, расщепляются микрофлорой кишечника. Это увеличивает общую массу кишечника и благотворно влияет на состав микрофлоры кишечника.Это также приводит к образованию продуктов жизнедеятельности бактерий, таких как жирные кислоты с короткой цепью, которые выделяются в толстой кишке и благотворно влияют на наше здоровье (дополнительную информацию см. В наших статьях о пищевых волокнах).

5. Резюме

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

Список литературы

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

      3. Функции углеводов в организме — питание человека [УСТАРЕЛО]

      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 в качестве источника 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 низкому уровню глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозу для выработки энергии и функционирования (если только он не находится 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 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 в химических связях в глюкозе.

      Первая стадия распада глюкозы называется гликолизом. Гликолиз или расщепление глюкозы происходит в запутанной серии из десяти стадий 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 этих углеродных связей переносится в другую область митохондрий, делая клеточную энергию доступной в той форме, которую клетки могут использовать.

      Рисунок 4.10 Клеточное дыхание

      Клеточное дыхание — это процесс извлечения энергии из глюкозы.

      Накопитель энергии

      Если у тела уже достаточно энергии для поддержания своих функций, избыток глюкозы откладывается в виде гликогена (большая часть которого откладывается в мышцах и печени).Молекула гликогена может содержать более пятидесяти тысяч отдельных единиц глюкозы и сильно разветвлена, что обеспечивает быстрое распространение глюкозы, когда она необходима для выработки клеточной энергии.

      Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 килокалорий — 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени. Продолжительное использование мышц (например, упражнения более нескольких часов) может истощить запас энергии гликогена. Помните, что это называется «ударом о стену» или «ударом о стену» и характеризуется утомляемостью и снижением производительности при выполнении упражнений.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 тренируются жестко и предпочитают пробегать 5-километровый забег ради развлечения, не нужно есть большую тарелку макарон перед гонкой, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации повышенного гликогена в мышцах.

      Печень, как и мышцы, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но, в отличие от мышечной ткани, она жертвует накопленной энергией 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 истощаются, глюкоза производится из аминокислот, полученных в результате разрушения белков, чтобы поддерживать метаболический гомеостаз.

      Строительные макромолекулы

      Хотя большая часть поглощаемой 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. 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 наращивании удовлетворяются, избыток глюкозы может быть использован для производства жира. Вот почему диета с слишком высоким содержанием углеводов и калорий может прибавить лишнего веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.

      Рисунок 4.11 Химическая структура дезоксирибозы

      Дезоксирибоза из молекулы сахара используется для построения основы ДНК. Изображение rozeta / CC BY-SA 3.0

      Рис. 4.12 Двухцепочечная ДНК

      Изображение Forluvoft / Public Domain

      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.

      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 заставляет клетки использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии.Достаточный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз — это нарушение обмена веществ, 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 с недостаточным питанием 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 не происходит ни один из других жизненных процессов. 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.

      Структура и функции углеводов

      Результаты обучения

      • Различия между моносахаридами, дисахаридами и полисахаридами
      • Определите несколько основных функций углеводов

      Большинство людей знакомы с углеводами, одним типом макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим. Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «нагружают углеводы» перед важными соревнованиями, чтобы у них было достаточно энергии для соревнований на высоком уровне.Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, особенно через глюкозу, простой сахар, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

      Молекулярные структуры

      Углеводы можно представить формулой (CH 2 O) n , где n — количество атомов углерода в молекуле.Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

      Моносахариды

      Моносахариды ( mono — = «один»; sacchar — = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза.В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются на суффикс — ose . Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R ‘), он известен как кетоза. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и / или гексозы (шесть атомов углерода).См. Рисунок 1 для иллюстрации моносахаридов.

      Рис. 1. Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи. Триозы, пентозы и гексозы имеют три, пять и шесть углеродных скелетов соответственно.

      Химическая формула глюкозы: C 6 H 12 O 6 .У человека глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыточная глюкоза часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

      Галактоза и фруктоза — другие распространенные моносахариды: галактоза содержится в молочном сахаре, а фруктоза — во фруктовых сахарах.Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C 6 H 12 O 6 ), они различаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода.

      Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах.

      Дисахариды

      Дисахариды ( ди — = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации).Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь (рис. 2).

      Рис. 2. Сахароза образуется в результате химической реакции двух простых сахаров, называемых глюкозой и фруктозой.

      Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы.Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

      Полисахариды

      Длинная цепь моносахаридов, связанных ковалентными связями, известна как полисахарид ( поли — = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Полисахариды могут быть очень большими молекулами. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются примерами полисахаридов.

      Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы).Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы откладывается в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал, который потребляется животными, расщепляется на более мелкие молекулы, такие как глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

      Рис. 3. Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.

      Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Когда уровень глюкозы снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы.

      Целлюлоза — один из самых распространенных природных биополимеров. Клеточные стенки растений в основном состоят из целлюлозы, которая обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны связями между определенными атомами углерода в молекуле глюкозы.

      Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе переворачивается и плотно упаковывается в виде удлиненных длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток. Целлюлоза, проходящая через нашу пищеварительную систему, называется пищевыми волокнами. Хотя связи глюкозы и глюкозы в целлюлозе не могут быть разрушены пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, буйволы и лошади, способны переваривать траву, богатую целлюлозой, и использовать ее в качестве источника пищи.У этих животных определенные виды бактерий обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и секретируют фермент целлюлазу. В аппендиксе также содержатся бактерии, которые расщепляют целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных. Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии.

      Рис. 4. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями.Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

      Рис. 5. У насекомых есть твердый внешний скелет, сделанный из хитина, типа полисахарида.

      Как показано на рисунке 4, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде вытянутых длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.

      Углеводы выполняют другие функции у разных животных. У членистоногих, таких как насекомые, пауки и крабы, есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела. Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, азотистого углевода. Он состоит из повторяющихся единиц модифицированного сахара, содержащего азот.

      Зарегистрированный диетолог

      Рис. 6. Зарегистрированный диетолог-диетолог (RDN) Шеф-повар Бренда Томпсон работает с персоналом общественного питания, чтобы собрать свой рецепт буррито на завтрак во время школьного дегустационного тестирования, разработанного шеф-поваром в Айдахо.Благодаря гранту Министерства сельского хозяйства США (USDA) Team Nutrition шеф-повар RDN Бренда Томпсон разработала рецепты для поваренной книги Chef Designed School Lunch.

      Ожирение является проблемой здравоохранения во всем мире, и многие болезни, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения. Это одна из причин, почему к зарегистрированным диетологам все чаще обращаются за советом. Зарегистрированные диетологи помогают планировать программы питания и питания для людей в различных условиях.Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для профилактики и лечения заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом контролировать уровень сахара в крови, употребляя в пищу правильные типы и количества углеводов. Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных клиниках.

      Чтобы стать дипломированным диетологом, нужно получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, дипломированные диетологи должны пройти программу стажировки под руководством и сдать национальный экзамен.Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в химии и функциях пищи (белков, углеводов и жиров).

      Вкратце: структура и функции углеводов

      Углеводы — это группа макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки и обеспечивают структурную поддержку растительным клеткам, грибам и всем членистоногим, включая омаров, крабов, креветок, насекомых и пауков.Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в молекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате реакций дегидратации, образуя дисахариды и полисахариды с удалением молекулы воды для каждой образованной связи. Глюкоза, галактоза и фруктоза являются обычными моносахаридами, тогда как общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются формами хранения глюкозы в растениях и животных соответственно.Длинные полисахаридные цепи могут быть разветвленными или неразветвленными. Целлюлоза является примером неразветвленного полисахарида, тогда как амилопектин, составляющий крахмал, представляет собой сильно разветвленную молекулу. Хранение глюкозы в виде полимеров, таких как крахмал или гликоген, делает ее немного менее доступной для метаболизма; однако это предотвращает его утечку из клетки или создание высокого осмотического давления, которое могло бы вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.

      Внесите свой вклад!

      У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

      Улучшить страницуПодробнее

      Структура и функции углеводов

      Результаты обучения

      • Различия между моносахаридами, дисахаридами и полисахаридами
      • Определите несколько основных функций углеводов

      Большинство людей знакомы с углеводами, одним типом макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим. Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты.Спортсмены, напротив, часто «нагружают углеводы» перед важными соревнованиями, чтобы у них было достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, особенно через глюкозу, простой сахар, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

      Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH 2 O) n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

      Моносахариды

      Моносахариды ( mono — = «один»; sacchar — = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются на суффикс — ose . Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R ‘), он известен как кетоза.В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и / или гексозы (шесть атомов углерода). См. Рисунок 1 для иллюстрации моносахаридов.

      Рис. 1. Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи.Триозы, пентозы и гексозы имеют три, пять и шесть углеродных скелетов соответственно.

      Химическая формула глюкозы: C 6 H 12 O 6 . У человека глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыточная глюкоза часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

      Галактоза и фруктоза — другие распространенные моносахариды: галактоза содержится в молочном сахаре, а фруктоза — во фруктовых сахарах. Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C 6 H 12 O 6 ), они различаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода (рис. 2).

      Практический вопрос

      Рис. 2. Глюкоза, галактоза и фруктоза — это гексозы. Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C6h22O6), но другое расположение атомов.

      Что это за сахара, альдоза или кетоза?

      Показать ответ

      Глюкоза и галактоза — альдозы. Фруктоза — это кетоза.

      Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах (рис. 3).Глюкоза в кольцевой форме может иметь два различных расположения гидроксильной группы (-ОН) вокруг аномерного углерода (углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца). Если гидроксильная группа находится ниже углеродного номера 1 в сахаре, говорят, что она находится в положении альфа ( α ), а если она выше плоскости, говорят, что она находится в положении бета ( β ). .

      Рис. 3. Моносахариды из пяти и шести атомов углерода находятся в равновесии между линейной и кольцевой формами.Когда кольцо образуется, боковая цепь, которую оно замыкает, фиксируется в положении α или β. Фруктоза и рибоза также образуют кольца, хотя они образуют пятичленные кольца в отличие от шестичленного кольца глюкозы.

      Дисахариды

      Дисахариды ( ди — = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь.Ковалентная связь, образованная между молекулой углевода и другой молекулой (в данном случае между двумя моносахаридами), известна как гликозидная связь (рис. 4). Гликозидные связи (также называемые гликозидными связями) могут быть альфа- или бета-типа. Альфа-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 первой глюкозы находится ниже плоскости кольца, а бета-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 находится выше плоскости кольца.

      Рис. 4. Сахароза образуется, когда мономер глюкозы и мономер фруктозы соединяются в реакции дегидратации с образованием гликозидной связи.При этом теряется молекула воды. По соглашению атомы углерода в моносахариде нумеруются от концевого углерода, ближайшего к карбонильной группе. В сахарозе гликозидная связь образуется между углеродом 1 в глюкозе и углеродом 2 во фруктозе.

      Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу (рис. 5). Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы.Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

      Рис. 5. Общие дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

      Полисахариды

      Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, известна как полисахарид ( поли — = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов.Молекулярная масса может составлять 100000 дальтон или более в зависимости от количества соединенных мономеров. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются основными примерами полисахаридов.

      Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из смеси амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы, превышающий непосредственные потребности растения в энергии, хранится в виде крахмала в различных частях растения, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает питание зародыша во время его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных.Крахмал, потребляемый людьми, расщепляется ферментами, такими как амилазы слюны, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

      Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены гликозидными связями α, 1-4 или α 1-6. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились с образованием связи. Как показано на Фигуре 6, амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связей), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления).

      Рис. 6. Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 гликозидными связями. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных гликозидными связями α 1,4 и α 1,6. Из-за способа соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

      Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Когда уровень глюкозы в крови снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы в процессе, известном как гликогенолиз.

      Целлюлоза — самый распространенный природный биополимер. Клеточная стенка растений в основном состоит из целлюлозы; это обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны гликозидными связями β, 1-4 (рис. 7).

      Рис. 7. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

      Как показано на рисунке 7, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде удлиненных длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.В то время как связь β 1-4 не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы, буйволы и лошади, могут с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать богатый растительный материал. в целлюлозе и использовать ее в качестве источника пищи. У этих животных определенные виды бактерий и простейших обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и секретируют фермент целлюлазу. В аппендиксе пасущихся животных также содержатся бактерии, переваривающие целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных.Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии. Термиты также способны расщеплять целлюлозу из-за присутствия в их телах других организмов, выделяющих целлюлазы.

      Рис. 8. У насекомых есть твердый внешний скелет, сделанный из хитина, типа полисахарида.

      Углеводы выполняют различные функции у разных животных. У членистоногих (насекомых, ракообразных и др.) Есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как видно у пчелы на Рисунке 8).

      Этот экзоскелет сделан из биологической макромолекулы хитина, которая представляет собой полисахаридсодержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил- β -d-глюкозамина, модифицированного сахара. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов; грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

      Вкратце: структура и функции углеводов

      Углеводы — это группа макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки и обеспечивают структурную поддержку растительным клеткам, грибам и всем членистоногим, включая омаров, крабов, креветок, насекомых и пауков.Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в молекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате реакций дегидратации, образуя дисахариды и полисахариды с удалением молекулы воды для каждой образованной связи. Глюкоза, галактоза и фруктоза являются обычными моносахаридами, тогда как общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются формами хранения глюкозы в растениях и животных соответственно.Длинные полисахаридные цепи могут быть разветвленными или неразветвленными. Целлюлоза является примером неразветвленного полисахарида, тогда как амилопектин, составляющий крахмал, представляет собой сильно разветвленную молекулу. Хранение глюкозы в виде полимеров, таких как крахмал или гликоген, делает ее немного менее доступной для метаболизма; однако это предотвращает его утечку из клетки или создание высокого осмотического давления, которое могло бы вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.

      Внесите свой вклад!

      У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

      Улучшить страницуПодробнее

      8 Функции углеводов в нашем организме — что они делают и почему!

      Между макросами есть много вопросов для обсуждения , в результате чего многие из нас запутались в отношении функции углеводов, жиров и белков в нашем организме.

      Вообще говоря, нам сказали, что многие углеводы вам не подходят, если вы хотите похудеть, набрать мышечную массу, или , вы знаете, , получите самую здоровую, максимально питательную диету.

      Но давайте будем честными, кто из вас знает все тонкости скромного карбюратора? Например, как функционируют углеводы, источники углеводов в пище и как они влияют на наш организм?

      Давайте прекратим делать предположения и погрузимся в самые мелкие детали. Вот что делает карбюратор карбюратором, когда их следует избегать, а когда держать.

      Используйте это содержание, чтобы перейти к нужному разделу:

      Содержание

      История углеводов

      Углеводы обладают широким спектром физических эффектов (как положительных, так и отрицательных) .Но прежде чем мы углубимся в это, давайте немного разберемся…

      Что такое углеводы?

      Ну, углевод — это макроэлемент — сахар, крахмал или клетчатка, содержащиеся в зернах, фруктах, овощах и молочных продуктах. Их трудно избежать, и они являются одной из основных групп продуктов питания, которые необходимы человеку, чтобы выжить.

      По сути, углеводы получили свое название из-за их химического состава — они содержат углерод, водород и кислород. Когда мы едим углевод, наши тела превращают его в глюкозу (один из основных энергетических резервов нашего тела) , которая транспортируется к нашим клеткам через инсулин.Оказавшись там, они могут выполнить…

      Основная функция углеводов

      Основная функция углеводов — обеспечивать топливом нервную систему и поддерживать мышцы в движении.

      Звучит просто, но это чрезвычайно сложный процесс, в котором задействованы почти все системы организма. Подробнее об этом мы поговорим ниже. Есть 3 вида углеводов…

      3 типа углеводов:

      Углеводы можно найти практически во всем, что мы едим, но не все углеводы одинаковы.Вот краткая информация о том, где находятся углеводы:

      1. Крахмал

      Сложный углевод, содержащийся в овощах, зернах и бобах. Крахмалистая пища, хотя ее часто называют недоброжелательной, снабжает организм ключевыми питательными веществами, такими как железо, кальций и комплекс витаминов группы B . Но чрезмерное употребление картофеля, риса и хлеба может привести к ужасной пищевой коме или вызвать сонливость после еды.

      2. Сахар

      Хотя сахар относительно знаком, определение этого типа углеводов шире, чем определение белого вещества, которое вы добавляете в чай ​​…

      Итак, что такое сахар? Сахар может быть классифицирован как любое количество сладких, бесцветных, водорастворимых соединений.Сахар содержится во фруктах, овощах, молоке и других продуктах, составляя простейшую группу углеводов и легко идентифицируемых по суффиксу «-оза», который они носят с собой.

      Сахароза (или столовый сахар) — наиболее распространенный тип — содержится в безалкогольных напитках и пищевых продуктах, подвергшихся обработке. Другие сахара включают фруктозу из фруктов и лактозу из молока.

      3. Волокно

      Клетчатка также относится к категории сложных углеводов. Клетчатка не переваривается организмом — проходит через желудок, в основном в неповрежденном виде.Хотя это звучит немного странно, стоит отметить, что клетчатка обеспечивает сытость, регулярность и удовлетворение после еды.

      Эти полезные углеводы содержатся во фруктах, овощах, цельнозерновых и приготовленных сухих бобах / горохе. Помимо здоровья пищеварительной системы, клетчатка может оказывать положительное влияние на холестерин.

      Хорошие углеводы против плохих. Различные примеры углеводов и их функции

      Большинство ученых согласны с тем, что не все калории, или, более конкретно, углеводов созданы равными, особенно потому, что разные типы углеводов по-разному действуют в нашем организме ( источник ) — Некоторые наполняют нас питательными веществами, в то время как другие могут привести к общим проблемам со здоровьем.

      Вот еще один способ классификации углеводных продуктов на основе их химической структуры:

      Простые углеводы

      Если говорить просто , простые углеводы состоят из одной или двух молекул сахара. Простые углеводы включают глюкозу, сахарозу, фруктозу и лактозу.

      Теперь, хотя простые углеводы часто считаются плохими парнями, на самом деле есть несколько более тонких нюансов, чем это. Простые углеводы, содержащиеся во фруктах или молочных продуктах, считаются здоровыми для большинства людей (в умеренных количествах), в то время как продукты, содержащие обработанный или рафинированный сахар, такие как столовый сахар (сахароза) , не совсем лучший выбор.Чтобы понять функцию простых углеводов, может быть, не идеально.

      Сложные углеводы

      Сложные углеводы также содержат молекулы сахара, но присутствуют в виде длинных цепочек (3 или более). Это означает, что эти углеводы дольше перевариваются и усваиваются организмом.

      Их часто называют «хорошими» углеводами и включают такие продукты, как бобы, горох, цельнозерновые продукты и фрукты / овощи, богатые клетчаткой . Кроме того, эти продукты содержат множество важных питательных веществ, таких как клетчатка, витамины и минералы.

      Сложные углеводы также могут быть очищены. Это означает, что из зерна удаляются части с высоким содержанием клетчатки — , например, белый хлеб, картофельные чипсы и выпечка. Процесс рафинирования «упрощает» углеводы, лишая их пользы для здоровья.

      Когда дело доходит до углеводов, к счастью, довольно легко отличить хорошее от плохого. .

      Тем не менее, вы не можете взглянуть на список углеводов, и классифицировать их как традиционные хорошие и плохие, сами по себе — скорее усовершенствованные инатуральный .

      Согласно Medline, большинство углеводов должно поступать из сложных углеводов и естественных сахаров. (содержится в молоке, фруктах и ​​овощах).

      Что делают углеводы? Взгляд на функцию углеводов в организме

      Поскольку углеводы являются одним из трех макроэлементов, необходимых нашему организму, они отвечают за многие основные функции. Назвать несколько функций углеводов :

      Сахар в крови и инсулин

      Употребление углеводов — быстрый способ повысить уровень сахара в крови и стимулировать выработку инсулина — но хорошо ли это? Как действует инсулин? А что такое сахар в крови?

      Это относительно просто: вы едите углеводы, которые в пищеварительном тракте расщепляются на простые сахара.Они всасываются в кровоток в виде глюкозы, то есть сахара в крови .

      Глюкоза транспортируется к клеткам организма через инсулин –, гормон, вырабатываемый в поджелудочной железе , который затем используется нашими клетками в качестве топлива ( источник ). Как только глюкоза перемещается из кровотока в клетки, уровень сахара в крови падает на (источник ).

      Звучит великолепно, но , эта система не работает гладко для всех, и для этих людей контроль уровня сахара в крови является регламентированной и сложной задачей.

      Первый сценарий, при котором эта система не работает гладко, встречается у людей с…

      1. Отсутствие инсулино-чувствительных клеток или продукции ( источник ) — что оставляет уровни глюкозы и инсулина на повышенном уровне после еды. Со временем эта высокая потребность в клетках, вырабатывающих инсулин, может истощить их до такой степени, что будет препятствовать дальнейшему производству инсулина.

      Здесь возникают инсулинорезистентность, диабет 2 типа, сердечные заболевания, увеличение веса и другие хронические заболевания, связанные с сахаром / инсулином в крови.

      2. С другой стороны, гипогликемия , или низкий уровень сахара в крови является результатом слишком низкого падения сахара в крови . Это может произойти, если ваше тело использует глюкозу слишком быстро или она медленно или не попадает в кровоток. ( источник ) — гипогликемия редко встречается у пациентов без диабета ( источник ).

      Что приводит нас к аутоиммунному заболеванию с аналогичной реакцией на уровень сахара в крови: Диабет 1 типа , при котором поджелудочная железа вырабатывает мало инсулина или его не вырабатывает ( источник ) .

      Здоровый уровень сахара в крови и инсулина — ключ к поддержанию здоровья. Независимо от того, есть ли у вас проблемы со здоровьем, связанные с регулированием уровня сахара в крови, важно понимать, какие продукты могут повышать уровень глюкозы.

      Ученые постоянно находят все больше доказательств, связанных с поддержанием здорового уровня сахара в крови и широким спектром его воздействия на наш организм — от психического до физического.

      Обеспечивает энергией

      Углеводы участвуют в производстве энергии, снабжая наш организм 4 легкоусвояемыми калориями (энергия в пище) на грамм, что делает их основным источником энергии нашего тела ( источник ) —, что говорит, что они не единственный источник энергии, но это тема для другой статьи.

      Мы уже коснулись регуляции инсулина и глюкозы / сахара в крови выше — из этого процесса, любая глюкоза, которая не используется сразу для получения энергии, отправляется в печень или мышцы в виде гликогена для дальнейшего использования или сохраняется в виде жира ( источник ).

      Простые углеводы быстро используются в качестве источника энергии, поскольку их минимальная молекулярная структура легко разрушается организмом. Это означает быстрый всплеск энергии, за которым следует , к сожалению, , мстительная авария.

      С другой стороны, сложные углеводы состоят из нескольких молекул сахара, поэтому организму требуется больше времени, чтобы превратиться в энергию, поэтому уровень сахара в крови не будет проходить через такие взлеты и падения.

      Вызывает аппетит, голод и чувство сытости

      Исследование настроения сварливых людей, стремящихся перекусить, показало, что углеводы увеличивают выработку серотонина в их мозгу больше, чем другие пищевые группы. тот же эффект.

      Серотонин известен как «гормон хорошего самочувствия». После активации в мозге он стимулирует сон, регулирует кровяное давление, контролирует ваше настроение, аппетит и вашу чувствительность к боли.

      Звучит отлично — , но есть недостатки…

      Из-за способности серотонина контролировать ваше настроение, многие люди полагаются на чрезмерное потребление углеводов, чтобы чувствовали себя лучше –, по сути, используя эту группу продуктов питания как лекарство ( источник ). Отсюда и термин «карбоголики».

      Как будто этого было недостаточно, в нашем организме есть еще один набор гормонов, известный как «гормоны голода» — грелин и лептин. Грелин — это гормон, вызывающий чувство голода, а лептин подавляет аппетит.

      В этом исследовании оценивали уровни грелина и лептина после того, как пациенты потребляли различные приемы пищи — каждая с высоким содержанием белка, жира или углеводов.

      Результат еды с высоким содержанием углеводов? Сначала уровни грелина были сильно подавлены — затем они резко повысились, в результате чего испытуемые стали голоднее, чем они были до еды — затем ученые пришли к выводу, что употребление углеводов может вызвать чувство голода и снова желание углеводов …

      … что объясняет, почему многим из нас трудно вызывать его после всего лишь одного файла cookie.

      Дополнительное примечание и тема для другой статьи — исследование показало, что белок был лучшим супрессором грелина ( источник ).

      Наше настроение

      Мы уже обсуждали серотонин, но вот еще немного о влиянии углеводов на наше настроение…

      Серотонин вырабатывается в головном мозге, где он выполняет свои основные функции ( источник ) . Производство серотонина стимулируется горсткой питательных веществ в сочетании с триптофаном, предшественником серотонина — незаменимой аминокислотой (что означает, что организм не может вырабатывать себя самостоятельно и должен поступать из диеты) ( источник ) .

      Продукты с высоким содержанием триптофана — это продукты, богатые белком, такие как мясо, молочные фрукты и семена ( источник ) . Итак, где же в игру вступают углеводы, не содержащие триптофана?

      Наш мозг защищен от проникновения определенных веществ с помощью процесса фильтрации, называемого гематоэнцефалическим барьером. Как вы понимаете, существует постоянная конкуренция за то, чтобы аминокислоты преодолели этот барьер, что затрудняет прохождение триптофана. Но, , когда вы потребляете углеводы, секретируется инсулин, который снижает уровень конкурирующих аминокислот в крови, позволяя триптофану преодолевать барьер ( источник ) .

      Следовательно, потребление углеводов помогает облегчить транспортировку триптофана, предшественника серотонина, в мозг.

      Это привело к появлению нескольких мнений о влиянии углеводов на наше настроение…

      1. С одной стороны, потребление углеводов напрямую связано с хорошим настроением:

      Исследователь из Массачусетского технологического института доктор Вуртман предположил, что, когда вы перестаете есть углеводы, ваш мозг перестает регулировать серотонин, а потребление углеводов является единственным естественным средством стимулирования выработки этого гормона.Она продолжает говорить, что…

      «такая еда, как паста или закуска из крекеров из Грэма, позволит мозгу вырабатывать серотонин, но употребление курицы и картофеля или перекус вяленой говядиной фактически предотвратит образование серотонина» ( источник ).

      Для меня это устаревшее исследование, и я склонен больше соглашаться с недавними исследованиями, которые показывают…

      2. Потребление правильных углеводов необходимо для психического здоровья, а сахар может негативно повлиять на ваше настроение.

      Мы уже знаем, что не все углеводы созданы равными — и все больше исследований показывают тесную связь между диетами с высоким содержанием рафинированных углеводов и депрессией. Назову несколько:

      1. Это исследование, проводившееся в течение 22 лет, показало, что мужчины, которые потребляли 67 граммов сахара или более в день, имели на 23% больше шансов получить диагноз депрессии.

      2. Согласно этому исследованию, депрессия у женщин в постменопаузе может быть напрямую связана с диетой с высоким содержанием рафинированных углеводов .

      Пищеварение

      Клетчатка — углевод, содержащийся во фруктах, овощах, цельнозерновых и бобовых, — необходим для здорового пищеварения.

      Существует два типа клетчатки: растворимая и нерастворимая, оба входят в состав большинства растительных продуктов, поэтому употребление разнообразных продуктов с высоким содержанием клетчатки поможет вам получить максимальную пользу для здоровья ( источник ).

      Клетчатка известна как основная масса, которая перемещает все через наши пищеварительные тракты, потому что, в отличие от белков, жиров и других углеводов, она не переваривается и проходит через наши системы в основном в неизменном виде. принимать пищу.

      Тем не менее, как вы знаете из вышесказанного, не все углеводы являются клетчаткой. Есть еще сахар и крахмал…

      … Исследования показывают, что диета с высоким содержанием рафинированного сахара приводит к более медленному перевариванию из-за воздействия рафинированного сахара на наши кишечные бактерии.

      Пребиотики и здоровье толстой кишки

      Помимо клетчатки и ее важной роли в нашем пищеварении, углеводы приносят еще одну группу полезных продуктов…

      Пребиотики — это неперевариваемые углеводы, которые стимулируют рост или активность бактерий в толстой кишке.В конечном итоге это улучшает здоровье пищеварительной системы. К сожалению, текущие исследования этой группы продуктов питания ограничены, было высказано предположение, что они могут:

      • Уменьшить симптомы СРК
      • Защита от рака толстой кишки
      • Повышение усвоения некоторых минералов
      • Понижает некоторые факторы риска сердечно-сосудистых заболеваний

      Все пребиотики состоят из клетчатки, но не все волокна являются пребиотиками. Ищет их в таких продуктах, как лук-порей, спаржа и цикорий.

      Функциональность мозга

      Мозг и его множество нервных клеток требуют больше энергии, чем любой другой орган.Фактически, им требуется половина глюкозы в нашем организме! ( источник )

      Это заставляет многих из нас полагать, что когда в организме не хватает достаточного количества глюкозы, это влияет на мозг и его функции (мышление, обучение и память) .

      Но это не обязательно так…

      Исследования показали, что люди с повышенным уровнем кетонов в организме — люди, сидящие на низкоуглеводной диете, которые переходят с сахара в качестве основного источника энергии на жир — могут оказывать положительное влияние на память и нервную функцию.

      Кроме того, многие низкоуглеводные диеты, как правило, содержат большое количество полезных жиров, таких как омега-3, которые играют решающую роль в функционировании мозга.

      Немного более тревожным является увеличение количества доказательств, указывающих на связь между повышенным уровнем глюкозы и повышенным риском деменции и когнитивных нарушений ( источник + источник )

      Вес

      Еще один спорный вопрос в отношении углеводов — это влияние, которое они могут или не могут оказать на наш вес.

      С одной стороны, у нас есть волокно. Клетчатка считается важным инструментом для контроля веса, поскольку она наполняет вас и сохраняет чувство насыщения.

      Более того, исследование, опубликованное в « Annals of Internal Medicine », обследовало 240 пациентов с метаболическим синдромом и обнаружило, что те, кто просто увеличил потребление клетчатки, смогли похудеть больше.

      При этом клетчатка — не единственный вид углеводов…

      Другая сторона аргумента состоит в том, что снижение потребления углеводов — это самый быстрый способ стабилизации уровней глюкозы и инсулина — повышенный уровень инсулина может запрограммировать тело на набор веса ( источник ).

      Как упоминалось выше, когда мы потребляем больше углеводов, чем требуется нашим клеткам для получения энергии, они сохраняются в виде гликогена или жира. При этом создание этих резервов без затрат приводит к лишнему весу.

      Наконец, увеличение общего количества углеводов означает увеличение общего количества калорий. Калории на входе, калории на выходе — применяется традиционная мудрость.

      Как работают углеводы…

      Как работают углеводы, когда вы едите слишком много

      Примеры углеводов чаще всего связаны с печеньем, пирожными, ночной выпивкой пиццы, ну вы знаете, практически со всем, что может сорвать диету и отправить вас в пищевую кому.

      Итак, неудивительно, что слишком сильное употребление углеводов может привести к довольно серьезным последствиям для здоровья. Вот возможные аффекты, более подробная информация выше:

      • Скачок уровня сахара в крови и инсулина
      • Пищевая запятая
      • Вызывает аппетит
      • Потребление углеводов как средство комфорта
      • Сахар-рафинад и замедленное пищеварение
      • Возможная прибавка в весе
      • Отрицательное влияние на когнитивное здоровье

      Как работают углеводы На низкоуглеводной диете

      Есть несколько причин ограничить потребление углеводной пищи — вот некоторые из потенциальных преимуществ , которые вы увидите, если будете придерживаться низкоуглеводной пищи:

      • Легче регулировать уровень сахара в крови и инсулин
      • Повышенная энергия после начального «горба»
      • Сохраняет сытость дольше
      • Потеря веса
      • Улучшение когнитивного здоровья
      • Меньше тяги

      И хотя после полноценного переедания углеводной пищи происходит целый ряд ужасающих функций организма, есть некоторые риски — или, скорее, неприятные эффекты, которые могут иметь место.

      Боязнь углеводов всегда противоречит мудрости старого доброго совета «пять в день» — исключить овощи и фрукты, которые содержат ключевые питательные вещества, такие как витамины, минералы, клетчатка и антиоксиданты. Дефицит углеводов может привести к:

      • Not So Fresh: Плохие новости о том, что полагаться в первую очередь на жир и белок? Недостаток углеводов приводит к образованию кетонов, которые могут вызвать неприятный запах изо рта. Если вы планируете перейти на сверхнизкое содержание углеводов, оставайтесь свежими, употребляя в пищу много жевательной резинки без сахара.
      • У вас запор: Еще одна проблема, связанная с потерей углеводов, — это потеря важнейшей клетчатки, которая идет вместе с ними. А с клетчаткой приходит регулярность. Обеспечьте бесперебойную работу своей системы, убедившись, что вы получаете достаточно овощей, фруктов и цельнозерновых продуктов.
      • You’re Wiped Out: В то время как диета с низким содержанием углеводов может избавить от этих неприятных максимумов и минимумов сахара, отсутствие углеводов во многих случаях означает отсутствие энергии. Если вы чувствуете себя вялым, возможно, пришло время пересмотреть потребление фруктов и овощей.Вы также можете страдать от углеводного гриппа, когда ваше тело переходит от сахара в качестве источника энергии к жиру, который обычно длится около недели.

      Как максимизировать функцию углеводов

      Помимо определения углеводов, которое делит эти два понятия на простые и сложные, есть еще несколько способов извлечь выгоду из преимуществ этого макроэлемента…

      1. Ешьте здоровые углеводы

      В этом месте статьи это может показаться гигантским «да» , но об этом стоит упомянуть.Чтобы получить максимальную пользу от углеводов, ешьте правильные.

      2. Что такое макроэлементы и как их сбалансировать:

      Я имею в виду три макроэлемента: углеводов, белков и жиров.

      Мы рассмотрели функцию углеводов, но они полагаются на другие питательные вещества, которые помогают максимально раскрыть свой потенциал.

      Какова функция жиров: Жиры, по сути, являются резервным источником энергии для вашего тела, когда углеводы недоступны — вот почему низкоуглеводные диеты связаны с потерей веса.Жиры помогают поддерживать температуру тела и усваивают питательные вещества.

      Какова функция липидов: Функции липидов в организме разнообразны, но эти соединения играют роль в хранении энергии и обеспечивают энергию, необходимую для ряда внутренних процессов. Основная функция липидов — приводить в действие наши мышцы.

      Каковы функции белков: Белки присутствуют в каждой клетке вашего существа, от ногтей до кожи и органов. Основная функция белков — регулировать процессы в организме, такие как расщепление пищи и транспортировка материалов по системе.

      3. Переосмысление / Как бросить сахар

      Поскольку углеводы в сахаре простые, можно с уверенностью сказать, что отказ от сахара может быть хорошим шагом для вашего здоровья. Но это еще не все, чем отказ от печально известных сахарных продуктов, таких как конфеты, пирожные и пинты мороженого.

      Несколько шагов для внесения изменений:

      1. Начните с отказа от безалкогольных напитков и добавления сахара в кофе и чай, а затем продолжайте.

      2. Читайте этикетки на продуктах питания! Обратите внимание на такие вещи, как испарившийся тростниковый сок, кукурузный сироп, сахароза, декстроза, концентрат фруктового сока и многое другое.

      3. Ешьте цельные продукты — упакованные томатные соусы, приправы, заправки для салатов и покупная выпечка часто содержат сахар. Выбирайте простые овощи, цельнозерновые продукты, такие как коричневый рис и киноа, а также сырое мясо. Если вы приправите себя, это может привести к принятию более сознательных решений.

      4. Откажитесь от сока — фрукты богаты сахаром, но также богаты клетчаткой.Целый фруктовый сахар не является проблемой для большинства людей (в умеренных количествах, конечно).

      Хотя к диете с низким содержанием сахара или без него может быть трудно привыкнуть, поиск подходящего для вас плана питания имеет решающее значение. Чтобы узнать больше о том, как отказаться от простых углеводов, вот некоторые из наших любимых рецептов с низким содержанием углеводов.

      4. Посмотрите на чистые углеводы

      Если вы хотите попробовать низкоуглеводную диету, но беспокоитесь о некоторых из этих эффектов, сосредоточьтесь на чистых углеводах. Чистые углеводы — это граммы общего количества углеводов в любом конкретном продукте за вычетом общего количества граммов клетчатки.Мысль здесь в том, что вы рассматриваете разницу только как часть общего количества потребляемых углеводов.

      Функции углеводов и что вам подходит?

      Теперь, когда вы знаете функцию углеводов, вам решать, что нужно вашему организму.

      Вне зависимости от того, страдаете ли вы диабетом, имеете избыточный вес или хотите улучшить свой распорядок тренировок, вам может подойти образ жизни с низким содержанием углеводов, но стоит отметить, что баланс является ключом к вашему успеху — это может звучать как побитый рекорд, но разнообразные питательные вещества — единственный выход.

      Другим, возможно, стоит сократить употребление простых углеводов и сосредоточиться на получении пятиразовых фруктов и овощей из цельных источников пищи. У всех разные тела, и для правильного функционирования требуется разный баланс.

      Вы когда-нибудь пробовали низкоуглеводную диету? Если да, дайте нам знать, каков был ваш опыт, или не стесняйтесь делиться любыми любимыми рецептами или кулинарными хитростями.

      Примечание автора:

      Когда я начал писать эту статью, это была огромная борьба.Я считал функцию положительной чертой — и, черт возьми, в последнее время я злился на углеводы. Нет, я не совсем противник углеводов, но и не их фанат номер один.

      В связи с недавними изменениями в жизни — все они сосредоточены вокруг одного макроэлемента — я провел допоздна, просматривая PubMed, разговаривая с врачами и читая все, что я мог найти об углеводах…

      … И самый важный урок, который я усвоил после всех этих исследований, заключается в следующем: хотите ли вы просто знать, что делают углеводы (а сейчас вы перекусываете тарелкой печенья), или вы не прикасались к сахару / крахмал в годах, нет одного простого ответа для каждого человека.

      Определите свое тело, что лучше всего подходит для вас и что вам нужно для функционирования. Я знаю, что диета с низким содержанием углеводов — это то, что мне нужно есть, и как диабетик, который болел большую часть своей жизни, стоит придерживаться этого образа жизни, чтобы оставаться намного более здоровым и счастливым человеком!

      Тем не менее, я представляю вам результаты моего исследования углеводов, не могу дождаться вашего ответа, дайте нам знать в комментариях ниже, что привело вас сюда.

      .

      No related posts.

    Ответить

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *