Углеводы — функция и значение для организма. Функции углеводов. Функция углеводов в клетке

Почему-то люди решили объявить войну углеводам. Нас пугает всеобщая “белкомания”, поэтому давайте узнаем, что такое углеводы и еще раз обсудим принципы правильного питания.

Что такое углеводы

С точки зрения химии углеводы – это класс органических веществ, в состав которых входит углерод, кислород и водород. В организме их всего примерно 2-3%, которые откладываются в виде гликогена (грубо говоря, оперативный запас энергии). 5-6% от общей массы печени, до 0,5% сердца и 2-3% скелетных мышц – это углеводы.

В теле 70-килограмового мужчины примерно 500 г гликогена, но кроме него есть еще глюкоза, которая в свободном виде “плавает” в крови. Её совсем мало – примерно 5 граммов. Чем более человек тренированный, тем больше гликогена он может запасать.

Тело человека может синтезировать углеводы, но в незначительном количестве, поэтому основное количество углеводов поступает в организм с пищей. Углеводы находятся преимущественно в продуктах растительного происхождения. Например, в злаках их содержится около 80% от общей сухой массы. И к примеру сахар – это вообще на 99,98% углевод.

Для чего нужны углеводы

У углеводов есть свои задачи:

Энергетическая: углеводы обеспечивают 50-60% суточного энергопотребления организма. При окислении 1 г углеводов выделяется 17 кДж энергии или более привычные нам 4,1 ккал и 0,4 г воды. Поэтому когда вы перестаете есть углеводы, вас сначала “сливает”, то есть из вас выходит запасенная ранее вода. Этот процесс многие ошибочно принимают за истинное жиросжигание, в то время как всего лишь истощаются запасы гликогена.

Основной источник энергии для нас – это запасенный в печени и мышцах гликоген и свободная глюкоза в крови, которые образовались из съеденных углеводов.

Пластическая или строительная: из углеводов “строятся” некоторые ферменты, клеточные мембраны, они также входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой, костной и других тканей. Углеводы хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, рибозы и дезоксирибозы ) участвуют в построении универсального источника энергии АТФ, “хранилища” генетической информации ДНК и макромолекулы, содержащейся в клетках – РНК.

Специфическая: углеводы к примеру, выполняют роль антикоагулянтов, то есть делают так, чтобы кровь не сворачивалась в самый неподходящий момент. Являются рецепторами ряда гормонов или фармакологических веществ – то есть помогают гормонам распознать где и в каком количестве они нужны. Так же они оказывают противоопухолевое действие.

Запас питательных веществ : углеводы накапливаются в скелетных мышцах, печени, сердце и некоторых других тканях в виде гликогена. Гликоген – это быстромобилизуемый энергетический резерв. Функция гликогена печени – обеспечивать глюкозой весь организм, функции гликогена в мышцах – обеспечивать энергией физическую активность.

Защитная: сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы. Мукополисахариды находятся в слизистых веществах, которые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и вирусов, а также от механических повреждений.

Регуляторная: клетчатка пищи не поддается процессу расщепления в кишечнике, однако активирует перистальтику кишечного тракта, ферменты, использующиеся в пищеварительном тракте, улучшая пищеварение и усвоение питательных веществ.

Какие бывают углеводы

Хлеб, крупы, макароны, овощи, фрукты, сахар – это все продукты растительного происхождения, которые состоят преимущественно из углеводов или моно-, ди- и полисахаридов.

Моносахариды: это простые углеводы, которые не распадаются под воздействием пищеварительных ферментов. Глюкоза и фруктоза – это моносахарид, которые содержатся во многих фруктах, соках, меде и называются сахарами. В организм они поступают как сами по себе, если вы, например, съели ложку сахара или же образуются в процессе пищеварения из более сложных углеводов.

Как только в организме оказывается много свободной глюкозы, активизируется поджелудочная железа, которая выделяет гормон инсулин, благодаря которому глюкоза перенаправляется в ткани, где она используется для синтеза гликогена, а при значительном избытке – и для синтеза жиров (вот он эффект от лишних тортиков и злоупотребления фруктовыми соками!) Чтобы моносахариды были нам друзьями, а не врагами, их количество в питании не должно превышать 25-35 % общего количества съеденных за сутки углеводов.

Грубо говоря, на каждые 2 чайные ложки сахара (моносахариды или простые углеводы) надо употреблять 100 граммов овсянки (сложные углеводы).

Держите себя в руках с простыми углеводами

Нынче очень модно заменять глюкозу фруктозой под эгидой, что – это якобы более полезно и она не запасается в виде жира. Это неправда: глюкоза и фруктоза – родные братья. Их различает только то, что у глюкоза содержит альдегидную функциональную группу, а фруктоза – кетогруппу.

Дисахариды: это составная часть олигосахаридов, которая состоит из 2-10 моносахаридов. Основные дисахариды – это сахароза (обычный столовый сахар), состоящая из остатков глюкозы и фруктозы, мальтоза (солодовые экстракты злаковых, проросшие зерна) или два соединенных между собой остатка глюкозы, лактоза (молочный сахар) имеющая в своем составе остаток глюкозы и галактозы. Все дисахариды имеют сладковатый вкус.

Полисахариды: это сложные углеводы, состоящие из многих сотен или тысяч связанных между собой моносахаридов. Этот вид углеводов содержится в крахмале (картофель, крупы, хлеб, рис и др.), в «животном крахмале» – гликогене, в пищевая клетчатка и пектин (фрукты, овощи, злаки, бобовые, отруби и др.) и легкоусвояемом инулине (топинамбур, корень цикория, лук, чеснок, бананы, ячмень, рожь).

Сколько нужно углеводов?

ВОЗ и РАМН рекомендует есть по 4 г углеводов на каждый кг массы тела. То есть для девушки весом 60 кг нужно съедать 240 г углеводов. Это примерно 360 г отваренного круглого риса, или 1,5 кг варёной картошки, или 2,6 кг сладких яблок, или 12 кг сельдерея.

4 г на каждый кг веса – это рекомендации для малоактивных людей. Для незначительно умеренно активных норма 5-6г, для умеренно активных (например, 3 силовых тренировки в неделю по часу) – 6-7 г. Спортсменам же рекомендуют есть не менее 8-10 г углеводов на каждый кг их мускулистого тела.

А что если без них? Риски белковых (безуглеводных) диет

Да, люди – белковая форма жизни, которая может существовать и без употребления углеводов в пищу, но это нездорово, безграмотно и в перспективе нанесет вред здоровью. Потому что уменьшение содержания углеводов в пище усиливает распад клеточных белков, окисление жиров и образование кетоновых тел, что может привести к ацидозу, то есть увеличить кислотность в организме.

Обычно продукты окисления органических кислот быстро удаляются из организма, но при голодании или низкоуглеводной диете, они задерживаются в организме, что в лучшем случае приведет к появлению в моче ацетоуксусной кислоты и ацетона, а в тяжёлых может привести к коме (такое случается с диабетиками).

Осторожнее с белковыми диетами Дюкана

У “дюкановцев” случается метаболический ацидоз – при недостатке углеводов в тканях накапливаются кислые продукты, то есть возникает кето- или лактоацидоз.

Кетоацидоз возникает вследствие дефицита инсулина. Когда вы едите критически мало углеводов (менее 2 г на кг тела) довольно продолжительное время, то организм подпитывает себя энергией за счет гликогена и запасённых жиров. Мозг же получает энергию в основном утилизируя глюкозу и ацетон для него является токсичным веществом.Непосредственное расщепление жиров не может обеспечить необходимой энергией головной мозг, а так как запасы гликогена относительно невелики (500 г) и истощаются в течение первых дней после отказа от углеводов, то организм может обеспечить мозг энергией либо с помощью глюконеогенеза (внутреннего синтеза глюкозы), либо путём повышения концентрации кетоновых тел в крови для переключения других тканей и органов на альтернативный источник энергии.

В норме при дефиците углеводистой пищи печень из ацетил-КоА синтезирует кетоновые тела - возникает кетоз, не вызывающий электролитных нарушений (является вариантом нормы). Однако в ряде бескомпромиссных случаев также возможна декомпенсация и развитие ацидоза и может привести к диабетической кетоацидотической коме.

Жиры при низкоуглеводных диетах сжигаются хуже, чем при нормальном, сбалансированном питании, так как обычно жиры соединяются с углеводами для последующего преобразования в энергию, а при недостатке углеводов происходит неполноценное сжигание жиров, и образуется побочный продукт – кетоны, которые накапливаются в крови и моче, что вызывает кетоз. Кетоз приводит к снижению аппетита (организм думает, что он на грани выживания), снижается работоспособность, вялость, усталость и раздражительность становятся нормой.

Перебор с углеводами

Систематический перебор с углеводами приводит к преобладанию процессов брожения в кишечнике, а также ожирению, атеросклерозу, сахарному диабету второго типа, так как часть углеводов превращается в жиры и холестерин, которые лежат мёртвым грузом на внутренних органах, поверх наших красивых мышц и всячески вредят кровеносной системе.

Для того, чтобы быть здоровым на самом деле нужно уметь удовлетворять потребности организма таким образом, чтобы было хорошо всему телу в целом, при этом оставаясь в нормальных здоровых рамках. Важно чтобы все органы чувств (в том числе и ваш мозг) радовались еде, чтобы принятие пищи доставляло положительные эмоции.

И снова здравствуйте, дорогие посетители портала о здоровье «сайт». Продолжаем рубрику , и сегодня речь пойдет об углеводах. В этой статье Вы узнаете о том, что такое углеводы, какие бывают виды углеводов, а также какую роль они играют в человеческом организме.

Углеводы — что это такое?

В статье про мы уже упоминали об углеводах, как о макронутриентах , которые являются наиболее важным источником энергии для жизнедеятельности клеток нашего тела. Да и, вообще, если взять рацион среднестатистического человека, то именно углеводы занимают большую часть его рациона.

— это целый класс химических соединений, которые относятся к органическим и имеют общую структурную формулу Сm (H2O) n, где значения «m» и «n» всегда должны быть больше «трех» .

Иными словами, в молекуле углеводов на каждый атом углерода приходится молекула воды. Например, формула глюкозы будет выглядеть так: C6H12O6 .

В природе углеводы встречаются фактически во всех видов организмов:

• растительных
• животных
• бактериях
• грибах

Если отдельно рассматривать растительные организмы, то в них на углеводы приходится 80-90 процентов из расчета на сухое вещество клетки, то есть, у растений углеводы являются одним из основных структурных материалов. В животных организмах цифра будет гораздо ниже — от 1 до 5 процентов. Ну и в микроорганизмах, соответственно, на углеводы приходится примерно 12-30 процентов.

Термин "углеводы" для данного класса органических веществ предложил известный отечественный ученый немецко-балтийского происхождения Карл Шмидт в 1844 году.

Виды углеводов

В зависимости от молекулярной сложности углевода или, если быть точнее, от количества структурных единиц (сахаридов) различают 3 класса углеводов:

1. Моносахариды
2. Олигосахариды
3. Полисахариды

1. Моносахариды

Моносахаридами называют простые углеводы, которые содержат всего одну структурную единицу. Моносахариды также часто называют «простыми сахарами».

По сути моносахариды представляют собой кристаллические вещества, которые неплохо растворяются в воде, а если их попробовать на вкус, то они окажутся очень даже сладкими!

К важнейшим представителям моносахаридов относятся:

• Пентозы . К ним относятся: рибоза — моносахарид, который входит в состав нуклеоновых кислот РНК, а также в состав молекул АТФ. Дезоксирибоза — входит в состав молекулы ДНК
• Гексозы . Одним из наиболее распространенных представителей является простой сахар — глюкоза . Именно глюкоза является основным энергетическим субстратом для клеток нашего тела, а также основным мономером главного эндогенного углеводного резерва — гликогена .
• Галактоза — простой углевод, который входит в состав лактозы — углевода, который по своей природе является дисахаридом и содержится в молочных продуктах.
• Фруктоза . Также, как и глюкоза, фруктоза встречается как в свободном, так и связанном виде. На вкус фруктоза примерно в полтора раза слаще сахарозы и примерно в два с половиной раза слаще глюкозы. Именно поэтому фруктозу часто добавляют в различные диетические продукты, так как она, в сравнении с другими моносахаридами, дает такую же сладость при меньшем количестве, что позволяет снизить общую калорийность продукта. Помимо этого фруктоза лучше, чем глюкоза и сахароза растворяется в воде.

2. Олигосахариды

По сути олигосахариды являются сахароподобными веществами, особенностью которых является относительно небольшая молекулярная масса, а также неплохая растворимость в воде. Как правило, олигосахариды сладки на вкус.

Число структурных единиц, входящих в состав олигосахаридов составляет от «2» до «10» сахаридов .

Самые распространенные из них — дисахариды (две структурные единицы). К ним относятся прежде всего:

• Мальтоза — его еще называют «солодовый сахар». Очень много мальтозы содержится в представителях зерновых культур.
• Лактоза (глюкоза плюс галактоза) - дисахарид, который содержится в молоке
• Сахароза (глюкоза плюс фруктоза) - содержится в огромном количестве растений, но особо много ее в таких растениях, как сахарный тростник и сахарная свекла.

3. Полисахариды

Полисахариды представляют собой сложные высокомолекулярные вещества, которые состоят из более, чем 10 остатков моносахаридов.

Количество структурных единиц, входящих в состав моносахаридов может составлять сотни и даже тысячи моносахаридов. Давайте рассмотрим важнейшие из полисахаридов:

• Крахмал — строится из остатков глюкозы, является основным сложным углеводом у растений. В человеческом теле крахмал очень даже неплохо усваивается.
• Гликоген — сложный углевод животного происхождения. Его еще часто называют «животным крахмалом». Он также состоит из остатков глюкозы, как и крахмал, только его цепь более разветвленная, чем у крахмала. Гликоген является главным внутреннем «депо» глюкозы для человека. Значительная его часть откладывается в наших мышцах и в печени, а также в других органах.
• Целлюлоза (клетчатка) — представляет собой сложный линейный полисахарид. В отличие от крахмала и гликогена остатки глюкозы в молекуле целлюлозы соединены немного иначе. Данный полисахарид является структурным компонентом клеточных стенок растений. В организме человека клетчатка не переваривается, зато невероятно полезна для кишечника.
• Хитин — азотсодержащее вещество, которое входит в состав панцирей многих членистоногих, а также входит в состав клеточных стенок бактериальных организмов и грибов.

Роль углеводов в организме человека

Углеводы, как правило, обеспечивают до 50-80 процентов потребности организма в энергии . При окислении одного грамма глюкозы выделяется 17,6 килоджоулей энергии, что эквивалентно 4,1 килокалориям .

Помимо покрытия текущих энергетических затрат клеток нашего тела, углеводы также выполняют запасающую функцию . В человеческом теле глюкоза, образованная в процессе гидролиза углеводов, принимаемых с пищей, откладывается на запас в виде сложного полисахарида — гликогена . У растений глюкоза депонируется в виде растительного полисахарида — крахмала, а у грибов — также, как и у нас, в виде гликогена.

Некоторые клетки нашего организма используют глюкозу в качестве главного энергетического материала (например, мозг). Когда таким клеткам нужна энергия, а человек давно не ел углеводов с пищей, происходит следующее: гликоген, хранящийся в печени, отдает свою глюкозу в кровь, тем самым, повышая сахар в крови.

Некоторые сложные углеводистые соединения выполняют защитную функцию . Например, такое вещество, как гепарин, участвует в предотвращении свертываемости крови.

В организме грибов, растений и микроорганизмов углеводы также выполняют структурную функцию — то есть, являются стройматериалом для их клеток. У людей же улеводы особо не являются строительным материалом. Разве что некоторые углеводы входят в состав нуклеиновых кислот (рибоза — РНК, дезоксирибоза — ДНК) и других веществ.

Также огромную роль для работы желудочно-кишечного тракта играют неперевариваемые углеводы — клетчатка. Про клетчатку я, вообще, напишу отдельную статью в ближайшее время.

В этой статье мы вкратце рассмотрели углеводы и их роль в человеческом организме. В следующем выпуске я расскажу Вам про такой важный показатель пищевой ценности углеводов, как гликемический индекс .

), не ограничиваются выполнением какой-то одной функции в организме человека. Помимо того, что обеспечение энергией основная функциональная роль углеводов , они так же необходимы для нормальной деятельности сердца, печени, мышц и центральной нервной системы. Являются важной составляющей в регуляции обмена белков и жиров.

Основные биологические функции углеводов, для чего они необходимы в организме

1. Энергетическая функция.
   Главная функция углеводов в организме человека. Являются основным энергетическим источником для всех видов работ, происходящих в клетках. При расщеплении углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50 – 60 % суточного энергопотребления организма и все энергетические расходы мозга (мозг поглощает около 70% глюкозы, выделяемой печенью). При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена.
2. Пластическая (строительная) функция.
   Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АДФ, АТФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.
3. Запасающая функция.
   Углеводы запасаются (накапливаются) в скелетных мышцах (до 2%), печени и других тканях в виде гликогена. При полноценном питании в печени может накапливаться до 10% гликогена, а при неблагоприятных условиях его содержание может снижаться до 0,2% массы печени.
4. Защитная функция.
   Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, которые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и вирусов, а также от механических повреждений.
5. Регуляторная функция.
   Входят в состав мембранных рецепторов гликопротеидов. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме. Так, в крови содержится 100-110 мг/% глюкозы, от концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови. Клетчатка из пищи не расщепляется (переваривается) в кишечнике, однако активирует перистальтику кишечного тракта, ферменты, использующиеся в пищеварительном тракте, улучшая пищеварение и усвоение питательных веществ.

Группы углеводов

• Простые (быстрые) углеводы
  Различают два вида сахаров: моносахариды и дисахариды. Моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, глюкоза, фруктоза или галактоза. Дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой. Быстро повышают содержание сахара в крови и обладают высоким гликемическим индексом.
• Сложные (медленные) углеводы
  Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К данному виду углеводов относятся, в частности, декстрины, крахмалы, гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи. Постепенно повышают содержание глюкозы и имеют низкий гликемический индекс.
• Неусваиваемые (волокнистые)
  Клетчатка (пищевые волокна), не обеспечивают организм энергией, но играет огромную роль в его жизнедеятельности. Содержится главным образом в растительных продуктах с низким или очень низким содержанием сахара. Следует заметить, что клетчатка замедляет усвоение углеводов, белков и жиров (может быть полезным при похудении). Является источником питания для полезных бактерий кишечника (микробиом)

Виды углеводов

Моносахариды

• Глюкоза
  Моносахарид, бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, содержится практически в каждой углеводной цепочке.
• Фруктоза
  Фруктовый сахар в свободном виде присутствует почти во всех сладких ягодах и плодах, самый сладкий из сахаров.
• Галактоза
  Не встречается в свободной форме; в связанном с глюкозой виде он образует лактозу, молочный сахар.

Дисахариды

• Сахароза
  Дисахарид, состоящий из комбинации фруктозы и глюкозы, имеет высокую растворимость. Попадая в кишечник, распадается на данные компоненты, которые затем всасываются в кровь.
• Лактоза
  Молочный сахар, углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах.
• Мальтоза
  Солодовый сахар, легко усваивается организмом человека. Образуется в результате объединения двух молекул глюкозы. Мальтоза возникает в результате расщепления крахмалов в процессе пищеварения.

Полисахариды

• Крахмал
  Порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Крахмал является наиболее распространенным углеводом в рационе человека и содержится во многих основных продуктах питания.
• Клетчатка
  Сложные углеводы, представляющие собой жесткие растительные структуры. Составная часть растительной пищи, которая не переваривается в организме человека, но играет огромную роль в его жизнедеятельности и пищеварении.
• Мальтодекстрин
  Порошок белого или кремового цвета, со сладковатым вкусом, хорошо растворим в воде. Представляет собой промежуточный продукт ферментного расщепления растительного крахмала, в результате чего молекулы крахмала делятся на фрагменты – декстрины.
• Гликоген
  Полисахарид, образованный остатками глюкозы; основной запасной углевод, нигде кроме организма не встречается. Гликоген, образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы в организме человека.

Белки, жиры и углеводы - это основные источники энергии человека. Белки ответственны за формирование органов, жиры - за формирование клеток и защиту внутренних органов, а вот с углеводами почему-то всегда возникает много вопросов. И далеко не каждый человек знает основную роль углеводов в организме человека. Так ли они необходимы, и нужны ли они вообще! Давайте разберемся.

Что такое углеводы?

Углеводы являются так называемыми микронутриентами - важный источник энергии для здорового функционирования и для жизнедеятельности клеток нашего организма. Если рассмотреть ежедневный рацион среднестатистического человека, то его большую часть будут занимать именно углеводы. Так что же это такое?

Углеводами называется отдельный класс химических соединений, относящихся к органическим, и обладающих общей структурной формулой. Это если рассматривать с точки зрения науки.

Другими же словами, углеводами принято называть молекулы, соединения, состоящие из атомов углерода, кислорода и водорода.

К данному классу химических соединений можно отнести крахмалсодержащие и сахаристые вещества. В зависимости от состава, меняется основная структурная формула этих жизненно важных элементов, соответственно, меняется и их функциональность.

Теоретически, углеводы разделяют на:

• простые - моно- и диасахариды;
• сложные, к которым относятся и полисахариды.

К группе простых относятся:

• глюкоза;
• фруктоза;
• галактоза;
• лактоза;
• сахароза;
• мальтоза.

Обычно сладкий вкус этих веществ достаточно просто определяется в составе продуктов и блюд. Они очень быстро растворяются в воде. Легко усваиваются в человеческом организме и быстро обогащают его энергией.

Вторую группу представляют такие углеводы, как крахмал, пектин, гликоген и клетчатка.

Функция углеводов в организме человека

При поступлении данных элементов в организм человека через растительную пищу, они позволяют высвобождать энергию, однако это далеко не единственная роль данных веществ. На самом деле, значение углеводов в организме человека огромное.

Наиболее важные функции, которые выполняют углеводы:

1. Очистка желудочно-кишечного тракта. Не все вещества, которые входят в состав многих продуктов и блюд являются полезными. Благодаря этим элементам, в том числе и клетчатке, происходит самостоятельное очищение. В противном случае возможна была бы интоксикация.
2. Питание органов. Глюкоза, которая является простым углеводом, питает ткани головного мозга, сердечной мышцы, а также принимает непосредственное участие в образовании гликоген - основной компонент для стабильного функционирования печени.
3. Повышение иммунитета. Благодаря гепарину происходит профилактика чрезмерной свертываемости крови, а с помощью полисахаридов происходит наполнение кишечника всеми необходимыми активными веществами, которые направляются на борьбу с инфекциями.
4. Строительный материал. Дело в том, что без данных веществ невозможно образование некоторых разновидностей клеток в организме человека. В качестве примера можно рассмотреть синтез нуклеиновых кислот и клеточной мембраны.
5. Регулировка обменных процессов. Процесс окисления может ускоряется или, наоборот, замедляться, в зависимости от данных везеств.
6. Помощь в процессе расщепления и усвоения белков и жиров, которые поступают в организм с пищей.

Чтобы углеводы помогали, а не вредили нашему организму, их необходимо употреблять в умеренном количестве, чтобы не допустить избытка данного вещества.

Переизбыток углеводов – заболевания и последствия

Основной проблемой, с которой человек может столкнуться в случае избытка углеводов в его организме является нарушенный обмен веществ. А при данном нарушении запускаются другие процессы, пагубно влияющие на состояние здоровья в целом. Среди них:

• замедление процесса расщепления питательных элементов и веществ;
• нарушения гормонального фона;
• повышенный уровень отложения жиров, что можно объяснить переходом углеводов в жировые молекулы;
• развитие или усугубление сахарного диабета, что происходит из-за истощения клеток щитовидной железы, отвечающих да выработку инсулина.

Из-за повышения уровня глюкозы в крови, в организме человека активизирует я множество негативных процессов и изменений. Среди них можно отметить увеличение вероятности склеивания тромбоцитов, что часто становится основной первопричиной тромбоза.

Сосуды становятся более хрупкими, в результате чего увеличивается риск возникновения патологий органов сердечно-сосудистой системы, в частности сердечной мышцы. Люди с избытком данных веществ чаще сталкиваются с проблемой инсультов и инфарктов.

Среди менее опасных последствий можно выделить развитие патогенной микрофлоры в ротовой полости под воздействием сочетания глюкозы и фруктозы с кислотой средой. Это провоцирует разрушение зубной эмали, развитие кариеса, при этом значительно ухудшается цвет зубов и их состояние в целом.

Сколько необходимо употреблять углеводов?

Чтобы питание было более сбалансированное, а количество углеводов не превышал норму, рекомендуется придерживаться следующих правил:

• детям в возрасте до года следует давать по 13 г углеводов на 1 кг массы тела;
• взрослым до 30 лет, при отсутствии серьезных физических нагрузок, достаточно 300-500 г углеводов в день;
• для женщин все эти нормы должны быть приблизительно на 30-50 грамм меньше;
• в случае занятий спортом и активного образа жизни, допускается превышение нормы на 40-50 грамм данного вещества в сутки.

Чтобы не нарушать функцию очищения кишечника, необходимо, чтобы клетчатка и пищевые волокна присутствовали в ежедневном рационе не менее 20 грамм.

Следует отметить, что в последнее время увеличился риск развития аллергической реакции на продукты, в составе которых имеются углеводы. Особенно это важно при включении подобных продуктов в рацион маленьких детей.

Продукты, богатые на содержание углеводов, лучше не употреблять в вечернее время суток, незадолго до сна. Ведь именно в это время происходит замедление обменных процессов в организме. Более того, выделяемая с помощью углеводов энергия будет невостребованной.

Это интересно

В случае с некоторыми отдельными сладкими продуктами огромную роль играет не только объем сахаров на 100 грамм этого продукта, но и количество влаги.

Дело в том, что вода с легкостью выводится из человеческого организма, при этом в работе остаются так называемые моносахариды. Ел же в продукте ее присутствует достаточное количество, то человек может получать больше глюкозы и других сахаров, чем необходимо.

Существует также теория, что человеку для получения достаточного количества клетчатки на день, необходимо всего лишь съесть одно яблоко. На самом деле это миф. Человеку требуется до пяти несладких фруктов в день с целью достижения нормального уровня суточного потребления.

Еще одним интересным моментом является то, что нельзя отдавать предпочтение только крахмалсодержащим углеводам или же моносахаридам. Необходимо обеспечить баланс примерно 1:1,5 в пользу крахмалсодержащих продуктов для нормального функционирования организма. Поэтому обязательно в рационе должны присутствовать каши, хлеб и другие подобные продукты в достаточном количестве.

Если не запивать водой или любой другой жидкостью продукты с содержанием подобных элементов, то в случае превышения нормы, риск превращения их в жиры значительно снижается. Поэтому диетологи рекомендуют пить только по истечению часа после приема пищи.

Мало кому известен также такой факт, что свежевыжатые соки необходимо употреблять в разбавленном виде. В таком случае снижается нагрузка на внутренние системы, и уменьшается калорийность употребляемого продукта.

Подводя итоги, если употреблять углеводы грамотно, то они способны принести пользу вашему организму. Однако не следует усердствовать с такими продуктами, и важно придерживаться вышеперечисленных рекомендаций специалистов.

Видео «Роль различных углеводов в питании человека»

Информационное видео, в котором эксперт расскажет о роли углеводов в питании человека, и о том, как они влияют на организм, и для чего они необходимы.

Химические свойства клеток, входящих в состав живых организмов, зависят прежде всего от количества атомов углерода, составляющих до 50% сухой массы. Атомы карбона находятся в главных органических веществах: белках, нуклеиновых кислотах, липидах и углеводах. К последней группе относятся соединения карбона и воды, соответствующие формуле (CH 2 O) n , где n равно или больше трех. Кроме углерода, гидрогена и оксигена, в состав молекул могут входить атомы фосфора, азота, серы. В данной статье мы изучим роль углеводов в организме человека, а также особенности их строения, свойств и функций.

Классификация

Данную группу соединений в биохимии разделяют на три класса: простые сахара (моносахариды), полимерные соединения с гликозидной связью - олигосахариды и биополимеры с большой молекулярной массой - полисахариды. Вещества вышеназванных классов встречаются в различных видах клеток. Например, крахмал и глюкоза имеются в растительных структурах, гликоген - в гепатоцитах человека и клеточных стенках грибов, хитин - в наружном скелете членистоногих. Все вышеперечисленные вещества - это углеводы. Роль углеводов в организме универсальна. Они - основной поставщик энергии для жизненных проявлений бактерий, животных и человека.

Моносахариды

Имеют общую формулу C n H 2 n O n и делятся на группы в зависимости от количества атомов карбона в молекуле: триозы, тетрозы, пентозы и так далее. В составе клеточных органелл и цитоплазме простые сахара имеют две пространственные конфигурации: циклическую и линейную. В первом случае атомы углерода соединяются друг с другом ковалентными сигма-связями и образуют замкнутые циклы, во втором случае углеродный скелет не замкнут и может иметь разветвления. Чтобы определить, какова роль углеводов в организме, рассмотрим наиболее распространенные из них - пентозы и гексозы.

Изомеры: глюкоза и фруктоза

Они имеют одинаковую молекулярную формулу C 6 H 12 O 6 , но различные структурные виды молекул. Ранее мы уже называли главную роль углеводов в живом организме - энергетическую. Вышеназванные вещества расщепляются клеткой. В результате происходит выделение энергии (17,6 кДж из одного грамма глюкозы). Кроме этого, синтезируется 36 молекул АТФ. Распад глюкозы происходит на мембранах (кристах) митохондрий и представляет собой цепь ферментативных реакций - Цикл Кребса. Он является важнейшим звеном диссимиляции, протекающей во всех без исключения клетках гетеротрофных эукариотических организмов.

Глюкоза образуется также в миоцитах млекопитающих вследствие расщепления в мышечной ткани запаса гликогена. В дальнейшем она используется как легко распадающееся вещество, так как обеспечение клеток энергией - это основная роль углеводов в организме. Растения являются фототрофами и самостоятельно образуют глюкозу в процессе фотосинтеза. Эти реакции называются циклом Кальвина. Исходным веществом служит углекислый газ, а акцептором - риболёзодифосфат. Синтез глюкозы происходит в матриксе хлоропластов. Фруктоза, имея такую же молекулярную формулу, как и глюкоза, содержит в молекуле функциональную группу кетонов. Она более сладкая, чем глюкоза, и находится в меде, а также соке ягод и фруктов. Таким образом, биологическая роль углеводов в организме заключается прежде всего в использовании их в качестве быстрого источника получения энергии.

Роль пентоз в наследственности

Остановимся еще на одной группе моносахаридов - рибозе и дезоксирибозе. Их уникальность заключается в том, что они входят в состав полимеров - нуклеиновых кислот. Для всех организмов, включая неклеточные формы жизни, ДНК и РНК являются главными носителями наследственной информации. Рибоза входит в молекулы РНК, а дезоксирибоза содержится в нуклеотидах ДНК. Следовательно, биологическая роль углеводов в организме человека состоит в том, что они участвуют в образовании единиц наследственности - генов и хромосом.

Примерами пентоз, содержащих альдегидную группу и распространенных в растительном мире, являются ксилоза (содержится в стеблях и семенах), альфа-арабиноза (находится в камеди косточковых плодовых деревьев). Таким образом, распространение и биологическая роль углеводов в организме высших растений достаточно велики.

Что такое олигосахариды

Если остатки молекул моносахаридов, например, таких как глюкоза или фруктоза, связаны ковалентными связями, то образуются олигосахариды - полимерные углеводы. Роль углеводов в организме как растений, так и животных разнообразна. Особенно это касается дисахаридов. Наиболее распространены среди них сахароза, лактоза, мальтоза и трегалоза. Так, сахароза, иначе называемая тростниковым или содержится в растениях в виде раствора и запасается в их корнеплодах или стеблях. В результате гидролиза образуются молекулы глюкозы и фруктозы. имеет животное происхождение. У некоторых людей наблюдается непереносимость этого вещества, связанная с гипосекрецией фермента лактазы, который расщепляет молочный сахар на галактозу и глюкозу. Роль углеводов жизнедеятельности организма разнообразна. Например, дисахарид трегалоза, состоящий из двух остатков глюкозы, входит в состав гемолимфы ракообразных, пауков, насекомых. Также он встречается в клетках грибов и некоторых водорослей.

Еще один дисахарид - мальтоза, или солодовый сахар, содержится в зерновках ржи или ячменя при их прорастании, представляет собой молекулу, состоящую из двух остатков глюкозы. Она образуется в результате распада растительного или животного крахмала. В тонком кишечнике человека и млекопитающих мальтоза расщепляется под действием фермента - мальтазы. При его отсутствии в панкреатическом соке возникает патология, обусловленная непереносимостью в продуктах питания гликогена или растительного крахмала. В этом случае используют специальную диету и добавляют в рацион питания сам фермент.

Сложные углеводы в природе

Они распространены очень широко, особенно в растительном мире, являются биополимерами и имеют большую молекулярную массу. Например, в крахмале она равна 800 000, а в целлюлозе - 1 600 000. Полисахариды отличаются между собой составом мономеров, степенью полимеризации, а также длиной цепей. В отличие от простых сахаров и олигосахаридов, которые хорошо растворяются в воде и имеют сладковатый вкус, полисахариды гидрофобны и безвкусны. Рассмотрим роль углеводов в организме человека на примере гликогена - животного крахмала. Он синтезируется из глюкозы и резервируется в гепатоцитах и клетках скелетных мышц, где его содержание в два раза выше, чем в печени. К образованию гликогена способны также подкожная жировая клетчатка, нейроциты и макрофаги. Другой полисахарид - растительный крахмал, является продуктом фотосинтеза и образуется в зеленых пластидах.

С самого начала человеческой цивилизации главными поставщиками крахмала были ценные сельскохозяйственные культуры: рис, картофель, кукуруза. Они до сих пор являются основой пищевого рациона подавляющего большинства жителей Земли. Именно поэтому так ценны углеводы. Роль углеводов в организме состоит, как мы видим, в их применении в качестве энергоемких и быстро усваиваемых органических веществ.

Существует группа полисахаридов, мономерами которых являются остатки гиалуроновой кислоты. Они называются пектинами и являются структурными веществами клеток растений. Особенно богаты ими кожура яблок, жом свеклы. Клеточные вещества пектины регулируют внутриклеточное давление - тургор. В кондитерской промышленности они используются как желеобразующие вещества и загустители при производстве высококачественных сортов зефира и мармелада. В диетическом питании применяются как биологически активные вещества, хорошо выводящие токсины из толстого кишечника.

Что такое гликолипиды

Это интересная группа комплексных соединений углеводов и жиров, находящихся в нервной ткани. Из неё состоит головной и спинной мозг млекопитающих. Гликолипиды встречаются также в составе клеточных мембран. Например, у бактерий они участвуют в Часть этих соединений является антигенами (вещества, выявляющие группы крови системы Ландштейнера АБ0). В клетках животных, растений и человека, кроме гликолипидов, присутствуют и самостоятельные молекулы жиров. Они выполняют прежде всего энергетическую функцию. При расщеплении одного грамма жира выделяется 38,9 кДж энергии. Для липидов характерна также структурная функция (входят в состав клеточных мембран). Таким образом, эти функции выполняют углеводы и жиры. Их роль в организме исключительно велика.

Роль углеводов и липидов в организме

В клетках человека и животных могут наблюдаться взаимные превращения полисахаридов и жиров, происходящие в результате обмена веществ. Учеными-диетологами установлено, что излишнее потребление крахмалистой пищи приводит к накоплению жира. Если человек имеет нарушения со стороны поджелудочной железы в плане выделения амилазы или ведет малоподвижный образ жизни, его вес может сильно увеличиться. Стоит помнить, что богатая углеводами пища расщепляется в основном в двенадцатиперстной кишке до глюкозы. Она всасывается капиллярами ворсинок тонкого кишечника и депонируется в печени и мышцах в виде гликогена. Чем более интенсивный обмен веществ в организме, тем активнее он расщепляется до глюкозы. Затем она используется клетками как основной энергетический материал. Данная информация служит ответом на вопрос о том, какую роль играет углеводы организме человека.

Значение гликопротеидов

Соединения этой группы веществ представлены комплексом углевод + белок. Их еще называют гликоконъюгатами. Это антитела, гормоны, мембранные структуры. Новейшими биохимическими исследованиями установлено: если гликопротеиды начинают изменять свою нативную (природную) структуру, это приводит к развитию таких сложнейших заболеваний, как астма, ревматоидный артрит, рак. Роль гликоконъюгатов в метаболизме клетки велика. Так, интерфероны подавляют размножение вирусов, иммуноглобулины защищают организм от патогенных агентов. Белки крови также относятся к этой группе веществ. Они обеспечивают защитные и буферные свойства. Все вышеперечисленные функции подтверждает тот факт, что физиологическая роль углеводов в организме разнообразна и чрезвычайно важна.

Где и как образуются углеводы

Основные поставщики простых и сложных сахаров - это зеленые растения: водоросли, высшие споровые, голосеменные и цветковые. Все они содержат в клетках пигмент хлорофилл. Он входит в состав тилакоидов - структур хлоропластов. Российский ученый К. А Тимирязев изучил процесс фотосинтеза, в результате которого образуются углеводы. Роль углеводов в организме растения заключается в накоплении крахмала в плодах, семенах и луковицах, то есть в вегетативных органах. Механизм фотосинтеза достаточно сложен и состоит из серии ферментативных реакций, протекающих как на свету, так и в темноте. Глюкоза синтезируется из углекислого газа под действием ферментов. Гетеротрофные организмы используют зеленые растения в качестве источника пищи и энергии. Таким образом, именно растения являются первым звеном во всех и называются продуцентами.

В клетках гетеротрофных организмов углеводы синтезируются на каналах гладкой (агранулярной) эндоплазматической сети. Затем они используются как энергетический и строительный материал. В растительных клетках углеводы дополнительно образуются в комплексе Гольджи, а затем идут на формирование целлюлозной клеточной стенки. В процессе пищеварения позвоночных животных соединения, богатые углеводами, частично расщепляются в ротовой полости и желудке. Основные же реакции диссимиляции происходят в двенадцатиперстной кишке. В неё выделяется поджелудочный сок, содержащий фермент амилазу, расщепляющий крахмал до глюкозы. Как уже было ранее сказано, глюкоза всасывается в кровь в тонком кишечнике и разносится по всем клеткам. Здесь она используется как источник энергии и структурное вещество. Это объясняет, какую роль в организме играют углеводы.

Надмембранные комплексы гетеротрофных клеток

Они характерны для животных и грибов. Химический состав и молекулярная организация этих структур представлены такими соединениями, как липиды, белки и углеводы. Роль углеводов в организме - это участие в и построении мембран. В клетках человека и животных есть особый структурный компонент, называемый гликокаликсом. Этот тонкий поверхностный слой состоит из гликолипидов и гликопротеидов, связанных с цитоплазматической мембраной. Он обеспечивает непосредственную связь клеток с внешней средой. Здесь же происходит восприятие раздражений и внеклеточное пищеварение. Благодаря своей углеводной оболочке клетки слипаются друг с другом, образуя ткани. Это явление называется адгезией. Добавим также, что «хвосты» углеводных молекул находятся над поверхностью клетки и направлены в межтканевую жидкость.

Другая группа гетеротрофных организмов - грибы, также имеет поверхностный аппарат, называемый клеточной стенкой. В неё входят сложные сахара - хитин, гликоген. Некоторые виды грибов содержат также растворимые углеводы, например трегалозу, называемую грибным сахаром.

У одноклеточных животных, таких как инфузории, поверхностный слой - пелликула, также содержит комплексы олигосахаридов с белками и липидами. У некоторых простейших пелликула достаточно тонкая и не мешает изменению формы тела. А у других она утолщается и становится прочной, как панцирь, выполняя защитную функцию.

Клеточная стенка растений

Она также содержит большое количество углеводов, особенно целлюлозы, собранной в виде пучков волокон. Эти структуры формируют каркас, погруженный в коллоидный матрикс. Он состоит в основном из олиго- и полисахаридов. Клеточные стенки растительных клеток могут одревесневать. В этом случае промежутки между пучками целлюлозы заполняются другим углеводом - лигнином. Он усиливает опорные функции клеточной оболочки. Часто, особенно у многолетних древесных растений, наружный слой, состоящий из целлюлозы, покрывается жироподобным веществом - суберином. Он препятствует попаданию внутрь растительных тканей воды, поэтому нижележащие клетки быстро отмирают и покрываются слоем пробки.

Суммируя вышесказанное, мы видим, что в клеточной стенке растений тесно взаимосвязаны углеводы и жиры. Их роль в организме фототрофов трудно недооценить, так как гликолипидные комплексы обеспечивают опорную и защитную функции. Изучим разнообразие углеводов, характерных для организмов царства Дробянки. К нему относятся прокариоты, в частности бактерии. Их клеточная стенка содержит углевод - муреин. В зависимости от строения поверхностного аппарата бактерии разделяют на грамположительные и грамотрицательные.

Строение второй группы более сложное. Эти бактерии имеют два слоя: пластичный и ригидный. Первый содержит мукополисахариды, например муреин. Его молекулы имеют вид крупных сетчатых структур, образующих капсулу вокруг бактериальной клетки. Второй слой состоит из пептидогликана - соединения полисахаридов и белков.

Липополисахариды клеточной стенки позволяют бактериям прочно прикрепляться к различным субстратам, например, к зубной эмали или к мембране эукариотических клеток. Кроме этого, гликолипиды способствуют слипанию бактериальных клеток между собой. Таким путем образуются, например, цепочки стрептококков, грозди стафилококков, более того, некоторые виды прокариот имеют дополнительную слизистую оболочку - пеплос. Она содержит в своем составе полисахариды и легко разрушается под действием жесткого радиационного излучения или при контакте с некоторыми химическими веществами, например антибиотиками.