Роль углеводов в организме — Школа пациента Нутриэн
Что такое углеводыУглеводы – 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.
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
- 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.
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.
Поделиться:(0 оценок; рейтинг статьи 0)
Функции углеводов в организме
Углеводы – это соединения углерода и воды. Трудно переоценить функции углеводов в нашем организме. Во-первых, это энергетическая функция.
Без достаточного количества энергии мы просто не сможем выжить. Во-вторых, это запасающая функция, так сказать накопление дополнительного резерва сил и, в-третьих, опорно-строительная, другими словами способность регенерации клеток. Недостаточное употребление углеводов в пищу чревато нарушением обмена веществ, что, в конечном счете, приведет к жировому перерождению печени и нарушению нормальной работы мозга.
Однако, всем известно, что существует множество диет, основанных на ограничении в потреблении именно богатых углеводами продуктов. Как же найти золотую середину, чтоб не навредить своему здоровью и не бояться набрать лишний вес? Углеводы подразделяются на два вида: простые и сложные. Для того чтобы не увеличивать жировые отложения, нужно понять, как они усваиваются и в чем принципиальная разница.
Простые углеводы (глюкоза) быстро усваиваются и превращаются в сахар. Избыток продуктов, богатых глюкозой, провоцирует повышение содержания сахара в крови. Наш организм в свою очередь, чтобы восстановить баланс, активирует работу поджелудочной железы, которая начинает вырабатывать инсулин. А он в свою очередь, чтобы очистить кровь, собственно и превращает сахар в жировые отложения. Глюкоза в большом количестве содержится в мучных изделиях, макаронах, сладостях, овощах, фруктах.
Сложные углеводы (крахмал) усваиваются намного медленнее, чем простые, соответственно резкого повышения сахара в крови не происходит. И к тому же, наш организм тратит много калорий, чтобы их переварить. Сложные углеводы содержаться в картофеле, растительной пище, бобах и зерновых культурах, мясных продуктах. При избыточном потреблении глюкозы, мало того, что появляются лишние килограммы, еще и чувство голода наступает очень быстро, вынуждая постоянно перекусывать. Происходит это потому, что питательных веществ и энергетической ценности в пище, содержащей простые углеводы, практически нет. И напротив, продукты, богатые крахмалом, насытят вас на достаточно длительное время и не добавят лишних сантиметров.
На основании вышеизложенного, рекомендуется сбалансировать питание, сократить употребление глюкозы, что поможет не только сохранить вашу фигуру, но и здоровье.
Функции углеводов.
В организме человека углеводы выполняют ряд важнейших функций:
1. Биологическая роль углеводов для человека определяется прежде всего их энергетической ценностью. Процессы превращения углеводов обеспечивают до 60% суммарного энергообмена. Более 90% углеводов расходуется для выработки энергии. При окислении 1 г углеводов выделяется 16,7 кДж энергии. Углеводы используются либо как прямой источник химической энергии, либо как энергетический резерв. Основные углеводы – сахара, крахмал, клетчатка – содержатся в растительной пище, суточная потребность в которой взрослого человека составляет около 500 г в сутки (минимальная потребность –100—150 г/сут).
2. Структурная или пластическая – состоит в том, что глюкоза, галактоза и другие сахара входят в состав гликопротеинов плазмы крови, а также в состав гликопротеинов и гликолипидов, играющих важную роль в рецепторной функции клеточных мембран. Промежуточные продукты окисления глюкозы (пентозы) входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Глюкоза необходима для синтеза некоторых аминокислот и липидов.
3.Функция запаса питательных веществ.
4.Защитная функция. Углеводы предохраняют стенки полых органов (пищевод, кишечник, желудок, бронхи) от механических повреждений и проникновения вредных бактерий и вирусов
Метаболизм углеводов
При активной работе мышечная ткань извлекает из крови значительное количество глюкозы. Так же как и в печени, в мышцах из глюкозы синтезируется гликоген. Распад гликогена (гликолиз) является одним из источников энергии мышечного сокращения. Из продуктов гликолиза (молочной и пировиноградной кислот) в фазе покоя в мышцах вновь синтезируется гликоген. Суммарное его содержание составляет 1—2% от общей массы мышц.
В организме углеводы депонируются главным образом в виде гликогена – в печени и частично в мышцах.
Задержка глюкозы из протекающей крови различными органами неодинакова: мозг задерживает 12% глюкозы, кишечник – 9%, мышцы – 7%, почки 5%.
Концентрация глюкозы в плазме крови – важный параметр гомеостазиса. Она колеблется в пределах 3,33—5,55 ммоль/л). Прием большого количества рафинированных углеводов приводит к повышению концентрации глюкозы в крови (гипергликемия). Это состояние не опасно для жизни, но может приводить к увеличению осмотического давления плазмы крови. Ее результатом является гликозурия, т.е. выделение сахара с мочой, если уровень сахара в крови увеличивается до 8,9 ммоль/л.
Особенно чувствительной к понижению уровня сахара в крови (гипогликемия) является ЦНС. Мозг не имеет депо гликогена, вследствие чего он нуждается в постоянном поступлении глюкозы. Углеводы – единственный источник, за счет которого в норме покрываются энергетические расходы мозга. Ткань мозга поглощает около 70% глюкозы, выделяемой печенью, и за 1 мин в нем гидролизируется 75 мг глюкозы.
Уже незначительная гипогликемия проявляется общей слабостью и быстрой утомляемостью. При снижении уровня сахара в крови до 2,8—2,2 ммоль/л наступают судороги, бред, потеря сознания, а также вегетативные реакции: усиленное потоотделение, изменение просвета кожных сосудов, падение температуры и др. Резкая гипогликемия может привести к смерти. Введение в кровь глюкозы или прием сахара быстро устраняют расстройства.
При полном отсутствии углеводов в пище они образуются в организме из продуктов распада жиров и белков.
По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови.
Строение и функции углеводов
☰
Углеводы, наряду с белками, жирами и нуклеиновыми кислотами, являются основными органическими веществами, составляющими живые организмы. Название углеводов происходит от углерода (C) и воды (H2O), так как их формулу можно записать как Cn(H2O)m. Структурная же формула содержит карбонильную группу (-C=O) и несколько гидроксильных групп (-OH).
Поставщиком углеводов для всех живых организмов является процесс фотосинтеза. Поскольку его осуществляют растения, то далее по пищевым цепям углеводы переходят животным организмам и усваиваются ими. Углеводов больше всего по массе по сравнению с другими органическими веществами. В клетках животных углеводов не так много (менее 5%), а вот в клетках растений больше (иногда до 90% в запасающей ткани).
Углеводы делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Среди олигосахаридов наибольшее значение имеют дисахариды, поэтому часто углеводы классифицируют так: моносахариды, дисахариды, полисахариды.
Моносахариды состоят из одной мономерной единицы и не гидролизуются с образованием более простых углеводов. Мономеры углеводов весьма разнообразны (из-за немного отличающегося строения). Обычно моносахариды живых организмов — это кольцевые углеродные цепи, состоящие из пяти (пентозы) или шести (гексозы) атомов углерода (из них один атом C не входит в кольцо, а входит в карбоксильную группу).
Наиболее важными моносахаридами являются рибоза и дезоксирибоза (входят в состав нуклеиновых кислот), глюкоза (источник энергии), фруктоза.
Дисахариды состоят из двух мономерных единиц, можно сказать, из двух моносахаридов. Объединение происходит через гидроксильные группы с отщеплением воды. Наиболее известный дисахарид — это сахароза (сахар). Ее молекула состоит из остатков глюкозы и фруктозы. А из двух остатков глюкозы состоит мальтоза.
Простые углеводы выполняют в основном пластическую (входят в состав АТФ, ДНК, РНК) и энергетические функции. Также регулируют осмотическое давление в организме, выполняют рецепторную функцию (входят в состав клеточных рецепторов).
Полисахариды состоят из более чем десятка мономерных единиц. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин и другие.
Крахмал (в растениях) и гликоген (в животных и грибах) накапливаются в организмах в качестве запасного питательного вещества. Крахмал отличается от гликогена менее ветвистой структурой.
Целлюлоза (также называемая клетчаткой) образует стенки растительных клеток. Таким образом она выполняет структурную и защитную функции. Такую же функцию выполняет хитин у животных и грибов. Однако у животных он образует не клеточные стенки, а наружный скелет. У грибов же хитин входит в состав клеточных стенок.
Углеводы, функции углеводов, свойства углеводов
Функции углеводов разнообразны (энергетическая, резервная, строительная, транспортная, защитная).
Энергетическая функция. При расщеплении 1 г полисахаридов или олигосахаридов до моносахаридов выделяется 17,6
кДж тепловой энергии. Углеводы играют ведущую роль в энергетическом обмене: они способны как к окислению, так и к расщеплению в бескислородных условиях. Это чрезвычайно важно для организмов, живущих в условиях дефицита кислорода (например, паразиты внутренних органов человека и животных) или полного отсутствия (анаэробы, например дрожжи, некоторые виды бактерий).
Резервная функция. Полисахариды могут откладываться в клетках впрок, чаще всего в виде зерен. В клетках растений накапливается крахмал, животных и грибов — гликоген (рис. 8.3). Эти запасные соединения являются резервом питательных веществ.
Строительная (структурная) функция углеводов состоит в том, что полисахариды входят в состав определенных структур. Так, азотсодержащих полисахарид хитин содержится во внешнем скелете членистоногих и клеточной стенке грибов; клеточные стенки растений образованные из целлюлозы (рис. 8.4).
В состав надмембранный структур клеток животных (гликокаликса) и прокариот (клеточной стенки) входят углеводы, связанные с белками и липидами. Эти соединения обеспечивают соединения клеток между собой.
Особые соединения углеводов с белками (мукополисахариды) выполняют в организмах позвоночных животных и человека функцию смазки, входя в состав жидкости смазывает суставные поверхности.
Защитная функция. Полисахариды пектины способны связывать некоторые токсины и радионуклиды, предотвращая попадание их в кровь. Мукополисахарид гепарин предотвращает свертыванию крови, повышает проницаемость сосудов, устойчивость организма к недостатку кислорода (гипоксии), воздействия вирусов и токсинов, снижает уровень концентрации сахара в крови.
Углеводы. Виды и функции. | Построй себя сам!
Углеводы разделяют на:
- Простые
- Сложные
Каждый тип также делится на несколько подтипов.
Простые углеводы
Виды
Простые углеводы в своб очередь разделяются так:
- Сахароза
- Фруктоза
- Лактоза
- Глюкоза
- Мальтоза
Запоминать всё совсем необязательно, важнее просто уяснить несколько вещей:
- Сахароза присутствует в сахаре
- Глюкоза и фруктоза во фруктах и овощах
- Лактоза поступает в организм из молочных продуктов
Из всех простых углеводов наиболее полезными будут лишь глюкоза, фруктоза и лактоза.
Функция
Овощи, фрукты и молочные продукты должны быть в вашем рационе, поскольку служат главным источником витаминов и минералов.
В сладостях простых углеводов полно. Подобные продукты очень подходят, когда вам необходимо быстро восстановить энергетический баланс. Например, после физических нагрузок. В этот момент организм очень нуждается в энергии, причем желательно, чтобы энергия эта пришла как можно скорей. Поскольку простые углеводы имеют гораздо простое строение, они расщепляются быстро и сразу полностью, выделяя достаточно энергии для восполнения дефицита.
Сложные углеводы
Виды
Перейдем к сложным углеводам. Они разделяются на:
- Крахмал
- Гликоген
Чаще всего в нашем рационе сложные углеводы представлены только крахмалом. И это нормально. Основные продукты, в которых содержится крахмал, это различные крупы, растительные продукты. Например, гречневая крупа, овсянка, пшеница, рис, макароны (но только те, которые сделаны из минимально обработанных злаков).
Функции и польза
Функция одна – энергия. В отличии от простых углеводов, сложные имеют более сложную структуру, поэтому расщепляются медленно и выделяют энергию постепенно, в небольших количествах. В итоге переизбытка не происходит и вся поступившая энергия используется по назначению, а также запасается в виде гликогена в мышцах и печени.
Выводы
Если вы будете есть продукты, богатые сложными углеводами, в вашем организме не будет переизбытка энергии. Само собой, это в случае, если вы все подсчитали и едите ровно столько еды, сколько вам лично необходимо для поддержании жизни. А простые углеводы используете, исключительно только с утра и после хороших физических нагрузок (лучшим продуктом для этой цели являются бананы).
Ещё раз для повторения и подведения итогов:
- Простые углеводы кушать только на завтрак и после интенсивных физических нагрузок
- Сложные углеводы — это основа вашего рациона
- Углеводы – источник энергии для организма
- Неправильное употребление углеводов в неправильном количестве может стать причиной появления жировых отложений
- Сложные углеводы расщепляются постепенно и выделяют энергию небольшими порциями
- Простые углевода расщепляются сразу и выделяют энергию одной большой порцией
Углеводы. Строение и функции — презентация онлайн
1. Углеводы. Строение и функции
2. Цели урока:
Продолжить знакомство с основнымиклассами органических соединений.
Познакомиться со строением и функциями
углеводов
3. Подумайте!!!!
Приведите примеры углеводов, известныхвам из курса ботаники и анатомии
В клубнях картофеля – крахмал;
В свекле, моркови – сахар;
В оболочках растительных клеток –
целлюлоза;
В клетках печени – гликоген.
4. Углеводы- группа органических соединений
Общая формула:Сn(Н2О)m
Подумайте:
1. Откуда возникло название «углеводы»?
5. Содержание углеводов в клетках
В растительных клетках: в листьях,плодах, семенах или клубнях картофеля –
90% от массы сухого вещества;
В животных клетках – 1-2% от массы
сухого вещества.
Объясните, в чём причина данного
различия?
6. Получение углеводов
Реакция фотосинтеза6СО2 + 6Н2О С6Н12О6 + 6О2
Реакция полимеризации
Гидролиз крахмала
(С6Н10О5)n + nh3O –> nС6Н12О6
8. Животные и человек не способны синтезировать углеводы и получают их с различными продуктами растительного происхождения
9. Работа с учебником
Заполните таблицу:Группы углеводов
Особенности
строения молекулы
Свойства углеводов
10. Классификация углеводов
Группы углеводовОсобенности
строения молекулы
Свойства углеводов
Моносахариды
Число атомов С
С3-триозы
С4-тетрозы
С5-пентозы
С6-гексозы
Бесцветны, хорошо растворимы
в воде, кристаллизуются, имеют
сладкий вкус.
Олигосахариды
Сложные углеводы.
Содержат от 2 до 10
моносахаридных
остатков
Хорошо растворяются в воде,
имеют сладкий вкус, который
уменьшается с увеличением
числа моносахаридных
остатков
Полисахариды
Сложные углеводы,
состоящие из большого
числа мономеровпростых сахаров и их
производных
Плохо или нерастворимы в
воде, не имеют сладкого вкуса,
не образуют ярко оформленных
кристаллов.
Классификация углеводов
Моносахариды
Олигосахариды
Глюкоза
(виноградный
сахар)
Фруктоза
Сахароза
(свекловичный
или тростниковый
сахар)
(фруктовый
сахар)
Лактоза
Рибоза
Мальтоза
Дезоксирибоза
(солодовый
сахар)
(молочный сахар)
Полисахариды
Крахмал
Целлюлоза
Гликоген
12. Моносахариды
Рибоза С5Н10О5Дезоксирибоза С5Н10О4
Моносахариды
Глюкоза
С6Н12О6
14. Моносахариды
ФруктозаС6Н12О6
15.
Олигосахариды СахарозаСостав:
Глюкоза + фруктоза
16. Олигосахариды
МальтозаСостав:
Глюкоза + Глюкоза
Лактоза
Состав:
Глюкоза +Галактоза
17. Полисахариды
Крахмал- полимер. Мономеры молекулыα-глюкозы.
Полисахариды
Целлюлоза — полимер. Мономеры
молекулы β-глюкозы
Полисахариды
Гликоген
Углевод
Где встречается
Значение
Рибоза
Входит в состав РНК, АТФ,
витаминов группы В, ферментов
Дезоксирибоза
Входит в состав ДНК
Глюкоза
Входит в состав ди- и
полисахаридов. Первичный
источник энергии для клеток.
Фруктоза
Содержится в меде. Мономер
олиго- и полисахаридов.
Диабетический продукт.
Углевод
Где встречается
Значение
Сахароза
(сахар)
Входит в состав тканей растений,
получают сахар.
Лактоза
В молоке, питание детенышей
млекопитающих и грудных детей.
В микробиологии для
приготовления питательных сред.
Углевод
Где встречается
Значение
Крахмал
Углевод растений. В пищевой
промышленности.
Целлюлоза
(клетчатка)
Структурный углевод клеточной
стенки растений. Производство
бумаги, вискозного волокна.
Гликоген
Углевод животных и человека
(печень, мышцы). Источник
глюкозы.
Основной компонент панциря
членистоногих, входит в состав
клеточной стенки грибов. Хитозан
используется в медицине.
Хитин
Задание на дом!
1 вариант.
Функции углеводов
2 вариант.
Применение углеводов
24. Функции углеводов
Проверь свои знанияВ составе каких организмов больше
углеводов?
С каким важным процессом, протекающим в
растительных организмах, связано большое
содержание в них углеводов по сравнению с
животными?
Какие углеводы служат энергетическим резервом у
растений ? Какие у животных?
Ответь на вопросы теста.
25. Применение углеводов
Вопрос1 В каких клетках содержится
больше углеводов?
Варианты ответов
А В растительных
Б. В животных
В. Одинаковое количество в тех и других.
2
Какими свойствами обладают
полисахариды?
А. Хорошо растворимы в воде, сладкий вкус.
Б.Плохо растворимы в воде, сладкий вкус.
В. Несладкие и плохо или не способны
растворяться в воде.
3
Основные биологические
функции углеводов?
А.Защитная.
Б.Энергетическая и строительная.
В. Энергетическая и защитная
4
Если вам дано 2 вещества
крахмал и глюкоза. Как можно
их распознать?
А. По запаху
Б. По растворимости в воде.
В. По цвету
5
Какие вещества относят к
моносахаридам?
А.Целлюлоза
Б. Дезоксирибоза
Сколько энергии выделяется
при расщеплении углеводов?
В. Сахароза
А.38,9 кДж
Б. 17,8 кДЖ
6
26. Проверь свои знания
Правильные ответы:1А
2В
3Б
4Б
5Б
6Б
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 | Целлюлоза, пектины, гемицеллюлозы, камеди, инулин |
Углеводы также известны под следующими названиями, которые обычно относятся к определенным группам углеводов 1 :
- сахара
- простых и сложных углеводов
- устойчивый крахмал
- пищевые волокна
- пребиотики
- собственных и добавленных сахаров
Различные названия происходят из-за того, что углеводы классифицируются в зависимости от их химической структуры, а также в зависимости от их роли или источника в нашем рационе. Даже ведущие органы здравоохранения не имеют согласованных общих определений для различных групп углеводов 2 .
3. Виды углеводов
3.1. Моносахариды, дисахариды и полиолы
Простые углеводы, содержащие одну или две единицы сахара, также известны как сахара. Примеры:
- Глюкоза и фруктоза: моносахариды, которые содержатся во фруктах, овощах, меде, а также в пищевых продуктах, таких как глюкозно-фруктозные сиропы
- Столовый сахар или сахароза представляет собой дисахарид глюкозы и фруктозы и естественным образом 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 выражении: фруктоолигосахариды), которые содержат до 9 единиц фруктозы и естественным образом встречаются в овощах с низкой сладостью, таких как артишоки и лук. Рафиноза и стахиоза — два других примера олигосахаридов, которые содержатся в некоторых бобовых, зернах, овощах и меде. Большинство олигосахаридов не расщепляются на моносахариды пищеварительными ферментами человека и вместо этого используются микробиотой кишечника (дополнительную информацию см. В нашем материале о пищевых волокнах).
3.3. Полисахариды
Десять или более, а иногда даже несколько тысяч сахарных единиц необходимы для образования полисахаридов, которые обычно делятся на два типа:
- Крахмал, который является основным запасом энергии в корнеплодах, таких как лук, морковь, картофель и цельнозерновые продукты. Он имеет цепи глюкозы разной длины, более или менее разветвленные, и встречается в гранулах, размер и форма которых различаются между растениями, которые их содержат. Соответствующий полисахарид у животных называется гликогеном.Некоторые крахмалы могут перевариваться только микробиотой кишечника, а не механизмами нашего собственного тела: они известны как устойчивые крахмалы.
- Некрахмальные полисахариды, которые входят в группу пищевых волокон (хотя некоторые олигосахариды, такие как инулин, также считаются диетическими волокнами). Примерами являются целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины и камеди. Основными источниками этих полисахаридов являются овощи и фрукты, а также цельнозерновые продукты. Отличительной чертой некрахмальных полисахаридов и фактически всех пищевых волокон является то, что люди не могут их переваривать; следовательно, их среднее энергетическое содержание ниже по сравнению с большинством других углеводов.Однако некоторые виды 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».
С этого момента 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 углеводами, обеспечивающими энергию, и обеспечивают 4 килокалории (17 килоджоулей) на грамм
- Полиолы содержат 2,4 килокалории (10 килоджоулей) (эритритол вообще не усваивается, поэтому дает 0 калорий)
- Пищевые волокна 2 килокалории (8 килоджоулей)
Моносахариды всасываются непосредственно в тонком кишечнике в кровоток, откуда они транспортируются к нуждающимся клеткам.Некоторые гормоны, 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 доказательств, чтобы предположить, что диета, основанная на продуктах с низким ГИ, связана со сниженным риском развития метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2 типа.
ГЛИКЕМИЧЕСКИЙ ИНДЕКС НЕКОТОРЫХ ОБЫЧНЫХ ПРОДУКТОВ (с использованием глюкозы в качестве стандарта) | |
Продукты с очень низким ГИ (≤ 40) | Сырое яблоко |
Продукты с низким ГИ (41-55) | Лапша и макаронные изделия |
Продукты питания с промежуточным ГИ (56-70) | Коричневый рис |
Продукты с высоким ГИ (> 70) | Белый и непросеянный хлеб |
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 короткоцепочечные жирные кислоты, 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
- Каммингс Дж. Х. и Стивен А. М. (2007). Терминология и классификация углеводов. Европейский журнал клинического питания 61: S5-S18.
- Портал знаний JRC Европейской комиссии, укрепление здоровья и профилактика заболеваний. По состоянию на 17 октября 2019 г.
3.4: Функции углеводов в организме
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Производство энергии
- Накопление энергии
- Создание макромолекул
- Сохранение белка
- Обмен липидов
- Ключевые выводы
- Начальные 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 организма. 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 этапах, 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 сложной 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, с помощью которого энергия улавливается 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).
Рисунок 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 занимаются жесткими тренировками 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 мышца, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но в отличие от мышечной ткани она жертвует накопленную энергию глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий. Примерно четверть общего содержания гликогена в организме находится в печени (что эквивалентно примерно четырехчасовому запасу глюкозы), но это сильно зависит от уровня активности.Печень использует этот запас гликогена как способ поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Когда запасы гликогена в печени истощаются, глюкоза образуется 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 высоким содержанием углеводов и калорий может прибавить лишнего веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.
Рисунок 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 метаболизм
По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется.Таким образом, глюкоза дополнительно «сберегает жир». Это связано с тем, что повышение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который говорит клеткам использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Достаточный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз — это 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.
- Присутствие достаточного количества глюкозы в организме предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.
Обсуждение стартеров
- Обсудите две причины, по которым важно включать углеводы в свой рацион.
- Почему организму необходимо экономить белок?
4.4: Функции углеводов — Medicine LibreTexts
Цели обучения
- Перечислите и опишите функции углеводов в организме человека.
В организме человека есть четыре основных функции углеводов. Это производство энергии, хранение энергии, сохранение белка и предотвращение кетоза.
Производство энергии
Основная роль углеводов — снабжать энергией все клетки тела; каждый грамм углеводов обеспечивает 4 килокалории.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 этапах, чтобы замедлить высвобождение энергии (без взрыва) и более эффективно улавливать энергию, удерживаемую в химических связях в глюкозе.
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 50 000 отдельных единиц глюкозы и сильно разветвлена, что позволяет быстро распространять глюкозу, когда она необходима для выработки клеточной энергии (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): структура гликогена делает возможным его быструю мобилизацию в свободную глюкозу для питания клеток.Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 калорий — 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени. Во время упражнений высокой интенсивности пропорционально используется больше углеводов в качестве топлива. Во время упражнений низкой интенсивности пропорционально используется больше жира в качестве топлива. Продолжительное использование мышц (например, упражнения более нескольких часов) может истощить запас энергии гликогена. Иногда это называют «ударом о стену», и он 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 участвуют в длительных интенсивных тренировках и предпочитают пробегать 5-километровый забег ради развлечения, не нужно есть большую тарелку макарон перед гонкой, поскольку без длительных интенсивных тренировок будет происходить адаптация повышенного гликогена в мышцах. не произойдет.
Печень, как и мышцы, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но, в отличие от мышечной ткани, печень жертвует накопленной энергией глюкозы другим тканям тела, 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 образуется из аминокислот, получаемых в результате разрушения белков (посредством процесса, известного как глюконеогенез).
Экономный белок
В ситуации, когда недостаточно глюкозы для удовлетворения потребностей организма, глюкоза синтезируется из аминокислот (посредством глюконеогенеза). Поскольку молекулы для хранения аминокислот отсутствуют, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Следовательно, организм не может использовать белки для создания новых клеток, восстановления повреждений тканей, поддержки нашей иммунной системы и выполнения многих других функций.Наличие достаточного количества глюкозы в основном предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.
Профилактика кетоза
По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется. Таким образом, глюкоза дополнительно «сберегает жир». Это связано с тем, что повышение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который говорит клеткам использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Достаточный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза.Кетоз — это 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 высокий уровень кетонов в крови может привести к тому, что кровь станет слишком кислой (состояние, известное как кетоацидоз), и вызовет повреждение тканей тела. Кетоацидоз 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. 1,2 Симптомы кетоза включают обезвоживание, неприятный запах изо рта (иногда называемый «кето-дыханием») и повышенную кислотность крови.
Ключевые выводы
- Четыре основных функции углеводов в организме — обеспечивать энергию, накапливать энергию, запасать белок и предотвращать кетоз.
- 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.
- Присутствие достаточного количества глюкозы в организме предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.
- Достаточное количество глюкозы также предотвращает кетоз, который может сделать кровь слишком кислой.
Список литературы
- Batch JT, Lamsal SP, Adkins M, Sultan S, Ramirez MN. Преимущества и недостатки кетогенной диеты: обзорная статья. Cureus . 2020; 12 (8): e9639. DOI: 10,7759 / cureus.9639. По состоянию на 16 июня 2021 г.
- Совет по пищевым продуктам и питанию Института медицины. Нормы потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот. Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press; 2002.
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 организма. 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 этапах, 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 занимаются жесткими тренировками 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 мышца, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но в отличие от мышечной ткани она жертвует накопленную энергию глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий. Примерно четверть общего содержания гликогена в организме находится в печени (что эквивалентно примерно четырехчасовому запасу глюкозы), но это сильно зависит от уровня активности. Печень использует этот запас гликогена как способ поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи.Когда запасы гликогена в печени истощаются, глюкоза образуется 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. 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 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 3.0Рис. 4.12 Двухцепочечная ДНК
Изображение Forluvoft / Public DomainВ 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 говорит клеткам 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.
Что такое углеводы? Преимущества, функции, лучшие источники, диеты, многое другое
Эксперты по всем направлениям советуют ограничивать определенные источники продуктов, содержащих простые углеводы. К ним относятся закуски с высокой степенью переработки, белый хлеб, десерты, чипсы, конфеты, фаст-фуд, кексы, рогалики, печенье и многое другое. Как правило, эти продукты содержат много углеводов, но мало клетчатки и других питательных веществ, таких как витамины и минералы.
Проблема заключается в чрезмерном потреблении этих продуктов, особенно с добавлением сахара.(И помните, что эти сильно обработанные «высокоуглеводные» продукты часто содержат избыток сахара.) «Диетические рекомендации США предупреждают, что добавленный сахар может увеличить риск некоторых хронических заболеваний. Эти сахара добавляют ненужные калории, что может означать увеличение массы тела; Некоторые исследования показывают, что добавленный сахар может изменить способность печени очищать жир, что приводит к повышению уровня жира в крови и увеличению риска сердечных заболеваний », — говорит Фаррелл Аллен. Кроме того, известно, что организм берет лишние калории из сахара и напрямую преобразует их в триглицериды или жиры, содержащиеся в крови.
Например, согласно исследованию, опубликованному в апреле 2014 года в журнале JAMA Internal Medicine , люди, которые получали более 10 процентов своих ежедневных калорий из сахара, имели на 30 процентов больше шансов умереть от сердечных заболеваний по сравнению с теми, кто ел. меньше. (Потребление до 25 процентов ежедневных калорий из сахара увеличивало этот риск в 2,75 раза.) (14)
В метаанализе и систематическом обзоре, опубликованном в январе 2019 года в журнале The Lancet , собраны данные 58 клинических испытаний и обнаружили, что у тех, кто потреблял не менее 25 г клетчатки — уровень, достигаемый за счет употребления этих более сложных углеводов, — вероятность смерти от любой причины на 30 процентов ниже.Кроме того, у этих участников был более низкий риск развития сердечных заболеваний, инсульта, диабета 2 типа и колоректального рака. (15)
С другой стороны, употребление в пищу правильных углеводов заметно снижает риск заболеваний, в том числе два наиболее часто злокачественных углевода, цельнозерновые и фрукты. Метаанализ 45 исследований, опубликованных в июне 2016 года в журнале BMJ , пришел к выводу, что ежедневное употребление трех порций цельного зерна снижает риск ишемической болезни сердца на 19 процентов, снижает риск инсульта на 12 процентов и снижает риск смерти от рак на 15 процентов.(16)
Что касается фруктов, исследование взрослых китайцев, опубликованное в апреле 2017 года в журнале PLoS Medicine , показало, что у тех, кто ел фрукты ежедневно, риск развития диабета на 12 процентов ниже, чем у тех, кто их избегал. (17)
А пока, если вас беспокоит потребление углеводов, гораздо важнее обратить внимание на отдельные продукты, которые вы едите, и сделать выбор в каждой категории наиболее питательным.
8 Функции углеводов в нашем организме — что они делают и почему!
Между макросами много спорных , в результате чего многие из нас, , не понимают, какова функция углеводов, жиров и белков в нашем организме.
Вообще говоря, нам говорили, что многие углеводы вам не подходят, если вы хотите похудеть, нарастить мышцы или , знаете, , получить самую здоровую, максимально питательную диету.
Но давайте будем честными, многие ли из вас знают 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 оглавление, чтобы перейти к нужному разделу:
История углеводовУглеводы 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.
В основном углеводы получили свое название от 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 в наши клетки через инсулин. Оказавшись там, они могут выполнить…
Основная функция углеводовОсновная 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. КрахмалСложный 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. СахарХотя сахар относительно знаком, определение этого типа углеводов шире, чем определение белого вещества, которое вы добавляете в чай…
Итак, что такое сахар? Сахар может быть отнесен к любому количеству 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, который содержится в безалкогольных напитках и пищевых продуктах, подвергшихся обработке. Другие сахара включают фруктозу, полученную из фруктов, и лактозу, полученную из молока.
3. ВолокноКлетчатка 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 вареных сухих бобах / горохе. Помимо здоровья пищеварительной системы, клетчатка может оказывать положительное влияние на холестерин.
Хорошие углеводы vs плохие углеводы. Различные примеры углеводов и их функцииБольшинство 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 категоризации углеводных продуктов: на основе их химической структуры:
Простые углеводыПроще говоря, , 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 углеводыСложные 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 переработаны. Это означает, что из зерна удаляются части с высоким содержанием клетчатки — например, белый хлеб, картофельные чипсы и выпечка. Процесс очистки «упрощает» углеводы, лишая их пользы для здоровья.
Когда дело доходит до углеводов, к счастью, довольно легко отличить хорошее от плохого .
Однако 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 организмеПоскольку углеводы являются одним из трех макроэлементов, необходимых нашему организму, они отвечают за многие основные функции. Назвать несколько функций углеводов :
Сахар в крови и инсулинУглеводы — это 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 с помощью инсулина — , гормона, вырабатываемого в поджелудочной железе , который затем используется нашими клетками в качестве топлива ( источник ). Как только глюкоза перемещается из кровотока в клетки, уровень сахара в крови снова падает на ( источник ).
Звучит здорово, , но , эта система не работает гладко для всех, и для этих людей контроль уровня сахара в крови — это регламентированная и трудная задача.
Первый сценарий, при котором эта система не работает гладко, наблюдается у людей с…
1. Недостаток 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.
Именно 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 попадает в кровоток или не попадает совсем.
Это приводит нас к аутоиммунному заболеванию с аналогичной реакцией на сахар в крови: Диабет 1 типа , при котором поджелудочная железа вырабатывает мало инсулина или не вырабатывает его ( источник ) .
Здоровый уровень сахара в крови и уровень 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 здоровья.
Обеспечивает энергиейУглеводы участвуют в производстве энергии, снабжая наш организм 4 легкоусвояемыми калориями (энергия в пище) на грамм, что делает их основным источником энергии для нашего тела ( источник ) — то есть они не единственный источник энергии, но это тема для другой статьи.
Мы уже коснулись регуляции инсулина и глюкозы / сахара в крови выше — в результате этого процесса 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, чувство голода и сытостьИсследование 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 чувствовать 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 оценивались 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, а затем они восстановились с удвоенной силой, из-за 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.
Примечания и тема для другой статьи — исследование показало, что белок был лучшим супрессором грелина ( источник ).
Наше настроениеМы 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 .
ПищеварениеКлетчатка — углевод, содержащийся во фруктах, овощах, цельнозерновых и бобовых, — необходим для здорового пищеварения.
Существует два типа клетчатки: растворимая и нерастворимая, оба из которых входят в состав большинства растительных продуктов — следовательно, 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, добавляя грубые корма в кишечник, сохраняя при этом чувство сытости, регулярности и насыщения после принимать пищу.
Тем не менее, как вы знаете из вышесказанного, не все углеводы являются клетчаткой. Есть еще сахар и крахмал…
… Исследования показывают, что диеты с высоким содержанием рафинированного сахара вызывают более медленное переваривание из-за воздействия рафинированного сахара на наши кишечные бактерии.
Пребиотики и здоровье толстой кишкиПомимо 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 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 мозгаМозг 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 организму 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 — испытывают 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 )
МассаДругой 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 сбросить больше веса.
При этом клетчатка — не единственный вид углеводов…
Другая сторона аргумента заключается в том, что снижение потребления углеводов — это самый быстрый способ стабилизировать уровни 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 многопримеров углеводов чаще всего связаны с печеньем, пирожными, ночной выпивкой пиццы, вы знаете, в основном со всем, что может сорвать диету и отправить вас в пищевую кому.
Поэтому неудивительно, что чрезмерное потребление углеводов может привести к довольно серьезным последствиям для здоровья. Вот возможные эффекты, более подробная информация выше:
- Скачок уровня сахара в крови и инсулина
- Пищевая запятая
- Вызывает аппетит
- Расход карбюратора как средство комфорта
- Сахар-рафинад и замедленное пищеварение
- Возможная прибавка в весе
- Отрицательное воздействие на когнитивное здоровье
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 первоначального «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 низкоуглеводная диета 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.
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 «ага» , но об этом стоит упомянуть.Чтобы получить максимальную пользу от углеводов в своем рационе, 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.
Каковы функции 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 исключения таких вещей, как безалкогольные напитки и добавленный сахар в кофе и чай, и продолжайте дальше.
2. Читайте этикетки на пищевых продуктах! 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. Не употребляйте сок — фрукты богаты сахаром, но также богаты клетчаткой.Съеденный цельными фруктами 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.
Неважно, страдаете ли вы диабетом, страдаете избыточным весом или хотите улучшить свои тренировки, образ жизни с низким содержанием углеводов может вам подойти, но стоит упомянуть, что баланс является ключом к вашему успеху — это может звучать как побитый рекорд, но разнообразные питательные вещества — единственный выход.
Для других, 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 подумал, что function — это положительная черта — 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 моей 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 (и в настоящее время 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.
Структура и функции углеводов
Результаты обучения
- Различают моносахариды, дисахариды и полисахариды
- 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»: компоненты — это 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 суффиксом — 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) 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 ответГлюкоза 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 углерода номер 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 ( di — = «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.
Обычные 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 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 α 1-4 или α 1-6 гликозидными связями. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились с образованием связи. Как показано на рисунке 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 в организме человека 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 β, 1-4 гликозидными связями (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 вытянутых 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, способны 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 животных) 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, который 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.
Резюме: 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 обычные дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу.