Углеводы. Роль углеводов в организме человека

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

Что такое углеводы?

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

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

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

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

Теоретически, углеводы разделяют на:

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

К группе простых относятся:

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

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

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

Функция углеводов в организме человека

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

Наиболее важные функции, которые выполняют углеводы:

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

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

Переизбыток углеводов – заболевания и последствия

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

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

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

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

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

Сколько необходимо употреблять углеводов?

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

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

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

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

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

Это интересно

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

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

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

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

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

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

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

Видео «Роль различных углеводов в питании человека»

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

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

Что такое углеводы

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

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

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

Для чего нужны углеводы

У углеводов есть свои задачи:

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

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

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

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

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

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

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

Какие бывают углеводы

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

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

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

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

Держите себя в руках с простыми углеводами

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

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

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

Сколько нужно углеводов?

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

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

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

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

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

Осторожнее с белковыми диетами Дюкана

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

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

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

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

Перебор с углеводами

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

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

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

Основные биологические функции углеводов, для чего они необходимы в организме

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

Группы углеводов

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

Виды углеводов

Моносахариды

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

Дисахариды

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

Полисахариды

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

Чтобы прекрасно чувствовать себя и быть энергичным, необходимо правильно питаться. В рацион должны поступать белки, жиры и углеводы. При нехватке каких-либо компонентов человек ощущает дискомфорт, вялость, слабость и недомогание.

Обеспечить нормальную жизнедеятельность позволяют углеводы. Для чего нужны они? Эти вещества являются источником энергии. Поскольку они перерабатываются в глюкозу, организм становится более активным и бодрым. При этом следует знать, сколько углеводов нужно употреблять в день, чтобы не навредить здоровью.

Понятие

Углеводы - органические вещества, состоящие из углерода, кислорода, водорода. В организме в виде гликогена скапливается около 2-3% этих компонентов. Кровь содержит глюкозу в количестве 5 г. Чем тренированней человек, тем больше гликогена он может накапливать.

Тело человека способно синтезировать углеводы, но в совсем небольшом количестве, поэтому основная их часть поступает с едой. Эти компоненты есть в растительных продуктах. К примеру, в злаках их около 80%. А сахар содержит 99,98% таких веществ. Энергией обеспечивают организм именно углеводы. Для чего нужны они еще? Они являются важными и необходимыми для работы многих органов.

Виды

Прежде чем узнать, сколько нужно употреблять углеводов, следует ознакомиться с их видами. Эти компоненты являются питательным веществом для головного мозга и обеспечивают энергетические потребности всех людей.

Углеводы бывают:

Простыми;
Сложными;
Легкоусвояемые;
Трудноусвояемые.

К простым видам относят глюкозу, галактозу и фруктозу. Такие вещества быстро всасываются и резко увеличивают уровень сахара в крови. Врачи многим людям рекомендуют максимально ограничить в рационе. Это означает, что нужно в меньших количествах употреблять сахар, мед, сладости.

Сложные углеводы - это крахмал, гликоген, клетчатка, пектины. Многими диетологами рекомендуется организовывать свое меню так, чтобы оно на 60% состояло из углеводов. Вещества нужны для правильного обмена белков и углеводы сложного вида? Вместе с белками они выполняют синтез гормонов и ферментов, что важно для работы всего организма.

Важное значение имеют которые практически не перевариваются в кишечнике и не относятся к источнику энергии. Но эти трудоусвояемые углеводы, являются важными в процессе пищеварения. Благодаря им стимулируется работа кишечника, улучшается пищеварение.

Крахмал переваривается медленно, но на длительный период повышает сахар в крови. Он тоже нужен организму, но в умеренном количестве. Вещество, поступающее с рисом, манной крупой, картофелем, хлебом, переваривается быстрее по сравнению с тем, которое есть в пшене, гречке, перловке.

Гликоген, который имеет название животного крахмала, скапливается в клетках мышц и печени. Он находится в животных продуктах. Компонент создает энергетический резерв, который в любое время способен восполнить нехватку глюкозы в организме.

Отличие простых и сложных углеводов

Чувство сытости придают сложные углеводы. Для чего нужны они? С ними человек долгое время не хочет есть. После поступления этих веществ в организм проходит много времени, прежде чем они перерабатываются в глюкозу. В эту категорию входит целлюлоза, крахмал, гликоген. Такие вещества есть в овощах, крупах, макаронах.

Простые углеводы нужны для легкого насыщения, но через некоторое время всё равно появится чувство голода. Когда такие компоненты есть в организме, они быстро преобразуются в глюкозу. Поскольку организм борется со скачками сахара, то выводит его излишки в жировые отложения. Поэтому человек быстро полнеет. Такие компоненты содержатся в сахаре, сладостях, винограде, бананах, булочках, кукурузе, белом рисе.

Функции

Каждый человек должен употреблять углеводы. Для чего нужны они, можно понять из их основных функций:

Являются источниками энергии для мозга.
Поддерживают тонус тканей тела.
Защищают организм от размножения бактерий в кишечнике.
Стимулируют хорошее усваивание жиров.
Многие углеводы обогащены клетчаткой, поэтому при их употреблении не будет запоров и прочих заболеваний.

Такие функции необходимы для поддержания здоровья человека. Но как и любые другие компоненты, углеводы надо употреблять в меру. Это позволит не допустить появление заболеваний.

Другие особенности

Человек должен питаться продуктами с содержанием этих органических компонентов, чтобы не допустить ухудшения состояния организма. Углеводы нужны для работы иммунной системы, уменьшения риска простуд. Они поддерживают организм, защищают от свертываемости крови.

Вместе с белками они влияют на образование гормонов, ферментов, различных соединений. Эти органические компоненты входят в синтез РНК, ДНК, АТФ. От них зависит 70% энергетической активности мозга.

Источники углеводов

Простые углеводы есть в сахаре, конфетах, шоколаде, сухофруктах. Они присутствуют в выпечке - вафлях, тортах, булочках. Хлеб, макароны тоже являются источниками этого вещества. Если в продукте есть сахар и мука, то они относятся к быстрым углеводам. Их из питания исключают худеющие и спортсмены.

Сложные углеводы содержатся в крупах - гречке, рисе, геркулесе и в бобовых - в горохе, фасоли, чечевице. Они находятся в цельнозерновом хлебе. Эти компоненты обязательно должны входить в рацион, так как они считаются источником энергии для мозга и мышц. Умеренное количество углеводов есть в бананах, винограде, хурме. Чем кислее ягода или фрукт, тем меньше в нем таких веществ. К углеводной пище относят картофель, соки. Минимум таких веществ в твороге, молоке, сыре. Если питаться такими продуктами в меру, то они не нанесут вред здоровью.

Недостаток и избыток

При нехватке углеводов нарушается обмен жиров и белков, поэтому в организме скапливаются вредные компоненты. Из-за этого pH-баланс меняется на кислотную среду. Как определить, что в организме не хватает этих веществ? Симптомы могут проявляться в виде сонливости, вялости, голода, головных болей и тошноты. Чтобы улучшить свое состояние, необходимо включить в питание углеводы. Это увеличит количество сахара в крови, улучшит самочувствие.

Встречаются случаи избытка углеводов. Это приводит к ожирению, увеличения инсулина в крови. Если постоянно съедать много такой пищи, то может появиться скрытый диабет. Врачи утверждают, что избыток углеводов становится причиной ухудшения работы поджелудочной железы. Людям с диабетом не следует употреблять много такой пищи, чтобы не допустить осложнений. Именно поэтому важно знать, сколько нужно съедать углеводов.

Нормы

Диетологи считают, что эти компоненты должны быть равны 45-55% от всех калорий в день. Сколько грамм углеводов нужно в день? Требуется не меньше 130 грамм. Эту норму нужно соблюдать, чтобы не допустить появления заболеваний.

Сколько грамм углеводов нужно при малоподвижном образе жизни? Врачи рекомендуют по 4 г на 1 кг массы тела. Такие нормы нужно выполнять мужчинам и женщинам. Более активным людям требуется 5-6 г на 1 кг массы, а подвижным - 6-7 г. К последней группе относят людей, которые хотя бы 3 раза в неделю занимаются спортом.

Спортсменам надо съедать 8-10 г углеводов на 1 кг веса. Поскольку у таких людей интенсивные силовые тренировки, то объем органических компонентов быстро сгорает. Если следовать этим простым правилам, то можно надолго уберечь себя от ряда заболеваний.

Быть бодрым и здоровым помогает правильный рацион. Питание должно быть разнообразным. Необходимы не только углеводы, но и белки, жиры. Если хочется сладостей, то лучше выбрать полезные продукты, например, мед, сухофрукты, свежие фрукты. Это будет лучше кондитерских изделий.

Чтобы исключить ненужные перекусы, в меню следует включать сложные углеводы. Диетологи рекомендуют в день употреблять 20% простых и 80% сложных компонентов. На голодный желудок не следует есть простые углеводы, например, бананы и виноград. Из-за таких перекусов быстро появляется чувство голода, поэтому человек будет употреблять больше калорий.

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

Классификация

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

Моносахариды

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

Изомеры: глюкоза и фруктоза

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

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

Роль пентоз в наследственности

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

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

Что такое олигосахариды

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

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

Сложные углеводы в природе

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

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

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

Что такое гликолипиды

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

Роль углеводов и липидов в организме

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

Значение гликопротеидов

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

Где и как образуются углеводы

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

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

Надмембранные комплексы гетеротрофных клеток

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

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

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

Клеточная стенка растений

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

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

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

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