Каковы функции углеводов: Состав, свойства и функции углеводов

Содержание

Углеводы | Tervisliku toitumise informatsioon

Углеводы являются главным источником энергии в организме. Энергия, получаемая с содержащимися в пище углеводами, в основном вырабатывается из крахмала и сахаров, а также (в меньшей степени) из пищевых волокон и сахарных спиртов.

Основными источниками углеводов являются зерновые и картофель. Фрукты, фруктовый сок, ягоды и молоко также содержат сахара (моно- и дисахариды). Сладости, сладкие напитки, фруктовые сиропы, подслащенные кондитерские изделия и молочные продукты со вкусовыми добавками – основные источники добавленных сахаров. Добавленными сахарами называются сахара, добавляемые в продукты в процессе их обработки или приготовления.

Понятия «углевод» и «сахар» – не одно и то же. Сахар – это условное обиходное понятие, используемое в основном в отношении сахарозы (т.н. столовый сахар), а также других водорастворимых простых углеводов со сладким вкусом (моно- и дисахариды, такие как глюкоза, фруктоза, лактоза, мальтоза).

Углеводы должны покрывать 50–60% суточной потребности в пищевой энергии.
Энергия, получаемая с добавленным сахаром, не должна превышать 10% суточной пищевой энергии.

Человеку с суточной потребностью в энергии 2000 ккал за день следует употреблять: от 0,5 x 2000 ккал / 4 ккал = 250 г до 0,6 x 2000 / 4 ккал = 300 г углеводов. При суточной потребности в энергии 2500 ккал рекомендуемое дневное количество углеводов 313–375 г, при 3000 ккал – 375–450 г.

Наш организм, а в особенности мозг, нуждается в постоянном снабжении глюкозой, обеспечивающей эффективность и результативность его работы. При длительном недостатке углеводов организм начинает синтезировать глюкозу из собственных белков, из-за чего заметно снижается его защитная способность в отношении факторов внешней среды.

С точки зрения пищевой ценности углеводы делятся на две больших группы:

В первую входят углеводы, которые перевариваются и всасываются, снабжая клетки тела в основном глюкозой, то есть гликемические углеводы (крахмал и сахара).

Во вторую группу входят пищевые волокна.

Глюкоза – основное «топливо» для большинства клеток тела. Она откладывается в печени и мышцах в виде гликогена. Гликоген печени используется для поддержания в норме уровня глюкозы в крови в перерывах между едой, гликоген мышц является основным источником мышечной энергии.

В пищеварительном тракте человека, питающегося богатой крахмалом пищей, происходит расщепление крахмала, в результате которого образуется большое количество глюкозы. Наиболее богаты крахмалом зерновые и картофель.

Они не перевариваются и направляются в кишечник, образуя необходимый для его микрофлоры субстрат.

Углеводы выполняют в организме множество функций:

являются главным источником энергии в организме: 1 грамм углеводов = 4 ккал,
входят в состав клеток и тканей,
определяют группу крови,
входят в состав многих гормонов,
выполняют защитную функцию в составе антител,
играют роль запасного вещества в организме: аккумулирующийся в печени и мышцах гликоген – временный запас глюкозы, которой организм при необходимости может легко воспользоваться,
пищевые волокна необходимы для исправной работы пищеварительной системы.

Основные углеводы и их лучшие источники:

Моно- и дисахариды*, то есть простые углеводы, то есть сахара
Глюкоза, или виноградный сахар	мед, фрукты, ягоды, соки
Фруктоза, или фруктовый сахар	фрукты, ягоды, соки, мед
Лактоза, или молочный сахар	молоко и молочные продукты
Мальтоза, или солодовый сахар	зерновые продукты
Сахароза, или столовый сахар	сахарный тростник, сахарная свекла, столовый сахар, сахаросодержащие продукты, фрукты, ягоды
Олигосахариды
Мальтодекстрин	вырабатывается из крахмала, используется преимущественно как БАД. Содержится также в пиве и хлебе
Рафиноза	бобовые
Полисахариды
Крахмал	картофель, зерновые продукты, рис, макаронные изделия
Пищевые волокна (целлюлоза, пектин)	зерновые, фрукты

* дисахариды по структуре относятся к олигосахаридам

Пищевые волокна

Пищевые волокна содержатся только в растениях, например, целлюлоза и пектин встречаются в основном в цельнозерновых продуктах, фруктах и овощах, а также бобовых.

Обитающие в кишечнике микроорганизмы способны частично расщеплять пищевые волокна, которые являются пищей для микробов пищеварительного тракта, в свою очередь важных для защитных сил организма человека.

Пищевые волокна:

увеличивают объем пищевой кашицы, вызывая тем самым ощущение сытости,
ускоряют продвижение пищевой массы по тонкому кишечнику,
способствуют предотвращению запоров и могут предотвращать некоторые формы рака, заболевания сердечно-сосудистой системы и диабет II типа,
облегчают вывод из организма холестерина,
замедляют всасывание глюкозы, предотвращая слишком резкое возрастание уровня сахара в крови,
помогают поддерживать нормальную массу тела.

Пищевые волокна в организме не всасываются, но, благодаря частичному разложению в кишечнике под действием микрофлоры пищеварительного тракта, образуют жирные кислоты с короткой молекулярной цепью и дают около 2 ккал/г энергии.

Пищевые волокна можно подразделить на водорастворимые и нерастворимые. Поскольку они выполняют разные функции, следует ежедневно употреблять продукты, содержащие пищевые волокна обоих видов:

Овес, рожь, фрукты, ягоды, овощи и бобовые (горох, чечевицу, фасоль) – хорошие источники водорастворимых пищевых волокон.
Цельнозерновые продукты (ржаной хлеб, цельнозерновой пшеничный хлеб, сепик, крупы, цельнозерновые хлопья, цельнозерновой рис) – хорошие источники не растворимых в воде пищевых волокон.

Взрослый человек должен получать от 25 до 35 г пищевых волокон в день в зависимости от суточной потребности в энергии (ок. 13 г пищевых волокон на 1000 ккал).

Рекомендуемое суточное количество пищевых волокон для ребенка старше одного года составляет 8–13 г на 1000 ккал потребленной энергии. Рекомендуемое суточное количество для ребенка можно приблизительно подсчитать по формуле «возраст + 7». Чрезмерное употребление пищевых волокон не рекомендуется, поскольку возникает опасность, что какое-либо необходимое организму минеральное вещество окажется связанным в труднорастворимом соединении, и организм не сможет его усвоить.

Сахар

Большинство людей норовят употреблять слишком много сахара, поскольку едят много сладостей, пирожных, выпечки и других богатых сахаром продуктов, пьют прохладительные и соковые напитки. Сахаров, содержащихся в необработанных продуктах, например, во фруктах и молоке, опасаться не стоит. Прежде всего следует сокращать употребление пищи, содержащей добавленный сахар.

Сахар добавляют во многие продукты, но больше всего его содержат:

прохладительные и соковые напитки: например, 500 мл лимонада могут содержать до 50 г, то есть 10-15 чайных ложек сахара,
сладости, конфеты, печенье,
варенье,
пирожные, торты, булочки, пудинги,
мороженое.

Основными недостатками многих богатых сахаром продуктов является, с одной стороны, относительно высокое содержание энергии, а с другой – как правило, довольно низкое содержание витаминов и минеральных веществ. Кроме того, многие насыщенные сахаром продукты содержат и много жира – например, шоколад, печенье, булочки, пирожные и мороженое.

Богатыми сахаром продуктами и напитками можно повредить зубы, если не уделять достаточного внимания гигиене полости рта. Зубы следует тщательно чистить не менее 2 раз в день, а между приемами пищи очищать, например, с помощью жевательной резинки. Если сахара, содержащиеся во фруктах, не так уж сильно вредят зубам, то в составе соков их структура уже расщеплена, и потому они настолько же вредны для зубов, как и любая другая богатая сахаром пища, особенно если употреблять их часто. Выпивать стакан фруктового сока в день все же рекомендуется (причем желательно вместе с пищей), поскольку он обогащает наш стол витаминами, минералами и фитохимикатами.

Употреблять меньше сахара – задача решаемая!

Каковы функции углеводов в клетке?

Для нормального функционирования человеческому организму необходимы фундаментальные вещества, из которых и строятся все структурные части клетки, ткани и вообще весь организм. Это такие соединения, как:

белки;
липиды;
углеводы;
нуклеиновые кислоты.

Все они очень важны. Нельзя выделить среди них более или менее значимые, ведь недостаток любого ведет организм к неминуемой гибели. Рассмотрим, что представляют собой такие соединения, как углеводы, и какую роль играют они в клетке.

Общее понятие об углеводах

С точки зрения химии углеводами называются сложные кислородсодержащие органические соединения, состав которых выражается общей формулой C_n(H₂O)_m. При этом индексы должны быть либо равны, либо больше четырех.

Из каких простых органических соединений состоят белки?…

Белки играют важную роль в работе организма человека. Из чего они состоят, каковы их структура и…

Общее содержание углеводов в клетках живых организмов неодинаково. Так, растительные содержат их около 80%, тогда как животные — всего 2-3%. Сами по себе данные молекулы не зря получили такое название. Ведь оно как раз и отражает их атомарный состав: атомы углерода и молекулы воды, соединенные определенным образом.

Функции углеводов в клетке схожи для растений, животных и человека. Какие они, рассмотрим ниже. Кроме того, сами по себе данные соединения очень различны. Существует целая классификация, которая объединяет их все в одну группу и делит при этом на разные ветви в зависимости от строения и состава.

Химическое строение и свойства

Каково же строение молекул этого класса? Ведь именно это и будет определять, каковы функции углеводов в клетке, какую роль они будут играть в ней. С химической точки зрения все рассматриваемые вещества — это альдегидоспирты. В состав их молекулы входит альдегидная группировка -СОН, а также спиртовые функциональные группы -ОН.

Запасной углевод растений, его роль в процессе…

Органическая жизнь в процессе эволюции адаптировалась к возможным колебаниям условий жизни. Именно…

Существует несколько вариантов формул, с помощью которых можно изобразить строение углевода.

Молекулярная — отражает качественный и количественный состав соединения, но не показывает связи между атомами и не говорит о строении и свойствах.
Структурная. Полная или сокращенная, отражает порядок соединения атомов в молекуле, поэтому по ней можно спрогнозировать свойства.
Проекционные формулы Фишера. Сочетание горизонтальных и вертикальных линий, пересечение которых совпадает с количеством стереоцентральных атомов углерода. При этом атом альдегидной группы показывается отдельно.
Формулы Хеуорса. Используются для написания циклической структуры сахаров, как простых, так и сложных.

Глядя на последние две формулы, можно спрогнозировать функции углеводов в клетке. Ведь станут понятны их свойства, а отсюда и роль.

Химические свойства, которые проявляют сахара, объясняются наличием двух разных функциональных групп. Так, например, как и спирты многоатомные, углеводы способны давать качественную реакцию со свежеосажденным гидроксидом меди (II), а как альдегиды, окисляются до глюконовой кислоты в результате реакции серебряного зеркала.

Классификация углеводов

Так как рассматриваемых молекул большое разнообразие, то химиками была создана единая классификация, которая объединяет все схожие соединения в определенные группы. Так, выделяют следующие типы сахаров.

Гликогены. Что это такое? Давайте узнаем!

Гликоген является сложным, комплексным углеводом, который в процессе гликогенеза образуется из…

Простые, или моносахариды. Содержат одну субъединицу в составе. Среди них выделяют пентозы, гексозы, гептозы и прочие. Самые важные и распространенные — рибоза, галактоза, глюкоза и фруктоза.
Сложные. Состоят из нескольких субъединиц. Дисахариды — из двух, олигосахариды — от 2 до 10, полисахариды — больше 10. Самые важные среди них: сахароза, мальтоза, лактоза, крахмал, целлюлоза, гликоген и прочие.

Функции углеводов в клетке и организме очень важны, поэтому значение имеют все перечисленные варианты молекул. Для каждой из них отводится своя роль. Какие же это функции, рассмотрим ниже.

Функции углеводов в клетке

Их несколько. Однако существуют те, которые можно назвать основными, определяющими, и есть второстепенные. Чтобы лучше разобраться в данном вопросе, следует все их перечислить более структурировано и понятно. Так мы выясним функции углеводов в клетке. Таблица, приведенная ниже, нам в этом поможет.

Функция	Пример углевода
Энергетическая	Глюкоза, фруктоза, сахароза и прочие
Резервная или запасающая	Крахмал — у растений, гликоген — у животных
Структурная	Целлюлоза, полисахариды в совокупности с липидами
Защитная	Формируют слизевые защитные слои — гетероолигосахариды
Антикоагулянтная	Гепарин
Источники углерода	Все углеводы

Очевидно, что переоценить значение рассматриваемых веществ сложно, так как именно они лежат в основе многих жизненно важных процессов. Рассмотрим некоторые функции углеводов в клетке более подробно.

Энергетическая функция

Одна из самых важных. Никакие продукты питания, потребляемые человеком, не способны дать ему такое количество килокалорий, как углеводы. Ведь именно 1 грамм данных веществ расщепляется с высвобождением 4,1 ккал (38,9 кДж) и 0,4 грамма воды. Такой выход способен обеспечить энергией работу всего организма.

Поэтому с уверенностью можно сказать, что углеводы в клетке выполняют функции поставщиков или источников силы, энергии, возможности к существованию, к осуществлению любого вида деятельности.

Давно замечено, что именно сладости, которые являются углеводами по большей части, способны быстро восстановить силы и придать энергии. Это касается не только физических тренировок, нагрузок, но и мыслительной деятельности. Ведь чем больше человек думает, решает, размышляет, учит и прочее, тем больше биохимических процессов происходит в его головном мозге. А для их осуществления нужна энергия. Где ее взять? Ответ простой: углеводы, вернее, продукты, которые их содержат, дадут ее.

Энергетическая функция, которую выполняют рассматриваемые соединения, позволяет не только двигаться и думать. Энергия нужна и на многие другие процессы:

построения структурных частей клетки;
газообмена;
пластического обмена;
выделения;
кровообращения и проч.

Все жизненно важные процессы требуют источника энергии для своего существования. Это и обеспечивают для живых существ углеводы.

Пластическая

Другое название данной функции — строительная, или структурная. Оно говорит само за себя. Углеводы принимают активное участие в построении важных макромолекул в организме, таких как:

ДНК.
РНК.
АТФ.
АДФ и прочие.

Именно благодаря рассматриваемым нами соединениям происходит формирование гликолипидов — одних из важнейших молекул клеточных мембран. Кроме того, из целлюлозы, то есть полисахарида, построена клеточная стенка растений. Она же — основная часть древесины.

Если же говорить о животных, то у членистоногих (ракообразных, пауков, клещей), протистов в состав клеточной мембраны входит хитин — полисахарид. Этот же компонент встречается в клетках грибов.

Таким образом, углеводы в клетке выполняют функции строительного материала и позволяют формироваться многим новым структурам и распадаться старым с высвобождением энергии.

Запасающая

Данная функция очень важна. Не вся энергия, поступающая в организм с пищей, тратится сразу. Часть остается заключенной в молекулах углеводов и откладывается в виде запасных питательных веществ.

У растений это крахмал, или инулин, в клеточной стенке — целлюлоза. У человека и животных — гликоген, или животный жир. Это происходит для того, чтобы всегда был запас энергии на случай голодания организма. Так, например, верблюды запасают жир не только для получения энергии при его расщеплении, а, по большей части, для высвобождения необходимого количества воды.

Защитная функция

Наряду с описанными выше, функции углеводов в клетке живых организмов еще и защитные. В этом легко убедиться, если проанализировать качественный состав смолы и камеди, образующейся в месте ранения структуры дерева. По своей химической природе это моносахариды и их производные.

Такая вязкая жидкость не позволяет посторонним патогенным организмам проникать внутрь дерева и вредить ему. Так получается, что осуществляется выполнение защитной функции углеводов.

Также примером данной функции могут служить такие образования у растений, как шипы, колючки. Это — мертвые клетки, которые состоят преимущественно из целлюлозы. Они защищают растение от поедания животными.

Основная функция углеводов в клетке

Из тех функций, что мы перечислили, безусловно, можно выделить самую главную. Ведь все же задача каждого продукта, содержащего рассматриваемые вещества, — усвоиться, расщепиться и дать организму необходимую для жизни энергию.

Поэтому основная функция углеводов в клетке — энергетическая. Без достаточного количества жизненных сил не сможет нормально протекать ни один процесс, как внутренний, так и наружный (движение, мимика лица и прочее). А больше, чем углеводы, ни одно вещество не может дать энергетический выход. Поэтому мы и обозначаем данную роль как самую важную и значимую.

Продукты, содержащие углеводы

Еще раз обобщим. Функции углеводов в клетке следующие:

энергетическая;
структурная;
запасающая;
защитная;
рецепторная;
теплоизоляционная;
каталитическая и прочие.

Какие же продукты необходимо употреблять, чтобы организм получал достаточное количество этих веществ каждый день? Небольшой список, в котором собраны только наиболее богатые углеводами продукты, поможет нам в этом разобраться.

Растения, клубни которых богаты крахмалом (картофель, топинамбур и другие).
Крупы (рис, перловка, гречка, пшено, овес, пшеница и прочие).
Хлеб и все хлебобулочные изделия.
Тростниковый или свекловичный сахар — это дисахарид в чистом виде.
Макароны и все их разновидности.
Мед — на 80% состоит из рацемической смеси глюкозы и фруктозы.
Сладости — любые кондитерские изделия, которые сладки на вкус, являются источниками углеводов.

Однако злоупотреблять перечисленными продуктами также не стоит, ведь это может привести к излишнему отложению гликогена и, как следствие, ожирению, а также сахарному диабету.

Какова функция углеводов? Факты и многое другое

Углеводы обеспечивают людей энергией и являются важной частью здорового питания.

Однако употребление слишком большого количества углеводов или выбор неправильного типа может привести к увеличению веса или другим проблемам со здоровьем.

В этой статье мы рассмотрим функцию углеводов, а также откуда они берутся, как организм их перерабатывает и какие из них выбрать.

Поделиться на PinterestСладкий картофель — хороший источник сложных углеводов.

Углеводы обеспечивают человека энергией. Люди также могут получать энергию из продуктов, содержащих белки и жиры, но предпочтительным источником для организма являются углеводы.

Если у человека недостаточно углеводов, его тело будет использовать белки и жиры в качестве источника энергии.

Однако, поскольку белок жизненно важен для многих других важных функций, таких как строительство и восстановление тканей, организм предпочитает не использовать его для получения энергии.

Углеводы расщепляются в организме до глюкозы. Глюкоза перемещается из кровотока в клетки организма с помощью гормона инсулина. Все клетки в организме человека используют глюкозу для своего функционирования.

Мозг использует 20–25% глюкозы человека, когда он находится в состоянии покоя и зависит от постоянного снабжения.

Откуда берутся углеводы?

Люди получают углеводы из пищи. Все растения содержат углеводы, которые обычно составляют значительную часть рациона питания людей.

Углеводы состоят из молекул сахара, называемых сахаридами. Эти молекулы содержат углерод, водород и кислород.

Ученые классифицируют углеводы как простые и сложные, в зависимости от того, сколько молекул сахара они содержат.

Простые углеводы

Простые углеводы содержат одну или две молекулы сахара и включают глюкозу, фруктозу, сахарозу и лактозу.

Простые углеводы встречаются в природе:

фрукты
фруктовые соки
молоко
молочные продукты

сложные углеводы

сложные углеводы содержат более длинную и сложную цепь с сахаров. К ним относятся олигосахариды и полисахариды. Сложные углеводы также содержат клетчатку и крахмал.

Примеры сложных углеводов включают:

цельнозерновые продукты, включая некоторые виды хлеба, крупы, макаронные изделия и рис
горох и бобы
овощи и фрукты

рафинированные углеводы

Рафинированные углеводы — это продукты, которые исчезли. путем обработки, которая удаляет некоторые из их ингредиентов, таких как клетчатка и минералы.

Эти углеводы включают подсластители и кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, которые производители часто добавляют в обработанные пищевые продукты.

Примеры рафинированных углеводов включают:

белый хлеб, макаронные изделия и рис
обработанные сухие завтраки
пирожные, сладости и выпечку
подсластители и кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы

90 002 Организм расщепляет углеводы до глюкозы использовать их как:

постоянный источник энергии для функций организма
быстрый и мгновенный источник энергии при физических упражнениях
резерв энергии, который тело хранит в мышцах или печени и высвобождает при необходимости

Если организм уже запасает достаточно энергии и не нуждается в дополнительной, он превращает глюкозу в жир, что может привести к увеличению веса.

Глюкоза не может оставаться в кровотоке, так как может быть опасной и токсичной. После того, как человек поел, поджелудочная железа вырабатывает инсулин, чтобы помочь переместить глюкозу в клетки организма, которые могут использовать или хранить ее.

Инсулин отвечает за предотвращение слишком высокого уровня сахара в крови человека.

Диета, содержащая много сладких продуктов и углеводов, может привести к чрезмерной зависимости от реакции инсулина, что может привести к таким проблемам со здоровьем, как диабет или ожирение.

Для получения дополнительных научных ресурсов по питанию посетите наш специальный центр.

Было ли это полезно?

Когда человек ест больше углеводов, чем ему нужно, он может откладывать избыточную глюкозу в виде жира. Если кто-то очень активен или много занимается спортом, он может относительно быстро израсходовать эти углеводы.

Однако люди, которые не используют эти углеводы, могут обнаружить, что они прибавляют в весе.

Сложные углеводы, такие как коричневый рис, цельнозерновой хлеб и овощи, высвобождают энергию медленнее и дольше сохраняют чувство сытости.

Выбор сложных углеводов и крахмалистых овощей может быть более полезным для человека способом включения этого жизненно важного макроэлемента в свой рацион.

К более полезным крахмалистым овощам относятся:

сладкий картофель
пастернак
кабачки и тыква
репа и брюква
свекла
ямс

Бобовые, такие как фасоль и горох, также содержат сложные углеводы, и они может быть отличным продуктом питательной диеты.

Зерновые составляют значительную часть рациона многих людей. Диетические рекомендации для американцев на 2015–2020 годы рекомендуют потреблять 6 унций зерна в день при диете в 2000 калорий.

Не менее половины этого количества должны составлять цельные зерна, а не очищенные или обработанные зерна.

Хороший способ добиться этого — либо искать продукты из 100% цельного зерна, либо выбирать продукты, содержащие не менее 50% цельного зерна.

Простые и рафинированные углеводы, такие как сладкие закуски и напитки, белый хлеб и макаронные изделия, а также белый картофель, могут иметь негативные последствия, если человек ест их слишком много.

Организм очень быстро усваивает сахар из этих продуктов, что дает быстрый прилив энергии, но не дает чувства сытости надолго. Этот эффект может привести к перееданию.

Полезные заменители

Для поддержания здорового питания можно попробовать следующие заменители:

заменить белую пасту или рис цельнозерновыми видами
заменить сэндвич из белого хлеба салатом из киноа или запеченным бататом и добавить овощи к еде
вместо того, чтобы есть обработанные хлопья для завтрака, замочите на ночь цельнозерновые овсяные хлопья в кокосовом молоке с корицей и добавьте чернику
замените кусок пиццы на полезный и сытный суп, содержащий овощи, чечевицу или бобы

Углеводы необходимы для обеспечения организма насыщает тело энергией и помогает ему функционировать оптимально. У людей могут быть разные потребности в углеводах в зависимости от их образа жизни, веса и уровня активности.

Большинство людей могут обеспечить себе здоровое питание, включив в свой рацион сложные углеводы и ограничив потребление рафинированных углеводов.

Внимательное отношение к выбору углеводов может помочь человеку поддерживать хороший баланс глюкозы в крови и снизить риск сопутствующих заболеваний.