Разное

В чем состоит строительная функция углеводов: в чём заключается строительная функция углеводов? 1)являются запасным веществом клеток 2)способны растворяться в воде

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.


Функции углеводов — Студопедия

1. Структурная (строительная). Углеводы входят в состав многих элементов живых организмов, например, клеточная стенка растительной клетки, гликокаликс эпителия кишечника человека.

2. Сигнальная. Углеводно-белковые комплексы (гликопротеиды) образуют рецепторы (см. сигнальная функция белков).

3. Защитная. Гликопротеиды соединительной ткани выполняют функцию химической защиты, противостоят гидролитическим ферментам.

4. Энергетическая. При полном окислении 1 г углеводов выделяется 4,1 ккал или 17,2 кДж энергии.

Эта функция последняя по перечислению, но главная по значению. Углеводы дают человеку более 60% энергии.

Энергетика клетки.

В химических реакциях при образовании связей между простыми молекулами энергия потребляется, а при разрыве выделяется.

В процессе фотосинтеза у зеленых растений энергия солнечного света переходит в энергию химических связей, возникающих между молекулами углекислого газа и воды. Образуется молекула глюкозы: CO2 + H2O + Q (энергия) = C6H12O6.

Глюкоза является главным источником энергии для человека и большинства животных.

Процесс усвоения этой энергии называют » окислительное фосфорилирование». Энергия (Q), выделяющаяся при окислении, сразу используется на фосфорилирование аденозиндифосфорной кислоты (АДФ):


АДФ+Ф+Q (энергия)=АТФ

Получается «универсальная энергетическая валюта» клетки аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она может в любой момент быть использована на любую полезную организму работу или на согревание.

АТФ®АДФ+Ф+Q (энергия)

Процесс окисления глюкозы проходит в 2 этапа.

1. Анаэробное (бескислородное) окисление, или гликолиз, происходит на гладкой эндоплазматической сети клетки. В результате этого глюкоза оказывается разорванной на 2 части, а выделившейся энергии достаточно для синтеза двух молекул АТФ.

2. Аэробное (кислородное) окисление. Две части от глюкозы (2 молекулы пировиноградной кислоты) при наличии кислорода продолжают ряд окислительных реакций. Этот этап протекает на митохондриях и приводит к дальнейшему разрыву молекул и выделению энергии.

Результатом второго этапа окисления одной молекулы глюкозы является образование 6 молекул углекислого газа, 6 молекул воды и энергии, которой достаточно для синтеза 36 молекул АТФ.

В качестве субстратов для окисления на втором этапе могут использоваться не только молекулы, полученные из глюкозы, но и молекулы, полученные в результате окисления липидов, белков, спиртов и других энергоемких соединений.

Активная форма уксусной кислоты — А-КоА ( ацетил коэнзим А, или ацетил кофермент А) — это промежуточный продукт окисления всех этих веществ (глюкозы, аминокислот, жирных кислот и других).


А-КоА является точкой пересечения углеводного, белкового и липидного обменов.

При избытке глюкозы и других энергонесущих субстратов организм начинает их депонировать. В этом случае, глюкоза окисляется по обычному пути до молочной и пировиноградной кислоты, затем до А-КоА. Далее, А-КоА становится базой для синтеза молекулы жирных кислот и жиров, которые депонируются в подкожной жировой клетчатке. Наоборот, при недостатке глюкозы, ее синтезируют из белков и жиров через А-КоА (глюконеогенез).

При необходимости могут пополняться и запасы заменимых аминокислот для строительства некоторых белков.

 
 

Схема связи углеводного, липидного, белкового и энергетического метаболизма

основные функции в клетке простых и сложных: в чем заключается строительная, защитная и энергетическая роль

Для поддержания нормальной жизнедеятельности человеку необходимо употреблять белки, жиры и углеводы. И ни один элемент нельзя взять и перестать принимать. Недостаток каждого из них может привести к тяжелым последствиям или даже к смерти.

Что такое углеводы

Углеводы

Так называют органические вещества, состоящие из молекул сахара. Эти соединения получили свое название из-за своего состава – углерод и вода, которые соединяются между собой. По-другому их называют сахаридами. В зависимости от количества молекул сахара их делят на моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Клетки какого организма наиболее богаты ими? Наиболее богаты углеводами растения: содержание сахаров – до 80%, а у животных их не более 3%.

Сахариды играют важную роль. Главными их предназначениями являются:

  • энергетическая;
  • строительная;
  • рецепторная;
  • защитная;
  • запасающая;
  • регуляторная;
  • метаболическая.

Следовательно, видна их важность в целом, без них невозможно представить существование животных и растений. А какова роль углеводов в клетке? В чем заключаются их главные миссии – строительная и энергетическая? Рассмотрим подробнее.

Это интересно! Что такое пластический и энергетический обмен

Строительная

Строительная, или структурная, – это основная функция углеводов, которая заключается в том, что это строительный материал для клеток. Какие углеводы выполняют в клетке строительную миссию? В ней участвуют целлюлоза, хитин, рибоза и дезоксирибоза.

Так, например, у грибов и членистоногих строительную функцию выполняет хитин, а целлюлоза (полисахарид) – у растений. Таким образом придается прочность клетке. У растительной содержание целлюлозы достигает 40%, поэтому они хорошо держат форму. Структурная функция мальтозы – обеспечение образования новых клеток прорастающих семян.

Углеводы, роль в клетке

Рибоза и дезоксирибоза участвуют в построении таких молекул, как РНК, ДНК, АТФ и другие. Образование новых молекул происходит постоянно, а с разрушением старых освобождается свободная энергия. При построении мембраны цитоплазмы также проявляется рецепторная функция углеводов, а именно передаются сигналы из внешнего мира.

Таким образом, строительная функция углеводов имеет большое значение для всех процессов, как и энергетическая.

Энергетическая функция

Это основная роль таких органических соединений, и только они дают больше всего энергии. Так, при распаде 1 грамма освобождается 4,1 ккал (38,9 кДж) и 0,4 грамма воды. Такой энергии не может дать ни один другой элемент клетки, поэтому они обеспечивают весь организм нужным ее количеством. Именно они поддерживают тонус, придают жизненные силы и энергию, а главное – позволяют организмам существовать.

Энергетическую миссию выполняют мальтоза, сахароза, фруктоза и глюкоза. Они служат источниками клеточного дыхания, энергией для прорастания семян, фотосинтеза и других важных биологических процессов.

[stop]Важно! Шоколадки, конфеты и другие сладости, помимо выделения гормона радости, также содержат огромное количество сахаридов, поэтому и являются отличным источником энергии и заряда бодрости. Это и есть главная функция простых углеводов в клетке.[/stop]

Такая энергия позволяет человеку активно заниматься спортом, умственной деятельностью, а также участвуют во многих жизненно важных системах:

  • газообменная;
  • выделительная;
  • кровеносная;
  • строительная и другие.

Поэтому без энергетической подпитки человек не сможет нормально существовать.

Защитная

Защитная функция очень важна. Практически в каждом органе существуют железы, которые выделяют некий секрет. А он, в свою очередь, большей частью состоит из сахаров. Этот секрет защищает внутренние органы, например выделительные или органы ЖКТ, от внешних факторов – микробов, химических или механических.

Углеводы

Защиту обеспечивают, по большей части, моносахариды – гепарин, хитин, камедь и слизь. А значит, это главная роль моносахаридов. Так, например, простой моносахарид хитин – оболочка панциря членистоногих и грибов. А гепарин выполняет миссию антикоагулянта. Также у растений существуют свои защитные механизмы – шипы и колючки, которые состоят из целлюлозы. Камедь и слизь возникает при травмах оболочки растений, для образования защитного слоя в местах травм.

Запасающая

Запасающая роль напрямую связана с энергетической ролью сахаров. Ведь энергия, которая поступает в организм, тратится не полностью, часть ее откладывается. Во время «аварийных ситуаций» она освобождается, например, во время голода или заболевания, для борьбы с вирусом.

Для этого предназначены следующие соединения:

  • крахмал (инулин) – содержится в растениях;
  • целлюлоза – также в растительных организмах;
  • лактоза – в молоке млекопитающих животных;
  • гликоген (животный жир) – в организме животных и людей.

Верблюжий жир служит не только запасом нужной энергии, но и может расщепляться в воду.

Таким образом, полисахариды помогают поддерживать нормальную жизнедеятельность.

Регуляторная

Под ней подразумевают способность сахаридов регулировать количество некоторых веществ в организме. Так, например, глюкоза, которая содержится в крови, регулирует гомеостаз и осмотическое давление. А клетчатка, которая плохо усваивается человеческим организмом, имеет грубую структуру, благодаря чему раздражает рецепторы желудка и быстрее продвигается в нем.

Метаболическая

Проявляется в способности моносахаридов синтезироваться в важные элементы для поддержания жизнедеятельности – полисахариды, нуклеотиды, аминокислоты и другие. Все это жизненно важно, поэтому углеводосодержащие продукты должны быть в рационе всегда.

Продукты с большим количеством сахаридов

Стоит помнить, что у растений сахариды синтезируются при фотосинтезе, но у животных они никак не появляются сами по себе. Получить нужную их дозу можно только с помощью еды.

Углеводы

Самое большое количество сахаридов содержится в рафинаде и меде. Сахар и рафинад целиком углеводны, а мед содержит глюкозу и фруктозу – до 80% от общей массы.

Большое содержание их в продуктах растений. Наибольшее количество во фруктах, ягодах, овощах, корнеплодах. Большой процент содержания в макаронах, сладостях, в мучных изделиях и продуктах брожения (пиве).

[stop]Важно! В продуктах животного происхождения углеводов очень мало. Например, лактоза – молочный сахар, содержится в молоке млекопитающих животных.[/stop]

Важно помнить, что сахариды, особенно быстрые, являются источниками ожирения человеческого организма. Поэтому употреблять их нужно в очень ограниченном количестве, так, например, сладкое и хлебобулочные изделия, лучше убрать из рациона или свести к минимуму.

Роль углеводов в жизни клетки

Углеводы — их функции, значение, где содержатся

Выводы

Углеводные соединения играют важную роль, без них живое просто перестанет существовать. Растения синтезируют их при фотосинтезе, с помощью хлорофиллов. А вот человек и животные их не синтезируют, именно поэтому нужно потреблять суточную норму из пищи. Наибольшее их количество содержится во фруктах, ягодах, хлебе, сладостях. А чистым сахаридом является сахар.

§ 1. Классификация и функции углеводов

Глава I. УГЛЕВОДЫ

§ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ФУНКЦИИ УГЛЕВОДОВ

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

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

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

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

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

 

Классификация углеводов

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

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

 

Наиболее часто в природе встречаются пентозы и гексозы.

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

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

Функции углеводов

Биологические функции полисахаридов весьма разнообразны.

Энергетическая и запасающая функция

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

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

,

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

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

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

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

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

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

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

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

 

Структурная, опорная и защитная функции

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

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

 

Регуляторная функция

Клетчатка усиливает перистальтику кишечника, улучшая этим пищеварение.

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

,

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

4. Состав, свойства и функции углеводов

Углеводы — это природные органические соединения, содержащиеся во всех клетках живых организмов и выполняющие важные функции.

Состав и классификация углеводов

Молекулы углеводов состоят из атомов трёх элементов — углерода, водорода и кислорода. Состав большинства углеводов можно выразить формулой: Cn(h3O)m. В состав производных углеводов могут входить и другие элементы. Так, в хитине содержатся ещё и атомы азота.

 

Углеводы делят на три класса. 

 

Рис. \(1\). Классификация углеводов

Самое простое строение имеют моносахариды. Наиболее распространённый моносахарид — это глюкоза.

 

Рис. \(2\). Модель молекулы глюкозы

 

Глюкоза является главным источником энергии в клетках всех живых организмов.  

Фруктоза содержится в мёде, ягодах и фруктах.

Рибоза входит в состав важных химических соединений — РНК, АТФ, некоторых ферментов.

Дезоксирибоза — компонент молекул ДНК.

 

Все моносахариды — это сладкие на вкус кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.

Олигосахариды

Олигосахариды содержат в молекулах от двух до десяти остатков моносахаридов. Молекулы дисахаридов образуются в результате соединения двух молекул моносахаридов. По свойствам они похожи на моносахариды: хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус.

 

Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы. В растениях это вещество является растворимым запасным углеводом, а также продуктом фотосинтеза, который транспортируется от листьев к другим органам. Знакома всем как сахар (свекловичный или тростниковый).

Лактоза (молочный сахар) образована молекулами глюкозы и галактозы. Содержится в молоке.

Мальтоза (солодовый сахар) состоит из глюкозы. Образуется из крахмала при прорастании семян, является источником энергии для процесса прорастания.

Полисахариды

Молекулы полисахаридов состоят из большого числа остатков моносахаридов. Эти вещества не имеют вкуса и не растворяются в воде.


Крахмал — запасной углевод растений. Его молекулы образованы остатками глюкозы, соединёнными в линейные или разветвлённые цепи.

Целлюлоза входит в состав клеточных стенок грибов и растений и придаёт им прочность. Молекулы целлюлозы тоже образованы остатками глюкозы, но они намного длиннее молекул крахмала. Целлюлоза не растворяется в воде и других растворителях.

Гликоген похож по строению на крахмал. Это запасной углевод у животных.

Хитин похож по строению на целлюлозу, но отличается наличием в его молекулах атомов азота.

Функции углеводов

1. Энергетическая функция углеводов заключается в том, что под влиянием ферментов происходит их расщеплении и окисление с выделением энергии. Важно, что углеводы могут расщепляться как в присутствии кислорода, так и без него. Продуктами полного окисления этих веществ являются углекислый газ и вода.

 

2. Запасающая функция проявляется в накоплении излишков углеводов в клетках: у растений — крахмала, у животных и грибов — гликогена. При необходимости запасные углеводы расщепляются до глюкозы и используются клеткой для получения энергии. 

 

3. Строительная функция заключается в том, что углеводы служат строительным материалом: целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, а хитин образует клеточные стенки грибов и кутикулу членистоногих. Эти же углеводы выполняют защитную функцию.  

 

4. Сигнальная (рецепторная) функция состоит в том, что гликопротеины (комплексные соединения углеводов и белков), расположенные на поверхности клетки, воспринимают и передают в клетку сигналы из внешней среды.

Источники:

Рис. 1. Классификация углеводов © ЯКласс.

Рис. 2. Модель молекулы глюкозы https://image.shutterstock.com/image-illustration/molecule-glucose-isolated-on-white-600w-570551413.jpg

как их классифицируют по свойствам, строение

Общее понятие об углеводах

Углеводы — класс органических соединений, к которому относятся глюкоза, фруктоза, сахароза, а также полисахариды (крахмал, целлюлоза, пектины). С точки зрения биологии и биохимии — это биологически активные вещества, содержащиеся в 80% живых клеток растений и необходимые человеку для функционирования. С точки зрения химии — соединения, состоящие из нескольких карбонильных и гидроксильных групп.

Фруктоза была впервые выделена из «медовой воды» в 1792 году, глюкозу открыли чуть позже, в 1802 году. Химия полисахаридов получила развитие после того, как в 1811 году впервые был осуществлен гидролиз крахмала.

Химическое строение

Все углеводы отвечают единой химической характеристике: они состоят только из углерода, кислорода и водорода, при этом соотношение атомов водорода и кислорода в них такое же, как в молекулах воды. 

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Простые углеводы, моносахариды — органические соединения, содержащие в своей структуре гидроксильные и карбонильные группы: альдегидоспирты, кетоспирты.

Сложные углеводы — это дисахариды с двумя моносахаридными фрагментами и полисахариды, в молекулах которых таких фрагментов больше двух. Поскольку многие из них на вкус сладкие, этот класс веществ называют еще и сахарами. Кроме классификации по количеству структурных единиц, существует классификация по числу атомов углерода в молекуле.

Молекулы моносахаридов состоят из нескольких гидроксильных групп и одной карбонильной. Самый известный моносахарид — глюкоза. Название происходит от греческого слова «гликис», «сладкий». Глюкоза принадлежит к классу альдегидоспиртов. Особенность строения глюкозы в том, что она существует в виде двух оптических изомеров, молекулы которых зеркально отображают друг друга: D- и L-форма. Интересно, что в природных соединениях обнаружен только D-изомер глюкозы, в отличие от аминокислот, которые встречаются в природе только в L-форме. Исследуя глюкозу, ученые, в частности Эмиль Герман Фишер, пришли к выводу, что большая часть ее молекул в природе существует в форме не альдегидоспирта, а полуацеталей — циклических производных, образующихся при взаимодействии альдегидной группы молекулы с гидроксильной у пятого атома углерода. Полуацетали D- или L- глюкозы встречаются в двух изомерных формах, различающихся взаимным расположением заместителей, например α-D-глюкоза и β-D-глюкоза. Их называют аномерами. Исследования показали, что в кристаллической D-глюкозе молекулы находятся только в виде полуацеталей, а в растворе D-глюкозы в виде альдегидоспирта содержится около 36% полуацеталя в α-форме и 64% в β-форме. Из водного раствора D-глюкоза всегда кристаллизуется в виде α-изомера, в то время как из горячего уксуснокислого раствора выделяется β-изомер.

Подобно глюкозе, изомерная ей фруктоза легко образует циклические полуацетали, только состоят они преимущественно из пятичленных циклов. Крахмал, образующийся из глюкозы — энергетический резерв растений, быстро перерабатывающийся в легко усваиваемый моносахарид. В состав крахмала входят амилоза и амилопектин. 

Функции углеводов в организме человека

Попадая в организм, дисахариды(например, сахароза и лактоза) и полисахариды (крахмал и проч.) под действием специальных ферментов гидролизуются с образованием глюкозы и фруктозы. Организм перерабатывает глюкозу и фруктозу, превращая их в углекислоту и воду, и таким образом получает энергию для всех идущих в нем процессов.

Классификация по свойствам

Строительная функция углеводов

Мукополисахариды, соединения углеводов с белками, являются важной составляющей суставной смазки у животных и человека. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав РНК и ДНК.

Энергетическая функция углеводов

В организме любого животного должно постоянно содержаться определенное количество глюкозы: например, в крови человека — около 15 граммов. При окислении 1 грамма глюкозы или сахарозы выделяется примерно 16 кДж энергии. Ежедневно человеку необходимо потреблять около 500 граммов сахаров, но эта потребность обычно удовлетворяется сложными углеводами, содержащими крахмал. Рекомендуемая максимальная доза чистой сахарозы в сутки — 75 граммов. 

Структурная функция углеводов

Часть углеводов является структурными элементами клеток и входит в состав многих сложных молекул: гормонов, ферментов, иммунных веществ. Например, гликопротеины на поверхности клеток способствуют избирательности межклеточного взаимодействия и обеспечивают иммунный ответ. Гепарин служит ингибитором свертывания крови и предотвращает возникновение тромбов.

Регуляторная функция углеводов

Клетчатка, содержащаяся в овощах и фруктах, перерабатывается только полезной микрофлорой кишечника и в процессе стимулирует его стенки, улучшая перистальтику. Кроме того, углеводы регулируют осмотическое давление крови, которое зависит от количества содержащейся в ней глюкозы.

Запасающая функция

Когда организм получает углеводы вдоволь, их избыток может откладываться. Хранить глюкозу в чистом виде живым организмам довольно обременительно: ее не слишком большие молекулы легко покидают клетки. Поэтому живые организмы составляют новые соединения из молекул глюкозы: растения запасают углеводы в виде крахмала, а животные и грибы — в виде более легко растворимого гликогена. Запасы гликогена в человеческом организме, как правило, невелики — 150–200 граммов. Основное место складирования — печень. Если углеводов в пище недостаточно или они плохо усваиваются, начинается расщепление гликогена. Так временно восполняется дефицит. Когда запасы гликогена истощаются, материалом для синтеза глюкозы становятся жиры и белки.

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 Cn(H2O)m. При этом индексы должны быть либо равны, либо больше четырех.

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.

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

  1. Молекулярная — отражает качественный и количественный состав соединения, но не показывает связи между атомами и не говорит о строении и свойствах.
  2. Структурная. Полная или сокращенная, отражает порядок соединения атомов в молекуле, поэтому по ней можно спрогнозировать свойства.
  3. Проекционные формулы Фишера. Сочетание горизонтальных и вертикальных линий, пересечение которых совпадает с количеством стереоцентральных атомов углерода. При этом атом альдегидной группы показывается отдельно.
  4. 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.

  1. 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.
  2. 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.

ФункцияПример углевода
ЭнергетическаяГлюкоза, фруктоза, сахароза и прочие
Резервная или запасающаяКрахмал — у растений, гликоген — у животных
СтруктурнаяЦеллюлоза, полисахариды в совокупности с липидами
ЗащитнаяФормируют слизевые защитные слои — гетероолигосахариды
АнтикоагулянтнаяГепарин
Источники углеродаВсе 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.

  1. Растения, клубни которых богаты крахмалом (картофель, топинамбур и другие).
  2. Крупы (рис, перловка, гречка, пшено, овес, пшеница и прочие).
  3. Хлеб и все хлебобулочные изделия.
  4. Тростниковый или свекловичный сахар — это дисахарид в чистом виде.
  5. Макароны и все их разновидности.
  6. Мед — на 80% состоит из рацемической смеси глюкозы и фруктозы.
  7. 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.

Функции углеводов в организме — питание человека [УСТАРЕЛО]

В организме человека есть пять основных функций углеводов. Они производят энергию, накапливают энергию, строят макромолекулы, экономят белок и способствуют метаболизму липидов.

Производство энергии

Основная роль углеводов — снабжать энергией все клетки тела. Многие клетки предпочитают глюкозу в качестве источника энергии по сравнению с другими соединениями, такими как жирные кислоты.Некоторые клетки, такие как красные кровяные тельца, способны производить клеточную энергию только из глюкозы. Мозг также очень чувствителен к низкому уровню глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозу для выработки энергии и функционирования (если только он не находится в условиях крайнего голодания). Около 70 процентов глюкозы, поступающей в организм в результате пищеварения, перераспределяется (печенью) обратно в кровь для использования другими тканями. Клетки, которым требуется энергия, удаляют глюкозу из крови с помощью транспортного белка в своих мембранах.Энергия глюкозы поступает из химических связей между атомами углерода. Энергия солнечного света требовалась для образования этих высокоэнергетических связей в процессе фотосинтеза. Клетки нашего тела разрывают эти связи и захватывают энергию для клеточного дыхания. Клеточное дыхание — это в основном контролируемое сжигание глюкозы по сравнению с неконтролируемым сжиганием. Клетка использует множество химических реакций на нескольких ферментативных 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 умеренно увеличить запас гликогена, снизив интенсивность тренировок и увеличив потребление углеводов до 60-70 процентов от общего количества калорий за три-пять дней до соревнований. Людям, которые не тренируются жестко и предпочитают пробегать 5-километровый забег ради развлечения, не нужно есть большую тарелку макарон перед гонкой, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации повышенного гликогена в мышцах.

Печень, как и мышца, может накапливать энергию глюкозы в виде гликогена, но в отличие от мышечной ткани она жертвует накопленную энергию 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, 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 слишком высоким содержанием углеводов и калорий может прибавить лишнего веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.

Рисунок 4.11 Химическая структура дезоксирибозы

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

Рис. 4.12 Двухцепочечная ДНК

Изображение Forluvoft / Public Domain

В ситуации, когда недостаточно глюкозы для удовлетворения потребностей организма, глюкоза синтезируется из аминокислот.Поскольку молекулы для хранения аминокислот отсутствуют, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Наличие достаточного количества глюкозы в основном предохраняет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется. Таким образом, глюкоза дополнительно «сберегает жир». Это связано с тем, что повышение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который 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.

Каковы функции углеводов у растений и животных?

Углеводы — важнейшее соединение всей органической жизни на этой планете. И растения, и животные используют углеводы в качестве основного источника энергии, который поддерживает работу организма на самом базовом уровне. Углеводы также удовлетворяют другие потребности, помогая синтезировать другие химические вещества и обеспечивая структуру клеток в организме.

Источник энергии

И растения, и животные используют углеводы в качестве источника энергии, необходимого для выполнения обычных функций, таких как рост, движение и обмен веществ.Углеводы хранят энергию в виде крахмала, который, в зависимости от типа углеводов, дает простые или сложные сахара. Сложные сахара, известные как полисахариды, дают стабильный запас энергии, в то время как более простые сахара, моносахариды и дисахариды обеспечивают более быстрый толчок перед растворением. Животные получают этот крахмал с пищей, особенно с растительной, такой как зерно и хлеб. Растения производят собственные углеводы посредством фотосинтеза, используя энергию, поглощаемую от света, для объединения углекислого газа и воды в более сложные органические молекулы.

Биохимический синтез

Переработка углеводов имеет побочный эффект, помогая перерабатывать другие химические вещества, присутствующие в организме. При расщеплении углеводов они высвобождают атомы углерода. Они служат сырьем для большей части биохимии организма, поскольку затем углерод может соединяться с другими химическими веществами в организме. Сложная полисахаридная структура некоторых углеводов, обработка которой требует времени, таким образом, помогает обеспечивать атомы углерода в течение длительного периода времени, позволяя выполнять функции регулярно.

Структурная функция

Различные углеводы, особенно в форме полисахаридов, способствуют построению клеточной структуры. В частности, в растениях целлюлоза создает прочную стенку вокруг растительных клеток, придавая растению его структуру; углеводный обмен выделяет химические вещества, которые помогают укрепить эту структуру. Поскольку у растений нет скелета или другой формы, несущей вес, эти клеточные стенки обеспечивают основу, на которой растения могут стоять и расширяться.В некотором смысле это переработка углеводов, которые не дают растениям упасть и не лежать на земле.

Другие функции

Помимо основных функций углеводов, различные полисахариды выполняют другие функции в органической жизни. Гепарин, сложный углевод, обычно используется в качестве инъекционного антикоагулянта, расщепление сахаров которого помогает предотвратить образование тромбов. Углеводы также служат антигенами, веществами, запускающими выработку антител для иммунной системы. Другие углеводы содержат гормоны, такие как фолликулярный стимулирующий гормон (ФСГ), который способствует овуляции, и гликопротеин, который способствует межклеточному взаимодействию, например, между антигенами и антителами.

Структура и функции углеводов

Структура и функции углеводов

Углеводы, как следует из названия, относятся к гидратам углерода, включающим углерод, водород и кислород. Водород и кислород, присутствующие в углеводах, находятся в соотношении 2: 1.Углеводы также подразделяются по химической структуре на моносахариды (один сахарид), дисахариды (два отдельных сахарида), олигосахариды и полисахариды . Молекулярная масса моносахаридов и дисахаридов относительно меньше, что позволяет классифицировать их на более простые сахара, такие как глюкоза и фруктоза (содержатся в меде и фруктах).

Два моносахарида соединяются вместе с образованием дисахарида, который является простейшим из полисахаридов по структуре e.г., сахароза (столовый сахар) и лактоза или галактоза (образуется при переваривании молока).

Моносахариды не требуют ферментов для абсорбции тонким кишечником.

Полисахариды — это более крупные молекулы, образованные путем объединения множества моносахаридных единиц вместе, и служат для хранения энергии (например, гликогена и крахмала). Кишечник не может абсорбировать полисахариды, потому что они слишком велики, поэтому им требуются ферменты, вырабатываемые в тонком кишечнике, чтобы расщепить его на моносахаридные единицы.

Ниже приведены функции углеводов:

  • Моносахариды — важные бимолекулярные вещества, необходимые для нормального развития жизни. Они помогают иммунной системе функционировать, способствуют оплодотворению и образованию ДНК, а также играют роль в предотвращении любого патогенеза.
  • 5-углеродная рибоза (моносахарид) необходима для образования важных коферментов, таких как АТФ, ФАД и НАД, которые удовлетворяют потребности организма в энергии.Рибоза также необходима для создания РНК (рибонуклеиновой кислоты), а также ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) для генетической структуры человека, поскольку они являются строительными блоками нуклеиновых кислот.
  • Углеводы необходимы как источник энергии. Они оставляют белки свободными, чтобы их можно было использовать в качестве строительных блоков тела.
  • Недостаток углеводов в рационе приводит к расщеплению жиров как источника энергии и накоплению кетоновых тел в крови, вызывая состояние, известное как кетоз.
  • Углеводы — исключительный источник энергии для мозга! Они также играют важную роль в регуляции нервной системы.
  • Углеводы с высоким содержанием клетчатки предотвращают нарушения работы кишечника, такие как запор, и предотвращают развитие таких заболеваний, как диабет, рак и болезни сердца.

Определенные углеводы способствуют развитию полезных бактерий в пищеварительной системе.

  • Полисахариды составляют структурный комплекс целлюлозы в растениях и хитина, присутствующего в членистоногих, помимо хранения энергии в виде гликогена в клетках печени и мышц и крахмала в растениях.

строительных блоков углеводов | Типы, свойства и функции

Строительные блоки углеводов : Основная биохимия живых организмов, таким образом, может быть понята в отношении морфологии и физиологии четырех биологических макромолекул: углеводов , белков , липидов и нуклеиновых кислоты .

Среди этих четырех макромолекул углеводы считаются наиболее распространенными, поскольку они служат непосредственными источниками энергии для живых организмов.

Слово « углевод » происходит от двух греческих слов « carb » и « hydro », которые означают « углерод » или « уголь » и « вода » соответственно. Вероятно, это привело к тому, что при нагревании сахаров выделяются углерод и вода. В биохимических терминах их называют либо полигидроксиальдегидами , либо полигидроксикетонами .

Но что именно составляют эти сложные макромолекулы, чтобы они выполняли такие функции? В этой статье давайте рассмотрим эти углеводы и их биологические строительные блоки: моносахариды .

Строительные блоки углеводов

Физические и химические свойства моносахаридов

Моносахариды (Источник: Wikimedia)

Известно, что моносахариды представляют собой простейшую форму углеводов, и как таковые считаются их строительными блоками.

Термин «моносахарид » происходит от греческого слова « моно », что означает « один » и « сахарид », что означает « сахар » или « сладость ».”

Это связано с тем, что моносахариды содержат только одно звено полигидроксиальдегида или кетона и сгруппированы по количеству атомов углерода.

  • В общем, моносахариды имеют одну и ту же химическую формулу C 6 H 12 O 6 , и, поскольку они имеют шесть атомов углерода, они также называются гексозой .
  • Являясь сахарами, моносахариды от природы имеют сладкий вкус (фруктоза считается самым сладким среди них) и остаются в твердой форме при комнатной температуре.
  • Несмотря на очень высокую молекулярную массу, они хорошо растворимы в воде по сравнению с другими веществами с такой же молекулярной массой. Это возможно благодаря тому, что в их структуре много групп ОН.
  • Что касается химического состава, моносахариды обычно не имеют структур с открытой цепью. В этом типе образования спиртовая группа может быть легко добавлена ​​к карбонильной группе для создания пиранозного кольца, которое содержит стабильную конформацию циклического полуацеталя или гемикеталя.

Моносахариды, как правило, легко окисляются некоторыми химическими веществами. Альдегиды и кетоны в своей структуре содержат группы ОН, расположенные на углероде рядом с карбонильной группой, которые могут реагировать с ионами двухвалентной меди (Cu) реагента Бенедикта. После этой реакции произойдет образование оранжевого осадка оксида меди (I) или Cu 2 O.

Все моносахариды подвергаются этому типу реакции и называются редуцирующими сахарами . (Химическая реакция показана выше)

Три наиболее распространенных моносахарида

Существует три наиболее распространенных встречающихся в природе моносахарида: глюкоза , фруктоза и галактоза .Несмотря на одинаковую химическую формулу, они имеют разные структурные конфигурации, что делает их разными в отношении общей структуры и функций.

1. Глюкоза

Считается наиболее важным моносахаридом, глюкоза также известна как декстроза или сахар в крови. Как бы то ни было, он служит непосредственным источником энергии во время клеточного дыхания и (фотосинтеза).

  • Глюкоза в естественной форме содержится в растениях и животных в свободном виде.Он синтезируется в процессе, называемом глюконеогенез , из неуглеводных молекул, таких как глицерин и пируват. В то же время он также может происходить из-за расщепления гликогена в процессе, называемом гликогенолизом .

2. Фруктоза

Фруктоза, также известная как фруктовый сахар, — это натуральный сахар, который содержится во фруктах и ​​меде. В целом, он считается самым сладким среди сахаров. С химической точки зрения фруктозу также называют левулозой .

  • Следует проявлять осторожность при употреблении слишком большого количества фруктозы, поскольку это часто связано с желудочно-кишечными проблемами и каким-то образом способствует увеличению жирности крови.

3. Галактоза

И последнее, но не менее важное, это моносахарид галактоза, полученный в результате гидролиза дисахарида лактозы (молочного сахара). Эта лактоза, полученная из молока, является важным источником энергии для многих животных, включая человека.

  • Интересно, что организм млекопитающих может преобразовывать глюкозу в галактозу, чтобы молочные железы производили лактозу в молоке.

Гликозидная связь

Гликозидная связь (Источник: Wikimedia)

Поскольку моносахариды (и другие углеводы) имеют много групп ОН, они могут быть соединены друг с другом ковалентными связями. В частности, гликозидные связи представляют собой тип ковалентных связей, которые соединяют молекулы углеводов с другими группами, которые могут быть или не быть одного типа.

  • Как следует из названия, они связаны с гликозидами, которые представляют собой кольцевые молекулы углеводов, которые могут быть пятичленными или шестичленными.
  • Также важно отметить, что не все гликозидные связи одинаковы: они могут быть связаны либо с азотом, либо с кислородом.

И точно так же, как упоминалось выше, тот факт, что моносахариды содержат много групп ОН, означает, что возможно множество связей через гликозидные связи.Следовательно, разнообразие этих связей можно соотнести с огромным набором моносахаридов, а их формы заставляют более сложные углеводы содержать много информации.

Полисахариды

Длинные цепи полимерных сахаридов, которые образуются с помощью гликозидных связей моносахаридов, известны как полисахариды. Будучи сложными сахарами, они играют важную роль в поддержании структурной целостности организма, а также в хранении энергии.

  • Полисахариды, состоящие из моносахаридов того же типа, называются гомополимерами.
  • Есть два наиболее распространенных типа полисахаридов в клетках животных и : гликоген и крахмал. Они описаны ниже.

1. Гликоген

У животных наиболее распространенным типом гомополимера является гликоген. Гликоген — это очень крупный полисахарид, состоящий из мономеров глюкозы, который считается формой хранения углеводов в клетках животных.

  • Его глюкозные единицы в основном связаны через α-1,4-гликозидные связи; однако примерно через каждые десять единиц используются связи через α-1,6-гликозидные связи.

2. Крахмал

С другой стороны, крахмал — это форма хранения энергии в растениях. Он бывает двух форм: амилозы и амилопектина. Эти два типа легко гидролизуются ферментом (называемым α-амилаза ), вырабатываемым слюнными железами во рту и поджелудочной железой.

  • Амилоза неразветвленного типа состоит из единиц глюкозы, связанных через α-1,4-гликозидные связи. Напротив, амилопектин относится к разветвленному типу и связан через α-1,6 гликозидные связи таким же образом, как образуется гликоген.

Тем не менее, не всегда нужно много моносахаридных единиц для образования полисахарида. Особый тип полисахарида, называемый дисахаридом , состоит всего из двух моносахаридных единиц, связанных гликозидной связью.Наиболее распространенными дисахаридами являются сахароза (глюкоза и фруктоза), лактоза (глюкоза и галактоза) и мальтоза (две глюкозы).

Функция углеводов

Как упоминалось ранее, углеводы служат непосредственными источниками энергии. У высших организмов они служат для метаболизма жиров, чтобы избежать расщепления белков для получения энергии. Помимо этого, углеводы также необходимы для метаболизма жиров. Очевидно, если организм вырабатывает достаточно энергии для своих физиологических функций, дополнительная энергия сохраняется в виде жира.

В заключение, моносахарид как углеводный строительный блок может быть связан с широким спектром стереохимий, которые необходимы для образования более сложных структур. Благодаря этим маленьким единицам живые организмы получают достаточное количество энергии, которая помогает им выжить. Действительно, мелочи имеют большое значение.

цитировать эту страницу

Список литературы

  • «Определение и значение углеводов | Словарь английского языка Коллинза ».Проверено 21 ноября 2017 г. Ссылка.
  • «Сложные углеводы образуются путем связывания моносахаридов — Биохимия — Книжная полка NCBI» . Проверено 21 ноября 2017 г. Ссылка.
  • «Пищевые тесты — тест Бенедикта на снижение содержания сахара — блестящий студент-биолог» . Проверено 21 ноября 2017 г. Ссылка.
  • «Гликогенолиз и гликогенез — Метаболизм, инсулин и другие гормоны — Диапедия, Живой учебник диабета» . По состоянию на 21 ноября 2017 г.Ссылка.
  • «Фруктоза образуется в мозгу человека | Йельньюс ». Проверено 21 ноября 2017 г. Ссылка.
  • «Инициатива открытого обучения: зарегистрируйтесь на курс» . Проверено 21 ноября 2017 г. Ссылка.
  • «Биосинтез гликогена; Распад гликогена ». Проверено 21 ноября 2017 г. Ссылка.
  • «PDB-101: Альфа-амилаза» . Проверено 21 ноября 2017 г. Ссылка.

Строительные блоки питания: углеводы, жиры, белки

Бетси Хорник

Chicago Tribune

Все продукты состоят из трех основных питательных веществ, которые питают тело: углеводы, жиры и белки.Эти питательные вещества, дающие энергию, что означает, что они снабжают вас калориями. Другой питательных веществ, таких как витамины и минералы, нет. (Принадлежности для алкоголя калорий, но почти не питает). Организму нужны углеводы, жиры и белки функционируют должным образом, но в разных количествах. Типичный диета должна состоять примерно из 55 процентов углеводов, 15 процентов белок и не более 30 процентов жиров.

Вот краткое изложение роли каждого из этих питательных веществ:

Углеводы — главный источник энергии вашего тела. Два категории углеводов бывают простыми и сложными.

Сахар — это простые углеводы, потому что они состоят из одного или две единицы сахара. Сахар может быть добавлен или быть натуральной частью некоторых продукты, такие как фрукты и молоко. Продукты с натуральным сахаром также несут в себе другие важные питательные вещества.

Крахмалы — это сложные углеводы, потому что они состоят из много сахарных единиц. Продукты, богатые сложными углеводами, в том числе зерновые продукты, некоторые овощи и сушеные бобы, горох и чечевица, также являются хорошими источниками витаминов группы В и клетчатки.

Жиры являются концентрированным источником энергии для вашего тела и позволить ему циркулировать, накапливать и поглощать жирорастворимые витамины A, D, Е и К. Жиры также поставляют незаменимые жирные кислоты, которые необходимы вашему организму. не могу сделать. В пищевых продуктах жиры придают вкус, текстуру и аромат. В вашей тела, жиры обеспечивают слой изоляции прямо под кожей и окружают жизненно важные органы для защиты и поддержки. Помимо просмотра ваше общее потребление жиров, вам также следует обратить внимание на типы жиров, которые вы едите, и делайте упор на мононасыщенные жиры, такие как оливковое или рапсовое масло.

Белки помогают вашему телу расти, восстанавливать само себя и бороться с болезнями. Каждая часть вашего тела состоит из белков, включая кости, органы, мышцы, сухожилия, волосы, зубы, ногти и кожа. Белки также составляют ферменты, антитела, гормоны и гемоглобин. При необходимости ваше тело также может использовать белки для получения энергии. Амино кислоты являются строительными блоками белков. Ваше тело делает белки, необходимые ему с использованием аминокислот из пищи; ваше тело также производит некоторые аминокислоты.Те, которые ваше тело не может сделать, называемые незаменимыми аминокислотами, они должны поступать из вашего рациона. Мясо, птица, рыба, яйца и молочные продукты снабжают белками все незаменимые аминокислоты. Источники растений включают сушеные бобы и горох, орехи и зерновые продукты, но в них отсутствует одна или несколько незаменимых аминокислот. кислоты. Но если вы едите разнообразную растительную пищу, вы можете получить все необходимые незаменимые аминокислоты.

функций углеводов

Вот информация о функции углеводов в организме.Читайте дальше, чтобы узнать больше о важности углеводов.

Углеводы играют важную роль в укреплении вашего здоровья и обеспечении общей физической формы. Они составляют основную часть вашей пищи и очень помогают в укреплении организма за счет выработки энергии. Фактически, они входят в число трех основных макроэлементов, которые служат отличными поставщиками энергии, а два других — это жиры и белки. Потребление углеводов может происходить в различных формах, таких как сахар, крахмал, клетчатка и т. Д.Функции этого макроэлемента многочисленны, поэтому становится все более необходимым включать в свой распорядок дня богатые углеводами блюда. Для мгновенного производства энергии сахар и крахмал выступают в качестве идеального топлива, позволяющего эффективно выполнять физические упражнения. Помимо прямых преимуществ, еще одним дополнительным преимуществом их потребления является то, что они также открывают путь для легкого потребления и усвоения других важных питательных веществ. Поэтому рекомендуется употреблять в пищу определенные источники углеводов.Читайте дальше, чтобы узнать об основных функциях углеводов в организме.

Функции углеводов в организме

  • Углеводы помогают регулировать уровень глюкозы в крови, а также помогают организму расщеплять жирные кислоты, тем самым предотвращая кетоз. Итак, ешьте много продуктов, богатых углеводами. Однако рекомендуется выбирать только натуральные, медленно усваиваемые продукты, богатые углеводами.
  • Углеводы также служат источником «биотоплива» для организма. Глюкоза, расщепляемая углеводами, окисляется с образованием воды и углекислого газа, а энергия, выделяемая в этом процессе, регулирует функционирование клеток.
  • Углеводы не только обеспечивают баланс уровня глюкозы в крови, но и являются богатым источником энергии. Они подобны двигателям всех диет и дают нужное количество энергии при потреблении в нужных количествах.
  • Углеводы — отличные антикоагулянты. Они предохраняют организм от серьезной формы нарушения свертываемости, называемой «внутрисосудистое свертывание». Гликопротеин и сахара, высвобождаемые при расщеплении углеводов, обеспечивают плавное протекание антикоагуляции.
  • Гликопротеин и сахара, расщепляемые из углеводов, делают организм невосприимчивым к тяжелым заболеваниям и недомоганиям. Присутствие «олигосахаридных свойств» в гликопротеине способствует этому процессу, таким образом создавая углеводные антигены.
  • Увеличение потребления углеводов также может обеспечить фертильность у женщин. Углеводы контролируют и регулируют важные гормоны, такие как ФСГ (фолликулостимулирующий гормон) и ЛГ (лютеинизирующий гормон), которые жизненно важны для репродуктивной системы у женщин.
  • Углеводы обеспечивают правильную овуляцию и здоровье маточной системы, увеличивая шансы на зачатие и здоровую беременность у женщин.
  • Углеводы также являются важными факторами, способствующими правильному функционированию желудочно-кишечного тракта. Лактоза, высвобождаемая при расщеплении углеводов, обеспечивает и способствует росту в кишечнике определенного типа бактерий, что способствует свободному потоку витаминов группы B.
  • Наряду с этим углеводы также увеличивают шансы усвоения кальция в организме.Кальций в сочетании с клетчаткой, полученной из целлюлозы, обеспечивает бесперебойную работу желудочно-кишечного тракта, стимулируя перистальтику и секрецию важных пищеварительных ферментов.
  • Этот источник энергии также важен для ограничения возможности заразиться опасными для жизни заболеваниями, такими как рак, проблемы с сердцем и диабет. Это можно сделать, если организм человека регулярно получает ограниченные углеводы.
  • Углеводы имеют индивидуальную функцию обеспечения энергоснабжения и обеспечения бесперебойного функционирования клеток в организме человека.Таким образом, он позволяет другим незаменимым веществам, таким как белок, витамины и жир, функционировать бесперебойно.
  • Углеводы гарантируют, что организм не чрезмерно использует жир для получения энергии, и обеспечивают правильный баланс для высвобождения энергии. Это уменьшает и даже предотвращает эффекты кетоза.
  • Почти от 50% до 80% энергии в обычном рационе поступает из углеводов. Из этого необходимое количество потребляется тканями, а оставшееся сохраняется в форме гликогена для использования в будущем.
  • Глюкоза необходима организму, особенно для центральной нервной системы, недостаток которой может привести к слабости, головокружению и низкому уровню глюкозы в крови.Наш мозг получает большую часть своей энергии из глюкозы, которая необходима для повышения работоспособности организма и предотвращения умственной и физической усталости.

Углеводы необходимы для всех функций организма. Тем не менее, их неоднократно обвиняли и обвиняли в том, что они связаны с увеличением веса и нежелательным содержанием глюкозы в организме. Негативное воздействие углеводов можно радикально свести к минимуму, если скорректировать потребление. Этот макроэлемент необходимо потреблять в правильных количествах каждый день, в нужное время и с правильным балансом всех других питательных веществ, необходимых для здорового тела.


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

Но давайте будем честными, кто из вас знает все тонкости скромного карбюратора? Например, как функционируют углеводы, как источники пищи углеводы 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:

Содержание

История углеводов

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

Что такое углеводы?

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

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 к нашим клеткам через инсулин. Оказавшись там, они могут выполнить…

Основная функция углеводов

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

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

3 типа углеводов:

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

1. Крахмал

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

2. Сахар

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

Итак, что такое сахар? Сахар может быть 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 из фруктов и лактозу из молока.

3. Волокно

Клетчатка также относится к категории сложных углеводов. Клетчатка не переваривается организмом — проходит через желудок, в основном в неповрежденном виде.Хотя это звучит немного странно, стоит отметить, что клетчатка помогает вам чувствовать себя сытым, регулярным и удовлетворенным 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 функции

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

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

Простые углеводы

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

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

Сложные углеводы

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

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

Сложные углеводы также могут быть переработаны. Это означает, что части зерна с высоким содержанием клетчатки удаляются — это 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 организме

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

Сахар в крови и инсулин

Углеводы — 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, т. Е. 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 ). Когда глюкоза перемещается из кровотока в клетки, наш уровень сахара в крови снова падает на ( источник ).

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

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

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

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.

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

Углеводы 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 последующего использования или сохраняется в виде жира ( источник ).

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

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

Вызывает аппетит, голод и чувство сытости

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

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

Звучит отлично — , но есть недостатки…

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

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

В этом исследовании 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 потребление углеводов может сделать вас голодным и снова захотеть углеводов …

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

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

Наше настроение

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

Серотонин вырабатывается в головном мозге, где он выполняет свои основные функции ( источник ) . Производство серотонина стимулируется небольшим количеством 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, который называется гематоэнцефалическим барьером. Как вы понимаете, существует постоянная конкуренция за то, чтобы аминокислоты преодолели этот барьер, что затрудняет прохождение триптофана. Но, , когда вы потребляете углеводы, секретируется инсулин, который снижает уровень конкурирующих аминокислот в крови, позволяя триптофану преодолевать барьер ( источник ) .

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Пищеварение

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

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

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

… 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 кишки

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

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

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

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

Функциональность мозга

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

Это заставляет многих из нас полагать, что когда 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 )

Масса

Другой 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 состоит 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 углеводы функционируют, когда вы едите слишком много

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

Поэтому неудивительно, что слишком сильное 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 влияние на когнитивное здоровье

Как работают углеводы На низкоуглеводной диете

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

  • Легче регулировать уровень сахара в крови и инсулин
  • Повышенная энергия после 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.

Как максимизировать функцию углеводов

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

1. Ешьте здоровые углеводы

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

2. Что такое макроэлементы и как их сбалансировать:

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

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

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

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

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

3. Переосмысление / Как бросить сахар

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

Несколько шагов для внесения изменений:

1. Начните с исключения таких вещей, как безалкогольные напитки и добавленный сахар в кофе и чай, и продолжайте дальше.

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

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

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

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

4. Посмотрите на чистые углеводы

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

Функции углеводов и что вам подходит?

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

Независимо от того, страдаете ли вы диабетом, страдаете избыточным весом или хотите улучшить свой распорядок тренировок, вам может подойти образ жизни с низким содержанием углеводов, 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 считал функцию положительной чертой — и, черт возьми, в последнее время я злился на углеводы. Нет, я не совсем противник углеводов, но и не их фанат номер один.

В связи с недавними изменениями в моей жизни — все они сосредоточены вокруг одного макроэлемента — я провел допоздна, просматривая PubMed, разговаривая с врачами и читая все, что могу 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.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.