Углеводы как главный источник энергии в организме человека
Углеводы – главный источник энергии в
организме человека.
Общая формула углеводов Сn(H2O)m
Углеводы - вещества
состава СмН2пОп, имеющие первостепенное
биохимическое значение, широко распространены в живой природе и играют большую
роль в жизни человека. Углеводы входят в состав клеток и тканей всех
растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть
органического вещества на Земле. На долю углеводов приходится около 80 % сухого
вещества растений и около 20 % животных. Растения синтезируют углеводы из
неорганических соединений - углекислого газа и воды (СО2 и Н2О).
Запасы углеводов в виде
гликогена в организме человека составляют примерно 500 г. Основная масса его (2/3) находится в мышцах, 1/3 – в печени. В промежутках между приемами пищи
гликоген распадается на молекулы глюкозы, что смягчает колебания уровня сахара
в крови. Запасы гликогена без поступления углеводов истощаются примерно за
12-18 часов. В этом случае включается механизм образования углеводов из
промежуточных продуктов обмена белков. Это обусловлено тем, что углеводы
жизненно необходимы для образования энергии в тканях, особенно мозга. Клетки
мозга получают энергию преимущественно за счет окисления глюкозы.
Виды углеводов
Углеводы по своей
химической структуре можно разделить на простые углеводы (моносахариды и дисахариды)
и сложные углеводы (полисахариды).
Простые углеводы (сахара)
Глюкоза – наиболее важный
из всех моносахаридов, так как она является структурной единицей большинства
пищевых ди- и полисахаридов. В процессе обмена веществ они расщепляются на
отдельные молекулы моносахаридов, которые в ходе многостадийных химических
реакций превращаются в другие вещества и в конечном итоге окисляются до
углекислого газа и воды – используются как "топливо" для клеток.
Глюкоза – необходимый компонент обмена углеводов. При снижении ее уровня в
крови или высокой концентрации и невозможности использования, как это
происходит при диабете, наступает сонливость, может наступить потеря сознания (
гипогликемическая кома ).
Глюкоза "в чистом
виде", как моносахарид, содержится в овощах и фруктах. Особенно богаты
глюкозой виноград – 7,8%, черешня, вишня – 5,5%, малина – 3,9%, земляника –
2,7%, слива – 2,5%, арбуз – 2,4%. Из овощей больше всего глюкозы содержится в
тыкве – 2,6%, в белокочанной капусте – 2,6%, в моркови – 2,5%.
Глюкоза обладает меньшей
сладостью, чем самый известный дисахарид – сахароза. Если принять сладость
сахарозы за 100 единиц, то сладость глюкозы составит 74 единицы.
Фруктоза является одним
из самых распространенных углеводов фруктов. В отличие от глюкозы она может без
участия инсулина проникать из крови в клетки тканей. По этой причине фруктоза
рекомендуется в качестве наиболее безопасного источника углеводов для больных
диабетом. Часть фруктозы попадает в клетки печени, которые превращают ее в
более универсальное "топливо" - глюкозу, поэтому фруктоза тоже
способна повышать сахара в крови, хотя и в значительно меньшей степени, чем
другие простые сахара. Фруктоза легче, чем глюкоза, способна превращаться в
жиры. Основным преимуществом фруктозы является то, что она в 2,5 раза слаще
глюкозы и в 1,7 – сахарозы. Ее применение вместо сахара позволяет снизить общее
потребление углеводов.
Основными источниками
фруктозы в пище являются виноград – 7,7%, яблоки – 5,5%, груши – 5,2%, вишня,
черешня – 4,5%, арбузы – 4,3%, черная смородина – 4,2%, малина – 3,9%,
земляника – 2,4%, дыни – 2,0%. В овощах содержание фруктозы невелико – от 0,1%
в свекле до 1,6% в белокочанной капусте. Фруктоза содержится в меде – около
3,7%. Достоверно доказано, что фруктоза, обладающая значительно более высокой
сладостью, чем сахароза, не вызывает кариеса, которому способствует потребление
сахара.
Галактоза в продуктах в
свободном виде не встречается. Она образует дисахарид с глюкозой – лактозу
(молочный сахар) – основной углевод молока и молочных продуктов.
Лактоза расщепляется в
желудочно-кишечном тракте до глюкозы и галактозы под действием фермента
лактазы. Дефицит этого фермента у некоторых людей приводит к непереносимости
молока. Нерасщепленная лактоза служит хорошим питательным веществом для кишечной
микрофлоры. При этом возможно обильное газообразование, живот "пучит".
В кисломолочных продуктах большая часть лактозы сброжена до молочной кислоты,
поэтому люди с лактазной недостаточностью могут переносить кисломолочные
продукты без неприятных последствий. Кроме того, молочнокислые бактерии в
кисломолочных продуктах подавляют деятельность кишечной микрофлоры и снижают
неблагоприятные действия лактозы.
Галактоза, образующаяся
при расщеплении лактозы, превращается в печени в глюкозу. При врожденном наследственном
недостатке или отсутствии фермента, превращающего галактозу в глюкозу,
развивается тяжелое заболевание - галактоземия, которая ведет к умственной
отсталости.
Содержание лактозы в
коровьем молоке составляет 4,7%, в твороге – от 1,8% до 2,8%, в сметане – от
2,6 до 3,1%, в кефире – от 3,8 до 5,1%, в йогуртах – около 3%.
Сахароза - это дисахарид,
образованный молекулами глюкозы и фруктозы. Содержание сахарозы в сахаре 99,5%.
То, что сахар – это "белая смерть", любители сладкого знают так же
хорошо, как курильщики то, что капля никотина убивает лошадь. К сожалению, обе
эти прописные истины чаще служат поводом для шуток, чем для серьезных
размышлений и практических выводов.
Сахар быстро расщепляется
в желудочно-кишечном тракте, глюкоза и фруктоза всасываются в кровь и служат
источником энергии и наиболее важным предшественником гликогена и жиров. Его
часто называют "носителем пустых калорий", так как сахар – это чистый
углевод и не содержит других питательных веществ, таких, как, например,
витамины, минеральные соли. Из растительных продуктов больше всего сахарозы
содержится в свекле – 8,6%, персиках – 6,0%, дынях – 5,9%, сливах – 4,8%,
мандаринах – 4,5%. В овощах, кроме свеклы, значительное содержание сахарозы
отмечается в моркови – 3,5%. В остальных овощах содержание сахарозы колеблется
от 0,4 до 0,7%. Кроме собственно сахара, основными источниками сахарозы в пище
являются варенье, мед, кондитерские изделия, сладкие напитки, мороженое.
При соединении двух
молекул глюкозы образуется мальтоза - солодовый сахар. Ее содержат мед, солод,
пиво, патока и хлебобулочные и кондитерские изделия, изготовленные с
добавлением патоки.
Сложные углеводы
Крахмал – основной из
перевариваемых полисахаридов. На его долю приходится до 80% потребляемых с
пищей углеводов.
Источником крахмала
служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также
картофель. Больше всего крахмала содержат крупы: от 60% в гречневой крупе (
ядрице ) до 70% - в рисовой. Из злаков меньше всего крахмала содержится в
овсяной крупе и продуктах ее переработки: толокне, овсяных хлопьях "Геркулес"
- 49%. Макаронные изделия содержат от 62 до 68% крахмала, хлеб из ржаной муки в
зависимости от сорта – от 33% до 49%, пшеничный хлеб и другие изделия из
пшеничной муки – от 35 до 51% крахмала, мука – от 56 ( ржаная ) до 68% (
пшеничная высшего сорта ). Крахмала много и в бобовых продуктах – от 40% в
чечевице до 44% в горохе. По этой причине сухие горох, фасоль, чечевицу, нут
относят к зернобобовым. Особняком стоят соя, которая содержит только 3,5%
крахмала, и соевая мука ( 10-15,5% ). По причине высокого содержания крахмала в
картофеле ( 15-18% ) в диетологии его относят не к овощам, где основные
углеводы представлены моносахариды и дисахаридами, а к крахмалистым продуктам
наравне со злаковыми и зернобобовыми.
В топинамбуре и некоторых
других растениях углеводы запасаются в виде полимера фруктозы - инулина.
Пищевые продукты с добавкой инулина рекомендуют при диабете и особенно – для
его профилактики (напомним, что фруктоза дает меньшую нагрузку на поджелудочную
железу, чем другие сахара).
Гликоген - "животный
крахмал" - состоит из сильно разветвленных цепочек молекул глюкозы. Он в
небольших количествах содержится в животных продуктах (в печени 2-10%, в
мышечной ткани – 0,3-1%).
Продукты с высоким
содержанием углеводов
Наиболее
распространенными углеводами являются глюкоза, фруктоза и сахароза, входящие в
состав овощей, фруктов и меда. Лактоза входит в состав молока. Сахар-рафинад
представляет собой соединение фруктозы и глюкозы.
Глюкоза играет
центральную роль в процессе обмена веществ. Она является поставщиком энергии
для таких органов, как головной мозг, почки, и способствует выработке красных
кровяных телец.
Человеческий организм не
в состоянии делать слишком большие запасы глюкозы и потому нуждается в ее
регулярном пополнении. Но это не значит, что нужно есть глюкозу в чистом виде.
Гораздо полезнее употреблять ее в составе более сложных углеводных соединений,
например, крахмала, который содержится в овощах, фруктах, зерновых. Все эти
продукты, кроме того, являются настоящим кладезем витаминов, клетчатки,
микроэлементов и других полезных веществ, помогающих организму бороться со
многими болезнями. Полисахариды должны составлять большую часть всех
поступающих в наш организм углеводов.
Важнейшие источники
углеводов
Главными источниками
углеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистым
углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит
70—80 % глюкозы и фруктозы.
Для обозначения
количества углеводов в пище используется специальная хлебная единица.
К углеводной группе,
кроме того, примыкают и плохо перевариваемые человеческим организмом клетчатка
и пектины.
Углеводы
применяют в качестве:
§
лекарственных
средств,
§
для производства
бездымного пороха (пироксилина),
§
взрывчатых
веществ,
§
искусственных
волокон (вискоза).
§
огромное значение
имеет целлюлоза как источник для получения этилового спирта
Функции
1.Энергетическая
2.
Структурная.
Клеточная
стенка растений состоит из полисахарида целлюлозы.
3.
Запасающая.
Крахмал
и гликоген являются запасными продуктами у растений и животных
Группы углеводов
|
Особенности строения
молекулы
|
Свойства углеводов
|
Моносахариды
|
Число атомов С
С3-триозы
С4-тетрозы
С5-пентозы
С6-гексозы
|
Бесцветны, хорошо растворимы в воде, имеют сладкий вкус.
|
Олигосахариды
|
Сложные углеводы. Содержат от 2 до 10 моносахаридных
остатков
|
Хорошо растворяются в воде, имеют сладкий вкус.
|
Полисахариды
|
Сложные углеводы, состоящие из большого числа
мономеров-простых сахаров и их производных
|
Историческая справка
·
Углеводы используются
с глубокой древности - самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с
которой познакомился человек, был мёд.
·
Родиной сахарного
тростника является северо-западная Индия-Бенгалия. Европейцы познакомились с
тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г. до н.э.
·
Крахмал был
известен ещё древним грекам.
·
Свекловичный
сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом
·
В 1811 г. русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала
·
Впервые
правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я. Берцеллиус
в 1837 г. С6Н12О6
·
Синтез углеводов
из формальдегида в присутствии Са(ОН)2 был произведён А.М. Бутлеровым в 1861 г.
Значение углеводов трудно
переоценить. Глюкоза является основным энергетическим источником в организме
человека, идет на построение многих важных веществ в организме – гликогена
(энергетический резерв), входит в состав клеточных мембран, ферментов,
гликопротеидов, гликолипидов, участвует в большинстве реакций, происходящих в
организме человека. В то же время именно сахароза является основным источником
глюкозы, который поступает во внутреннюю среду. Содержащая практически во всех
растительных продуктах питания, сахароза обеспечивает необходимый приток
энергетического и незаменимого вещества – глюкозы.
Организму обязательно
нужны углеводы (свыше 56% энергии мы получаем за счет углеводов)
Углеводы бывают простые и
сложные( из-за строения молекул их так назвали)
Минимальное количество
углеводов должно быть не меньше 50-60 г
Проверь свои знания:
n 1А
n 2В
n 3Б
n 4Б
n 5Б