Углеводы, их роль в питании человека и обмене веществ

Основные функции углеводов в организме человека

Кроме энергетической функции, углеводы могут выполнять следующие функции:

• структурная. Подразумевает, что углеводы используются как основа для строительства клеток у различных видов растений, животных и людей;
• защитная – подразумевает создание определенных условий, предупреждающих вредоносное воздействие внешней среды;
• запасающая – могут накапливаться в виде жировых отложений, чтобы в случае необходимости быть использованными по назначению;
• регулирующая – осуществляют активацию работы органов ЖКТ, улучшают пищеварение;
• антикоагулирующая – способствуют регуляцию свертываемости крови, а так же защищают от развития различных видов опухолей.

Процесс передачи энергии от углеводов организму происходит через окисление, когда 1 г углеводов будет выделять до 20 кДж чистой энергии. В результате в случае превышения необходимого количества, происходит процесс накопления. Чаше всего отложения происходят в мышечной массе и печени. При этом при физической активности количество гликогена будет достигать необходимой нормы, что приводит к высвобождению и расходу накопленной энергии. Отчасти эта особенность используется при системе питания безуглеводная диета. Что это означает? Прежде всего, за основу были взяты факты, которые свидетельствуют, что при уменьшении поступления в организм калорий и вместе с ними углеводов, происходит усиленное поглощение жировых запасов из организма.

Переизбыток углеводов – заболевания и последствия

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

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

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

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

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

Быстрые углеводы и лишний вес

Быстрые углеводные соединения при частом их употреблении приводят к повышенному снабжению организма сахаром, что сказывается на весе. При наличии в продуктах сахара, пшеничной муки, сиропа и прочих простых углеводов необходимо снизить их потребление.

Избыточное употребление продуктов, в составе которых присутствуют простые углеводные элементы, формирует у человека непрекращающееся чувство голода. При этом у него постоянно возникает необходимость в дополнительном перекусе.

При поступлении веществ в организм резко повышается концентрация глюкозы в крови. Это приводит к активизации работы поджелудочной железы, вырабатывающей инсулин. Гормон способствует выводу глюкозы из крови, но при этом она трансформируется в жир. Образовавшиеся жировые клетки способствуют быстрому набору веса.

Помимо наращивания жировой массы, вещества провоцируют у человека метаболический синдром, который проявляется в виде:

• гипертонии;
• постоянного повышения сахара в крови;
• постепенного развития диабета.

Избыток быстрых углеводов чреват не только ожирением и диабетом, но и развитием сердечно-сосудистых заболеваний. Простые углеводы и ожирение, развившееся на их фоне, нередко становятся причиной раковых заболеваний.

Способствует ожирению следующий список продуктов, в составе которых имеются быстрые углеводные соединения:

• макароны в избыточном потреблении;
• жареный картофель;
• все виды сладкого;
• мучное (белый хлеб, изделия из сдобного теста).

Для контроля веса следует отказаться от употребления каш быстрого приготовления. Зерна в них не имеют питательной оболочки. Такие каши не способствуют насыщению организма, но нагружают его лишними калориями.

Быстрые соединения не оказывают существенного влияния на вес людей только в случае их активного образа жизни и наличия у них физических нагрузок. После любых нагрузок возникает потребность в быстрых углеводах, которые способны быстро устранить последствия гипогликемии. При этом вещества быстро компенсируют недостаток сахара в крови и возвращают его в норму. В остальное время требуется контроль за потреблением продуктов с такими соединениями.

Свойства углеводов

К основным свойствам углеводов стоит отнести следующее:

1. Молекулярная масса. Среди углеводов можно встретить весьма простые элементы, молекулярная масса которых составляет примерно 200, и гигантские полимеры. Их молекулярная масса достигает нескольких миллионов.
2. Растворимость в воде. Моносахариды легко растворяются в воде и образуют сиропы.
3. Окисление. Этот процесс приводит к получению соответствующих кислот. К примеру, окисление глюкозы аммиачным раствором гидрата окиси серебра приводит к формированию глюконовой кислоты.
4. Восстановление. При восстановлении сахаров удается получить многоатомные спирты. В роли восстановителя выступает водород в никеле, алюмогидрид лития и т.д.
5. Алкилирование. Под этим термином понимают образование простых эфиров.
6. Ацилирование. В это понятие включают образование сложных эфиров.

Роль углеводов в организме человека

Углеводы играют в организме человека множество важных функций:

• Являются основным источником энергии для тела (сжигание 1 г дает 4 ккал). Глюкоза является единственным источником энергии для мозга, нервного ядра и эритроцитов и используется в качестве энергетического субстрата мышечной тканью, печенью, сердцем, почками и кишечником. Углеводы обеспечивают около 50-60% энергии в повседневной пище и придают пище органолептические свойства.
• Необходимы для окисления жирных кислот до СО2 и воды (в случае недостаточного количества усвояемых углеводов – <100 г / сут – происходит неполное сжигание жирных кислот и образование кетоновых тел, подкисляющих организм).
• Их можно использовать для синтеза глюкогенных аминокислот (аланина, глутаминовой кислоты, аспарагиновой кислоты, серина, глицина, гистидина, пролина).
• В сочетании с белками и липидами (гликопротеинами, гликолипидами) используются для построения клеточных структур.

Углеводы представляют собой небольшой запасной материал в организме – это гликоген в количестве 350-450 г, которого может хватить примерно на 12 часов. Он сохраняется в печени, мышцах и почках. При недостаточном поступлении углеводов в рацион происходит гликогенолиз – гликоген активируется из печени).

Гликогенолиз

Когда в пище недостаточно углеводов, в процессе глюконеогенеза организм синтезирует глюкозу из белков (глюкогенных аминокислот) и частично из жира (из глицерина и глицеридов).

Пищевые волокна, как компонент, который не усваивается организмом, не увеличивает энергетическую ценность пищи, а обеспечивает ее надлежащий объем, благодаря чему наполняется желудок, уменьшается чувство голода. 

Раздражая кишечник, пищевые волокна стимулируют его перистальтические движения, что, в свою очередь, ускоряет выведение фекалий и предотвращает запоры. Благодаря способности снижать концентрацию холестерина и глюкозы в сыворотке крови, пищевые волокна используются при диетическом лечении атеросклероза, диабета и ожирения.

Переизбыток углеводов – заболевания и последствия

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

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

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

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

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

В каких продуктах содержатся углеводы?

«Центр долголетия» Притыкина предлагает свою таблицу «хороших» и «плохих» углеводов.

Продукты с простыми углеводами это такие продукты, где много питательных веществ:

• Имеют низкое/умеренное количество калорий
• Лишены рафинированного сахара и очищенного зерна
• Богаты содержанием клетчатки
• Содержат низкий уровень натрия и насыщенных жиров
• Содержат или лишены холестерина и транс-жиров

Продукты со сложными углеводами:

• Высококалорийны
• Содержат большое количество рафинированного сахара (кукурузный сироп, белый сахар, мед, фруктовые соки)
• Содержат большое количество очищенного зерна (белая мука)
• Имеют низкий уровень питательных веществ и пищевых волокон, и высокий уровень натрия в своем составе
• Иногда имеют высокий уровень насыщенных жиров, холестерина и транс-жиров

К чему ведет переизбыток?

Основной проблемой, перед которой может оказаться человек, злоупотребляющий углеводами, является нарушение обмена веществ. После этого могут запуститься другие нежелательные последствия:

• Уменьшается скорость расщепления питательных веществ.
• Нарушается гормональный фон.
• Повышается уровень отложения жиров.
• Развивается и прогрессирует сахарный диабет из-за истощения клеток поджелудочной железы.
• Увеличивается вероятность склеивания тромбоцитов, что ведет к образованию тромбов.
• Сосуды становятся тоньше, обостряются проблемы с сердцем, повышается риск инфаркта и инсульта.
• Высокий уровень фруктозы и глюкозы в ротовой полости создает благоприятную среду для развития вредной микрофлоры. После этого разрушается эмаль, возникает кариес, зубы темнеют.

Роль и значение углеводов в организме человека

Значение углеводов состоит в том, что энергия, поступающая с ними в организм, необходима не только для хорошего самочувствия и прилива жизненных сил у человека. Она обеспечивает рост и деление клеток, а в некоторых случаях – правильный обмен веществ.

Важна роль углеводов, если нужен быстрый прилив сил, т.к. организм не тратит много ресурсов и времени на их переваривание, а энергию они отдают мгновенно.

К тому, чем полезны углеводы для организма, можно отнести и поддержание правильного Рh. Нарушение углеводного обмена приводит к истощению клеток.

Метаболизм углеводов

Глюциды составляют 75% суточного рациона. Они дают половину необходимых калорий. В результате переваривания углеводосодержащей пищи в организме вырабатывается множество органических соединений, из которых впоследствии синтезируются липиды, аминокислоты, нуклеотиды. Глюкорониды, которые тоже вырабатываются при потреблении сахаридов, помогают очищать организм от вредных веществ, попадающих из окружающей среды или вырабатываемых внутренними органами.

Глюциды могут не только попадать в организм с пищей, но и вырабатываться из аминокислот, глицерина, молочной кислоты. Поэтому их нельзя назвать незаменимыми. Но роль углеводов в питании настолько важна, что, если они не будут поступать извне, может развиться гипогликемия.

Углеводы и инсулин

В номе в 1 л крови содержится 1 г глюкозы. Если показатель падает ниже, то поджелудочная железа начинает вырабатывать гормон глюкагон, который увеличивает содержание сахара в крови. При потреблении на голодный желудок любого углеводосодержащего продукта количество глюкозы в крови возрастает до максимума через 30 минут после приема пищи. Такое состояние называют гипергликемией. На этом этапе начинается выработка поджелудочной железой инсулина. Он заставляет глюкозу накапливаться в печени и мышцах, снижая ее концентрацию в крови.

Польза углеводов для организма в том, что при гипогликемии они помогают быстро повысить содержание сахара в крови.

Норма потребления углеводов в сутки

Норма потребления глюцидов отличается для разных категорий людей в зависимости от возраста и образа жизни:

• дети младше 1 года – 13 г на 1 кг массы тела;
• мужчина во взрослом возрасте со средним уровнем физической активности младше 30 лет – 300-350 г в день, старше 30 – 250-300 г;
• женщина должна потреблять сахаридов на 30-50 г меньше, чем мужчина;
• при повышенной физической активности норма повышается на 40-50 г.

Есть продукты, богатые сахаридами, предпочтительно в первой половине дня, чтобы успеть израсходовать полученную энергию, поскольку установлено, в клетках какого органа человека откладываются углеводы, которые остались невостребованными, – в печени.

Чем опасны безуглеводные диеты

1. Со стороны органов пищеварения может развиться гастрит, язва, нарушение микрофлоры кишечника.
2. Увеличивается нагрузка на печень и почки.
3. Физически человек чувствует себя не лучшим образом. Он становится слабым, вялым, постоянно хочет спать, у него болит голова, нарушаются процессы пищеварения. Все это – следствие потери организмом необходимых ему минералов и витаминов.
4. Страдает мозг и нервная система. Замедляются мыслительные процессы. Проявляется раздражительность.

Чем опасны переизбыток или недостаток углеводов

Избыток углеводов может спровоцировать нарушение обмена веществ. Это, в свою очередь, вызывает следующие нарушения:

• медленное, затруднительное усвоение пищи;
• нарушается гормональный фон;
• повышение удельного веса жировой ткани в организме;
• поджелудочная железа уже не способна обеспечить организм нужным количеством инсулина, в результате чего развивается сахарный диабет.

Со стороны кровеносной системы появляется опасность тромбоза, поскольку увеличивается количество тромбоцитов. Возрастает вероятность инфаркта или инсульта, т.к. истончаются стенки сосудов. Все эти явления – следствие переизбытка углеводов.

Что такое углеводы

Углеводами называют вещества органического происхождения. Они состоят из карбонильных и гидроксильных групп. Углеродные гидраты дали название классу углеводных соединений. Большая часть органических веществ нашей планеты в массовом соотношении состоит из углеводных соединений.

Состав углеводов

Строение углеводов неоднородно. Углеводные соединения состоят из углерода, водорода, кислорода. Общая формула углеводов выглядит так: Cn(H2O)m. Кислород с углеродом образуют карбонильные группы, кислород с водородом – гидроксильные. Одна молекула содержит водород и кислород в соотношении два к одному.

Отдельные элементы, из которых состоят углеводы, называются сахаридами. Гидролизная способность на низкомолекулярные вещества у углеводных соединений разная. Поэтому они делятся на простые и сложные по составу, а по усвояемости бывают быстрыми и медленными углеводами.

Свойства углеводов

1. Твердые прозрачные кристаллы белого цвета, большинство из них имеет сладкий вкус.
2. Имеют низкую температуру плавления, кипения.
3. Способность углеводных соединений растворяться в воде зависит от массы, строения. Вещества с меньшей массой и простой структурой растворяются в воде лучше, чем углеводные соединения с большой массой и разветвленной структурой.
4. Чем проще углеводное соединение, тем оно слаще.
5. Моносахариды способны сбраживаться под воздействием микроорганизмов: дрожжей, молочных бактерий и других веществ.
6. Углеводные соединения обладают гидрофильностью, то есть способностью к связыванию воды. Отсюда их высокая гигроскопичность, которая лежит в основе негативных изменений качества пищи.
7. Охлаждение полисахаридов расщепляет их на моносахариды.
8. Помогают синтезировать нуклеиновые кислоты.
9. Повышают уровень глюкозы в крови.
10. Помогают организму утилизировать жир.
11. Входят в состав клеток, тканей, межклеточных жидкостей.
12. Негативно влияют на эмаль зубов, провоцируют появление кариеса.

Виды углеводов

Классификация углеводов зависит от их способности к разложению в водной среде и образованию новых веществ – к гидролизу. Углеводы бывают:

1. Простыми – называются моносахаридами.
2. Сложными:

• дисахаридные соединения,
• олигосахаридные соединения,
• полисахаридные соединения.

Моносахаридами называются простейшие углеводные соединения, состоящие из одной единицы и не способные образовывать еще более простые вещества. Синтез их производится зелеными растениями. Они легко соединяются с водой.

Самым популярным моносахаридом является глюкоза (C6H12O6). Большой процент глюкозы в винограде, виноградном соке, меде. Фруктоза, глюкозный изомер, тоже принадлежит к моносахаридам. При необходимости, чтобы получить хорошую порцию глюкозы нужно питаться яблоками, цитрусовыми, персиками, арбузами, сухофруктами, соками, компотами, вареньем, медом.

Это быстрые углеводы, имеющие повышенный индекс гликемии, стремительно повышающие уровень сахара в крови. Моносахариды способны дать скорую, но непродолжительную энергию.

Дисахаридами называются сложные вещества органического происхождения, двумолекулярные, расщепляющиеся в момент гидролизного процесса. Это различные сахара. Один из распространенных дисахаридов: мальтоза или солодовый сахар (C12H22O11), являющийся составным пивным, квасным элементом. Дисахаридом сахарозой – пищевым сахаром – наполнены сахара, изделия из муки, соки, компоты, варенье. Дисахаридом лактозой – молочным сахаром – молочные продукты.

Углеводы функции. Строение, примеры и функции углеводов

Моносахариды — простые углеводы, в зависимости от числа атомов углерода подразделяются на триозы (3), тетрозы (4), пентозы (5), гексозы (6) и гептозы (7 атомов). Наиболее распространены пентозы и гексозы. Свойства моносахаридов — легко растворяются в воде, кристаллизуются, имеют сладкий вкус, могут быть представлены в форме α- или β-изомеров.

Рибоза и дезоксирибоза относятся к группе пентоз, входят в состав нуклеотидов РНК и ДНК, рибонуклеозидтрифосфатов и дезоксирибонуклеозидтрифосфатов и др. Дезоксирибоза (С₅Н₁₀О₄) отличается от рибозы (С₅Н₁₀О₅) тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу, как у рибозы.

Глюкоза, или виноградный сахар (С₆Н₁₂О₆), относится к группе гексоз, может существовать в виде α-глюкозы или β-глюкозы. Отличие между этими пространственными изомерами заключается в том, что при первом атоме углерода у α-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца, а у β-глюкозы — над плоскостью.

Глюкоза — это:

1. один из самых распространенных моносахаридов,
2. важнейший источник энергии для всех видов работ, происходящих в клетке (эта энергия выделяется при окислении глюкозы в процессе дыхания),
3. мономер многих олигосахаридов и полисахаридов,
4. необходимый компонент крови.

Фруктоза, или фруктовый сахар , относится к группе гексоз, слаще глюкозы, в свободном виде содержится в меде (более 50%) и фруктах. Является мономером многих олигосахаридов и полисахаридов.

Олигосахариды — углеводы, образующиеся в результате реакции конденсации между несколькими (от двух до десяти) молекулами моносахаридов. В зависимости от числа остатков моносахаридов различают дисахариды, трисахариды и т. д. Наиболее распространены дисахариды. Свойства олигосахаридов — растворяются в воде, кристаллизуются, сладкий вкус уменьшается по мере увеличения числа остатков моносахаридов. Связь, образующаяся между двумя моносахаридами, называется гликозидной .

Сахароза, или тростниковый, или свекловичный сахар , — дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы. Содержится в тканях растений. Является продуктом питания (бытовое название — сахар ). В промышленности сахарозу вырабатывают из сахарного тростника (стебли содержат 10–18%) или сахарной свеклы (корнеплоды содержат до 20% сахарозы).

Мальтоза, или солодовый сахар , — дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы. Присутствует в прорастающих семенах злаков.

Лактоза, или молочный сахар , — дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы. Присутствует в молоке всех млекопитающих (2–8,5%).

Полисахариды — это углеводы, образующиеся в результате реакции поликонденсации множества (несколько десятков и более) молекул моносахаридов. Свойства полисахаридов — не растворяются или плохо растворяются в воде, не образуют ясно оформленных кристаллов, не имеют сладкого вкуса.

Крахмал (С₆Н₁₀О₅) _n — полимер, мономером которого является α-глюкоза. Полимерные цепочки крахмала содержат разветвленные (амилопектин, 1,6-гликозидные связи) и неразветвленные (амилоза, 1,4-гликозидные связи) участки. Крахмал — основной резервный углевод растений, является одним из продуктов фотосинтеза, накапливается в семенах, клубнях, корневищах, луковицах. Содержание крахмала в зерновках риса — до 86%, пшеницы — до 75%, кукурузы — до 72%, в клубнях картофеля — до 25%. Крахмал — основной углевод пищи человека (пищеварительный фермент — амилаза).

Гликоген (С₆Н₁₀О₅) _n — полимер, мономером которого также является α-глюкоза. Полимерные цепочки гликогена напоминают амилопектиновые участки крахмала, но в отличие от них ветвятся еще сильнее. Гликоген — основной резервный углевод животных, в частности, человека. Накапливается в печени (содержание — до 20%) и мышцах (до 4%), является источником глюкозы.

Целлюлоза (С₆Н₁₀О₅) _n — полимер, мономером которого является β-глюкоза. Полимерные цепочки целлюлозы не ветвятся (β-1,4-гликозидные связи). Основной структурный полисахарид клеточных стенок растений. Содержание целлюлозы в древесине — до 50%, в волокнах семян хлопчатника — до 98%. Целлюлоза не расщепляется пищеварительными соками человека, т.к. у него отсутствует фермент целлюлаза, разрывающий связи между β-глюкозами.

Инулин — полимер, мономером которого является фруктоза. Резервный углевод растений семейства Сложноцветные.

Гликолипиды — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и липидов.

Гликопротеины — комплексные вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и белков.

Сложные углеводы

В эту группу входят:

• клетчатка;
• гликоген;
• крахмал.

Употребляя различные хлебобулочные изделия, картофель, крупы и бобовые, мы снабжаем организм крахмалом. На его переваривание нашему желудочно-кишечному тракту необходим определённый промежуток времени, усваивается он довольно долго.

Гликоген являет собою полисахарид, который в незначительных количествах присутствует в составе печени и мышечных тканях.

Клетчатка важна как для человека, так и для прочих живых организмов. Она помогает нашей системе пищеварения работать лучше и продуктивней. Клетчаткой богаты оболочки различных растительных клеток, и именно благодаря ей происходит профилактика многих заболеваний. Этот сложный углевод принимает активное участие в очищении организма от многих вредных веществ, в том числе от холестерина и желчных пигментов. Эти волокна предупреждают ожирение и характеризуются высокой пищевой ценностью, что позволяет нам быстро утолить чувство голода. Какие же продукты богаты клетчаткой? Это отруби, мука грубого помола, свежие фрукты и овощи.

Продукты богатые углеводами

Ниже описаны продукты, богатые углеводами в больших количествах:

Хлеб. Важным источником таких веществ, считается пшеничная мука. При этом стоит учитывать, что хлеб нужно употреблять в меру. В продукте из цельных зерен, помимо крахмала, присутствуют белки, минералы, витамины, жиры. Эти вещества очень полезны.

Рис. В составе риса присутствует много углеводов и витаминов группы В. При этом диетологи советуют отдавать предпочтение нешлифованным сортам.

Бобовые

Такие продукты отличаются высокой пищевой ценностью
Для них характерна твердая целлюлозная мембрана, поэтому важно уделить внимание правильному способу приготовления.

Картофель. Этот продукт содержит чуть меньше углеводов – около 20 %
Оставшуюся часть занимает вода

Помимо этого, в составе имеются витамины и минералы.

Зеленые овощи. Помимо сложных углеводов, такие продукты включают много витаминов. Особенно полезно есть овощи в свежем виде. Предпочтение нужно отдавать салату, перцу, зеленой фасоли, молодому горошку, капусте. Обязательно нужно употреблять шпинат, поскольку он содержит много железа.

Углеводы

Углеводы (сахара) — органические вещества, имеющие сходное строение и свойства, состав большинства которых отражает формула C_x(H₂O)_y,

где x, y ≥ 3.

Общеизвестные представители: глюкоза (виноградный сахар) С₆Н₁₂О₆, сахароза (тростниковый, свекловичный сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁, мальтоза (солодовый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁, лактоза (молочный сахар) С₁₂H₂₂O₁₁, крахмал и целлюлоза (С₆Н₁₀О_5)n.

Учебный фильм «Углеводы»

Известны также соединения, относящиеся к углеводам, состав которых не соответствует общей формуле, например, сахар рамноза С₆Н₁₂О₅

В то же время есть вещества, соответствующее общей формуле углеводов, но не проявляющие их свойства (например, природный шестиатомный спирт инозит С₆Н₁₂О₆).

Углеводы объединяют разнообразные соединения – от низкомолекулярных, состоящих из некоторых атомов (х=3), до полимеров [С_xН₂О_y]_n с молекулярной массой в несколько миллионов (n=10000).

Биологическая роль углеводов

Углеводы содержатся в клетках растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле. Эти соединения образуются растениями в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды и при участии хлорофилла.

Животные организмы не способны синтезировать углеводы и получают их с растительной пищей. Углеводы составляют значительную долю пищи млекопитающих.

Фотосинтез можно рассматривать как процесс восстановления СО₂ с использованием солнечной энергии:

В процессе дыхания происходит окисление углеводов, в результате чего выделяется энергия, необходимая для функционирования живых организмов:

Видеофильм «Механизм фотосинтеза»

Содержание углеводов в растениях составляет до 80% массы сухого вещества, в организмах человека и животных – до 20%. Они играют важную роль в физиологических процессах. Пища человека состоит примерно на 70% из углеводов.

Функции углеводов в живых организмах разнообразны.

Они служат источником запасной энергии (в растениях – крахмал, в животных организмах – гликоген). В растительных организмах углеводы являются основой клеточных мембран. В качестве одного из структурных компонентов остатки углеводов входят в состав нуклеиновых кислот.

Классификация углеводов

Все углеводы по числу входящих в их молекулы структурных единиц (остатков простейших углеводов) и способности к гидролизу можно разделить на две группы: простые углеводы, или моносахариды, и сложные углеводы (олигосахариды и полисахариды).

Простые углеводы (моносахариды) – это простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов.

Сложные углеводы (олигосахариды и полисахариды) – это углеводы, молекулы которых состоят из двух или большего числа остатков моносахаридов и разлагаются на эти моносахариды при гидролизе.

Моносахариды по числу атомов углерода подразделяют на тетрозы (С₄Н₈О₄), пентозы (С₅Н₁₀О₅),  и гексозы (С₆Н₁₂О₆). Важнейшие пентозы —  ри­бо­за и дез­ок­си­ри­бо­за, гексозы – глюкоза и фруктоза.

Олигосахариды (продукты конденсации двух или нескольких молекул моносахаридов). Среди олигосахаридов наибольшее значение имеют дисахариды (диозы) – продукты конденсации двух молекул моносахаридов (например, сахароза — С₁₂Н₂₂О₁₁, при гид­ро­ли­зе пре­вра­ща­ет­ся в смесь глю­ко­зы и фрук­то­зы).

Полисахариды (крахмал, целлюлоза) образованы большим числом молекул моносахаридов.

Олиго- и полисахариды расщепляются при гидролизе до моносахаридов. В молекулах олигосахаридов содержится от 2 до 10 моносахаридных остатков, в полисахаридах — от 10 до 3000—5000.

Раффиноза – содержится в сахарной свекле.

Гликоген – животный крахмал.

Номенклатура углеводов

Для большинства углеводов приняты тривиальные названия с суффиксом –оза (глюкоза, рибоза, сахароза, целлюлоза и т.п.).

Рубрики: Углеводы Теги: Углеводы

Углеводы: что это такое

Углеводы иначе называют глюциды, сахариды. Они представляют собой органические соединения, в состав молекул которых входят атомы углерода, кислорода и водорода. Большая часть веса всего органического вещества Земли представлена ими.

Глюкоза придает телу человека энергию. Она положительно сказывается на работе мозга.

В крови человека всегда содержится некоторая доля глюкозы. Она откладывается в виде гликогена в мышцах и печени.

Установлено, что наивысший показатель содержания сахара в крови (гипергликемия) достигается примерно через 30 минут после приема на голодный желудок любой углеводосодержащей пищи.

Функция в организме людей

Углеводы в организме человека выполняют следующие функции:

1. Энергетическая. Она является главной. При расщеплении глюцидов выделяется много энергии. 1 г углеводов, окислившись, дает 4,1 ккал энергии.
2. Структурная. Сахариды являются одним из материалов для построения стенок и оболочек клеток, других опорных конструкций.
3. Анаболическая. Высокомолекулярные соединения содержат в своем составе глюциды. Без них не обходится образование ДНК и РНК.
4. Запасающая. Продукт, синтезируемый из глюкозы (гликоген), накапливается в мышечной ткани и по мере необходимости высвобождает содержащуюся в нем энергию.
5. Поддержание осмотического (внутриклеточного) давления. Содержание глюкозы напрямую влияет на давление, создаваемое внутри клеток крови.
6. Рецепторная. Сахариды часто являются структурным элементом клеток, отвечающих за восприятие.