Функции углеводов в организме человека, свойства и применение

Содержание

Свойства и строение углеводов. Функции углеводов

Функции углеводов в организме человека, свойства и применение

Для организма человека, равно как и остальных живых существ, необходима энергия. Без нее невозможно протекание никаких процессов. Ведь каждая биохимическая реакция, любой ферментативный процесс или этап метаболизма нуждается в энергетическом источнике.

Поэтому значение веществ, предоставляющих организму силы на жизнь, очень велико и важно. Какие же это вещества? Углеводы, белки, жиры. Строение каждого из них различно, они относятся к совершенно разным классам химических соединений, но одна из их функций схожа – обеспечение организма необходимой энергией для жизнедеятельности. Рассмотрим одну группу из перечисленных веществ – углеводы.

Классификация углеводов

Состав и строение углеводов с момента их открытия определялись их названием. Ведь, по ранним источникам, считалось, что это такая группа соединений, в структуре которых присутствуют атомы углерода, связанные с молекулами воды.

Более тщательный анализ, а также накопленные сведения о разнообразии данных веществ позволили доказать, что не все представители имеют только такой состав. Однако этот признак по-прежнему один из тех, что определяет строение углеводов.

Современная классификация данной группы соединений выглядит следующим образом:

  1. Моносахариды (рибоза, фруктоза, глюкоза и так далее).
  2. Олигосахариды (биозы, триозы).
  3. Полисахариды (крахмал, целлюлоза).

Также все углеводы можно разделить на две следующие большие группы:

  • восстанавливающие;
  • невосстанавливающие.

Строение молекул углеводов каждой группы рассмотрим подробнее.

Моносахариды: характеристика

К данной категории относятся все простые углеводы, которые содержат альдегидную (альдозы) или кетонную (кетозы) группировку и не больше 10 атомов углерода в строении цепи. Если смотреть по количеству атомов в основной цепи, то моносахариды можно разделить на:

  • триозы (глицериновый альдегид);
  • тетрозы (эритрулоза, эритроза);
  • пентозы (рибоза и дезоксирибоза);
  • гексозы (глюкоза, фруктоза).

Все остальные представители имеют не столь важное значение для организма, как перечисленные.

Особенности строения молекул

По своему строению монозы могут быть представлены как в виде цепочки, так и в форме циклического углевода.

Как это происходит? Все дело в том, что центральный атом углерода в соединении является ассиметрическим центром, вокруг которого молекула в растворе способна вращаться. Так формируются оптические изомеры моносахаридов L- и D-формы.

При этом формулу глюкозы, записанную в виде прямой цепочки, можно мысленно ухватить за альдегидную группировку (или кетонную) и свернуть в клубок. Получится соответствующая циклическая формула.

Химическое строение углеводов ряда моноз достаточно простое: ряд углеродных атомов, образующих цепь или цикл, от каждого из которых по разные или по одну сторону располагаются гидроксильные группировки и атомы водорода.

Если все одноименные структуры по одну сторону, то тогда формируется D-изомер, если по разные с чередованием друг друга – тогда L-изомер. Если записать общую формулу самого распространенного представителя моносахаридов глюкозы в молекулярном виде, то она будет иметь вид: С6Н12О6.

Причем эта запись отражает строение и фруктозы тоже. Ведь химически эти две монозы – структурные изомеры. Глюкоза – альдегидоспирт, фруктоза – кетоспирт.

Строение и свойства углеводов ряда моносахаридов тесно взаимосвязаны. Ведь из-за наличия альдегидной и кетонной группировки в составе структуры они относятся к альдегидо- и кетоноспиртам, что и определяет их химическую природу и реакции, в которые они способны вступать.

Так, глюкоза проявляет следующие химические свойства:

1. Реакции, обусловленные наличием карбонильной группы:

  • окисление – реакция “серебряного зеркала”;
  • со свежеосажденным гидроксидом меди (II) – альдоновая кислота;
  • сильные окислители способны сформировать двухосновные кислоты (альдаровые), преобразуя не только альдегидную, но и одну гидроксильную группировку;
  • восстановление – преобразуется в многоатомные спирты.

2. В молекуле присутствуют и гидроксильные группы, что отражает строение. Свойства углеводов, на которые влияют данные группировки:

  • способность к алкилированию – образованию простых эфиров;
  • ацилирование – формирование сложных эфиров;
  • качественная реакция на гидроксид меди (II).

3. Узкоспецифические свойства глюкозы:

  • маслянокислое;
  • спиртовое;
  • молочнокислое брожение.

Выполняемые функции в организме

Строение и функции углеводов ряда моноз тесно связаны. Последние заключаются, прежде всего, в участии в биохимических реакциях живых организмов. Какую же роль играют моносахариды в этом?

  1. Основа для производства олиго- и полисахаридов.
  2. Пентозы (рибоза и дезоксирибоза) – важнейшие молекулы, участвующие в образовании АТФ, РНК, ДНК. А они, в свою очередь, главные поставщики наследственного материала, энергии и белка.
  3. Концентрационное содержание глюкозы в крови человека – верный показатель осмотического давления и его изменений.

Олигосахариды: строение

Строение углеводов данной группы сводится к наличию двух (диозы) или трех (триозы) молекул моносахаридов в составе. Существуют и те, в составе которых 4, 5 и более структур (до 10), однако самыми распространенными являются дисахариды.

То есть при гидролизе такие соединения распадаются с образованием глюкозы, фруктозы, пентозы и так далее.

Какие соединения относятся к этой категории? Типичный пример – это сахароза (обычный тростниковый сахар), лактоза (основной компонент молока), мальтоза, лактулоза, изомальтоза.

Химическое строение углеводов этого ряда обладает следующими особенностями:

  1. Общая формула молекулярного вида: С12Н22О11.
  2. Два одинаковых или разных остатка монозы в структуре дисахарида соединяются между собой при помощи гликозидного мостика. От характера этого соединения будет зависеть восстанавливающая способность сахара.
  3. Восстанавливающие дисахариды. Строение углеводов данного типа заключается в образовании гликозидного мостика между гидроксилом альдегидной и гидроксильной группы разных молекул моноз. Сюда относятся: мальтоза, лактоза и так далее.
  4. Невосстанавливающие – типичный пример сахароза – когда мостик формируется между гидроксилами только соответствующих групп, без участия альдегидной структуры.

Таким образом, строение углеводов кратко можно представить в виде молекулярной формулы. Если же необходима подробная развернутая структура, то изобразить ее можно с помощью графических проекций Фишера или формул Хеуорса.

А конкретно два циклических мономера (монозы) либо разные, либо одинаковые (зависит от олигосахарида), соединенные между собой гликозидным мостиком.

При построении следует учитывать восстанавливающую способность для правильного отображения связи.

Примеры молекул дисахаридов

Если задание стоит в форме: “Отметьте особенности строения углеводов”, то для дисахаридов лучше всего сначала указать, из каких остатков моноз он состоит. Самые распространенные типы такие:

  • сахароза – построена из альфа-глюкозы и бетта-фруктозы;
  • мальтоза – из остатков глюкозы;
  • целлобиоза – состоит из двух остатков бетта-глюкозы D-формы;
  • лактоза – галактоза + глюкоза;
  • лактулоза – галактоза + фруктоза и так далее.

Затем по имеющимся остаткам следует составлять структурную формулу с четким прописыванием типа гликозидного мостика.

Значение для живых организмов

Очень велика и роль дисахаридов, важно не только строение. Функции углеводов и жиров в целом схожи. В основе лежит энергетическая составляющая. Тем не менее для некоторых отдельных дисахаридов следует указать их особое значение.

  1. Сахароза – главный источник глюкозы в организме человека.
  2. Лактоза содержится в грудном молоке млекопитающих, в том числе в женском до 8 %.
  3. Лактулоза получается в лаборатории для использования в медицинских целях, а также добавляется в производстве молочных продуктов.

Любой дисахарид, трисахарид и так далее в организме человека и других существ подвергается моментальному гидролизу с образованием моноз. Именно эта особенность и лежит в основе использования этого класса углеводов человеком в сыром, неизменном виде (свекловичный или тростниковый сахар).

Полисахариды: особенности молекул

Функции, состав и строение углеводов данного ряда имеют большое значение для организмов живых существ, а также для хозяйственной деятельности человека. Во-первых, следует разобраться, какие же углеводы относятся к полисахаридам.

Их достаточно много:

  • крахмал;
  • гликоген;
  • муреин;
  • глюкоманнан;
  • целлюлоза;
  • декстрин;
  • галактоманнан;
  • муромин;
  • пектиновые вещества;
  • амилоза;
  • хитин.

Это не полный список, а только самые значимые для животных и растений.

Если выполнять задание “Отметьте особенности строения углеводов ряда полисахаридов”, то в первую очередь следует обратить внимание на их пространственную структуру.

Это очень объемные, гигантские молекулы, состоящие из сотен мономерных звеньев, сшитых между собой гликозидными химическими связями. Зачастую строение молекул углеводов полисахаридов представляет собой слоистые композиции.

Существует определенная классификация таких молекул.

  1. Гомополисахариды – состоят из одинаковых многократно повторяющихся звеньев моносахаридов. В зависимости от монозы могут быть гексозами, пентозами и так далее (глюканы, маннаны, галактаны).
  2. Гетерополисахариды – образованы разными мономерными звеньями.

К соединениям с линейной пространственной структурой следует относить, например, целлюлозу. Разветвленное строение имеет большинство полисахаридов – крахмал, гликоген, хитин и так далее.

Роль в организме живых существ

Строение и функции углеводов этой группы тесно связаны с жизнедеятельностью всех существ. Так, например, растения в виде запасного питательного вещества накапливают в разных частях побега или корня крахмал. Основной источник энергии для животных – опять же полисахариды, при расщеплении которых образуется достаточно много энергии.

Углеводы в строении клетки играют очень значимую роль. Из хитина состоит покров многих насекомых и ракообразных, муреин – компонент клеточной стенки бактерий, целлюлоза – основа растений.

Запасное питательное вещество животного происхождения – это молекулы гликогена, или, как его чаще называют, животного жира. Он запасается в отдельных частях организма и выполняет не только энергетическую, но и защитную функцию от механических воздействий.

Для большинства организмов имеет большое значение строение углеводов. Биология каждого животного и растения такова, что требует постоянного источника энергии, неиссякаемого. А это могут дать только они, причем больше всего именно в форме полисахаридов.

Так, полное расщепление 1 г углевода в результате метаболических процессов приводит к высвобождению 4,1 ккал энергии! Это максимум, больше не дает ни одно соединение. Именно поэтому углеводы обязательно должны присутствовать в рационе любого человека и животного.

Растения же заботятся о себе сами: в процессе фотосинтеза они формируют внутри себя крахмал и запасают его.

Общие свойства углеводов

Строение жиров, белков и углеводов в целом похоже. Ведь все они являются макромолекулами. Даже некоторые их функции имеют общую природу. Следует обобщить роль и значение всех углеводов в жизни биомассы планеты.

  1. Состав и строение углеводов подразумевают использование их в качестве строительного материала для оболочки растительных клеток, мембраны животных и бактериальных, а также образования внутриклеточных органелл.
  2. Защитная функция. Характерна для растительных организмов и проявляется в формировании у них шипов, колючек и так далее.
  3. Пластическая роль – образование жизненно важных молекул (ДНК, РНК, АТФ и других).
  4. Рецепторная функция. Полисахариды и олигосахариды – активные участники транспортных переносов через клеточную мембрану, “стражи”, улавливающие воздействия.
  5. Энергетическая роль самая значимая. Предоставляет максимум энергии для всех внутриклеточных процессов, а также работы всего организма в целом.
  6. Регуляция осмотического давления – глюкоза осуществляет такой контроль.
  7. Некоторые полисахариды становятся запасным питательным веществом, источником энергии для животных существ.

Таким образом, очевидно, что строение жиров, белков и углеводов, их функции и роль в организмах живых систем имеют решающее и определяющее значение. Данные молекулы – создатели жизни, они же ее сохраняют и поддерживают.

Углеводы с другими высокомолекулярными соединениями

Также известна роль углеводов не в чистом виде, а в сочетании с другими молекулами. К таким можно отнести такие самые распространенные, как:

  • гликозаминогликаны или мукополисахариды;
  • гликопротеины.

Строение и свойства углеводов такого вида достаточно сложное, ведь в комплекс соединяются самые разные функциональные группы. Основная роль молекул этого типа – участие во многих жизненных процессах организмов. Представителями являются: гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат, гепаран, кератан-сульфат и другие.

Также существуют комплексы полисахаридов с другими биологически активными молекулами. Например, гликопротеиды или липополисахариды. Их существование имеет важное значение при формировании иммунологических реакций организма, так как они входят в состав клеток лимфатической системы.

Источник: https://FB.ru/article/168034/svoystva-i-stroenie-uglevodov-funktsii-uglevodov

Об углеводах в живых организмах: функции углеводов в организме человека

Функции углеводов в организме человека, свойства и применение

Роль углеводов в строении клеток организма трудно переоценить, но почему-то большинству людей кажется, что они лишь способствуют набору лишнего веса. На самом деле благодаря углеводам человек приобретает энергетический запас, который он затем использует при решении своих жизненных задач. Но и это далеко не всё значение, которое имеют эти полезные вещества.

Основная информация о значении углеводов

Углеводы питают клетки, наполняя их необходимым клеточным веществом, активизируют защитную функцию организма в борьбе против негативного воздействия внешней среды и помогают организму человека восстанавливаться после тяжёлых заболеваний.

Основная функция углеводов в организме человека обусловлена процессами биохимии (это наука о химических элементах, характерных для жизнедеятельности живых организмов и обеспечивающих их нормальное функционирование).

Как же они работают? После попадания в организм через пищу углеводы всасываются в кровь, окисляются и образуют энергию.

Другая часть этих химических элементов, не преобразовавшихся в активные, отправляется на реализацию другой функции, препятствующей накоплению кетонов в процессе окисления жиров.

Благодаря углеводам человек приобретает энергетический запас

Кетоны — это вещества, из которых клетки также берут энергию. Накопление кетонов негативно влияет на функционирование всего организма, так как по сути кетоны — это глюкоза, а её избыток в организме может привести к таким серьёзным заболеваниям, как сахарный диабет, заболевания кожи, желудочно-кишечного тракта и пр.

Функция простых углеводов — строительство клеток. Строительная функция восстанавливает травмированные части клеток, придаёт им силы и является катализатором дальнейшего развития. Ещё одна задача, которую выполняют эти элементы — регуляторная.

Простые углеводы регулируют обмен веществ, стимулируют похудение и ускоряют переработку полученных питательных веществ организмом. Расщепление жиров и белков, попадающих в организм — это ферментативная задача инулинов.

Именно она помогает распаду белков и жиров на более простые формы, которые легче усваиваются организмом и быстрее всасываются в кровь.

Принцип работы этих веществ следующий: содержащиеся в каких-либо продуктах углеводы попадают в организм. Всасываясь в кровь, они превращаются в глюкозу, которая и является главным производителем энергии. В результате человек чувствует прилив сил и бодрости.

Кстати, они являются микронутриентами также, как и жиры, и белки. При переработке в организме они образуют другой вид ткани — гликоген.

Когда весь важный гликоген рассасывается по организму, избыточный откладывается между мышцами, в печени, жировой ткани и других внутренних органах, включаясь в работу во время тяжёлых физических нагрузок, сна или приема пищи.

Такой запас необходим, иначе все сигнальные системы организма отключатся, он перестанет реагировать на раздражители внешней среды. Затем нужно будет обеспечить поступление новых видов веществ, из которых можно будет набрать силу.

Кроме силы и активности, влиянию углеводов особенно подвержен мозг. Пожалуй, они являются основными элементами для нормального функционирования мозга. В этом случае особенное значение имеет количество потребляемых углеводов — чем их больше, тем более долгосрочный эффект они будут иметь, в противном случае, реакции мозга будут замедленными, сигналы краткими и нечеткими.

Таким образом становится понятно, что практически все органы в организме человека так или иначе зависят от количества поступающих в организм углеводов. Роль углеводов в клетке любого живого организма очень велика. Поэтому и важно, чтобы рацион был сбалансированным и качественным.

Питание должно быть сбалансированным

Важно. В организм должно поступать достаточно белков, жиров, углеводов и других химических элементов, чтобы он сам мог хорошо функционировать и развиваться.

Основные функции углеводов

Более подробно нужно разобрать, какие функции выполняют углеводы в живых организмах.

Энергетическая

Это основная функция простых углеводов в клетке. При воздействии углеводов на клетку, она начинает активно функционировать, выделять энергию, расти. В ней проявляются метаболические процессы. Любое животное или человек растут именно благодаря этой функции.

У животных, например, углеводы формируют гликокаликс, так что справедливо утверждать, что у них это один из основных структурных материалов. Процесс начинается с окисления, при этом стоит иметь ввиду, что это может произойти как при воздействии кислорода на вещество, так и в полностью бескислородной среде.

 Если рассматривать растительные организмы, то и здесь есть углеводы, представленные в форме крахмала.

В целом печень в нормальных условиях может запасать до 10% от всего потребляемого гликогена, что делает жизнь гораздо проще и спокойнее. Недостаток гликогена может спровоцировать его поиск в других органах и, следовательно, неравномерное его распределение по организму, различные заболевания.

Наиболее понятными примерами проявления энергетической функции являются глюкоза, сахароза и фруктоза.

Наверняка, каждый человек не один раз замечал, какова реакция его тела на потребление сладкого: оно как будто сразу наполняется силами, происходит полное восстановление и обновление не только физических, но и моральных сил, мозг начинает работать быстрее.

Кроме того, активизируются в организме и другие процессы, которые также важно перечислить:

  • газообмен;
  • выделительная способность;
  • кровообращение;
  • пластический обмен.

В результате можно сделать вывод, что почти каждый вид процесса в организме не может происходить без участия этого важного «болтика».

Почти каждый вид процесса в организме не может происходить без участия углеводов

Защитная способность

Это такая составляющая, которая предотвращает попадание в любой орган посторонних элементов, веществ и так далее. Защитная схема любого внутреннего органа построена таким образом, что при воздействии на него какого-то внешнего раздражителя, он скорее всего выделит специальную жидкость — слизь. Именно в ней и выполняют свою функцию углеводы.

В составе слизи они образуют в каком-то смысле броню, которая не позволяет различным условиям и раздражителям внешней среды проникнуть внутрь, травмировать орган, занести инфекцию. Кроме того, они спасают ещё и от механических повреждений. Углеводы в этих ситуациях буквально встают на защиту органа, который и был травмирован в результате «атаки» неблагоприятных элементов.

На заметку! Биология утверждает, что при достаточном количестве углеводов в теле человека значительно снижается вероятность заболеваний, вызванных попаданием в кровь различных вирусов и бактерий. При взаимодействии углеводов с жирами происходит усиление защитной функции.

Структурная функция

Как понятно из названия, эта функция предполагает образование какой-либо структуры, то есть строительства. Из этого следует, что построение почти каждой клеточки организма зависит от того, сколько углеводов в нем есть на данный момент. Эта опорная функция структурирует работу всего организма.

Важно употреблять как можно больше продуктов, содержащих углеводы, чтобы восстановить и нормализировать функции, обеспечивающие бесперебойный рост организма, работу мышц, да и в целом, всего тела вообще.

Важно. Главное, на что нужно обратить внимание – для лучшего эффекта выполнения строительства клеток углеводы должны употребляться не по отдельности от разных витаминов и минеральных веществ, а с приемом пищи комплексно.

Особое внимание, конечно, стоит уделять белкам, так как именно во взаимодействии с ними углеводы лучше усваиваются и заполняют ослабленные клетки, что создает абсолютно иной уровень взаимодействия углеводов с организмом человека.

Запасающая функция

Эта функция очень похожа на защитную.

Организм способен накапливать углеводы для того, чтобы в экстремальных ситуациях (если запасы углеводов не пополняются в течение хотя бы 5 часов) запас в прослойке подкожного жира или в другом месте пришел на помощь и спас человека от голодной смерти. Т. е.

углеводы не позволят человеку сразу же умереть от голода, если он вдруг на какое-то время остался без питания. В нужный момент сработает как раз запасная функция и доставит нужные микроэлементы к жизненно важным органам.

Организм способен накапливать углеводы

Сигнальная функция

Разбираясь в том, для чего нужны углеводы, нельзя не отметить специальную сигнальную функцию, которую они осуществляют. Это способность углеводов служить средством соединения между тканями и жидкостями в организме, обеспечивать работу межклеточного вещества, регулировать передачу одних веществ к другим, а также жизнедеятельность каждой клетки.

Углеводы обеспечивают реакцию организма на внешние раздражители, что помогает определять, является ли тот или иной раздражитель опасным или нет. Без этой функции резко возросла бы вероятность травм, так как клетки не успевали бы вовремя реагировать на внешние раздражители.

Это ещё спасает и от распространения заболеваний, так как своевременный сигнал вовремя воспринимается мозгом, который блокирует распространение инфекции.

Строительная

Это отдельный класс функций, выполняемых углеводами. Пожалуй, она также относится к основным. Инулин является одной из составляющих клетки. Это происходит как в растительных, так и в животных клетках. В растительных клетках он формирует хитин, а в животных — гликокаликс.

Особую роль он играет в строении желудка. Если инулин функционирует хорошо, то проблем с работой желудочно-кишечного тракта возникнуть не должно.

Работая в клетке, гликоген воспринимает раздражения от окружающей среды и передаёт их в клетку, которая потом самостоятельно регулирует свою работу.

Благодаря углеводам, организм человека является таким, какой он есть, а каждая клетка имеет в составе то, что имеет.

Транспортная

Транспортная задача углеводов — передать информацию от одной клетки к другой. При этом, углеводы передают не всю информацию, а лишь ту, передача которой является безопасной и не способна навредить ни рецептору, ни донору.

Транспортная задача углеводов — передать информацию от одной клетки к другой

Передачу различных веществ нельзя осуществить, если в них есть хотя бы намёк на какую-либо инфекцию, которая может заразить весь организм.

Эта функция имеет первостепенную важность, так как организм – это система, в которой всё взаимосвязано, а углеводы подчёркивают, насколько связаны все клетки.

Недостаток этого элемента может привести к различным неприятным заболеваниям, именно поэтому нужно следить за уровнем углеводов в крови.

Регуляторная

Углеводы формируют системы гликопротеидов — мембранных рецепторов, отвечающих за осмотическое давление в организме. Оно формируется под воздействием глюкозы и зависит от её уровня.

В результате углеводы воздействуют на пищеварение, улучшают всасывание различных полезных веществ, обеспечивая их совместимость с другими составляющими той или иной клетки или органа.

Они же регулируют осмотическое давление в крови и поддерживают стабильность гомеостаза.

Опорная функция

Инулин принимает непосредственное участие в создании различных опорных структур, то есть того, из чего формируется сама клетка. Такими элементами построения являются хитин и целлюлоза. Опорной эта функция называется потому, что она описывает то, насколько важной является база из инулинов.

Роль углеводов в организме человека

Как рассчитать белки жиры и углеводы

Таким образом, основное значение инулина — выработка энергии. Углеводы бывают простыми и сложными. В зависимости от состава, они или легко усваиваются организмом или на их усвоение уходит много времени, поэтому разделяются на простые и сложные. Потреблять важно оба вида, чтобы не было дефицита.

Важно. От того, какую пищу употребляет человек, зависят практически все процессы его жизнедеятельности. Поэтому важно контролировать качество потребляемых инулинов, правильно определять их объём. 

Подводя итог по значению этого материала для организма, стоит отметить, что без непосредственного участия углеводов невозможна нормальная работа организма.

Чтобы быть здоровым, нужно соблюдать не только баланс жиров, но и инулина. Кстати, от углеводов зависит, сколько сил будет на тренировке, а, следовательно, и сколько калорий сожжется.

Поэтому для людей, которые активно занимаются спортом, существует своя норма по потреблению этих веществ.

Источник: https://calenda.ru/poxudenie/kakie-funkcii-vypolnaut-uglevody.html

Роль и применение углеводов

Функции углеводов в организме человека, свойства и применение

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 3

1. ЗНАЧЕНИЕ, ИСТОЧНИКИ, РОЛЬ УГЛЕВОДОВ.. 4

1.1. Понятие и сущность углеводов. 4

1.2. Роль углеводов. 4

2. ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕВОДОВ В МЕДИЦИНЕ. 8

2.1. Применение углеводов в парентеральном питании. 8

2.2. Использование углеводов при диетическом питании. 8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 10

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 11

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является систематизация, накопление и закрепление знаний о применении углеводов в медицине.

Источниками углеводов в питании служат главным образом продукты растительного происхождения – хлеб, крупы, картофель, овощи, фрукты, ягоды. Из продуктов животного происхождения углеводы содержаться в молоке (молочный сахар). Пищевые продукты содержат различные углеводы.

Крупы, картофель содержат крахмал – сложное вещество (сложный углевод), нерастворимое в воде, но расщепляющееся под действием пищеварительных соков на более простые сахара. Во фруктах, ягодах и некоторых овощах углеводы содержаться в виде различных более простых сахаров – фруктовый сахар, свекловичный сахар, тростниковый сахар, виноградный сахар (глюкоза) и др.

Эти вещества растворимы в воде и хорошо усваиваются в организме. Растворимые в воде сахара быстро всасываются в кровь. Целесообразно вводить не все углеводы в виде сахаров, а основную их массу вводить в виде крахмала, которым богат, например, картофель. Это способствует постепенной доставке сахара тканям.

Непосредственно в виде сахара рекомендуется вводить лишь 20-25% от общего количества углеродов, содержащихся в суточном рационе питания. В это число входит и сахар, содержащийся в сладостях, кондитерских изделиях, фруктах и ягодах.

Если углеводы поступают с пищей в достаточном количестве, они откладываются главным образом в печени и мышцах в виде особого животного крахмала – гликогена.

В дальнейшем запас гликогена расщепляется в организме до глюкозы и, поступая в кровь и другие ткани, используются для нужд организма. При избыточном же питании углеводы переходят в организме в жир.

К углеводам обычно относят и клетчатку (оболочку растительных клеток), которая мало используется организмом человека, но необходима для правильных процессов пищеварения.

1. ЗНАЧЕНИЕ, ИСТОЧНИКИ, РОЛЬ УГЛЕВОДОВ

Углеводы как эссенциальные компоненты пищевого рациона не только определяют основной энергетический гомеостат организма, но существенно необходимы также для биосинтеза многих углеродсодержащих полимеров.

На протяжении жизни человек в среднем потребляет около 14 тонн углеводов, и том числе более 2,5 тонн простых углеводов. Углеводы являются основной составной частью пищевого рациона человека, так как их потребляют примерно в 4 раза больше, чем белков и жиров.

При обычном смешанном питании за счет углеводов обеспечивается около 60 % суточной энергоценности, тогда как за счет белков и жиров вместе взятых – только 40 %. Углеводы в организме используются преимущественно как источник энергии для мышечной работы.

Чем интенсивнее физическая нагрузка, тем больше требуется углеводов. При малоподвижном образе жизни, напротив, потребность в углеводах уменьшается.

Около 52-66 % углеводов потребляется с зерновыми продуктами, 14-26 % – с сахаром и сахаропродуктами, около 8-10- с клубне- и корнеплодами, 5—7 % с овощами, фруктами.

Углеводы – довольно сильный раздражитель внешней секреции поджелудочной железы, в том числе наиболее активный стимулятор синтеза инсулина, которому принадлежит важная роль в регуляции углеводного обмена, в поддержании оптимального для организма гомеостаза глюкозы. Алиментарная многолетняя перегрузка легкоусвояемыми углеводами первоначально вызывает гиперплазию β-клеток, затем может привести к ослаблению инсулярного аппарата вследствие перенапряжения и созданию предпосылок для развития сахарного диабета

1.2. Роль углеводов

Углеводы служат основным источником энергии. Свыше 56% энергии организм получает за счет углеводов, остальную часть – за счет белков и жиров.

В зависимости от сложности строения, растворимости, быстроты усвоения углеводы пищевых продуктов подразделяются на простые углеводы: моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариды (сахароза, лактоза) и сложные углеводы, или полисахариды (крахмал, гликоген, клетчатка).

Простые углеводы легко растворяются в воде и быстро усваиваются. Они обладают выраженным сладким вкусом и относятся к сахарам.

Наиболее распространенный моносахарид – глюкоза – содержится во многих плодах и ягодах, а также образуется в организме в результате расщепления дисахаридов и крахмала пищи.

Глюкоза наиболее быстро и легко используется в организме для образования гликогена, для питания тканей мозга, работающих мышц (в том числе и сердечной мышцы), для поддержания необходимого уровня сахара в крови и создания запасов гликогена печени.

Во всех случаях при большом физическом напряжении глюкоза может использоваться как источник энергии.

Фруктоза обладает теми же свойствами, что и глюкоза, и может рассматриваться как ценный, легкоусвояемый сахар. Однако она медленнее усваивается в кишечнике и, поступая в кровь, быстро покидает кровяное русло. Фруктоза в значительном количестве (до 70 – 80%) задерживается в печени и не вызывает перенасыщение крови сахаром.

В печени фруктоза более легко превращается в гликоген по сравнению с глюкозой. Фруктоза усваивается лучше сахарозы и отличается большей сладостью.

Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшие ее количества для достижения необходимого уровня сладости продуктов и таким образом снизить общее потребление сахаров, что имеет значение при построении пищевых рационов ограниченной калорийности.

Избыток сахарозы оказывает влияние на жировой обмен, усиливая жирообразование. Установлено, что при избыточном поступлении сахара усиливается превращение в жир всех пищевых веществ (крахмала, жира, пищи, частично и белка). Таким образом, количество поступающего сахара может служить в известной степени фактором, регулирующим жировой обмен.

Обильное потребление сахара приводит к нарушению обмена холестерина и повышению его уровня в сыворотке крови. Избыток сахара отрицательно сказывается на функции кишечной микрофлоры. При этом повышается удельный вес гнилостных микроорганизмов, усиливается интенсивность гнилостных процессов в кишечнике, развивается метеоризм.

Установлено, что в наименьшей степени эти недостатки проявляются при потреблении фруктозы. Основными источниками фруктозы являются фрукты и ягоды. Глюкоза и фруктоза широко представлены в меде: содержание глюкозы достигает 36.2%, фруктозы – 37.1%. В арбузах весь сахар представлен фруктозой, количество которой составляет 8%.

Третий моносахарид – галактоза – в свободном виде в пищевых продуктах не встречается. Галактоза является продуктом расщепления основного углевода молока – лактозы.

Из дисахаридов в питании человека основное значение имеет сахароза, которая при гидролизе распадается на глюкозу и фруктозу. Источниками сахарозы в питании человека являются, главным образом, тростниковый и свекловичный сахар. сахарозы в сахаре-песке составляет 99.75%. Натуральными источниками сахарозы являются бахчевые, некоторые овощи и фрукты.

углеводов на 100 г. продуктов

Сложные углеводы, или полисахариды, характеризуются усложненным строением молекулы и плохой растворимостью в воде. К сложным углеводам относятся крахмал, гликоген, пектиновые вещества и клетчатка.

Крахмал имеет основное пищевое значение. Высоким его содержанием в значительной степени обуславливается пищевая ценность зерновых продуктов. В пищевых рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. Превращение крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности в сахаре.

Гликоген в организме используется в качестве энергетического материала для питания работающих мышц, органов и систем. Восстановление гликогена происходит путем его его ресинтеза за счет глюкозы.

Пектины относятся к растворимым веществам, усваивающимися в организме. Современными исследованиями показано несомненное значение пектиновых веществ в питании здорового человека, а также возможность использовать их с терапевтической целью при некоторых заболеваниях преимущественно желудочно-кишечного тракта.

Клетчатка по химической структуре весьма близка к полисахаридам. Высоким содержанием клетчатки характеризуются зерновые продукты.

Однако помимо общего количества клетчатки, важное значение имеет ее качество. Менее грубая, нежная клетчатка хорошо расщепляется в кишечнике и лучше усваивается.

Такими свойствами обладает клетчатка картофеля и овощей. Клетчатка способствует выведению из организма холестерина.

Потребность в углеводах определяется величиной энергетических затрат. Средняя потребность в углеводах для тех, кто не занят тяжелым физическим трудом, 400 – 500 г. в сутки.

2. ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕВОДОВ В МЕДИЦИНЕ

Углеводы используются для парентерального питания в силу того, что они являются наиболее доступными источниками энергии для организма больного. Их энергетическая ценность составляет 4 ккал/г.

Учитывая то, что суточная потребность в энергии составляет около 1 500–2 000 ккал, то становится понятной проблема изолированного применения углеводов для ее покрытия.

Если перевести расчет на изотонический раствор глюкозы, то для этого потребуется перелить не менее 7–10 л жидкости, что может привести к таким осложнениям, как гипергидратация, отек легких, сердечно-сосудистые нарушения.

Источник: https://mirznanii.com/a/7396/rol-i-primenenie-uglevodov

Строение, свойства и функции углеводов

Функции углеводов в организме человека, свойства и применение

Углеводы, или сахара, – одна из главных групп органических веществ в живых организмах. Они являются первичными продуктами фотосинтеза и исходными продуктами биосинтеза других веществ (органических кислот, аминокислот) у растений. Содержатся углеводы и в клетках других организмов.

Пример 1

В животных клетках содержится 1 – 2% углеводов от массы сухого вещества, а в растительных оно достигает 85 – 90%.

Строение углеводов

Углеводы состоят из углеводорода, кислорода и водорода, причём у большинства углеводов соотношение водорода и кислорода такое же, как и в молекуле воды (отсюда их название – углеводы).

Замечание 1

Производные углеводов могут содержать и другие элементы.

В зависимости от строения углеводы делят на моносахариды и полисахариды (простые и сложные).

В зависимости от количества атомов углеводорода есть такие моносахариды: триозы (3С – три атома углерода в цепи), тетрозы (4С), пентозы, гексозы, гептозы.

Моносахариды, которые имеют пять и больше атомов углеводорода, при растворении в воде, иногда приобретают кольцевую структуру.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

В естественных условиях наиболее часто встречаются пентозы (рибоза, дезоксирибоза, рибулёза) и гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза).

Замечание 2

Рибоза и дезоксирибоза являются составными частями АТФ и нуклеиновых кислот. Глюкоза является универсальным источником энергии.

Благодаря превращениям моносахаридов клетки не только обеспечиваются энергией, но и осуществляется биосинтез многих органических веществ, а также они способствуют обезвреживанию и выведению из организма ядовитых веществ, попадающих снаружи или тех, которые образовались в процессе метаболизма (обмена веществ), например, в процессе распада белков.

Дисахариды и полисахариды образуются в результате соединения двух и более моносахаридов, таких, как глюкоза, ксилоза, галактоза, арабиноза или маноза.

Пример 2

При соединении двух молекул моносахаридов образуется молекула дисахарида и выделяется вода. Типичные представители этой группы: сахароза (тростниковый сахар), лактоза (молочный сахар). мальтоза (солодовый сахар),

По своим свойствам дисахариды близки к моносахаридам.

Моно- и дисахариды хорошо растворимы в воде и сладкие на вкус. С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается, исчезает сладкий вкус. К полисахаридам относятся крахмал, целлюлоза, инулин, гликоген, хитин.

Полисахариды (гликоген, целлюлоза и крахмал) построены из глюкозных мономеров, но связи в их молекулах разные. Кроме того, отличается и характер ветвления полимерных цепей: у целлюлозы цепи не ветвятся, у гликогена они ветвятся сильнее, чем у крахмала.

Значение углеводов

Замечание 3

Основное значение углеводов связано с их энергетической функцией.

В результате их ферментативного расщепления и окисления освобождается энергия, которую впоследствии использует клетка.

Полисахариды играют роль запасных продуктов и источников энергии (крахмал, гликоген), которые легко мобилизируются, а также используются как строительный материал (целлюлоза, хитин).

Полисахариды – удобные запасные вещества по ряду причин:

  • благодаря нерастворимости в воде они не действуют на клетку ни осмотически, ни химически, что достаточно важно, поскольку они могут долго храниться в живой клетке;
  • находясь в твёрдом обезвоженном состоянии полисахариды увеличивают полезную массу запасных веществ за счёт экономии их объёма.

При этом вероятность употребления этих продуктов различными микроорганизмами (и болезнетворными), грибами, которые, как известно, не способны заглатывать пищу, а всасывают питательные вещества всей поверхностью тела, существенно уменьшается. В конце концов в случае необходимости запасные полисахариды легко превращаются путём гидролиза на простые сахара.

Углеводы выполняют в клетке ряд функций.Полисахариды накопляются как запасные питательные вещества (гликоген – в клетках печени и мышцах, крахмал – в клубнях и корневищах растений);

Энергетическая функция связана с освобождением энергии при окислении молекул углеводов (при окислении 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии);

Структурная функция связана с наличием в растительных клетках целлюлозной оболочки, которая выполняет роль внешнего скелета. Углеводы входят в состав гликокаликса животных клеток.

Целлюлоза и хитин

Целлюлоза является одним из важнейших структурных компонентов клеточных стенок некоторых протистов, грибов, растений и составляет в среднем 26 – 40% материала клеточной стенки, а волокно хлопчатника состоит из целлюлозы почти полностью. Целлюлоза является пищей для многих бактерий, животных и грибов.

Однако у большинства животных, а также у человека в желудочно-кишечном тракте нет фермента целлюлазы, который расщепляет целлюлозу до глюкозы, и они не могут усваивать целлюлозу. Однако целлюлозные волокна всё же играют важную роль в питании, придавая пище объём и грубую консистенцию, которые стимулируют перистальтику кишечника.

У жвачных животных в кишечнике целлюлозу перерабатывают бактерии и простейшие.

Хитин входит в состав клеточных стенок некоторых протистов и грибов, выполняя опорную функцию, а у некоторых животных (особенно у членистоногих) является важным компонентом их внешнего скелета.

Источник: https://spravochnick.ru/biologiya/himiya_zhizni/stroenie_svoystva_i_funkcii_uglevodov/

Углеводы — функция и значение для организма

Функции углеводов в организме человека, свойства и применение

Важность белков и жиров для нашего организма очевидна (об этом я говорила ранее). А углеводы? Поговорим о них, о значении и функциях углеводов для организма, какие продукты являются основными источниками углеводов и нужно ли соблюдать норму потребления углеводов.

Ведь часто именно углеводы обвиняют в избыточном весе, а порой мы слышим, что углеводы — это источник энергии. Думаю, есть повод в этом разобраться.

Функции углеводов в организме

Основных функций углеводов не так много — всего три, но они очень важны для человека, судите сами:

  1. основная функция углеводов —источник энергии, которая просто необходима для нормальной работы всех органов нашего организма, скелетным мышцам при нагрузке требуется сахар, энергия необходима для роста и деления клеток. Для переваривания углеродной пищи не требуется много времени, соответственно не появляется после приема пищи сонливость, вялость, а, наоборот высвобождается энергия. Кстати, при физической нагрузке в первую очередь организм использует именно углеводы, а уже при их недостатке, подключаются жиры. И именно во время углеродного расхода, организм менее страдает от физической нагрузки, т. е. не так устает и более экономно использует свою жизненную энергию.
  2. важнейшая функция углеводов — помощь нашей центральной нервной системе, которая страдает от недостатка углеводов. Наш мозг достаточно активно поглощает сахар. Ведь не зря перед экзаменами рекомендуют есть шоколад.
  3. еще одна функция углеводов, это их участие в обмене белков и жиров.

Как видим, углеводы оказывают большое значение для организма человека. Теперь разберём основные виды и группы углеводов.

Виды углеводов

  • Моносахариды — это глюкоза, фруктоза, галактоза;
  • Дисахариды – это лактоза, сахароза, мальтоза;
  • Полисахариды – это крахмал, гликоген, клетчатка.

Группы углеводов

  • Простые (легкоусвояемые)- это моносахариды и дисахариды, а если проще, то это сахар, мед, варенье, кондитерские изделия, сдоба.
  • Сложные (комплексные) – это полисахариды, а если проще, то это натуральные углеводы, которые содержатся в зерновых продуктах, корнеплодах, свежих овощах и фруктах, в горохе, бобах.

Основные источники углеводов

  • растительные продукты;
  • мучные изделия;
  • сладости;
  • молоко и некоторые молочные продукты

Крахмал и сахар – это «горючее» для мускульной работы и источник физической активности, то есть основной источник пищевой энергии.

Но их избыток, не используемый в качестве энергии, преобразуется организмом в жиры и запасается в наименее подвижных частях тела, что надо учитывать людям склонным к полноте, людям, у которых физическая нагрузка минимальна. Следует избегать злоупотребления сладостями, мучными изделиями и другими концентратами легкоусвояемых углеводов.

Еще одним плюсом продуктов, относящихся к группе сложных углеводов, является то, что в них содержится клетчатка.

В пищеварительном тракте человека нет фермента, способного расщеплять клетчатку, она не переваривается и не усваивается, потому не имеет прямого питательного значения.

Однако она играет важную роль в процессе пищеварения, способствуя передвижению пищи по пищеварительному тракту и его нормальному опорожнению. При отсутствии или недостатке ее в пищевом рационе развивается атония кишечника и как следствие – запоры.

Благодаря клетчатке даже сладкие фрукты не повышают резко сахар в крови, как, например, из тех же фруктов, приготовленные соки, так как в соке клетчатки уже нет. Именно поэтому больным сахарным диабетом разрешается, в умеренных, конечно, дозах употреблять свежие фрукты и овощи.

Так же в продуктах из группы сложных углеводов содержится пектин, благодаря которому выводится лишний холестерин из организма, улучшает перистальтику кишечника, и вообще пектин называют натуральным «чистильщиком организма».

Вот что пишет известный физиолог Шелтон:

«Фрукты представляют собой больше, чем просто удовольствие для глаз, носа и языка – они содержат смеси чистых, питательных, настоящих пищевых элементов. Вместе с орехами, зелеными овощами фрукты представляют собой идеальную пищу для человека».

Норма потребления углеводов в сутки

Хотя роль углеводов в организме человека очень важна, их потребление необходимо нормировать. Суточная норма  потребления углеводовдолжна быть в 4 — 5 раз больше нормы белков и жиров.

Нормальным употреблением считается 300 гр. в день. Можно увеличить до 500 гр. только при интенсивных физических и умственных нагрузках.

При этом легкоусвояемых углеводов должно быть не более 20% от общего объёма.

Потребление углеводов сверх норм является одним из факторов, способствующих ожирению.

Излишняя перегрузка желудочно-кишечного тракта углеводистой пищей, вызывает ощущение тяжести, затрудняет пропитывание пищи желудочным соком и ферментами, ухудшает усвояемость.

Однако нельзя и допускать значительного снижения установленных норм углеводов во избежание гипогликемии, сопровождающейся общей слабостью, сонливостью, расстройством памяти, головной болью.

P.S. К сожалению, наши производители добавляют сахар практически во все продукты. Так как для увеличения срока хранения добавляются консерванты, которые не добавляют вкуса продуктам, для улучшения вкуса добавляется сахар. То же происходит и с обезжиренными продуктами.

Я не призываю вас отказываться от продуктов фабричного изготовления, просто помните об этом, когда думаете, что вы мало употребляете легкоусвояемых углеводов, так не пьете сладкий чай, кофе и т. п.

Я рассказала вам о функциях углеводов для организма, какова роль углеводов в организме, какие продукты являются основными источниками углеводов и нужно ли соблюдать норму потребления углеводов.

Дополнительно посмотрите видео.

Думаю, это полезно знать!

Елена Касатова. До встречи у камина.

Источник: https://elena-kasatova.ru/rol-uglevodov-v-organizme-cheloveka/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.