Функции углеводов 4: Состав, свойства и функции углеводов — урок. Биология, 9 класс.

Функции углеводов.

В организме человека
углеводы выполняют ряд важнейших
функций:

1.
Биологическая
роль углеводов для человека определяется
прежде всего их энергетической
ценностью. Процессы
превращения углеводов обеспечивают до
60% суммарного энергообмена. Более 90%
углеводов расходуется для выработки
энергии. При окислении 1 г углеводов
выделяется 16,7 кДж энергии. Углеводы
используются либо как прямой источник
химической энергии, либо как энергетический
резерв. Основные углеводы – сахара,
крахмал, клетчатка – содержатся в
растительной пище, суточная потребность
в которой взрослого человека составляет
около 500 г в сутки (минимальная потребность
–100—150 г/сут).

2.
Структурная или пластическая
– состоит
в том, что глюкоза, галактоза и другие
сахара входят в состав гликопротеинов
плазмы крови, а также в состав гликопротеинов
и гликолипидов, играющих важную роль в
рецепторной функции клеточных мембран.
Промежуточные продукты окисления
глюкозы (пентозы) входят в состав
нуклеотидов и нуклеиновых кислот.
Глюкоза необходима для синтеза некоторых
аминокислот и липидов.

3.Функция запаса питательных веществ.

4.Защитная
функция.
Углеводы предохраняют стенки полых
органов (пищевод, кишечник, желудок,
бронхи) от механических повреждений и
проникновения вредных бактерий и вирусов

Метаболизм углеводов

При
активной работе
мышечная ткань
извлекает из крови значительное
количество глюкозы. Так же как и в печени,
в мышцах из глюкозы синтезируется
гликоген. Распад гликогена (гликолиз)
является одним из источников энергии
мышечного сокращения. Из продуктов
гликолиза (молочной и пировиноградной
кислот) в фазе покоя в мышцах вновь
синтезируется гликоген. Суммарное его
содержание составляет 1—2%
от
общей
массы мышц.

В организме углеводы
депонируются главным образом в виде
гликогена – в печени и частично в мышцах.

Задержка
глюкозы из протекающей крови различными
органами неодинакова: мозг задерживает
12% глюкозы, кишечник – 9%, мышцы – 7%, почки
5%.

Концентрация
глюкозы в плазме крови – важный параметр
гомеостазиса. Она колеблется в пределах
3,33—5,55 ммоль/л). Прием большого количества
рафинированных углеводов приводит к
повышению концентрации глюкозы в крови
(гипергликемия).
Это
состояние не опасно для жизни, но может
приводить к увеличению осмотического
давления плазмы крови. Ее
результатом является гликозурия, т.е.
выделение сахара с мочой, если уровень
сахара в крови увеличивается до 8,9
ммоль/л.

Особенно
чувствительной к понижению уровня
сахара
в крови
(гипогликемия) является
ЦНС. Мозг
не
имеет депо гликогена, вследствие чего
он нуждается в посто­янном поступлении
глюкозы. Углеводы – единственный
источник, за счет которого в норме
покрываются энергетические расходы
мозга. Ткань мозга поглощает около 70%
глюкозы, выделяемой печенью, и за 1 мин
в нем гидролизируется 75 мг глюкозы.

Уже
незначительная гипогликемия проявляется
общей слабостью и быстрой утомляемостью.
При снижении уровня сахара в крови до
2,8—2,2
ммоль/л
наступают судороги, бред, потеря сознания,
а также вегетативные реакции: усиленное
потоотделение, изменение просвета
кожных сосудов, падение температуры и
др. Резкая
гипогликемия может привести к смерти.
Введение
в кровь глюкозы или прием сахара быстро
устраняют расстройства.

При
полном отсутствии углеводов в пище они
образуются в организме из продуктов
распада
жиров и белков.

По
мере убыли глюкозы в крови происходит
расщепление гликогена в печени и
поступление глюкозы в кровь (мобилизация
гликогена). Благодаря
этому сохраняется относительное
постоянство содержания глюкозы в крови.

что это, виды, функции и в каких продуктах содержится

https://rsport.ria.ru/20220522/uglevody-1789952068.html

Главный источник энергии человека: что такое углеводы и для чего они нужны

Углеводы: что это, виды, функции и в каких продуктах содержится

Главный источник энергии человека: что такое углеводы и для чего они нужны

Углеводы — главный источник энергии для организма человека. Эти органические вещества бывают простыми (сахар) и сложными (крахмал, клетчатка). РИА Новости Спорт, 22.05.2022

2022-05-22T06:00

2022-05-22T06:00

2022-05-22T06:00

зож

здоровье

здоровье — общество

углеводы

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/05/15/1789944256_0:161:3070:1888_1920x0_80_0_0_aae35d365e135fc0f954aecda1127a63.jpg

МОСКВА, 22 мая — РИА Новости. Углеводы — главный источник энергии для организма человека. Эти органические вещества бывают простыми (сахар) и сложными (крахмал, клетчатка).Что такое углеводыУглеводы представляют собой один из трех «китов» рациона. Наряду с белками и жирами такие вещества считаются жизненно важными для человека макронутриентами. Их называют медленными и быстрыми или же сложными и простыми.Каждый углевод дает телу человека около четырех ккал или 17 килоджоулей. Поставка «топлива» происходит в ходе окислительного процесса. Он сопровождается расходом глюкозы или гликогена — резервного запаса. Углеводы входят в состав каждой клеточной структуры и всех тканей. Без них невозможна нормальная работа мозга, сердца, мышц и не только. Попадая в организм вместе с пищей, органические вещества расщепляются до глюкозы. Уже она проникает в клетки и используется как источник энергии.Без углеводов невозможны метаболические процессы и функционирование организма. Поэтому они должны составлять основу рациона. Макронутриенты дарят энергию, силы для жизнедеятельности. Однако не все они одинаково полезны. Некоторые виды углеводной пищи могут приносить только вред.ФункцииС углеводами связано много мифов. Кто-то считает их опасными для тонкой талии и здоровья. Действительно, обилие углеводной пищи в меню может приводить к набору лишнего веса. Но и полный отказ от органических веществ, из которых синтезируется глюкоза, топливо для организма, недопустим.Главная задача углеводов — обеспечение организма энергией. Однако существует и много других функций, которые выполняют эти вещества:ВидыУглеводы классифицируются по степени усвояемости. Эти макронутриенты могут усваиваться медленно, быстро или вообще не усваиваться организмом. То есть, источники энергии различаются по скорости ее передачи. К легкоусвояемым относятся простые органические вещества, которые вызывают ускоренное повышение уровня сахара в крови. К медленным — сложные углеводы, которые долго усваиваются, помогают контролировать уровень сахара в крови и дают длительное насыщение.В каких продуктах содержатсяФормула углеводов в своем составе содержит углерод и воду. По химической структуре эти природные органические вещества делятся на простые и сложные. В зависимости от вида источников энергии, их нужно искать в различных продуктах питания. Все они преимущественно растительного происхождения, за исключением молочной продукции.Молоко и молочка содержат лактозу или молочный сахар. К источникам других видов макронутриентов относятся:ПростыеПростые углеводы имеют меньшую питательную ценность, их источниками являются десерты, обработанные продукты. Эти вещества еще называют быстрыми, поскольку их отличают короткие молекулярные соединения. При употреблении продуктов, которые богаты простыми источниками энергии, расщепление веществ до глюкозы происходит быстро. При поступлении в кровь она вызывает резкий скачок инсулина, а потом — его возвращение до нормального уровня. Поэтому человека уже спустя короткий промежуток времени после трапезы беспокоит чувство голода.Быстрые углеводы могут состоять из одной или двух молекул сахара. Они делятся на:СложныеК источникам медленных углеводов относится пища, богатая клетчаткой и крахмалом. Она питательнее продуктов, которые насыщены медленными макровеществами. Поэтому вместе с энергией она поставляет в организм витамины, антиоксиданты и другие ценные компоненты.Пища, которая является источником сложных углеводов, имеет низкий гликемический индекс. Эти продукты содержат нерастворимые пищевые волокна, которые усваиваются постепенно, поэтому резкого повышения уровня сахара в крови не происходит. Печень успевает перерабатывать поступающую глюкозу. Она почти полностью уходит на восполнение энергетических потерь, а не откладывается в жир. К распространенным источникам медленных углеводов относят:Польза для организмаУглеводная пища — настоящее топливо для организма. Наибольшую пользу для здоровья приносят сложные макроэлементы:Нехватка и медленных, и быстрых углеводов может приводить к ухудшению самочувствия — слабости, раздражительности, частой усталости, апатии, мышечным судорогам и т.д. В качестве источника топлива организм начнет использовать поступающие с пищей жиры и белки, а также запасы жира с мышечной тканью.Чем могут навредить простые углеводыПростые углеводы часто считают абсолютным злом. Особенно во время похудения. Да, избыток таких веществ способен стать причиной набора лишнего веса. При преобразовании простых соединений всплеск инсулина в крови происходит в кратчайшие сроки. И если поступившая в организм энергия не будет применена, то ее излишки отправятся в жировые запасы.Под действием инсулина уровень сахара в крови падает ниже нормы, человек быстро начинает испытывать голод. Быстрые макроэлементы опасны тем, что едока беспокоит частое желание перекусить, переедания неизбежны. Но это не все минусы:Что такое гликемический индексС углеводами неразрывно связано такое понятие, как гликемический индекс. Он показывает, насколько сильным был всплеск сахара в крови после употребления продукта. Чем сильнее были изменения, тем выше показатель ГИ. Пища с самым высоким гликемическим индексом содержит быстрые углеводы.Гликемический индекс измеряют по шкале от 0 до 100. Как правило, все, что выше 55 — простые макроэлементы. Для снижения веса лучше делать упор на продуктах с низким ГИ. Они более питательны и надолго насыщают. Продукты с высоким ГИ нужны — они помогают быстро восполнить потери энергии после физической нагрузки.Суточная норма углеводовСогласно рекомендациям врачей и диетологов, именно углеводная пища должна составлять основу системы питания и взрослых, и детей. Но норма потребления таких макровеществ определяется индивидуально. Она зависит от образа жизни человека, его веса и роста, возраста, пола и других факторов.Чтобы чувствовать себя комфортно, необходимо следить, чтобы содержание углеводосодержащих продуктов в рационе составляло около 50-70%. Долю макронутриентов можно сокращать или увеличивать, в зависимости от целей. Так, потребление углеводов уменьшают при похудении. При наборе веса — увеличивают.Для взрослого человека, ведущего активный образ жизни, суточная норма потребления углеводов должна составлять не менее 125 грамм. Она должна увеличиваться при серьезных нагрузках, при кормлении грудью и т.д. При малоподвижном образе жизни эту долю можно снизить до 100 и даже меньше.Как рассчитатьПоскольку углеводы являются источниками энергии, они активно расходуются во время физической и умственной деятельности. Каждый человек, в зависимости от своего уровня активности, возраста и других показателей, может самостоятельно рассчитать свою дневную углеводную норму. Для этого можно использовать следующую формулу:Полученный результат будет являться суточной нормой потребления органических веществ. Например, при росте 168 сантиметров эта цифра будет равна 238. Восполнять эту норму можно сложными и простыми углеводами. Но если быстрых макронутриентов в рационе будет много, легко превысить норму по калориям. Кроме того, богатая простыми углеводами пища не обеспечит сытость надолго.Когда необходимы быстрые углеводыВ здоровом рационе должны преобладать медленные углеводы, поскольку они отлично утоляют голод, обеспечивают организм полезными веществами и помогают держать уровень сахара в крови в норме. Но и быстрые макровещества человеку тоже нужны. В особенности в таких ситуациях:К потреблению быстрых углеводов часто прибегают спортсмены, студенты. Даже небольшая порция таких органических веществ повысит работоспособность в ближайшее время, поможет обрести ясность ума. А после серьезных нагрузок простые макронутриенты ускорят восстановление и даже облегчат состояние благодаря анаболическому эффекту.

https://rsport.ria.ru/20220520/gormony-1778437352.html

https://rsport.ria.ru/20220520/smuzi-1780161765.html

https://rsport.ria.ru/20220519/dieta-1777680203.html

https://rsport.ria.ru/20220517/bobovye-1777339921.html

РИА Новости Спорт

1

5

4.7

96

internet-group@rian. ru

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2022

РИА Новости Спорт

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://rsport.ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости Спорт

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/05/15/1789944256_170:0:2901:2048_1920x0_80_0_0_e05ee9888573e88c417ebdbf5b1a3be8.jpg

1920

1920

true

РИА Новости Спорт

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og. xn--p1ai/awards/

РИА Новости Спорт

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

здоровье, здоровье — общество, углеводы

ЗОЖ, Здоровье, Здоровье — Общество, Углеводы

МОСКВА, 22 мая — РИА Новости. Углеводы — главный источник энергии для организма человека. Эти органические вещества бывают простыми (сахар) и сложными (крахмал, клетчатка).

Что такое углеводы

Углеводы представляют собой один из трех «китов» рациона. Наряду с белками и жирами такие вещества считаются жизненно важными для человека макронутриентами. Их называют медленными и быстрыми или же сложными и простыми.

Каждый углевод дает телу человека около четырех ккал или 17 килоджоулей. Поставка «топлива» происходит в ходе окислительного процесса. Он сопровождается расходом глюкозы или гликогена — резервного запаса. Углеводы входят в состав каждой клеточной структуры и всех тканей. Без них невозможна нормальная работа мозга, сердца, мышц и не только. Попадая в организм вместе с пищей, органические вещества расщепляются до глюкозы. Уже она проникает в клетки и используется как источник энергии.

Без углеводов невозможны метаболические процессы и функционирование организма. Поэтому они должны составлять основу рациона. Макронутриенты дарят энергию, силы для жизнедеятельности. Однако не все они одинаково полезны. Некоторые виды углеводной пищи могут приносить только вред.

Как не допустить гормональный сбой: правила питания от эндокринолога

20 мая 2022, 03:39

Функции

С углеводами связано много мифов. Кто-то считает их опасными для тонкой талии и здоровья. Действительно, обилие углеводной пищи в меню может приводить к набору лишнего веса. Но и полный отказ от органических веществ, из которых синтезируется глюкоза, топливо для организма, недопустим.

Главная задача углеводов — обеспечение организма энергией. Однако существует и много других функций, которые выполняют эти вещества:

• Запасание энергии. Макроэлементы накапливаются в мышцах, печени и других тканях в виде сложного углевода — гликогена.
• Участие в регуляции осмотического давления в крови.
• Регулирование обмена жиров и белков.
• Участие в синтезе веществ, необходимых для жизнедеятельности, снабжении организма антиоксидантами, витаминами и минералами.

Углеводы классифицируются по степени усвояемости. Эти макронутриенты могут усваиваться медленно, быстро или вообще не усваиваться организмом. То есть, источники энергии различаются по скорости ее передачи. К легкоусвояемым относятся простые органические вещества, которые вызывают ускоренное повышение уровня сахара в крови. К медленным — сложные углеводы, которые долго усваиваются, помогают контролировать уровень сахара в крови и дают длительное насыщение.

© ФотоУгдеводы

© Фото

В каких продуктах содержатся

Формула углеводов в своем составе содержит углерод и воду. По химической структуре эти природные органические вещества делятся на простые и сложные. В зависимости от вида источников энергии, их нужно искать в различных продуктах питания. Все они преимущественно растительного происхождения, за исключением молочной продукции.

Молоко и молочка содержат лактозу или молочный сахар. К источникам других видов макронутриентов относятся:

• Бобовые
• Крупы
• Макароны, лапша
• Мука
• Хлеб, сдоба
• Фрукты, овощи
• Сахар, мед
• Конфеты, шоколад
• Орехи, семена
• Алкоголь
• Сладкая газировка

Диетологи предложили замену ужину, обеду и завтраку. Но полезно ли это?

20 мая 2022, 04:42

Простые

Простые углеводы имеют меньшую питательную ценность, их источниками являются десерты, обработанные продукты. Эти вещества еще называют быстрыми, поскольку их отличают короткие молекулярные соединения. При употреблении продуктов, которые богаты простыми источниками энергии, расщепление веществ до глюкозы происходит быстро. При поступлении в кровь она вызывает резкий скачок инсулина, а потом — его возвращение до нормального уровня. Поэтому человека уже спустя короткий промежуток времени после трапезы беспокоит чувство голода.

Быстрые углеводы могут состоять из одной или двух молекул сахара. Они делятся на:

1. 1.

   Моносахариды. Сюда входят глюкоза (содержится в сладкой газировке, энергетических батончиках) и фруктоза (есть во фруктах, энергетиках), галактоза (присутствует в молочных продуктах и молоке).

2. 2.

   Дисахариды. К ним относятся лактоза (находится в молоке, молочной продукции), мальтоза (содержится в злаковых продуктах, пиве) и сахароза (можно найти в коричневом и белом сахаре, печенье, тортах и других сладостях).

Сложные

К источникам медленных углеводов относится пища, богатая клетчаткой и крахмалом. Она питательнее продуктов, которые насыщены медленными макровеществами. Поэтому вместе с энергией она поставляет в организм витамины, антиоксиданты и другие ценные компоненты.

Пища, которая является источником сложных углеводов, имеет низкий гликемический индекс. Эти продукты содержат нерастворимые пищевые волокна, которые усваиваются постепенно, поэтому резкого повышения уровня сахара в крови не происходит. Печень успевает перерабатывать поступающую глюкозу. Она почти полностью уходит на восполнение энергетических потерь, а не откладывается в жир.

К распространенным источникам медленных углеводов относят:

• Цельнозерновые макароны и хлеб
• Гречка
• Овсяная крупа
• Кукурузная крупа
• Бурый рис
• Фасоль
• Горох
• Чечевица
• Темный шоколад
• Соя

© ФотоУглеводы

© Фото

Польза для организма

Углеводная пища — настоящее топливо для организма. Наибольшую пользу для здоровья приносят сложные макроэлементы:

• Не провоцируют появления резких скачков уровня сахара в крови.
• Помогают дольше не чувствовать голод.
• Улучшают пищеварение — клетчатка является «кормом» для бактерий, заселяющих кишечник.
• Снижают риск хронических недугов.
• Борются с воспалительными процессами.

Нехватка и медленных, и быстрых углеводов может приводить к ухудшению самочувствия — слабости, раздражительности, частой усталости, апатии, мышечным судорогам и т.д. В качестве источника топлива организм начнет использовать поступающие с пищей жиры и белки, а также запасы жира с мышечной тканью.

Чем могут навредить простые углеводы

Простые углеводы часто считают абсолютным злом. Особенно во время похудения. Да, избыток таких веществ способен стать причиной набора лишнего веса. При преобразовании простых соединений всплеск инсулина в крови происходит в кратчайшие сроки. И если поступившая в организм энергия не будет применена, то ее излишки отправятся в жировые запасы.

Под действием инсулина уровень сахара в крови падает ниже нормы, человек быстро начинает испытывать голод. Быстрые макроэлементы опасны тем, что едока беспокоит частое желание перекусить, переедания неизбежны. Но это не все минусы:

• Повышение риска развития сахарного диабета.
• Вызывают нарушение работы поджелудочной железы.
• Способствуют повреждениям кровеносных сосудов инсулином.
• Провоцируют зависимость от сахаросодержащих продуктов.
• Негативно влияют на здоровье зубов.

Российский диетолог разнесла американца за пропаганду диеты по группе крови

19 мая 2022, 03:00

Что такое гликемический индекс

С углеводами неразрывно связано такое понятие, как гликемический индекс. Он показывает, насколько сильным был всплеск сахара в крови после употребления продукта. Чем сильнее были изменения, тем выше показатель ГИ. Пища с самым высоким гликемическим индексом содержит быстрые углеводы.

Гликемический индекс измеряют по шкале от 0 до 100. Как правило, все, что выше 55 — простые макроэлементы. Для снижения веса лучше делать упор на продуктах с низким ГИ. Они более питательны и надолго насыщают. Продукты с высоким ГИ нужны — они помогают быстро восполнить потери энергии после физической нагрузки.

Суточная норма углеводов

Согласно рекомендациям врачей и диетологов, именно углеводная пища должна составлять основу системы питания и взрослых, и детей. Но норма потребления таких макровеществ определяется индивидуально. Она зависит от образа жизни человека, его веса и роста, возраста, пола и других факторов.

Чтобы чувствовать себя комфортно, необходимо следить, чтобы содержание углеводосодержащих продуктов в рационе составляло около 50-70%. Долю макронутриентов можно сокращать или увеличивать, в зависимости от целей. Так, потребление углеводов уменьшают при похудении. При наборе веса — увеличивают.

Для взрослого человека, ведущего активный образ жизни, суточная норма потребления углеводов должна составлять не менее 125 грамм. Она должна увеличиваться при серьезных нагрузках, при кормлении грудью и т.д. При малоподвижном образе жизни эту долю можно снизить до 100 и даже меньше.

© ФотоУглеводы

© Фото

Углеводы

Как рассчитать

Поскольку углеводы являются источниками энергии, они активно расходуются во время физической и умственной деятельности. Каждый человек, в зависимости от своего уровня активности, возраста и других показателей, может самостоятельно рассчитать свою дневную углеводную норму. Для этого можно использовать следующую формулу:

• Узнать норму массы тела — отнять от роста 100 сантиметров.
• Умножить полученный показатель на 3,5.

Полученный результат будет являться суточной нормой потребления органических веществ. Например, при росте 168 сантиметров эта цифра будет равна 238. Восполнять эту норму можно сложными и простыми углеводами. Но если быстрых макронутриентов в рационе будет много, легко превысить норму по калориям. Кроме того, богатая простыми углеводами пища не обеспечит сытость надолго.

Когда необходимы быстрые углеводы

В здоровом рационе должны преобладать медленные углеводы, поскольку они отлично утоляют голод, обеспечивают организм полезными веществами и помогают держать уровень сахара в крови в норме. Но и быстрые макровещества человеку тоже нужны. В особенности в таких ситуациях:

• Для быстрого восполнения дефицита энергии — после тренировки или перед физической нагрузкой.
• Во избежание истощения организма при интенсивной умственной или физической деятельности.

К потреблению быстрых углеводов часто прибегают спортсмены, студенты. Даже небольшая порция таких органических веществ повысит работоспособность в ближайшее время, поможет обрести ясность ума. А после серьезных нагрузок простые макронутриенты ускорят восстановление и даже облегчат состояние благодаря анаболическому эффекту.

Россиянам рассказали, зачем нужно замачивать бобовые, орехи и семена

17 мая 2022, 04:45

Матч-центр

4.4: Функции углеводов — Медицина LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Цели обучения

• Перечислите и опишите функции углеводов в организме человека.

В организме человека углеводы выполняют четыре основные функции. Это производство энергии, хранение энергии, экономия белка и предотвращение кетоза.

Производство энергии

Основная роль углеводов заключается в снабжении энергией всех клеток организма; каждый грамм углеводов дает 4 килокалории. Многие клетки предпочитают глюкозу в качестве источника энергии по сравнению с другими соединениями, такими как жирные кислоты. Некоторые клетки, такие как эритроциты, способны производить клеточную энергию только из глюкозы. Мозг также очень чувствителен к низким уровням глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозы для производства энергии и функционирования (если не в условиях экстремального 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 исходит от химических связей между атомами углерода. Энергия солнечного света требовалась для образования этих высокоэнергетических связей в процессе фотосинтеза. Клетки в нашем организме разрывают эти связи и захватывают энергию для осуществления клеточного дыхания. Клеточное дыхание — это в основном контролируемое сжигание глюкозы по сравнению с неконтролируемым сжиганием. Клетка использует множество химических реакций на нескольких ферментативных стадиях, чтобы замедлить высвобождение энергии (без взрыва) и более эффективно улавливать энергию, удерживаемую химическими связями в глюкозе.

Хранение энергии

Если в организме уже достаточно энергии для поддержания своих функций, избыток глюкозы откладывается в виде гликогена (большая часть которого хранится в мышцах и печени). Молекула гликогена может содержать более 50 000 отдельных единиц глюкозы и является сильно разветвленной, что позволяет быстро распределять глюкозу, когда она необходима для производства клеточной энергии (рис. \(\PageIndex{1}\)).

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Структура гликогена обеспечивает его быструю мобилизацию в свободную глюкозу для питания клеток.

Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 калориям: 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени. Во время упражнений высокой интенсивности в качестве топлива используется пропорционально больше углеводов. Во время упражнений низкой интенсивности в качестве топлива используется пропорционально больше жира. Длительное использование мышц (например, упражнения в течение более нескольких часов) может истощить энергетический запас гликогена. Это иногда называют «ударом в стену» и характеризуется усталостью и снижением физической работоспособности. Наступает ослабление мышц, потому что для преобразования химической энергии жирных кислот и белков в полезную энергию требуется больше времени, чем для преобразования глюкозы. После длительных упражнений гликоген уходит, и мышцы должны больше полагаться на липиды и белки в качестве источника энергии. Спортсмены могут немного увеличить свой запас гликогена, снизив интенсивность тренировок и увеличив потребление углеводов до 60-70 процентов от общего количества калорий за три-пять дней до соревнования. Людям, которые не участвуют в длительных интенсивных тренировках и выбирают 5-километровый забег для развлечения, не нужно съедать большую тарелку макарон перед забегом, поскольку без длительных интенсивных тренировок адаптация увеличенного мышечного гликогена будет затруднена. не произойдет.

Печень, как и мышцы, может запасать энергию глюкозы в виде гликогена, но, в отличие от мышечной ткани, печень жертвует запасенной энергией глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий. Приблизительно 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, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Когда запасы гликогена в печени истощаются, глюкоза вырабатывается из аминокислот, полученных в результате разрушения белков (через процесс, известный как глюконеогенез).

Запасной белок

В ситуации, когда глюкозы недостаточно для удовлетворения потребностей организма, глюкоза синтезируется из аминокислот (посредством глюконеогенеза). Поскольку запасной молекулы аминокислот нет, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Следовательно, организм не может использовать белки для создания новых клеток, восстановления поврежденных тканей, поддержки нашей иммунной системы и выполнения многих других функций. Присутствие достаточного количества глюкозы в основном избавляет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

Предотвращение кетоза

По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется. Таким образом, глюкоза дополнительно оказывает «жиросберегающий» эффект. Это связано с тем, что увеличение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который заставляет клетки использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Адекватный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз – метаболическое состояние, возникающее в результате повышения уровня кетоновых тел в крови. Кетоновые тела являются альтернативным источником энергии, который клетки могут использовать при недостаточном поступлении глюкозы, например, во время голодания. Кетоновые тела являются кислыми, и высокий уровень кетонов в крови может привести к тому, что кровь станет слишком кислой (состояние, известное как кетоацидоз), и вызовет повреждение тканей организма. Кетоацидоз редко встречается у здоровых взрослых, но может возникать у алкоголиков, людей, страдающих от недоедания, и у людей с диабетом 1 типа. Минимальное количество углеводов в рационе, необходимое для подавления кетоза у взрослых, составляет 50 граммов в день. ^1,2 Симптомы кетоза включают обезвоживание, неприятный запах изо рта (иногда называемый «кето-дыханием») и повышенную кислотность крови.

Ключевые выводы

• Четыре основные функции углеводов в организме: обеспечение энергией, хранение энергии, запасание белка и предотвращение кетоза.
• Энергия глюкозы запасается в виде гликогена, большая часть которого находится в мышцах и печени. Печень использует свой запас гликогена, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи.
• Присутствие достаточного количества глюкозы в организме избавляет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.
• Достаточное количество глюкозы также предотвращает кетоз, который может сделать кровь слишком кислой.

Ссылки

1. Batch JT, Lamsal SP, Adkins M, Sultan S, Ramirez MN. Преимущества и недостатки кетогенной диеты: обзорная статья. Куреус . 2020;12(8):e9639. doi: 10.7759/cureus.9639. По состоянию на 16 июня 2021 г.
2. Совет по пищевым продуктам и питанию Медицинского института. Справочное потребление энергии, углеводов, клетчатки, жира, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот. Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий; 2002.

4.4: Functions of Carbohydrates распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 3.0, автор, ремикс и/или куратор LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   3,0

   Показать оглавление

   да

2. Теги

   1. источник[1]-med-471
   2. источник[2]-med-471

Структура и функция углеводов

Результаты обучения

• Различать моносахариды, дисахариды и полисахариды
• Определите несколько основных функций углеводов

Большинство людей знакомы с углеводами, одним из типов макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим. Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «загружаются углеводами» перед важными соревнованиями, чтобы убедиться, что у них достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Углеводы, по сути, являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи являются естественными источниками углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, в частности, за счет глюкозы, простого сахара, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции в организме человека, животных и растений.

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH ₂ O) n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, отношение углерода к водороду и кислороду составляет 1:2:1 в молекулах углеводов. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («карбо») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы делятся на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды ( моно – = «один»; сахар – = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах число атомов углерода обычно колеблется от трех до семи. Большинство названий моносахаридов заканчиваются суффиксом — ose . Если сахар имеет альдегидную группу (функциональную группу со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если он имеет кетоновую группу (функциональную группу со структурой RC(=O)R’), он известен как кетоза. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и/или гексозы (шесть атомов углерода). См. рисунок 1 для иллюстрации моносахаридов.

Рисунок 1. Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи. Триозы, пентозы и гексозы имеют соответственно три, пять и шесть углеродных цепей.

Химическая формула глюкозы C ₆ H ₁₂ O ₆ . Для человека глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания энергия высвобождается из глюкозы, и эта энергия используется для производства аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения энергетических потребностей растения. Избыток глюкозы часто откладывается в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, питающимися растениями.

Галактоза и фруктоза являются другими распространенными моносахаридами — галактоза содержится в молочных сахарах, а фруктоза — во фруктовых сахарах. Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за различного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода (рис. 2).

Практический вопрос

Рисунок 2. Глюкоза, галактоза и фруктоза — все это гексозы. Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C6h22O6), но другое расположение атомов.

Что это за сахара, альдоза или кетоза?

Показать ответ

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или в виде кольцеобразных молекул; в водных растворах они обычно находятся в форме колец (рис. 3). Глюкоза в кольцевой форме может иметь два различных расположения гидроксильной группы (-ОН) вокруг аномерного углерода (углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца). Если гидроксильная группа находится ниже атома углерода номер 1 в сахаре, говорят, что она находится в альфа ( α ), а если он выше плоскости, говорят, что он находится в бета ( β ) положении.

Рисунок 3. Пяти- и шестиуглеродные моносахариды существуют в равновесии между линейной и кольцевой формами. Когда кольцо образуется, боковая цепь, на которой оно замыкается, фиксируется в положении α или β. Фруктоза и рибоза также образуют кольца, хотя они образуют пятичленные кольца, в отличие от шестичленного кольца глюкозы.

Дисахариды

Дисахариды ( di – = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). В ходе этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь. Ковалентная связь, образованная между молекулой углевода и другой молекулой (в данном случае между двумя моносахаридами), известна как гликозидная связь (рис. 4). Гликозидные связи (также называемые гликозидными связями) могут быть альфа- или бета-типа. Альфа-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 первой глюкозы находится ниже плоскости кольца, а бета-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 находится выше плоскости кольца.

Рисунок 4. Сахароза образуется, когда мономер глюкозы и мономер фруктозы соединяются в реакции дегидратации с образованием гликозидной связи. При этом теряется молекула воды. По соглашению атомы углерода в моносахариде нумеруются от концевого углерода, ближайшего к карбонильной группе. В сахарозе гликозидная связь образуется между углеродом 1 в глюкозе и углеродом 2 во фруктозе.

Распространенные дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу (рис. 5). Лактоза – это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. В природе содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Рисунок 5. Распространенные дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, известна как полисахарид ( поли – = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать различные типы моносахаридов. Молекулярная масса может составлять 100 000 дальтон или более в зависимости от количества присоединяемых мономеров. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются основными примерами полисахаридов.

Крахмал представляет собой запасенную форму сахаров в растениях и состоит из смеси амилозы и амилопектина (оба полимеры глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы сверх непосредственных энергетических потребностей растений хранится в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает пищу для зародыша по мере его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных. Крахмал, потребляемый человеком, расщепляется ферментами, такими как слюнные амилазы, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены α 1-4 или α 1-6 гликозидными связями. Числа 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились, чтобы сформировать связь. Как показано на Фигуре 6, амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связей), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления).

Рисунок 6. Амилоза и амилопектин — это две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α-1,4-гликозидными связями. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 и α 1,6 гликозидными связями. Благодаря способу соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

Гликоген представляет собой запасную форму глюкозы у людей и других позвоночных и состоит из мономеров глюкозы. Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Всякий раз, когда уровень глюкозы в крови снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы в процессе, известном как гликогенолиз.

Целлюлоза является наиболее распространенным природным биополимером. Клеточная стенка растений в основном состоит из целлюлозы; это обеспечивает структурную поддержку клетки. Древесина и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, связанных β 1-4 гликозидные связи (рис. 7).

Рисунок 7. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается по отношению к следующему, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Как показано на Рисунке 7, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде вытянутых длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на растяжение, что так важно для растительных клеток. β 1-4 связь не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы, буйволы и лошади, способны с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать растительный материал, богатый целлюлозой и использовать его в качестве источника пищи. У этих животных некоторые виды бактерий и протистов обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и выделяют фермент целлюлазу. Аппендикс пастбищных животных также содержит бактерии, переваривающие целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных. Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии. Термиты также способны расщеплять целлюлозу из-за присутствия в их телах других организмов, выделяющих целлюлазы.

Рисунок 8. Насекомые имеют твердый внешний скелет, состоящий из хитина, разновидности полисахарида.

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. Членистоногие (насекомые, ракообразные и другие) имеют внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как показано у пчелы на Рисунке 8).

Этот экзоскелет сделан из биологической макромолекулы хитина, который представляет собой полисахарид, содержащий азот. Он состоит из повторяющихся звеньев N-ацетил-9.0034 β -d-глюкозамин, модифицированный сахар. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов; грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукария.

Резюме: Структура и функция углеводов

Углеводы представляют собой группу макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки и обеспечивают структурную поддержку клеток растений, грибов и всех членистоногих, включая омаров, крабы, креветки, насекомые и пауки. Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в молекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате реакций дегидратации, образуя дисахариды и полисахариды с отщеплением молекулы воды на каждую образовавшуюся связь. Глюкоза, галактоза и фруктоза являются распространенными моносахаридами, тогда как распространенные дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются запасными формами глюкозы в растениях и животных соответственно. Длинные полисахаридные цепи могут быть разветвленными или неразветвленными. Целлюлоза является примером неразветвленного полисахарида, тогда как амилопектин, входящий в состав крахмала, представляет собой сильно разветвленную молекулу. Хранение глюкозы в виде полимеров, таких как крахмал или гликоген, делает ее немного менее доступной для метаболизма; однако это предотвращает его утечку из клетки или создание высокого осмотического давления, которое может вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.