Функции углеводов. Функция углеводов в клетке. Углеводы. Виды углеводов. Гликемический индекс

Вместе с продуктами питания наш организм получает множество веществ, нужных для полноценной жизнедеятельности органов и систем. Так, каждому человеку необходимо систематическое поступление белков, жиров и углеводов, а также минералов, витаминов и прочих полезных элементов. Каждое из этих веществ выполняет свои функции в нашем теле. Темой нашего сегодняшнего разговора станут свойства углеводов и применение их на благо человека. Также обсудим какие у углеводов функции в организме человека.

Углеводы являются органическими соединениями, которые имеют в своем составе углерод, водород, а также кислород. В организм они попадают вместе с продуктами питания. Всего существует несколько разновидностей углеводов, представленных моносахаридами, олигосахаридами, а также сложными углеводами и волокнистыми либо неусвояемыми углеводами, которые определяют как пищевую клетчатку.

К моносахаридам (самым простым формам углеводам) в свою очередь относят глюкозу, фруктозу, рибозу, а также эритрозу. Олисахариды (вмещают от двух до десятка остатков моносахаридов) представлены сахарозой, лактозой и мальтозой. Сложные углеводы (имеют в своем составе множество остатков глюкозы) – это крахмал с гликогеном. А представители волокнистых углеводов – это целлюлоза.

Основные функции в организме углеводов

Углеводы выполняют в организме функции разного характера, их много. Одна из основных – энергетическая, ведь углеводы – это ценный энергетический материал. Именно они обеспечивают больше половины суточной энергии, нужной человеку. Основным источником энергии является глюкоза, также организм может запасать углеводы в форме гликогена и использовать их для удовлетворения энергетических потребностей.

Еще одна функция углеводов – пластическая. Эти вещества организм использует при построении нуклеотидов (в том числе АТФ и АДФ), а кроме того нуклеиновых кислот.

Еще углеводы всходят в состав клеточной мембраны. А продукты переработки глюкозы – это составляющие компоненты полисахаридов, а еще сложных белков различных тканей (к примеру, хрящевых). В сочетании с белками углеводы становятся ферментами и гормонами, секретом слюнных и прочих желез, формирующих слизь.

Также углеводы выполняют накопительную функцию, они накапливаются организмом в форме гликогена. При систематической мышечной деятельности объем таких запасов увеличивается, благодаря чему энергетические возможности организма возрастают.

Еще одна известная функция углеводов – специфическая. Ведь такие вещества принимают участие в обеспечении специфичности различных групп крови. Кроме того они могут играть роль факторов свертывания крови (антикоагулянтов) и даже оказывать противоопухолевое воздействие.

Также углеводы выполняют защитную функцию. Они являются составляющей частью ряда компонентов иммунитета. К примеру, мукополисахариды входят в состав слизистых тканей, покрывающих поверхности дыхательных путей, пищеварительного тракта, путей мочевыделения. Такие углеводы помогают предупредить проникновение в организм агрессивных микроорганизмов и защищают вышеназванные участки от механических повреждений.

Еще одной известной функцией углеводов считается регуляторная. Как известно, клетчатка не способна расщепляться в кишечнике, тем не менее, она играет важную роль в полноценной работе пищеварительного тракта. Что касается ферментов, используемых в желудке и кишечнике, то они необходимы для полноценного пищеварения и для усвоения питательных элементов.

Какие у углеводов свойства ?

Различные углеводы характеризуются разными свойствами. Так, одно из наиболее известных веществ такого типа – это глюкоза. Это главный источник энергии для тела каждого читателя «Популярно о здоровье». Глюкоза с легкостью и высокой скоростью усваивается организмом, так как обладает очень простой структурой. Нехватка глюкозы чревата возникновением раздражительности, плохой работоспособности и усталости.

Также известным углеводом является фруктоза. Это вещество обладает такими же свойствами, что и глюкоза. Но при этом для ее усвоения организму не нужен инсулин.

Еще один простой углевод – это лактоза. Человеку углевод лактоза поступает в организм вместе с молокопродуктами. Особенно много лактозы присутствует в грудном молоке, и обычно она легко усваивается организмом новорожденного, полностью покрывая его энергетические потребности.

Более сложные углеводы после попадания в организм могут расщепляться на исходные. Так, сахароза расщепляется на глюкозу, а также фруктозу. Эти вещества с легкостью усваиваются, но не обеспечивают организм энергией надолго.

Пектины и клетчатка практически не могут усвоиться организмом. Тем не менее, они крайне важны для полноценного пищеварения и выведения из организма токсинов и вредных веществ. Продукты, имеющие их в своем составе, отлично и надолго насыщают.

Крахмал также медленно усваивается, расщепляясь при этом до глюкозы. Дает долгое чувство насыщения.

Наконец, гликоген, очень долго усваивается, откладываясь у человека в организме в печени. Именно это вещество может быть использовано для восполнения дефицита глюкозы.

Применение углеводов

Все углеводы человеку полезны, так как являются основным источником энергии для него. Тем не менее, нужно помнить о том, что применение простых углеводов в избыточном количестве позволяет быстро насытиться, но после этого также быстро наступает чувство голода. Поэтому диетологи советуют использовать в своем питании преимущественно сложные углеводы, которые долго усваиваются организмом и позволяют надолго насытиться. Простые же углеводы стоит есть при постоянных физических либо умственных нагрузках, когда организм нуждается в энергетической подпитке.

Человек черпает энергию для своего существования именно из углеводов. Они выполняют так называемую энергетическую функцию в организмах млекопитающих. Продукты, в состав которых входят сложные углеводы, должны составлять не менее 40-50% от калорийности суточного рациона человека. Глюкозу легко мобилизовать из «запасов» организма при стрессовых ситуациях или интенсивных физических нагрузках.

Незначительные понижение уровня глюкозы в крови (гипогликемия) в первую очередь сказываются на ЦНС :

Появляются слабость,
- головокружение,
- в особо запущенных случаях могут происходить потеря сознания,
- бред,
- мышечные судороги.

Чаще всего, говоря об углеводах, на ум приходит один из самых известных представителей данного класса органических веществ – крахмал, который является одним из наиболее распространенных полисахаридов, т.е. он состоит из огромного количества последовательно соединенных молекул глюкозы. Когда крахмал окисляется он превращается в отдельные полноценные молекулы глюкозы. Но, так как крахмал, как упоминалось выше, состоит из ОГРОМНОГО количества молекул глюкозы, то его полное расщепление происходит пошагово: из крахмала в меньшие по размерам полимеры, затем в дисахариды (которые состоят только из двух молекул глюкозы), и только потом в глюкозу.

Этапы расщепления углеводов

Переработка пищи, основной составляющей которой, является углеводный компонент, происходит в разных частях пищеварительного тракта.

Начало расщепления происходит еще в ротовой полости. Во время акта жевания пища обрабатывается ферментом слюны питалином (амилазой), который синтезируется околоушными железами. Он помогает огромной молекуле крахмала распасться до более мелких полимеров.

Так как пища находится в ротовой полости непродолжительное время, она требует последующей переработки в желудке. Попадая в полость желудка углеводные продукты смешиваются с секретом поджелудочной железы, а именно панкреатической амилазой, которая является более эффективной, чем амилаза ротовой полсти, а потому уже через 15-30 минут, когда химус (полужидкое не до конца переваренное содержимое желудка) из желудка достигает двенадцатиперстной кишки почти все углеводы оказываются уже окисленными до очень мелких полимеров и мальтозы (дисахарид, две соединенные молекулы глюкозы).

Из двенадцатиперстной кишки смесь полисахаридов и мальтозы продолжает свой удивительный путь в верхние отделы кишечника, где их окончательной переработкой занимаются так называемы ферменты кишечного эпителия. Энтероциты (клетки, которые выстилают микроворсинки тонкого кишечника) содержат ферменты лактазу, мальтазу, сахаразу и декстриназу, которые осуществляют конечную переработку дисахаридов и мелких полисахаридов до моносахаридов (это уже одна молекула, но еще не глюкоза). Лактоза распадается на галактозу и глюкозу, сахароза – на фруктозу и глюкозу, мальтоза, как и другие небольшие полимеры – на молекулы глюкозы, а она мгновенно попадает в кровяное русло.

Из кровяного русла глюкоза попадает в печень и, впоследствии, из нее синтезируется гликоген (полисахарид животного происхождения, выполняет запасающую функцию, просто необходим организму, когда нужно быстро получить большое количество энергии).

Депо гликогена

Одни из депо является печень, но печень – не единственное место, где накапливается гликоген. Так же его довольно много в скелетных мышцах, при сокращении которых активируется фермент фосфорилаза, что приводит к интенсивному расщеплению гликогена. Согласитесь, в современном мире организм любого человека могут подстерегать непредвиденные обстоятельства, который, скорее всего потребуют колоссальных энергозатрат, а потому, чем гликогена больше, тем лучше

Можно сказать даже больше – гликоген настолько важен, что синтезируется даже из неуглеводных продуктов, которые содержат молочную, пировиноградную кислоту, гликогенные аминокислоты (аминокислоты - основные составляющие белков, гликогенные - значит, что в ходе биохимических процессов из них могут получатся углеводы), глицерол и многие другие. Конечно, в этом случае гликоген будет синтезироваться с большими затратами энергии и в небольших количествах.

Как уже отмечалось выше, уменьшение количества глюкозы в крови вызывает у организма достаточно серьезную реакцию. А потому печень целенаправленно регулирует количество глюкозы в крови и при необходимости прибегает к гликогенолизу. Гликогенолиз (мобилизация, распад гликогена) осуществляется при недостаточном количестве глюкозы в крови, которое может быть вызвано голоданием, тяжелой физической работой или сильными стрессами. Он начинается с того что печень, при помощи фермента фосфоглюкомутазы расщепляет гликоген до глюкозо-6-фосфатов. Далее фермент глюкозо-6-фосфатаза окисляет и их. Свободная глюкоза легко проникает через мембраны гепатоцитов (клеток печени) в кровяное русло, таким образом, ее количество в крови увеличивается. Ответной реакцией на скачок уровня глюкозы, является высвобождение инсулина поджелудочной железой. Если при высвобождении инсулина уровень глюкозы не упал, поджелудочная будет секретировать его до тех пор, пока это не произойдет.

И, напоследок, немного о фактов о самом инсулине (потому как нельзя говорить об углеводном обмене, не затронув эту тему):

Инсулин переносит глюкозу через мембраны клеток, так называемых инсулинзависимых тканей (жировой, мышечной и мембраны клеток печени)

Инсулин является стимулятором синтеза гликогена в печени и мышцах, жиров - печени и жировых тканях, белков - в мышцах и других органах.

Недостаточная секреция инсулина клетками островковой ткани поджелудочной железы может привести к гипергликемии с последующей гликозурией (сахарным диабетом);

Гормонами - антагонистами инсулина являются глюкагон, адреналин, норадреналин, кортизол и прочие кортикостероиды.

В заключение

Углеводный обмен имеет колоссальную важность для жизни человека. Несбалансированный рацион ведет к нарушениям работы пищеварительного тракта. Поэтому здоровый рацион с умеренным количеством сложных и простых углеводов помогут вам всегда выглядеть и чувствовать себя хорошо.

Про углеводы часто вспоминают с содроганием, считая, что они являются причиной лишнего веса и различных заболеваний. Если не злоупотреблять ими, ничего подобного не случится. Наоборот, роль углеводов в организме человека заключается в том, чтобы обеспечить его необходимой подзарядкой. Человек, не получающий их в достаточном количестве, выглядит болезненно и устало.

Что собой представляют углеводы для человека?

Углеводами принято называть соединения, образованные атомами углерода, кислорода и водорода. К ним относят крахмалосодержащие и сахаристые вещества. Каждый из них выполняет свою функцию. Ведь в их молекулах присутствуют разные элементы. Принято также классифицировать углеводы как:

• простые, к которым относятся моносахариды и дисахариды;
• сложные, в составе которых присутствуют полисахариды.

В первую группу входят:

• глюкоза;
• фруктоза;
• галактоза;
• лактоза;
• сахароза;
• мальтоза.

Их сладкий вкус в продуктах невозможно не заметить. Они стремительно растворяются в воде. Человеку эти вещества способны быстро дать энергию, т. к. усваиваются легко.

Во второй группе находятся крахмал, клетчатка, гликоген и пектин.

Функция в организме людей

Поступая в организм человека в основном из растительной пищи, углеводы не только позволяют высвободить из неё энергию. Их значение огромно! Существуют и другие немаловажные функции, которые выполняют углеводы организме человека:

• Очистка желудочно-кишечного тракта. Не все вещества, входящие в продукты питания, полезны для организма человека. Благодаря клетчатке и другим углеводам, происходит самоочищение. В противном случае наступала бы интоксикация индивида.
• Глюкоза позволяет питать ткани головного мозга, сердечной мышцы, участвует в образовании ключевого для работы печени компонента – гликогена.
• Повышение иммунитета и защита организма. Гепарин предотвращает чрезмерную свёртываемость крови, а полисахариды способны наполнить кишечник необходимыми активными веществами для борьбы с инфекциями.
• Строительство тела человека. Без углеводов невозможно появление некоторых видов клеток в организме. Синтез нуклеиновых кислот и клеточной мембраны является ярким примером.
• Регуляция обменных процессов. Углеводы способны ускорять или замедлять окисление.
• Помощь в расщеплении и усвоении белков и жиров, поступающих с пищей. Отметим, что учитывают сочетаемость различных видов углеводов с белками и жирами, чтобы их расщеплять было проще.

Чтобы углеводы помогали, а не вредили организму человека, необходимо употреблять их в ограниченном количестве.

Заболевания, вызванные переизбытком углеводов

Основная проблема, которую может получить человек при злоупотреблении углеводами, – нарушение обмена веществ. Он запускает уже другие нежелательные последствия, в частности:

• уменьшение скорости расщепления питательных веществ;
• нарушение гормонального фона;
• повышение уровня отложения жиров за счёт перехода углеводов в жировые молекулы;
• развитие или прогрессирование сахарного диабета, т. к. истощаются клетки поджелудочной железы, вырабатывающей инсулин.

Повышение уровня глюкозы в составе крови запускает ряд негативных изменений. В частности, увеличивается вероятность склеивания тромбоцитов, что приводит к образованию тромбов. Сами сосуды становятся хрупкими, что обостряет проблемы с сердцем и повышает риск инсульта или инфаркта.

В ротовой полости глюкоза и фруктоза в сочетании с кислотами способны создавать среду для развития патогенной микрофлоры. В итоге разрушается эмаль зубов, развивается кариес, а цвет становится непривлекательным.

Сколько нужно употреблять углеводов?

Для того чтобы сбалансировать собственное питание, рекомендуется придерживаться следующих норм потребления углеводов:

• детям до одного года необходимо давать по 13 г углеводов на 1 кг веса;
• для взрослого человека до 30 лет, не испытывающего сильных физических нагрузок, нужно 300–350 г в сутки этих веществ;
• после 30 лет норма снижается на 50 г;
• для женщин все нормы должны быть на 30–50 г меньше;
• для занимающихся спортом и ведущих активный образ жизни людей допускается превышение нормы на 40–50 г в сутки.

Пищевых волокон или клетчатки должно быть не менее 20 г, чтобы самоочищение кишечника работало хорошо.

Следует помнить, что существует вероятность аллергической реакции на . Поэтому нужно перед включением их в рацион малыша исключить возможность индивидуальной непереносимости. Делать это лучше в утренние часы.

Богатые углеводами продукты не следует употреблять в вечернее время, когда замедляются обменные процессы в организме. К тому же энергия, которую они позволят выделить, останется невостребованной. Это не касается людей, работающих в ночное время или по сменам. Для них нужно составлять индивидуальный режим питания.

Полезно знать, что для некоторых сладких продуктов имеет значение не только объём сахаров в 100 г продукта, но и количество влаги. Вода легко выводится из организма, оставляя в работе моносахариды. Если её в продукте много, то может оказаться, что глюкозы и других сахаров человек получает больше, чем нужно.

Одно яблоко, съеденное в течение дня, которое якобы способно обеспечить нужным количеством клетчатки, не поможет организму. Необходимо до 5 несладких фруктов, чтобы достичь нормального уровня суточного потребления.

Нельзя выбирать только крахмалосодержащие углеводы или моносахара. Для того чтобы обеспечить организм всем необходимым, баланс между ними должен быть примерно 1:1,5 в пользу первых (каш, хлеба и т. д.).

Если не запивать водой или жидкостью продукты, в которых много подобных элементов, то риск их превращения в жиры в случае превышения нормы потребления снижается. Поэтому пить лучше через час после еды.

Свежевыжатые соки стоит употреблять в разбавленном виде, чтобы не давать нагрузку на внутренние системы и одновременно уменьшить калорийность продукта.

Вывод прост: если к употреблению углеводов подойти грамотно, их употребление принесёт организму только пользу!