От чего зависит растворимость в воде углеводов. Виды простых и сложных углеводов и их источники

Углеводы – это органические соединения, которые состоят из одного либо нескольких простых молекул сахара. Их можно классифицировать на три группы - это моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Все они отличаются по составу молекул сахара и по-разному действуют на организм. Для чего нужны нерастворимые углеводы? Условно эти органические соединения можно разделить на углеводы нерастворимые в воде и растворимые. К растворимым углеводам относятся моносахариды. Но только в том случае, если они имеют альфа-конфигурацию. Эти элементы легко перевариваются в пищеварительном тракте.Нерастворимые углеводы обозначают как клетчатку, которая включает в себя целлюлозу, гемицеллюлозу, пектин, камеди, растительный клей и лигнин. Все эти добавки имеют различные химические свойства и применяются для профилактики заболеваний у животных.

К нерастворимым углеводам относятся моносахариды, имеющие бета-конфигурацию, так как они намного устойчивее к пищеварительным ферментам. Летучие жирные кислоты (ЛКЖ) являются одним из самых важных источников энергии для организма. Но следует отметить, что только для травоядных, так как у мясоедов пищеварительные процессы ограничены, и эти кислоты не представляют для них энергетической ценности. Корма с такими добавками в основном дают тем животным, которым необходимо снизить избыточный вес. Если в рационе животного не преобладают углеводы, это существенно не влияет на его организм, поскольку он может использовать белки тела для создания глюкозы.

Какие углеводы нерастворимы в воде? К ним можно отнести крахмал, целлюлозу, хитин и гликоген. Все они выполняют функцию структурирующую, защитную и запасающую энергию в организме. Для чего нам нужны углеводы? Углеводы – это неотъемлемая часть человеческого организма, которая позволяет ему функционировать. Благодаря им живой организм наполняется энергией для дальнейшей жизнедеятельности. Именно благодаря этим органическим соединениям уровень глюкозы не влияет на выбросы инсулина в кровь, а это в свою очередь не приводит к более серьезным последствиям.

В основном все потребляемые углеводы растворяются в воде и так с пищей попадают в организм человека. Однако необходимо помнить о том, что нужно регулировать потребляемые углеводы, так как их недостаток либо избыток могут привести к нежелательным последствиям. Избыток этих веществ может привести к разнообразным заболеваниям, начиная от сердечно-сосудистых и заканчивая сахарным диабетом. Недостаток же, наоборот, провоцирует нарушения в обмене жиров, понижение уровня сахара и многие другие заболевания. фраза 1: углеводы нерастворимые в воде фраза 2: какие углеводы нерастворимы в воде фраза 3: углеводы растворяются в воде

Функции растворимых углеводов : транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

Моносахариды: глюкоза – основной источник энергии для клеточного дыхания. Фруктоза – составная часть нектара цветов и фруктовых соков. Рибоза и дезоксирибоза – структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК.

Дисахариды: сахароза (глюкоза + фруктоза) – основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях. Лактоза (глюкоза + галактоза) – входит в состав молока млекопитающих. Мальтоза (глюкоза + глюкоза) – источник энергии в прорастающих семенах.

Полимерные углеводы : крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Они не растворимы в воде.

Функции полимерных углеводов : структурная, запасающая, энергетическая, защитная.

Крахмал состоит из разветвленных спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.

Целлюлоза – полимер, образованный остатками глюкозы, состоящими из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток.

Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы. Основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Гликоген – запасное вещество животной клетки. Гликоген еще более ветвистый, чем крахмал и хорошо растворимы в воде.

Липиды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода. Виды липидов: жиры, воска, фосфолипиды. Функции липидов: запасающая – жиры, откладываются в запас в тканях позвоночных животных.Энергетическая – половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды. Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка. Защитная – подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений. Структурная – фосфолипиды входят в состав клеточных мембран. Теплоизоляционная – подкожный жир помогает сохранить тепло. Электроизоляционная – миелин, выделяемый клетками Шванна (образуют оболочки нервных волокон), изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов. Питательная – некоторые липидоподобные вещества способствуют наращиванию мышечной массы, поддержанию тонуса организма. Смазывающая – воски покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды. Восковым налетом покрыты листья многих растений, воск используется в строительстве пчелиных сот. Гормональная – гормон надпочечников – кортизон и половые гормоны имеют липидную природу.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИИ

Часть А

А1. Мономером полисахаридов может быть:

1) аминокислота 3) нуклеотид

2) глюкоза 4) целлюлоза

А2. В клетках животных запасным углеводом является:

1) целлюлоза 3) хитин

2) крахмал 4) гликоген

А3. Больше всего энергии выделится при расщеплении:

1) 10 г белка 3) 10 г жира

2) 10 г глюкозы 4) 10 г аминокислоты

А4. Какую из функций липиды не выполняют?

энергетическую 3) изоляционную

каталитическую 4) запасающую

А5. Липиды можно растворить в:

1) воде 3) соляной кислоте

2) растворе поваренной соли 4) ацетоне

Часть В

В1. Выберите особенности строения углеводов

1) состоят из остатков аминокислот

2) состоят из остатков глюкозы

3) состоят из атомов водорода, углерода и кислорода

4) некоторые молекулы имеют разветвленную структуру

5) состоят из остатков жирных кислот и глицерина

6) состоят из нуклеотидов

В2. Выберите функции, которые углеводы выполняют в организме

1) каталитическая 4)строительная

2) транспортная 5) защитная

3) сигнальная 6) энергетическая

ВЗ. Выберите функции, которые липиды выполняют в клетке

1) структурная 4) ферментативная

2) энергетическая 5) сигнальная

3) запасающая 6) транспортная

В4. Соотнесите группу химических соединений с их ролью в клетке

Часть С

С1. Почему в организме не накапливается глюкоза, а накапливается крахмал и гликоген?

С2. Почему именно мыло смывает жир с рук?

Функции растворимых углеводов : транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

Моносахариды: глюкоза – основной источник энергии для клеточного дыхания. Фруктоза – составная часть нектара цветов и фруктовых соков. Рибоза и дезоксирибоза – структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК.

Дисахариды: сахароза (глюкоза + фруктоза) – основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях. Лактоза (глюкоза + галактоза) – входит в состав молока млекопитающих. Мальтоза (глюкоза + глюкоза) – источник энергии в прорастающих семенах.

Полимерные углеводы : крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Они не растворимы в воде.

Функции полимерных углеводов : структурная, запасающая, энергетическая, защитная.

Крахмал состоит из разветвленных спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.

Целлюлоза – полимер, образованный остатками глюкозы, состоящими из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток.

Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы. Основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Гликоген – запасное вещество животной клетки. Гликоген еще более ветвистый, чем крахмал и хорошо растворимы в воде.

Липиды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода. Виды липидов: жиры, воска, фосфолипиды. Функции липидов: запасающая – жиры, откладываются в запас в тканях позвоночных животных. Энергетическая – половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды. Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка. Защитная – подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений. Структурная – фосфолипиды входят в состав клеточных мембран. Теплоизоляционная – подкожный жир помогает сохранить тепло. Электроизоляционная – миелин, выделяемый клетками Шванна (образуют оболочки нервных волокон), изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов. Питательная – некоторые липидоподобные вещества способствуют наращиванию мышечной массы, поддержанию тонуса организма. Смазывающая – воски покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды. Восковым налетом покрыты листья многих растений, воск используется в строительстве пчелиных сот. Гормональная – гормон надпочечников – кортизон и половые гормоны имеют липидную природу.

14. Ферменты, их роль в клетке.

Ферменты (энзимы) - это специфические белки, которые присутствуют во всех живых организмах и играют роль биологических катализаторов.

Химические реакции в живой клетке протекают при определенной температуре, нормальном давлении и определенной кислотности среды. В таких условиях реакции синтеза ила распада веществ протекали бы в клетке очень медленно, если бы не подвергались воздействиям ферментов.

Все процессы в живом организме прямо или косвенно осуществляются с участием ферментов. Например, под их действием составные компоненты пищи (белки, углеводы, липиды) расщепляются до более простых соединений, из которых синтезируются новые, свойственные данному виду макромолекулы. Поэтому нарушения образования и активности ферментов нередко ведут к возникновению тяжелых болезней.

По пространственной организации ферменты состоят из нескольких полипептидных цепей и обычно обладают четвертичной структурой.

Кроме того, ферменты в своем составе могут иметь и небелковые структуры. Белковая часть носит название апофермент , а небелковая - кофактор или кофермент (коэнзим ).

Предшественниками многих коферментов являются витамины.

Ферментативный катализ подчиняется тем же законам, что и неферментативный (в химической промышленности), однако в отличие от него характеризуется высокой степенью специфичности (фермент катализирует только определенную реакцию или действует только на один тип связи). Этим обеспечивается тонкая регуляция всех жизненно важных процессов (дыхание, пищеварение, фотосинтез и др.), протекающих в клетке и организме. Например, фермент уреаза катализирует расщепление лишь одного вещества - мочевины (H 2 N-СО-NH 2 + Н 2 O → 2NH 3 + СO 2), не оказывая каталитического действия на структурно-родственные соединения.

Специфичность действия ферментов объясняет теория активного центра . Согласно ей, в молекуле каждого фермента имеется один или более участков, обеспечивающих специфическое взаимодействие фермента и вещества (субстрата). Активным центром выступает или функциональная группа (например, ОН-группа серина), или отдельная аминокислота. Обычно же для каталитического действия необходимо сочетание нескольких (в среднем от 3 до 12) расположенных в определенном порядке аминокислотных остатков. Активный центр может также формироваться ионами металлов, витаминами и другими соединениями небелковой природы - коферментами, или кофакторами. Под действием фермента происходит ослабление химических связей субстрата, и катализируемая реакция протекаете меньшей начальной затратой энергии, а следовательно, с большей скоростью. Например, одна молекула фермента каталазы может расщепить за 1 мин. более 5 млн молекул пероксида водорода (H 2 O 2), являющегося продуктом окисления в организме различных соединений.

На заключительном этапе химической реакции фермент-субстратный комплекс распадается с образованием конечных продуктов и свободного фермента, который вновь связывается с молекулами субстрата.

Скорость ферментативных реакций зависит от многих факторов: природы и концентрации фермента и субстрата, температуры, давления, кислотности среды, наличия ингибиторов и т. д. Например, при температурах, близких к нулю, скорость биохимических реакций замедляется до минимума. Это свойство широко используется в различных отраслях народного хозяйства, особенно в сельском хозяйстве и медицине. В частности, консервация различных органов (почки, сердце, селезенка, печень) перед их пересадкой больному происходит при охлаждении, чтобы снизить интенсивность биохимических реакций и тем самым продлить время жизни органов.

15. Строение и функции частей и органоидов клетки, их взаимосвязи как основа ее целостности.

Каждая из частей клетки, с одной стороны, является обособленной структурой со специфи­ческим строением и функциями, а с другой - компонентом более сложной системы, называе­мой клеткой. Большая часть наследственной информации эукариотической клетки сосредоточена в ядре, однако само ядро не в состоянии обеспечить ее реализацию, поскольку для этого необхо­димы как минимум цитоплазма, выступающая как основное вещество, и рибосомы, на которых и происходит этот синтез. Большинство рибосом расположено на гранулярной эндоплазматической сети, откуда белки чаще всего транспортируются в комплекс Гольджи, а затем после моди­фикации - в те части клетки, для которых они предназначены. Мембранные упаковки белков и углеводов могут встраиваться в мембраны органоидов и цитоплазматическую мембрану, обеспе­чивая их постоянное обновление. От комплекса Гольджи отшнуровываются также выполняющие важнейшие функции лизосомы и вакуоли. Например, без лизосом клетки быстро превратились бы в своеобразную свалку отработанных молекул и структур.

Протекание всех этих процессов требует энергии, вырабатываемой митохондриями, а у расте­ний - и хлоропластами. И хотя эти органоиды являются относительно автономными, т. к. имеют собственные молекулы ДНК, часть их белков все равно кодируется ядерным геномом и синтези­руется в цитоплазме.

Таким образом, клетка представляет собой неразрывное единство составляющих ее компонен­тов, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию.

Метаболизм: энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь. Ферменты, их химическая природа, роль в метаболизме. Стадии энергетического обмена. Брожение и дыхание. Фотосинтез, его значение, космическая роль. Фазы фотосинтеза. Световые и темновые реакции фотосинтеза, их взаимосвязь. Хемосинтез. Роль хемосинтезирующих бактерий на Земле.

16. Многообразие клеток.

17. Вирусы - доклеточная форма, возбудители заболеваний.

1. Вирусы - живые существа или неживые объекты? Особенность - неклеточное строение вирусов; состоят из молекулы ДНК или иРНК, окруженной молекулами белка подобно оболочке.

2. Проявление вирусами признаков жизнедеятельности только в клетках других организмов, отсутствие собственного обмена веществ, способности самостоятельно размножаться вне клеток других организмов, существование в форме кристалла.

4. Вирусы - возбудители многих тяжелых заболеваний: СПИДа, бешенства, полиомиелита, гриппа, оспы и др., инфекционность- характерный признак вирусов.

5. Пути заражения ВИЧ-инфекцией, бешенством, полиомиелитом, оспой и меры профилактики заболеваний, вызываемых вирусами.

18. Профилактика ВИЧ-инфекции и заболевания СПИДом.

ВИЧ-инфекция - это медленно прогрессирующее вирусное заболевание иммунной системы, приводящее к ослаблению иммунной защиты от опухолей и инфекций. Стадия ВИЧ-инфекции, при которой из-за снижения иммунитета у человека появляются вторичные инфекционные или опухолевые заболевания, называется синдромом приобретенного иммунодефицита (СПИД).

Если при ВИЧ лечения не проводится, он почти всегда истощает иммунную систему. В результате организм становится уязвимым к одному или нескольким опасным для жизни заболеваниям, которые обычно не воздействуют на здоровых людей. Эта стадия ВИЧ-инфекции называется СПИДом или синдромом приобретенного иммунодефицита. Чем сильнее повреждена иммунная система, тем выше риск смерти в результате оппортунистических инфекций.

Эксперты договорились об использовании термина «СПИД» в начале 1980-х годов, до открытия ВИЧ, для описания впервые появившегося синдрома сильного подавления иммунной системы. Сегодня СПИД считается более поздней стадией развития ВИЧ-инфекции и заболевания.

В отсутствии лечения время развития ВИЧ в стадию СПИДа составляет обычно 8-10 лет. В то же время промежуток между появлением инфекции и возникновением симптомов колеблется – он, как правило, короче у лиц, инфицированных в результате переливания крови, и у больных детей. Факторы, которые изменяют естественную историю развития ВИЧ-инфекции, называют «кофакторами», определяющими прогрессирование заболевания. Были исследованы различные потенциальные кофакторы, включая генетические факторы, возраст, пол, путь передачи инфекции, курение, диету и другие инфекционные заболевания. Имеются обоснованные данные о том, что заболевание прогрессирует быстрее, если заражение ВИЧ-инфекцией произошло в более позднем возрасте.

В современных условиях именно с помощью усиления профилактики ВИЧ существует шанс для «купирования» эпидемии, чтобы обеспечить сохранение человеческих жизней и нормальное функционирование экономики.

Уровни профилактики:

Личностный уровень – воздействие, направленное на отдельного человека с целью сохранения его здоровья.

Семейный уровень (уровень ближайшего окружения) – воздействие, направленное на семью человека и его ближайшее окружение (друзья и все, кто непосредственно взаимодействует с человеком) с целью создания условий, при которых сама среда будет носить безопасный характер и помогать формировать ценности здоровья, заботы о себе.

Социальный уровень – воздействие на общество в целом, с целью изменения общественных норм по отношению к социально-нежелательным (рискованным) практикам.

19. Клеточный метаболизм.

Что такое метаболизм?

Метаболизм, или обмен веществ, - это совокупность процессов поступления веществ из окружающей среды, их превращений в организме и выведения из организма продуктов жизнедеятельности. В результате обмена веществ в организме сохраняется постоянство состава клеток и клеточных структур путем обновления их по мере необходимости, а также поддерживается их энергетический баланс. Процессы обмена веществ в клетках характеризуются высокой упорядоченностью и строгой последовательностью идущих в них биохимических реакций, участием в них различных ферментов и всех клеточных структур.

Обмен веществ (смотрите также Метаболизм) - совокуп­ность протекающих в живых организмах химических пре­вращений, которые обеспечивают их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружаю­щей средой. Схема обмена веществ живого организма Благодаря обмену веществ происходит рас­щепление и синтез молекул, что входят в состав клеток, образование, разрушение и обновление клеточных струк­тур и межклеточного вещества. Например, у человека по­ловина всех тканевых белков расщепляется и строится заново в среднем в течение 80 суток, белки печени и сыворотки крови наполовину обновляются каждые 10 суток, а белки мышц - 180, отдельные ферменты печени - каждые 2-4 часа. Обмен веществ неотделим от процессов превращения энергии: потенциальная энергия химических связей сложных органических молекул в результате хими­ческих превращений переходит в другие виды энергии, используемой на синтез новых соединений, для поддержа­ния структуры и функции клеток, температуры тела, для совершения работы и т.д. Все реакции обмена веществ и превращения энергии протекают при участии биологичес­ких катализаторов-ферментов. У самых разных организмов обмен веществ отличается упорядоченностью и сходством последовательности ферментативных превращений, не­смотря на большой ассортимент химических соединений, вовлекаемых в обмен. В то же время для каждого вида характерен особый, закрепленный генетически тип обмена веществ, обусловленный условиями его существования. Обмен веществ складывается из двух взаимосвязан­ных, одновременно протекающих в организме процес­сов: ассимиляции или анаболизма, диссимиляции или катаболизма. В ходе катаболических превращений происходит расщепление крупных органических молекул до простых соединений с одновременным выделением энергии, кото­рая запасается в форме богатых энергией фосфатных свя­зей, главным образом в молекуле АТФ. Катаболические превращения обычно осуществляются в результате гидро­литических и окислительных реакций и протекают как в отсутствие кислорода (анаэробный путь - гликолиз, броже­ние), так и при его участии (аэробный путь - дыхание). Второй путь эволюционно более молодой и в энергетичес­ком отношении более выгодный. Он обеспечивает полное расщепление органических веществ до CO2 и H2O. Разно­образные органические соединения в ходе катаболических процессов превращаются в ограниченное число небольших молекул (помимо CO2 и H2O); например, углеводы - в триозофосфаты и пируват. Конечные продукты азотистого обмена - мочевина, аммиак, мочевая кислота. В ходе анаболических превращений происходит био­синтез сложных молекул из простых молекул-предшест­венников. Автотрофные организмы (зеленые растения и некоторые бактерии) могут осуществлять первичный син­тез органических соединений из CO2 с использованием энергии солнечного света - фотосинтез. Гетеротрофы синтезируют органические соединения только за счет энергии и продуктов, образующихся в ре­зультате катаболических превращений. Исходным сырьем для процессов биосинтеза являются простые органические соединения. Каждая клетка синтезирует характерные для нее белки, жиры, углеводы и другие соединения. Напри­мер, гликоген мышц синтезируется в мышечных клетках, а не доставляется кровью из печени. Совокупность катаболических и анаболических реак­ций, протекающих в клетке в любой данный момент, составляет ее метаболизм.

Источник: www.bioaa.info

20. Энергетический обмен.

В процессе брожения энергетический обмен обычно подразделяется на три этапа. Первый этап - подготовительный. На этом этапе молекулы сложных углеводов, жиров и белков распадаются на мелкие - глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты; крупные молекулы нуклеиновых кислот - на нуклеотиды. В этих реакциях выделяется небольшое количество энергии, которая рассеивается в виде теплоты.

Второй этап - неполный , во время которого осуществляется бескислородное расщепление, протекает в цитоплазме клетки. Он называется также анаэробным дыханием (гликолиз) или брожением . Термин «брожение» обычно применяют к процессам, протекающим в клетках растений или микроорганизмов. На этом этапе продолжается дальнейшее расщепление веществ при участии ферментов. Например, в мышцах в результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы молочной кислоты. В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и АДФ и за счет энергии, выделившейся в результате их расщепления, образуются молекулы АТФ.

У дрожжевых грибов молекула глюкозы в бескислородных условиях расщепляется на этиловый спирт и диоксид углерода. Этот процесс называется спиртовым брожением .

У других микроорганизмов процесс гликолиза завершается образованием ацетона, уксусной кислоты и др. Во всех случаях распад одной молекулы глюкозы сопровождается образованием двух молекул АТФ. При бескислородном расщеплении глюкозы до образования молочной кислоты 40% выделяемой энергии сохраняется в молекуле АТФ, а остальная энергия рассеивается в виде теплоты.

Третий этап энергетического обмена называется аэробным дыханием , или кислородным расщеплением . Этот этап энергетического обмена также ускоряется с помощью ферментов. Вещества, образовавшиеся в клетке на предыдущих этапах, при участии кислорода распадаются на конечные продукты СО 2 и Н 2 О. В процессе кислородного дыхания выделяется большое количество энергии, которая накапливается в молекулах АТФ. При расщеплении двух молекул молочной кислоты при доступе кислорода образуются 36 молекул АТФ. Следовательно, основную роль в обеспечении клетки энергией играет аэробное дыхание. Все живые организмы по способу получения энергии делятся на две большие группы: автотрофные и гетеротрофные .

21. Преобразование энергии и клетке.

Обязательным условием существования любого организма является постоянный приток питательных веществ и постоянное выделение конечных продуктов химических реакций, происходящих в клетках. Питательные вещества используются организмами в качестве источника атомов химических элементов (прежде всего атомов углерода), из которых строятся либо обновляются все структуры. В организм, кроме питательных веществ, поступают также вода, кислород, минеральные соли.

Поступившие в клетки органические вещества (или синтезированные в ходе фотосинтеза) расщепляются на строительные блоки - мономеры и направляются во все клетки организма. Часть молекул этих веществ расходуется на синтез специфических органических веществ, присущих данному организму. В клетках синтезируются белки, личиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие вещества, которые выполняют различные функции (строительную, каталитическую, регуляторную, защитную и т. д.).

Другая часть низкомолекулярных органических соединений, поступивших в клетки, идет на образование АТФ, в молекулах которой заключена энергия, предназначенная непосредственно для выполнения работы. Энергия необходима для синтеза всех специфических веществ организма, поддержания его высокоуно-рядоченной организации, активного транспорта веществ внутри клеток, из одних клеток в другие, из одной части организма в другую, для передачи нервных импульсов, передвижения организмов, поддержания постоянной температуры тела (у птиц и млекопитающих) и для других целей.

В ходе превращения веществ в клетках образуются конечные продукты обмена, которые могут быть токсичными для организма и выводятся из него (например, аммиак). Таким образом, все живые организмы постоянно потребляют из окружающей среды определенные вещества, преобразуют их и выделяют в среду конечные продукты.

Совокупность химических реакций, происходящих в организме, называется обменом веществ нли метаболизмом. В зависимости от общей направленности процессов выделяют катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (диссимиляция) -совокупность реакций, приводящих к образованию простых соединений из более сложных. К катаболическим относят, например, реакции гидролиза полимеров до мономеров и расщепление последних до углекислого газа, воды, аммиака, т. е. реакции энергетического обмена, в ходе которого происходит окисление органических веществ и синтез АТФ.

Анаболизм (ассимиляция) - совокупность реакций синтеза сложных органических веществ из более простых. Сюда можно отнести, например, фиксацию азота и биосинтез белка, синтез углеводов из углекислого газа и воды в ходе фотосинтеза, синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других веществ.

Синтез веществ в клетках живых организмов часто обозначают понятием пластический обмеи, а расщепление веществ и их окисление, сопровождающееся синтезом АТФ, -энергетическим обменом. Оба вида обмена составляют основу жизнедеятельности любой клетки, а следовательно, и любого организма и тесно связаны между собой. С одной стороны, все реакции пластического обмена нуждаются в затрате энергии. С другой стороны, для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный синтез ферментов, так как продолжительность их жизни невелика. Кроме того, вещества, используемые для дыхания, образуются в ходе пластического обмена (например, в процессе фотосинтеза).

22. Значение АТФ.

В цитоплазме каждой клетки, а также в митохондриях, хлоропластах и ядрах содержится аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она поставляет энергию для большинства реакций, происходящих в клетке. С помощью АТФ клетка синтезирует новые молекулы белков, углеводов, жиров, избавляется от отходов, осуществляет активный транспорт веществ, биение жгутиков и ресничек и т. д.

Молекула АТФ представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, пятиуглеродным сахаром рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты. Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями:

Связи между фосфатными группами не очень прочные, и при их разрыве выделяется большое количество энергии. В результате гидролитического отщепления от АТФ фосфатной группы образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) н высвобождается порция энергии:

АДФ также может подвергаться дальнейшему гидролизу с отщеплением еще одной фосфатной группы и выделением второй порции энергии; при этом АДФ преобразуется в аденозин-монофосфат (АМФ), который далее не гидролизуется:

АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ и в процессе фотосинтеза. Этот процесс называется фосфорилированием. При этом должно быть затрачено не менее 40 кДж/моль энергии, которая аккумулируется в макроэргических связях:

Следовательно, основное значение процессов дыхания и фотосинтеза определяется тем, что они поставляют энергию для синтеза АТФ, с участием которой в клетке выполняется большая часть работы.

Таким образом, АТФ - это главный универсальный поставщик энергии в клетках всех живых организмов.

АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2 400 раз в сутки, так что ее средняя продолжительность жизни менее 1 мин. Синтез АТФ осуществляется главным образом в митохондриях и хлоропластах (частично в цитоплазме). Образовавшаяся здесь АТФ направляется в те участки клетки, где возникает потребность в энергии.

23. Пластический обмен.

Получаемый кислород, органические вещества, вода и минеральные соли преобразуются, и человек выделяет наружу конечные продукты метаболизма, как вода, креатинин, азотосодержащие соединения, соли мочевой кислоты и другие излишки, поддерживая этим основную функцию обмена веществ. Метаболизм человека состоит из противоположных, но неотделимых действий ассимиляции (пластического обмена) и диссимиляции (энергетического обмена).

Организм, вследствие расщепления, пополняется необходимой энергией, частью которой делиться с окружающей средой в виде рассеивания тепла. Сочетание таких процессов, определяющих условия усвоения и накопления необходимой энергии, составляют суть пластического обмена и жизнедеятельности в целом.

24. Биосинтез белка.

Биосинтез белка – один из важнейших процессов обмена веществ в клетке. В ходе такого синтеза формируются биополимеры – сложные молекулы белков, состоящие из мономеров – аминокислот (см. § 4). Биосинтез белков протекает в цитоплазме клетки, а точнее – на рибосомах с участием матричной РНК – мРНК (еще ее называют информационной РНК – иРНК) и транспортной РНК (тРНК) под контролем ДНК ядра.

Выяснение роли ДНК и РНК в процессе биосинтеза белков в клетке – одно из замечательных достижений биологической науки середины XX в.

Биосинтез белков включает два этапа: транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция . Транскрипция (от лат. transcriptio – переписывание) – это биосинтез молекул матричной РНК (мРНК), происходящий в ядре на основе молекулы ДНК.

В ходе транскрипции фермент РНК-полимераза передвигается вдоль молекулы ДНК. При этом фермент удерживает на себе нуклеотиды растущей цепи мРНК, которая синтезируется на основе одной из цепей молекулы ДНК из нуклеотидов, находящихся в ядерном матриксе (рис. 16).

Рис. 16. Схема биосинтеза белка
Матричная РНК (мРНК) – это одноцепочечная структура, и транскрипция идет с одной цепи молекулы ДНК. В результате транскрипции образуется молекула мРНК, представляющая собой точную копию участка одной из цепей ДНК (напомним, что в молекуле РНК азотистое основание тимин заменено на урацил). По длине каждая из молекул мРНК в сотни раз короче, чем молекула ДНК. Это связано с тем, что каждая мРНК является копией не всей молекулы ДНК, а только ее части – одного гена или группы рядом стоящих генов, содержащих информацию о структурах белков, необходимых для выполнения одинаковых функций.

При участии ферментов на соответствующих участках молекулы ДНК синтезируется не только мРНК, но и другие РНК – транспортная (тРНК), рибосомальная (рРНК). Затем синтезированные РНК направляются из ядра через ядерные поры в цитоплазму, к месту синтеза белка – рибосомам.

Трансляция . В рибосомах синтезируются полипептидные цепи белков на матрице мРНК, т. е. осуществляется трансляция (лат. translatio – перевод, перенесение).

Сборка белковых молекул происходит в рибосомах. При атом одна мРНК связывается с несколькими рибосомами, образуя сложную структуру – полисому. На полисоме одновременно идет синтез многих молекул одного белка.

Аминокислоты, из которых синтезируются белковые молекулы, доставляются к рибосомам молекулами тРНК. Они имеют относительно небольшие размеры (в них входят от 70 до 90 нуклеотидов) и напоминают по форме лист клевера (см. рис. 16).

На вершине «листа» каждой тРНК (напомним, что разновидностей тРНК столько, сколько существует триплетов, шифрующих аминокислоты) имеется антикодон. Он представляет собой последовательность трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам триплета в мРНК. Специальный фермент опознает тРНК и присоединяет к «черешку» листа ту из аминокислот, которая кодируется одним из триплетов мРНК.

Транспортные РНК поступают в рибосомы. Участок рибосомы, в котором происходит сборка белковых молекул, называется функциональным центром рибосомы (ФЦР). В ФЦР всегда расположены только два триплета мРНК. К каждому триплету (кодону) мРНК присоединяется тРНК с комплементарным антикодоном (см. рис. 15).

Между аминокислотами под влиянием ферментов образуется пептидная связь, и аминокислота с первой тРНК (обозначим для удобства тРНК порядковыми номерами) оказывается присоединенной ко второй тРНК. Первая тРНК, освободившись от аминокислоты, выходит из рибосомы. Затем рибосома перемещается по мРНК на расстояние, равное одному триплету, и в ФЦР оказывается уже следующий триплет. Процесс сборки продолжается: пептидная связь возникает между аминокислотами, доставленными второй и третьей тРНК и т. д.

Пептидная цепочка удлиняется до тех пор, пока процесс трансляции не доходит до одного из стоп-кодонов – УАА, УАГ, УГА, которые информации об аминокислотах не несут. Как только это происходит, трансляция завершается и полипептидная цепочка покидает рибосому, погружаясь в канал эндоплазматической сети.

Каждый раз в результате трансляции синтезируется полипептидная цепь молекулы белка, точно соответствующая наследственной информации, записанной в ДНК. Скорость сборки одной молекулы белка, состоящей из 200 – 300 аминокислот, равна 1 – 2 мин. Общая схема биосинтеза белка может быть представлена следующим образом:

ДНК → (транскрипция) → мРНК → (трансляция) → белок.

Реакции матричного синтеза. Процессы трансляции, транскрипции и репликации (самоудвоения) ДНК называют реакциями матричного синтеза (от лат. matrix – штамп, форма с углублением). Эти реакции осуществляются только в живых клетках и в точном соответствии с планом, заложенным в структуре уже существующих молекул, которые играют роль матриц. Такими молекулами являются молекулы ДНК (во время репликации и транскрипции) и мРНК (во время трансляции). Таким образом, роль матрицы могут выполнять как молекулы ДНК, так и молекулы РНК.

Матричный синтез обеспечивает высокую точность передачи наследственной информации и высокую скорость синтеза макромолекул. В основе матричного синтеза лежит принцип комплементарности.

В настоящее время в науке достаточно подробно исследован механизм передачи наследственной информации. Однако остается целый ряд еще не решенных проблем. Одна из них – изучение механизмов, регулирующих активность генов. Все клетки многоклеточного организма имеют одинаковый набор генов. И тем не менее клетки разных тканей отличаются по строению, функциям, составу белков.

Специализация клетки определяется не всеми имеющимися в ней генами, а только теми, с которых была осуществлена транскрипция на мРНК и наследственная информация реализована в виде белков. Даже в одной и той же клетке скорость синтеза белковых молекул может быть различной в зависимости от условий среды и потребности в белке самой клетки.

Вероятно, существует какой-то механизм, регулирующий «включение» и «выключение» генов на разных этапах жизни клетки. Впервые объяснение этого механизма в 1961 г. предприняли французские биологи Ф. Жакоб, А. Львов и Ж. Моно на примере регуляции белкового синтеза у бактерий. За свою работу эти ученые удостоены Нобелевской премии.

Как происходит регуляция активности генов в эукариотических клетках, до сих пор неясно. Познание регуляторных механизмов транскрипции и трансляции необход

Углеводы - это альдегидоспирты или кетоспирты и их производные. В природе углеводы содержатся главным образом в растениях. В организме человека углеводов около 1%.

Основным природным углеводом является глюкоза, которая может находиться как в свободном виде (моносахарид), так и в составе олигосахаридов (сахароза, лактоза и др.) и полисахаридов (клетчатка, крахмал, гликоген).

Эмпирическая формула глюкозы СбН1206. Однако, как известно, глюкоза может иметь различные пространственные формы (ациклическую и циклические). В организме человека почти вся глюкоза (свободная и входящая в олиго- и полисахариды) находится в циклической а-пиранозной форме:

Свободная глюкоза в организме человека в основном находится в крови, где ее содержание довольно постоянно и колеблется в узком диапазоне от 3,9 до 6,1 ммоль/л (70-110 мг%).

Другим углеводом, типичным для человека и высших животных, является гликоген. Состоит гликоген из сильно разветвленных молекул большого размера, содержащих десятки тысяч остатков глюкозы. Эмпирическая формула гликогена - (С6Н10О5)п (С6Н10О5 - остаток глюкозы).

Гликоген является запасной, резервной формой глюкозы. Основные запасы гликогена сосредоточены в печени (до 5-6% от массы печени) и в мышцах (до 2-3% от их массы).

Глюкоза и гликоген в организме выполняют энергетическую функцию, являясь главными источниками энергии для всех клеток организма.

Растворимые в воде углеводы.

Моносахариды:

глюкоза- основной источник энергии для клеточного дыхания;

фруктоза - составная часть нектара цветов и фруктовых соков;

рибоза и дезоксирибоза - структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК;

Дисахариды:

сахароза (глюкоза + фруктоза) - основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях;

лактоза (глюкоза-Н галактоза)- входит в состав молока млекопитающих;

мальтоза (глюкоза + глюкоза) - источник энергии в прорастающих семенах.

Функции растворимых углеводов: транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

Не растворимые в воде углеводы:

Крахмал - смесь двух полимеров: амилозы и амилопектина. Разветвленная спирализованная молекула, служащая запасным веществом в тканях растений;

Целлюлоза (клетчатка) - полимер, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток;

Хитин - основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов;

Гликоген - запасное вещество животной клетки. Мономером является а-глюкоза.

Функции нерастворимых углеводов: структурная, запасающая, энергетическая, защитная.

Липиды - группа разнообразных по строению веществ, обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами: липиды не растворяются в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (керосин, бензин, бензол, гексан и др.).

Липиды делятся на жиры и жироподобные вещества (липоиды).

Молекула жира состоит из остатка спирта - глицерина и трех остатков жирных кислот, соединенных сложноэфирной связью

Жирные кислоты, входящие в состав жиров, делятся на предельные, или насыщенные, (не имеют двойных связей) и непредельные, или ненасыщенные, (содержат одну или несколько двойных связей). Наиболее часто в состав природных жиров входят жирные кислоты, содержащие 16 или 18 атомов углерода (насыщенные: пальмитиновая, стеариновая; ненасыщенные: олеиновая, линолевая).

Отличаются друг от друга жиры разного происхождения набором жирных кислот.

Подобно углеводам жиры также являются важными источниками энергии для организма. 1 г жира при полном окислении дает около 9 ккал энергии, в то время как при полном окислении 1 г углеводов или белков выделяется только около 4 ккал. Однако жиры по сравнению с углеводами труднее окисляются и поэтому используются организмом для получения энергии во вторую очередь.

Липоиды являются обязательными компонентами всех биологических мембран. В организме человека имеются три класса липоидов: фосфолипиды, гликолипиды и стероиды.

Функции липидов:

Запасающая- жиры откладываются в запас в тканях позвоночных животных;

Энергетическая- половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды

Защитная - подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений;

Структурная - фосфолипиды входят в состав клеточных мембран;

Теплоизоляционная - подкожный жир помогает сохранить тепло;

Электроизоляционная - миелин, выделяемый клетками Шванна, изолирует некоторые нейро­ны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов;

Питательная- желчные кислоты и витамин D образуются из стероидов;

Смазывающая- воска покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды. Восковым налетом покрыты листья многих расте­ний, воск используется в строительстве пчели­ных сот;

Гормональная - гормон надпочечников - кортизон - и половые гормоны имеют липидную природу. Их молекулы не содержат жирных кислот.



biofile.ru

Углеводы

Углеводы

Общая характеристика. Углеводами называют вещества с общей формулой Сn (h3 O) m, где пит могут иметь разные значения. Само название «углеводы» отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекулах этих вешеств в том же соотношении, что и в молекуле воды. Кроме углерода, водорода и кислорода, производные углеводов могут содержать и другие элементы, например азот.

Углеводы - одна из основных групп органических веществ клеток. Они представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других органических веществ в растениях (органические кислоты, спирты, аминокислоты и др.), а также входят в состав клеток всех других организмов. В животной клетке содержится I-2% углеводов, в растительных в некоторых случаях - 85-90%.

Выделяют три группы углеводов:

• моносахариды, или простые сахара;
• олигосахариды (греч. oligos - немногочисленный) - соединения, состоящие из 2-10 последовательно соединенных молекул простых Сахаров;
• полисахариды, состоящие более чем из 10 молекул простых Сахаров или их производных.

Моносахариды, Это соединения, в основе которых лежит не-разветвленная углеродная цепочка, в которой при одном из атомов углерода находится карбонильная группа (С=0), а при всех остальных - по одной гидроксильной группе. В зависимости от длины углеродного скелета (количества атомов углерода) моносахариды разделяют на триозы (С3), гетрозы (С4), пентозы (С5), гексозы (С6), гептозы (С7). Примерами пентоз являются рибоза, дезоксирибоза, гексоз-глюкоза, фруктоза, галактоза.

Моносахариды хорошо растворяются в воде, они сладкие на вкус. В водном растворе моносахариды, начиная с пентоз, приобретают кольцевую форму.

Циклические структуры пентоз и гексоз - их обычные формы; в любой данный момент лишь небольшая часть молекул существует в виде «открытой цепи». В состав олиго- и полисахаридов также входят циклические формы моносахаридов. Кроме Сахаров, у которых все атомы углерода связаны с атомами кислорода, есть частично восстановленные сахара, важнейшим из которых является дезоксирибоза.

Олигосахариды. При гидролизе олигосахариды образуют несколько молекул простых Сахаров. В олигосахаридах молекулы простых Сахаров соединены так называемыми гликозидными связями, соединяющими атом углерода одной молекулы через кислород с атомом углерода другой молекулы, например:

К наиболее важным олигосахаридам относятся мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) и сахароза (тростниковый или свекловичный сахар):

глюкоза + глюкоза = мальтоза; глюкоза + галактоза - лактоза; глюкоза + фруктоза = саxароза.

Эти сахара называют также дисахаридами. Мальтоза образуется из крахмала в процессе его расщепления под действием ферментов амилаз. Лактоза содержится только в молоке. Сахароза наиболее распространена в растениях.

По своим свойствам дисахариды близки к моносахаридам. Они хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.

Полисахариды. Это высокомолекулярные (до 10 000 000 Да) биополимеры, состоящие из большого числа мономеров - простых Сахаров и их производных.

Полисахариды могут состоять из моносахаридов одного или разных типов. В первом случае они называются гомополисаха-риды (крахмал, целлюлоза, хитин и др.), во втором - гетеро-полисахариды (гепарин).

Полисахариды могут иметь линейную, неразветвленную структуру (целлюлоза) либо разветвленную (гликоген). Все полисахариды не растворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Некоторые из них способны набухать и ослизняться.

Наиболее важными полисахаридами являются следующие.

Целлюлоза - линейный полисахарид, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных между собой водородными связями. Каждая цепь образована 3-10 тыс. остатков P-D-тюкозы. Такая структура препятствует проникновению воды, очень прочна на разрыв, что обеспечивает устойчивость оболочек клеток растений, в составе которых 26-^0% целлюлозы.

Целлюлоза служит пищей для многих животных, бактерий и грибов. Однако большинство животных, в том числе и человек, не могут усваивать целлюлозу, поскольку железы желудочно-кишечного тракта не образуют фермента целлюлазы, расщепляющей целлюлозу до глюкозы. В то же время целлюлозные волокна играют важную роль в питании, так как они придают пище грубую консистенцию, объемность и стимулируют перистальтику кишечника.

Крахмал (у растений) и гликоген (у животных, человека и грибов) являются основными запасными полисахаридами по ряду причин: будучи нерастворимыми в воде, они не оказывают на клетку ни осмотического, ни химического влияния, что важно при длительном нахождении их в живой клетке. Твердое, обезвоженное состояние полисахаридов способствует увеличению полезной массы продукта запаса за счет экономии объема, причем существенно уменьшается вероятность потребления этих продуктов болезнетворными бактериями, грибами и другими микроорганизмами. И наконец, при необходимости запасные полисахариды легко могут быть превращены в простые сахара путем гидролиза.

Хитин образован молекулами pVD-глюкозы, в которой гидро-ксильная группа при втором атоме углерода замещена азотсодержащей группой NHCOCh4. Его длинные параллельные цепи так же, как и цепи целлюлозы, собраны в пучки. Хитин - основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Функции углеводов:

1. Энергетическая. Глюкоза - основной источник энергии, высвобождаемой в клетках живых организмов в ходе клеточного дыхания. Крахмал и гликоген составляют энергетический запас в клетках.
2. Структурная, Целлюлоза входит в состав клеточных оболочек растений; хитин служит структурным компонентом покровов членистоногих и клеточных стенок многих грибов. Некоторые олигосахариды - составная часть цитоплазмати-ческой мембраны клетки (в виде гликопротеинов и гликолипи-дов), образующая гликокаликс.Пентозы участвуют в синтезе нуклеиновых кислот (рибоза входит в состав РНК, дезоксирибоза - в состав ДНК), некоторых коферментов (например, НАД, НАДФ, кофермента А, ФАД), АМФ; принимают участие в фотосинтезе (рибулозо-дифосфат является акцептором С02 в темновой фазе фотосинтеза).
3. Защитная. У животных гепарин препятствует свертыванию крови, у растений камеди и слизи, образующиеся при повреждении тканей, выполняют защитную функцию.

Источник: Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов "Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы"

sbio.info

Какие углеводы полезные углеводы для похудения

Основная ошибка большинства худеющих заключается в том, что они полностью исключают из своего рациона углеводы, обвиняя их в появлении целлюлита и жировых складок. Углеводы жизненно важны для нормальной работы организма и мозга. Дефицит нутриента может спровоцировать головные боли, упадок сил, раздражительность, ухудшение памяти и умственной деятельности. Избежать негативных последствий и при этом не беспокоиться о своей фигуре можно, если употреблять полезные углеводы для похудения.

Зачем нужны углеводы

Углеводы являются одним из основных поставщиков энергии. При попадании в организм они расщепляются до простых сахаров – глюкозы, которая затем поступает во все клетки организма. Для полноценной работы мозга и умственной деятельности требуется вдвое больше энергии, чем остальным клеткам, так как нейроны активны непрерывно, даже во время сна. При недостатке углеводов организм заимствует энергию из минералов, витаминов и других нутриентов. В результате этого происходит нарушение работы всех систем, ухудшение обменных процессов.

Дефицит углеводов в питании увеличивает риск сердечно-сосудистых заболеваний, снижает способности к обучению, ухудшает память, провоцирует появление мышечных судорог, потерю мышечных волокон. Возможно появление неприятного запаха из рта, слабости, головокружения, сильных головных болей. Длительное углеводное голодание может стать причиной эпилепсии и паралича.

Такие разные углеводы

В зависимости от своей химической структуры и способности расщеплять на мономеры углеводы делятся на простые и сложные. Органические вещества состоят из отдельных структурных единиц сахаридов. В моносахаридах содержится всего одна единица, они стремительно увеличивает концентрацию сахара в крови, отличаются высоким гликемическим индексом, хорошо растворяются в воде. Такие углеводы называют быстрыми, а в обиходе - вредными.

Углеводы, в которых 3 и более единиц, называются сложными. Благодаря сложной молекулярной формуле, они долго расщепляются до простых сахаров, медленно повышают уровень глюкозы в крови и характеризуются низким гликемическим индексом. Именно их называют полезными медленными углеводами.

Вред простых углеводов

После попадания простого углевода в пищеварительный тракт, буквально за минуту он оказывается в крови и попадает в конечный пункт назначения. Учитывая высокий гликемический индекс, в крови наблюдается резкий скачок уровня сахара. Для его нормализации поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин, в итоге уровень сахара падает вниз, о чем нервные рецепторы незамедлительно оповещают мозг и человек ощущает чувство голода.

Избыточное количество простых органических веществ отражается на фигуре. Клеткам нужно определенное количество глюкозы, а все излишки организм запасливо откладывает в виде жира на бедрах, животе, обволакивает им внутренние органы.

Простыми углеводами изобилуют следующие продукты: рафинированный сахар, все сладости, сладкие напитки, хлеб из муки высшего сорта, очищенный рис, кондитерские изделия, сухие завтраки, конфеты, фаст-фуд, мучные изделия и все продукты, в которых присутствует сахар. Диетологи настойчиво рекомендуют сократить потребление рафинированного сахара. По данным статистики житель России съедает не менее 40 кг сахара в год, что в два раза выше допустимых норм и 20 кг кондитерских изделий. Неудивительно, что 55 % населения страдает от лишнего веса.

Полезные углеводы для похудения

Полезными для похудения являются сложные углеводы. Они не провоцируют инсулиновых скачков, плохо растворяются в воде, поэтому долго и медленно усваиваются. К примеру, углеводный завтрак будет расщепляться в течение 3,5 - 4 часов и соответственно все это время человек не будет думать о еде.

Продукты, в составе которых есть полезные сложные углеводы поставляют в организм витамины, минералы, клетчатку – производную углеводов, которая способствует похудению. Нерастворимая клетчатка целлюлоза покидает организм в неизменном виде. Ее положительные качества заключаются в улучшении работы кишечника, выведении из организма накопившихся шлаков, в профилактике от запоров. Пектины растворяются в воде и становятся желеобразной субстанцией, которая подобно губке, впитывает в себя канцерогенные вещества, токсины, соли тяжелых металлов.

Полезные углеводы в продуктах питания

Практически во всех растительных продуктах, пропагандируемых правильным питанием, содержатся сложные углеводы. Различить их с простыми очень легко по вкусовым ощущениям. Последние всегда сладкие, в то время к как для сложных сладость не свойственна.

Полезные углеводы список.

1. Листовая зелень и овощи. Брюссельская, цветная, белокочанная капуста, морковь, свекла, огурцы, тыква, кабачки, цуккини, шпинат, листовой салат, репчатый лук, чеснок, морская капуста, помидоры – источники полезных углеводов и полезны для похудения. Если говорить о калорийности, то у всей группы она ничтожно мала и есть их в больших количествах. Особенное место в этой категории занимает картофель. Ввиду его высокого гликемического индекса, употреблять овощ надо в ограниченном количестве.
2. Злаки и бобы(за исключением сои): горох, чечевица, фасоль, бурый рис, цельнозерновые злаки, гречка, отруби – полноценные источники углеводов, витаминного и минерального комплекса. К этой же группе продуктов относятся и макаронные изделия. Только не вермишель быстрого приготовления или лапша из пшеничной муки высшего сорта, а сугубо макароны из твердых сортов злаков.
3. Ягоды и фрукты в свежем и сушеном виде. Для снижения веса лучше отдавать предпочтение несладким сортам и видам. Яблоки, груши, крыжовник, смородина, брусника, абрикос, слива, клубника, киви, айва, ананас, цитрусовые, персики, гранат, банан.
4. Молочные продукция также попадает в список полезных продуктов. Невзирая на то, что в молоке содержатся простые углеводы, продукты: молоко, творог, кефир поставляют в организм кальций, необходимый для строения костных тканей.
5. Черный горький шоколад отличается невысоким гликемическим индексом имеет массу полезных свойств и просто приносит удовольствие, так как способствует выработке гормона радости.

Правила употребления полезных углеводов

• Диетологи рекомендуют употреблять углеводную пищу не позднее 15-00, желательно в первой половине дня.
• Сложные нутриенты хорошо комбинируются с белками.
• Отдавать предпочтение органическим веществам с высоким содержанием пищевых волокон.
• Соблюдать меру. Переизбыток даже самых полезных углеводов обязательно скажется на объеме талии.
• Количество углеводов в рационе должно составлять 50-55 % от общей калорийности, из них только 10-15 % приходится на простые.

Суточная норма углеводов

Следить за количеством углеводов необходимо не только в период похудения, но и в повседневном питании. В 1 г содержится 4 калории, как минимум половину энергии организм должен получить из углеводов. Исходя из этих данных можно произвести индивидуальный расчет или воспользоваться формулой.

Для человека, который мало двигается, не занимается физическим трудом, на 1 кг веса массы тела положено 2-3 г углеводов. То есть человеку с массой тела 60 кг необходимо 180 г нутриента. При средней физической активности 1 кг соответствует 4 г. Людям, которые ведут активный образ жизни, много времени проводят в спортзалах или чья деятельность сопряжена с физическим трудом, а также в период лактации и беременности на 1 кг веса приходится 5 г углеводов.

← Архив статей Палео диета Углеводная диета

www.racionika.ru

Углеводы в питании

Углеводы представляют собой основной, наибольший по массе компонент рациона питания.

Структура углеводов определила их название: каждый атом углерода содержит два атома водорода – 2Н и один кислорода – O, как у воды.

Углеводы разделяют на простые (моно- и дисахариды) и сложные (полисахариды).

Моносахариды

Среди простейших представителей можно назвать фруктозу, галактозу и глюкозу, отличия между которыми заключаются в расположении атомов в молекуле. Соединяясь, они образуют сахар. Простые углеводы обладают сладким вкусом и легко растворяются в воде. Сладость относят к основным характеристикам углеводов. Сахар является одним из основных поставщиков энергии и вряд ли его стоит причислять к вредным продуктам, вредным можно назвать злоупотребление сахаром. Норма среднесуточного потребления сахара составляет 50 – 100 г.

Глюкоза очень быстро всасывается (для ее усвоения требуется выработка инсулина), поступает в кровь, быстро увеличивают уровень сахара. Фруктоза усваивается более медленно, но легче переносится больными диабетом, поскольку не требует синтеза инсулина.

Дисахариды

Наиболее важны для питания дисахариды: лактоза, мальтоза и сахароза.

1. Сахароза (тростниковый или свекловичный сахар) включает в состав глюкозу и фруктозу.
2. Мальтоза (солодковый сахар) – это основная структурная единица крахмала и гликогена, состоит из двух фрагментов глюкозы.
3. Лактоза (молочный сахар) содержит галактозу и глюкозу, есть в молоке всех млекопитающих.

Усвоение дисахаридов занимает больше времени по сравнению с моносахаридами.

Полисахариды

Полисахариды (сложные) углеводы подразделяются на усваиваемые и неусваиваемые.

Усваиваемые углеводы

Гликоген – это резерв живых организмов, построенный из остатков глюкозы. В процессе пищеварения глюкоза, попадая в печень, откладывается (существенная ее часть) про запас на экстренные ситуации, а также питание мышц и нервной системы в качестве животного крахмала и называется гликоген. Его запасы в печени и мышцах составляют 300 – 400 г.

Крахмал представляет собой цепочки, в составе которых сотни молекул глюкозы. Крахмалы в воде не растворяются.

Усваиваются организмом крахмал и гликоген значительно дольше, чем простые углеводы.

Неусваиваемые углеводы

Молекулы глюкозы являются строительным материалом для растительных клеток – целлюлозы (клетчатки), которая находится в составе клеточных стенок всех растений, придавая им прочность.

Кроме того, к неусваиваемым углеводам относятся пектиновые вещества, гемицеллюлоза, камеди, слизи, лигнин.

Гемицеллюлоза составляет каркас клеточных стенок растительных тканей, а также совместно с лигнином является цементирующим материалом. Лигнины связывают соли желчной кислоты и иные органические вещества. Пектины помогают выводить токсины из организма.

Пищевые волокна необходимы для нормальной работы ЖКТ:

• стимулируют перистальтику, увеличивают объем стула, что способствует профилактики запоров;
• связывают в кишечнике холестерин и выводят его из организма;
• уменьшают риск развития дивертикулита и других воспалительных процессов;
• укрепляют иммунную систему путем вывода из кишечника колоний болезнетворных бактерий;
• ускоряют выведение желчи, которая образует желчные камни;
• выводят из организма бактериальные токсины.

Рекомендуемая норма клетчатки в сутки – 20 г. Чрезмерное потребление пищевых волокон становится причиной неполного переваривания пищи, нарушения всасывания кальция в кишечнике и других микроэлементов, а также жирорастворимых витаминов. Возникает дискомфорт от образования газов, боли в животе и диарея.

Углеводы в продуктах питания

Основной источник углеводов в продуктах питания - продукты растительного происхождения. Среди продуктов, в составе которых животные жиры, углеводы можно найти только в молоке – галактозу, входящую в состав лактозы (молочного сахара).

Глюкоза и фруктоза содержится в ягодах, фруктах, зеленых частях растений, меде.

В картофеле, крупах, зерновых, бобовых - много крахмала.

Гемицеллюлозу можно найти в скорлупе орехов, семечек, в оболочках зерен.

Пищевые волокна входят в состав зерен злаковых, фруктов и овощей.

Также представим вниманию несколько таблиц продуктов питания, в состав которых входят углеводы. Эти таблицы составлены для планирования меню сбалансированного питания по программе ЛСП:

1. Две таблицы продуктов, содержащих нормальный и высокий объем углеводов.
2. Таблица углеводных продуктов с указанием массы, которая соответствует пятидесяти грамм углеводов (норма углеводов в день согласно ЛСП).
3. Таблица продуктов, где указано общее количество углеводов и содержание клетчатки.
4. Таблица продуктов углеводы, жиры и белки, включившая в свой состав продукты, которые в обязательном порядке содержат три перечисленные компонента питания.

Углеводы в организме человека

Усваиваемые углеводы являются основным источником энергии для человеческого организма, сжигаются на 100% без образования шлаков.

В процессе переваривания, окисляясь, углеводы расщепляются до глюкозы, которая попадает в печень, где существенная часть их сохраняется про запас, образуя гликоген, часть отправляется в общий кровоток.

Последующие преобразования обусловлены величиной жировых запасов человека.

У здоровых взрослых людей худощавого телосложения глюкоза применяется в качестве топлива, основного источника энергии. Когда запасы иссякают, в организме происходит перестройка на потребление жиров. Как правило, запасы глюкозы заканчиваются ночью, поскольку большая часть людей часто кушает. После очередного приема еды количество глюкозы увеличивается, выделяется инсулин, происходит переключение на глюкозу. Ее избыток под действием инсулина преобразуется в жир.

То есть очевидны два вида энергетики: дневная – на углеводах, ночная – на жировых запасах.

В случае излишка веса, лишних пяти – шести килограмм, процесс протекает по-другому. В крови у полных людей всегда имеет место излишек жирных кислот, в любое время суток. Поэтому жиры применяются в качестве топлива. Глюкозу нельзя нормально сжечь из-за высокого содержания жиров. Избыток жира замедляет углеводный обмен. Сахар прежде чем израсходоваться, преобразуется в жир. Когда возникает необходимость в энергии, жир трансформируется в глюкозу.

Суточная норма углеводов

Среднестатистической суточной нормой углеводов считается 350 – 500 г, при значительных физических и умственных нагрузках – до 700 г, т.е. будет определяться в зависимости от рода деятельности и энергозатрат.

Недостаток глюкозы

Недостаток глюкозы вызывает слабость, головную боль, головокружение, сонливость, чувство голода, дрожь в руках, потливость. Минимальное суточное количество углеводов составляет 50-60 г, снижение или отсутствие их поступления приведет к нарушениям процессов обмена.

Углеводы в питании: избыток глюкозы

Употребление большого количества углеводов, которые не преобразуются в глюкозу или гликоген, приводит к превращению в жиры – ожирению, инсулин оказывает сильное стимулирующее воздействие на этот процесс. Избыток нарушает обменные процессы, приводит к заболеваниям.

При условии рационального питания 30% преобразуются в жиры. Когда преобладают при излишке легкоусвояемые углеводы, в жиры переходит значительно больше. При недостатке пищевых волокон наблюдается перегрузка и последующее истощение клеток поджелудочной железы, которая вырабатывает инсулин для усвоения глюкозы, т.е. увеличивается вероятность заболевания сахарным диабетом.

Избыток также может провоцировать нарушения жирового обмена, которые характерны для атеросклероза. Повышенное количество глюкозы в крови негативно воздействует на клетки кровеносных сосудов, склеивая тромбоциты, создавая вероятность тромбозов.

Гликемический индекс

Пищевая ценность углеводов определяется гликемическим индексом, отражающим их способность увеличивать содержание глюкозы в крови. Самый высокий гликемический индекс у мальтозы и чистой глюкозы, а также у меда, кукурузных хлопьев, пшеничного хлеба, картофеля, моркови.

Углеводы в правильном питании

Думая о правильном питании, необходимо сбалансировано подобрать соотношение различных типов углеводов: те, которые быстро усваиваются (сахара) и медленно (гликоген, крахмал). Последние расщепляются медленно в кишечнике, уровень сахара увеличивается постепенно. Поэтому целесообразно в большей степени - 80-90% от общего количества углеводов употреблять их. Сложные углеводы: овощи, зерновые и бобовые должны составлять 25-45% суточного рациона питания в целом. Простые углеводы: фрукты, ягоды, фруктово-ягодные соки, сладости (сахар, мед), молоко, ряженка – менее 10% суточного рациона.

Лучший вариант – употреблять углеводы в питании в виде натуральных, не переработанных свежих овощей, фруктов, ягод.

Добавленные белковые или жирные продукты в овощные салаты снижают колебания уровня сахара в крови.

Материалы к статье указаны в общем списке http://properdiet.ru/literatura/

properdiet.ru

Сложные углеводы

Избегаете углеводов? А вот и зря! Сложные углеводы – то, что нужно, чтобы сохранять энергию на протяжении целого дня! Узнайте все о полезных медленных углеводах!

В этой статье вы узнаете, что собой представляют сложные углеводы, какие существуют виды полезных медленных углеводов в продуктах. Мы поговорим о важности углеводов для пауэрлифтеров и о том, откуда можно их брать, сидя на диете. Поверьте, углеводы намного сложнее, чем вы думаете.

В настоящее время огромное внимание уделяется макроэлементам и особенно углеводам. За последнее десятилетие мнения диетологов о способах употребления углеводов претерпели значительные изменения. Существуют различные диеты: с низким содержанием углеводов, с высоким и с полным их исключением, диеты типа зона и т. д.

Что же собой представляют углеводы, и почему они вызывают такой повышенный интерес по сравнению с жирами и белками? На самом деле, весь интерес сводится к тому, что они просто намного вкуснее двух других макроэлементов.

Простые и сложные углеводы

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Это наиболее предпочтительный пищевой источник энергии. В 1 грамме углеводов 4 калории, столько же содержит и 1 грамм белка.

В последние годы множество людей сократило потребление сложных углеводовв пользу простых и рафинированных. Именно этот факт повлиял на то, что учёные и диетологи стали изучать воздействие углеводов на здоровье и работоспособность.

Углеводы можно разделить на 2 основные группы: простые и сложные. В каждой группе есть свои разновидности.

Простые углеводы

Моносахариды (известны как простые сахара)

Ученые обнаружили более 200 различных видов моносахаридов, но большинству пауэрлифтеров они не известны.

• Глюкоза - представляет собой натуральный сахар, который содержится в пищевых продуктах. Глюкоза также известна как декстроза или сахар, содержащийся в крови. Вы обязательно найдете её во многих гейнерах, спортивных напитках и формулах креатина с транспортной системой. Глюкоза также присутствует в содовой воде в виде кукурузного сиропа. В одной баночке очень популярной сладкой газированной воды 13 чайных ложек сахара. Рекомендуется употреблять не более 10 чайных ложек сахара в день. Выпив только одну банку содовой, вы уже превысите дневную норму.
• Галактоза- содержится в молоке, так как она производится молочной железой млекопитающих, например, коров.
• Фруктоза - в отличие от других полезных углеводов не пополняет запасы гликогена, однако её преимущество состоит в том, что она превращается в гликоген в печени. Именно поэтому фруктоза выступает основным ингредиентом в спортивных энергетических напитках. Когда запасы гликогена в мышцах истощаются, организм начинает использовать в качестве энергии гликоген из печени. Мозг также пользуется энергией, поступающей из гликогена печени. В отличие от других простых углеводов, галактоза не содержится в растениях.

Дисахариды (состоят из 2 молекул моносахаридов)

• Сахароза наиболее известный вид сахара, его все знают как столовый сахар. Она состоит из одной молекулы глюкозы и одной фруктозы. Сахароза главный виновник разрушения зубов, поэтому старайтесь по возможности избегать.
• Лактоза хорошо известна, так как у многих людей, особенно из стран Азии и Африки, отсутствуют ферменты лактозы, необходимые для усваивания этого вида сахара. Она содержится в молоке и молочных продуктах. Лактоза состоит из одной молекулы галактозы и одной глюкозы.
• Мальтоза состоит из двух молекул глюкозы. Она также известна как мальтозный сахар. Так как в основном она присутствует в злаковых, пиве и пророщенных семенах, то почти полностью отсутствует в рационе. Вот если вы едите много пророщенных семян или у вас есть своя пивоварня в подвале, тогда другое дело. Однако не используйте эту информацию в своих целях: не говорите своим женам, что вы следуете рекомендациям диетолога и для предотвращения дефицита мальтозы вам необходима ещё одна баночка пива. Это вряд ли сработает!

Сложные углеводы

Или полисахариды состоят из нескольких цепей молекул моносахаридов.

• Крахмал
• Клетчатка
• Гликоген

Давайте поподробнее остановимся на каждом из видов сложных углеводов.

В отличие от простых углеводов, упомянутых выше, он состоит из длинных цепочек молекул глюкозы. Крахмал содержится в таких продуктах, как хлеб, крупы, макаронные изделия, рис, злаковые, картофель и фасоль. Существуют также обработанные формы полисахаридов. К ним относятся полимеры глюкозы и мальтодекстрин. Эти формы полисахаридов обладают более короткими полимерами, чем твердая форма, как, например, картофельный крахмал. Они хорошо растворяются в воде, поэтому попадут в кровь быстрее, чем вы успеете их съесть. Кроме того, крахмал не вызывает вздутие живота, как твердая пища. Тем не менее, замена сложных углеводов простыми – не самая лучшая идея. Это одна из причин, почему растёт количество людей, страдающих диабетом и ожирением. Сложные углеводы считаются наиболее полезными и лучшим источником энергии из всех видов углеводов, вот почему пуэрлифтерам стоит включать их в свою диету.

Клетчатка

Клетчатка - еще одно ценное питательное вещество, которым обделён рацион большинства людей. Клетчатка содержится в овощах, фруктах, бобовых, зерновых и орехах.

Наверняка вы думаете "Какое отношение клетчатка имеет к пауэрлифтингу?" Ответим сразу: клетчатка имеет большое преимущество для пауэрлифтера.

Клетчатка считается не крахмалистым полисахаридом. Большинство людей знают клетчатку как пищевые волокна. В отличие от других полезных углеводов, она не переваривается, так как она устойчива к пищеварительным ферментам человеческого организма.Употребление клетчатки помогает предотвратить возникновение рака толстой кишки, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. Она также снижает уровень «плохого» или ЛПНП-холестерина. Растворимые волокна выводят из организма желчные кислоты, которые необходимы для производства холестерина, поэтому его уровень снижается.

Выделяют 2 вида волокон: нерастворимые и растворимые. В каждой группе есть свои типы. Нерастворимые волокна повышают работу пищеварительного тракта, замедляю процесс гидролиза крахмала, улучшают вывод продуктов распада и задерживают всасывание глюкозы. Растворимые волокна замедляют работу пищеварительного тракта, снижают уровень холестерина в крови (ЛПНП), и, тоже задерживают всасывание глюкозы. Как вы видите, клетчатка обладает рядом преимуществ, которыми могут воспользоваться и пауэрлифтеры. Так что убедитесь, что клетчатка присутствует в вашем рационе.

Гликоген

Он состоит из соединенных в цепочку молекул глюкозы. После приема пищи в кровь начинает поступать большое количество глюкозы и организм человека запасает излишки этой глюкозы в виде гликогена. Когда уровень глюкозы в крови начинает падать (например, при выполнении физических упражнений), организм с помощью ферментов расщепляет гликоген, в результате чего уровень глюкозы остается в норме и органы (в том числе и мышцы во время тренинга) получают достаточное ее количество для производства энергии.

Главным образом гликоген откладывается в печени и мышцах. Общий запас гликогена составляет 100-120 г. В бодибилдинге имеет значение только тот гликоген, который содержится в мышечной ткани.

При выполнении силовых упражнений (бодибилдинг, пауэрлифтинг) общая усталость наступает в связи с истощением запасов гликогена, поэтому за 2 часа до тренировки рекомендуется съедать богатую углеводами пищу, чтобы восполнить запасы гликогена.

Виды волокон и их источники

Волокна сложных углеводов делятся на следующие типы и формы. Целлюлоза содержится в овощах, фруктах и бобовых, так как она является основным компонентов растительных клеток. Гемицеллюлоза в основном встречается в овсянке и отрубях. Из-за того, что они состоят из нескольких различных молекул моносахаридов, они могут быть нерастворимыми и растворимыми. Именно поэтому они находятся в обеих колонках в таблице.

Пектины присутствуют в цитрусовых и ​​овощах. Они также используются для сгущения желе, потому что способны сохранять стабильность и текстуру. Смолы и растительные клеи применяют в различных целях. Смолы используются в качестве добавки в пищевые продукты, а растительные клеи – в качестве пищевых стабилизаторов. Лигнины содержатся в мелких семенах, например, в клубнике и моркови. Лигнины считаются не полисахаридными волокнами.

Виды простых и сложных углеводов и их источники

Простые углеводы		Сложныеуглеводы
моносахариды	дисахариды	полисахариды
Спортивные напитки Креатин с транспортной системой Формулы Энергетические батончики Содовая Гейнеры Напитки	Сахароза Столовый сахар Коричневый сахар Кленовый сироп Конфеты Шоколадные батончики Печенье	Картофель Злаковые Макароны Мальтодекстрин
Фруктоза Фрукты напитки, повышающие выносливость организма Энергетические батончики	Молоко Молочные продукты	Растворимые волокна Бобовые Фрукты Геркулес
Галактоза Молоко Молочные продукты	Мальтоза Злаковые Пророщенные семена	Нерастворимые волокна

Роль полезных углеводов

Несмотря на то, что высокое содержание углеводов в рационе не самый лучший выбор,особенно для пауэрлифтера, этот макроэлемент играет важную роль в функционировании организма. Углеводы служат основным источником энергии или топлива. Для оптимальной производительности пауэрлифтерам необходимо определённое количество углеводов. Этоцифрабудетразличнойдляразныхлюдей.

Кроме того, углеводы оказывают огромное влияние на белки. То есть, когда запасы гликогена и глюкозы в плазме истощаются, медленные углеводы не дают организму потреблять белки в качестве энергии. Этот процесс называется гликонеогенез и возникает, когда уровень концентрации глюкозы в крови снижается. Что, в свою очередь, вызывает выброс гормона глюкагона.

Он высвобождается альфа-клетками в островке Лангерганса. Это область печени, которая управляет инсулином и глюкагоном. Этот гормон называют «антагонистом инсулина», так как они оба работаю на противоположных концах одной шкалы. Основная проблема глюконеогенеза состоит в том, что во время этого процесса сжигается мышечная ткань.

Это приводит организм в катаболическое состояние или к атрофии мышц, тем самым сокращается мышечная масса. Именно этого все стремятся избежать, конечно, если ваша цель не состоит в потере мышц, наборе жира, замедлении обмена веществ и потери силы.

Полезные углеводы служат еще одной важной цели. Они крайне важны для нормального функционирования центральной нервной системы (ЦНС).Человеческий мозг использует глюкозу крови в качестве основного источника энергии.В мозге нет запасов гликогена, как в мышцах или печени. Вот почему на низкоуглеводной диете снижается острота ума.

Достаточное количество углеводов в рационе помогает избежать гипогликемии или так называемого низкого уровня сахара в крови. Выделяют следующие симптомы: чувство голода, головокружение, слабость и усталость. Ничто так не снижает производительность, как гипогликемия во время тренировки, поэтому убедитесь, что вы питаете освой организм полезными углеводами.

Обладая базовыми знаниями об углеводах, вы составите план благодаря которому сможете максимально использовать все преимущества медленных углеводов. Старайтесь включать в свой рацион больше полезных и сложных углеводов и меньше мальтозы.

bodymaster.ru

Углеводы | Tervisliku toitumise informatsioon

Углеводы являются главным источником энергии в организме. Энергия, получаемая с содержащимися в пище углеводами, в основном вырабатывается из крахмала и сахаров, а также (в меньшей степени) из пищевых волокон и сахарных спиртов.

Основными источниками углеводов являются зерновые и картофель. Фрукты, фруктовый сок, ягоды и молоко также содержат сахара (моно- и дисахариды). Сладости, сладкие напитки, фруктовые сиропы, подслащенные кондитерские изделия и молочные продукты со вкусовыми добавками – основные источники добавленных сахаров. Добавленными сахарами называются сахара, добавляемые в продукты в процессе их обработки или приготовления.

Понятия «углевод» и “сахар” – не одно и то же. Сахар – это условное обиходное понятие, используемое в основном в отношении сахарозы (т.н. столовый сахар), а также других водорастворимых простых углеводов со сладким вкусом (моно- и дисахариды, такие как глюкоза, фруктоза, лактоза, мальтоза).

• Углеводы должны покрывать 50–60% суточной потребности в пищевой энергии.
• Энергия, получаемая с добавленным сахаром, не должна превышать 10% суточной пищевой энергии.

Человеку с суточной потребностью в энергии 2000 ккал за день следует употреблять: от 0,5 x 2000 ккал / 4 ккал = 250 г до 0,6 x 2000 / 4 ккал = 300 г углеводов. При суточной потребности в энергии 2500 ккал рекомендуемое дневное количество углеводов 313–375 г, при 3000 ккал – 375–450 г.

Наш организм, а в особенности мозг, нуждается в постоянном снабжении глюкозой, обеспечивающей эффективность и результативность его работы. При длительном недостатке углеводов организм начинает синтезировать глюкозу из собственных белков, из-за чего заметно снижается его защитная способность в отношении факторов внешней среды.

С точки зрения пищевой ценности углеводы делятся на две больших группы:

В первую входят углеводы, которые перевариваются и всасываются, снабжая клетки тела в основном глюкозой, то есть гликемические углеводы (крахмал и сахара).

Во вторую группу входят пищевые волокна.

Глюкоза – основное «топливо» для большинства клеток тела. Она откладывается в печени и мышцах в виде гликогена. Гликоген печени используется для поддержания в норме уровня глюкозы в крови в перерывах между едой, гликоген мышц является основным источником мышечной энергии. В пищеварительном тракте человека, питающегося богатой крахмалом пищей, происходит расщепление крахмала, в результате которого образуется большое количество глюкозы. Наиболее богаты крахмалом зерновые и картофель.

Они не перевариваются и направляются в кишечник, образуя необходимый для его микрофлоры субстрат.

Углеводы выполняют в организме множество функций:

• являются главным источником энергии в организме: 1 грамм углеводов = 4 ккал,
• входят в состав клеток и тканей,
• определяют группу крови,
• входят в состав многих гормонов,
• выполняют защитную функцию в составе антител,
• играют роль запасного вещества в организме: аккумулирующийся в печени и мышцах гликоген – временный запас глюкозы, которой организм при необходимости может легко воспользоваться,
• пищевые волокна необходимы для исправной работы пищеварительной системы.

Основные углеводы и их лучшие источники:

Моно- и дисахариды*, то есть простые углеводы, то есть сахара
Глюкоза, или виноградный сахар	мед, фрукты, ягоды, соки
Фруктоза, или фруктовый сахар	фрукты, ягоды, соки, мед
Лактоза, или молочный сахар	молоко и молочные продукты
Мальтоза, или солодовый сахар	зерновые продукты
Сахароза, или столовый сахар	сахарный тростник, сахарная свекла, столовый сахар, сахаросодержащие продукты, фрукты, ягоды
Олигосахариды
Мальтодекстрин	вырабатывается из крахмала, используется преимущественно как БАД. Содержится также в пиве и хлебе
Рафиноза	бобовые
Полисахариды
Крахмал	картофель, зерновые продукты, рис, макаронные изделия
Пищевые волокна (целлюлоза, пектин)	зерновые, фрукты

* дисахариды по структуре относятся к олигосахаридам

Пищевые волокна

Пищевые волокна содержатся только в растениях, например, целлюлоза и пектин встречаются в основном в цельнозерновых продуктах, фруктах и овощах, а также бобовых.

Обитающие в кишечнике микроорганизмы способны частично расщеплять пищевые волокна, которые являются пищей для микробов пищеварительного тракта, в свою очередь важных для защитных сил организма человека.

Пищевые волокна:

• ​увеличивают объем пищевой кашицы, вызывая тем самым ощущение сытости,
• ускоряют продвижение пищевой массы по тонкому кишечнику,
• способствуют предотвращению запоров и могут предотвращать некоторые формы рака, заболевания сердечно-сосудистой системы и диабет II типа,
• облегчают вывод из организма холестерина,
• замедляют всасывание глюкозы, предотвращая слишком резкое возрастание уровня сахара в крови,
• помогают поддерживать нормальную массу тела.

Пищевые волокна в организме не всасываются, но, благодаря частичному разложению в кишечнике под действием микрофлоры пищеварительного тракта, образуют жирные кислоты с короткой молекулярной цепью и дают около 2 ккал/г энергии.

Пищевые волокна можно подразделить на водорастворимые и нерастворимые. Поскольку они выполняют разные функции, следует ежедневно употреблять продукты, содержащие пищевые волокна обоих видов:

• Овес, рожь, фрукты, ягоды, овощи и бобовые (горох, чечевицу, фасоль) – хорошие источники водорастворимых пищевых волокон.
• Цельнозерновые продукты (ржаной хлеб, цельнозерновой пшеничный хлеб, сепик, крупы, цельнозерновые хлопья, цельнозерновой рис) – хорошие источники не растворимых в воде пищевых волокон.

Взрослый человек должен получать от 25 до 35 г пищевых волокон в день в зависимости от суточной потребности в энергии (ок. 13 г пищевых волокон на 1000 ккал).

Рекомендуемое суточное количество пищевых волокон для ребенка старше одного года составляет 8–13 г на 1000 ккал потребленной энергии. Рекомендуемое суточное количество для ребенка можно приблизительно подсчитать по формуле «возраст + 7». Чрезмерное употребление пищевых волокон не рекомендуется, поскольку возникает опасность, что какое-либо необходимое организму минеральное вещество окажется связанным в труднорастворимом соединении, и организм не сможет его усвоить.

Рекомендации по увеличению потребления продуктов, богатых крахмалом и пищевыми волокнами:

• Выбирая основное блюдо, предпочтите цельнозерновые макаронные изделия или рис и поменьше соуса.
• В случае сосисок с отварным картофелем возьмите больше картофеля и меньше сосисок.
• Добавляйте фасоль и горох в рагу, овощные запеканки или тушеные блюда. Этим вы повысите содержание в блюде пищевых волокон. Действуя таким образом, можно употреблять меньше мяса, блюда становятся экономнее, также сокращается количество употребляемых насыщенных жирных кислот.
• Предпочтите цельнозерновой ржаной и пшеничный хлеб.
• Выберите цельнозерновой рис: он содержит большое количество пищевых волокон.
• Употребляйте на завтрак цельнозерновые хлопья или подмешивайте их в свои любимые хлопья.
• Каша – отлично согревающий зимний завтрак, цельнозерновые овсяные хлопья со свежими фруктами, ягодами и йогуртом – освежающий летний завтрак.
• Съедайте 3–5 ломтиков цельнозернового ржаного хлеба в день.
• Съедайте за день по меньшей мере 500 г фруктов и овощей.

Сахар

Большинство людей норовят употреблять слишком много сахара, поскольку едят много сладостей, пирожных, выпечки и других богатых сахаром продуктов, пьют прохладительные и соковые напитки. Сахаров, содержащихся в необработанных продуктах, например, во фруктах и молоке, опасаться не стоит. Прежде всего следует сокращать употребление пищи, содержащей добавленный сахар.

Сахар добавляют во многие продукты, но больше всего его содержат:

• прохладительные и соковые напитки: например, 500 мл лимонада могут содержать до 50 г, то есть 10-15 чайных ложек сахара,
• сладости, конфеты, печенье,
• варенье,
• ​пирожные, торты, булочки, пудинги,
• мороженое.

Основными недостатками многих богатых сахаром продуктов является, с одной стороны, относительно высокое содержание энергии, а с другой – как правило, довольно низкое содержание витаминов и минеральных веществ. Кроме того, многие насыщенные сахаром продукты содержат и много жира – например, шоколад, печенье, булочки, пирожные и мороженое.

Богатыми сахаром продуктами и напитками можно повредить зубы, если не уделять достаточного внимания гигиене полости рта. Зубы следует тщательно чистить не менее 2 раз в день, а между приемами пищи очищать, например, с помощью жевательной резинки. Если сахара, содержащиеся во фруктах, не так уж сильно вредят зубам, то в составе соков их структура уже расщеплена, и потому они настолько же вредны для зубов, как и любая другая богатая сахаром пища, особенно если употреблять их часто. Выпивать стакан фруктового сока в день все же рекомендуется (причем желательно вместе с пищей), поскольку он обогащает наш стол витаминами, минералами и фитохимикатами.

Употреблять меньше сахара – задача решаемая!

toitumine.ee

отличие простых и сложных, подробный обзор

Углеводы являются одними из трех макро питательных веществ, которые составляют обычный рацион человека. Они входят в состав различных пищевых продуктов, таких как крупы, фрукты, овощи и молочные продукты. Эта статья расскажет, чем являются углеводы, исследует различия между типами углеводов и их влияние на здоровье.

Что это такое

Основы для понимания структуры углеводов

Все углеводы состоят из различных цепей отдельных единиц, называемых сахариды (сахар). Длины цепей могут состоять от одной или двух молекул до сотен.

Небольшие цепи одного или двух сахаридов, называемые моносахариды, известны как сахар или простые углеводы.

Длинные цепочки (называемые полисахариды или дисахариды) имеют название сложные углеводы или волокна.

Углеводы выполняют меньше ролей в организме, чем два других макро питательных вещества (белки и жиры), и в основном используются в качестве источника энергии для клеток.

Общие моносахариды

В природе существует три моносахарида, которые входят в состав нашего рациона:

1. глюкоза,
2. фруктоза,
3. рибоза.

Глюкоза

Глюкоза производится растениями и является наиболее широко потребляемой и известной молекулой сахара. Она легко поглощается пищеварительной системой и попадает в кровоток. Все клетки в организме преобразовывают энергию из глюкозы.

При употреблении большого количества глюкозы, она быстро всасывается, увеличивая уровень сахара в крови, в результате чего производится инсулин. Это заставляет клетки печени и мышц преобразовывать глюкозу в гликоген, который является длинной цепью молекул сахара, соединенных вместе. Роль гликогена заключается в хранении, и когда уровень глюкозы в крови начинает истощать, организм перерабатывает гликоген обратно в глюкозу для обеспечения энергии клеток. Этот процесс позволяет поддерживать уровень энергии в организме.

Если большое количество глюкозы потребляется регулярно и гликогена в мышцах и печени достаточно, избыток глюкозы будет сохраняться в виде жира, который обеспечивает длительное хранение энергии для сахара. Регулярное потребление больших количеств глюкозы может сделать клетки устойчивыми к воздействию инсулина и привести к развитию сахарного диабета 2 типа.

Фруктоза

Фруктоза часто заменяет глюкозу в пищевых продуктах. Фруктоза легко поглощается пищеварительной системой, но только клетки печени способны использовать фруктозу в качестве источника энергии. Фруктоза накапливается в печени в виде гликогена. Она не стимулирует инсулиновую реакцию, и не имеет непосредственного влияния на уровни энергии в организме. Однако, поскольку фруктоза накапливается в печени в виде гликогена, это увеличивает риски развития жировых клеток и сахарного диабета 2 типа.

Общие дисахариды

Дисахариды 2 типа и моносахариды связаны. Есть ряд вариаций дисахаридов, но наиболее распространенными в нашем рационе являются:

Сахароза

Сахароза состоит из глюкозы и фруктозы. Эта форма сахара является наиболее распространенной. Быстро впитывается пищеварительной системой. При употреблении сахароза разбивается на глюкозу и фруктозу очень быстро, и две молекулы поглощаются так, как если бы они были употреблены отдельно. Регулярное употребление сахарозы наряду с пассивным образом жизни чревато увеличением веса и развитием диабета 2 типа.

Мальтоза

Мальтоза состоит из двух молекул глюкозы, соединенных вместе. Содержится в злаковых. Ее расщепление в пищеварительной системе на две молекулы глюкозы происходит очень быстро, и употребление мальтозы оказывает аналогичный эффект на организм, как и употребление глюкозы. Как и сахароза, употребление мальтозы наряду с отсутствием физической активности может привести к увеличению веса и развитию сахарного диабета 2 типа.

Лактоза

Лактоза состоит из молекул глюкозы и галактозы и является наименее распространенным из 3 рассмотренных дисахаридов. Она является производным от молока и молочных продуктов. Молекулы лактозы легко распадаются и быстро всасываются.

Галактоза

В подгруппу лактозы входит и галактоза.

Галактоза является наименее известным веществом из трех моносахаридов. Ее не так много в рационе, чем глюкозы и фруктозы. Галактоза входит в состав молочных и сладких продуктов.

Исследования галактозы ограничены. Известно, что помимо обеспечения клеток энергией, она выполняет еще несколько ролей в организме. Галактоза оказывает решающее значение при передаче данных между клетками, особенно иммунными, что необходимо для оптимальной иммунной защиты. Существует также доказательство того, что галактоза может ингибировать рост опухолей, за счет ее иммунно-поддерживающих и стимулирующих свойств, может защитить от болезни Альцгеймера. Галактоза преобразовывается в глюкозу в организме, и используется в качестве источника энергии в клетках.

Полисахариды или сложные углеводы

Полисахариды - это длинные цепи указанных моносахаридов в любой комбинации и часто связаны с другими молекулами, такими как аминокислоты.

Сложные углеводы можно разделить на 2 группы:

1. усваиваемые или растворимые волокна перевариваемой клетчатки;
2. нерастворимые волокна

Перевариваемые растворимые волокна

Этот тип сложных углеводов расщепляется с помощью ферментов на более мелкие единицы. В конечном итоге в пищеварительной системе происходит поглощение дисахаридов и моносахаридов. Расщепление растворимой клетчатки может занять длительный период времени, в течение которого моносахариды эффективно поставляют организму энергию. Такой процесс практически не стимулирует выработку инсулина, поэтому растворимые волокна заслуженно считаются предпочтительным источником сахара, в отличие от простых углеводов. По этой причине растворимые волокна могут помочь предотвратить развитие диабета 2 типа и контролировать массу тела. Растворимые волокна поглощают воду, что замедляет процессы пищеварения и опорожнения желудка, продлевает чувство сытости после еды.

Не перевариваемые нерастворимые волокна

Этот тип сложных углеводов не может быть расщеплен с помощью ферментов, и проходит через пищеварительную систему относительно нетронутыми. Небольшое количество нерастворимых волокон ферментируется в кишечнике, но большинство остается в неизменном виде. Этот тип волокон двигается вместе с пищей и каловыми массами через пищеварительную систему, тем самым помогая предотвратить запор. Нерастворимые волокна также могут снизить уровень циркулирующего холестерина ЛПНП в крови.

Вывод

Из-за быстрого поглощения простых сахаров (моносахаридов и дисахаридов) и соответствующих негативных последствий для здоровья, их потребление должно быть минимизировано. Если регулярно не заниматься физическими упражнениями и не вести активный образ жизни, который требует затрат большого количества энергии, существует риск развития диабета 2 типа и появления лишнего веса.

Как установить душевую кабину в частном доме

Углеводы классифицируют по величине молекул на 3 группы:

Моносахариды – содержат 1 молекулу углевода (альдозы или кетозы).

Триозы (глицериновый альдегид, диоксиацетон).

Тетрозы (эритроза).

Пентозы (рибоза и дезоксирибоза).

Гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза).

Олигосахариды - содержат 2-10 моносахаридов.

Дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза).

Трисахариды и т.д.

Полисахариды - содержат более 10 моносахаридов.

Гомополисахариды – содержат одинаковые моносахариды (крахмал, клетчатка, целлюлоза состоят только из глюкозы).

Гетерополисахариды- содержат моносахариды разного вида, их пароизводные и неуглеводные компоненты (гепарин, гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты).

Схема № 1. Классификация углеводов.

Углеводы Моносахариды Олигосахариды Полисахариды

1. Триозы 1. Дисахариды 1. Гомополисахариды

2. Тетрозы 2. Трисахариды 2. Гетерополисахариды

3. Пентозы 3. Тетрасахариды

4. Гексозы

3. 4. Свойства углеводов.

Углеводы – твердые кристаллические белые вещества, практические все сладкие на вкус.

Почти все углеводы хорошо растворимы в воде, при этом образуются истинные растворы. Растворимость углеводов зависит от массы (чем больше масса, тем менее растворимо вещество, например, сахароза и крахмал) и строения (чем разветвленнее структура углевода, тем хуже растворимость в воде, например крахмал и клетчатка).

Моносахариды могут находится в двух стереоизомерных формах : L–форма (leavus – левый) и D- форма (dexter – правый). Эти формы обладают одинаковыми химическими свойствами, но отличаются, расположением гидроксидных групп относительно оси молекулы и оптической активностью, т.е. вращают на определенный угол плоскость поляризованного света, который проходит через их раствор. Причем плоскость поляризованного света вращается на одну величину, но в противоположных направлении. Рассмотрим образование стереоизомеров на примере глицеринового альдегида:

Сно сно

НО -С-Н Н-С-ОН

СН2ОН СН2ОН

L – форма D – форма

При получении моносахаридов в лабораторных условиях, стереоизомеры образуются в соотношении 1:1, в организме синтез происходит под действием ферментов, которые строго отличают L– форму иD– форму. Поскольку синтезу и распаду в организме подвергаются исключительноD-сахара, в эволюции постепенно исчезлиL-стереоизомеры (на этом основано определение сахаров в биологических жидкостях с помощью поляриметра).

Моносахариды в водных растворах могут взаимопревращаться, такое свойство называют муторатацией.

НО-СН2 О=С-Н

С О НО-С-Н

Н Н Н Н-С-ОН

С С НО-С-Н

НО ОН Н ОН НО-С-Н

С С СН2-ОН

Альфа-форма Открытая форма гексозы

Н Н ОН

НО ОН Н Н

Бетта-форма.

В водных растворах мономеры, состоящие из 5 и более атомов, могут находится в циклической (кольцевой) альфа- или бетта-формах и незамкнутой (открытой) формах, причем их соотношение 1:1. Олиго- и полисахариды состоят из мономеров в циклической форме. В циклической форме углеводы устойчивы и молоактивны, а в открытой обладают высокой реакционной способностью.

Моносахариды могут восстанавливаться до спиртов.

В открытой форме могут взаимодействовать с белками, липидами, нуклеотидами без участия ферментов. Эти реакции получили название - гликирования. В клинике применяют исследование уровня гликозилированного гемоглобина или фруктозамина для постановки диагноза сахарный диабет.

Моносахариды могут образовывать эфиры. Наибольшее значение имеет свойство углеводов образовывать эфиры с фосфорной кислотой, т.к. чтобы включиться в обмен углевод должен стать фосфорным эфиром, например, глюкоза перед окислением превращается в глюкозо-1-фосфат или глюкозо-6-фосфат.

Альдолазы обладают способностью восстанавливать в щелочной среде металлы из их окислов в закиси или в свободное состояние. Это свойство используют в лабораторной практике для обнаружения альдолоз (глюкозы) в биологических жидкостях. Чаще всего используют реакцию Троммера при которой альдолоза восстанавливает окись меди в закись, а сама окисляется в глюконовую кислоту (окисляется 1 атом углерода).

CuSO4 + NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4

Голубой цвет

C5H11COH + 2Cu(OH)2 C5H11COOH + H2O + 2CuOH

Кирпично-красный цвет

Моносахариды могут окисляться до кислот не только в реакции Троммера. Например, при окислении 6 углеродного атома глюкозы в организме образуется глюкуроновая кислота, которая соединяется с ядовитыми и плохо растворимыми веществами, обезвреживает их и переводит в растворимые, в таком виде эти вещества выводятся из организма с мочой.

Моносахариды могут соединяться между собой и образовывать полимеры. Связь, которая при этом возникает называется гликозидной , она образуется за счет ОН-группы первого углеродного атома одного моносахарида и ОН-группой четвертого (1,4-гликозидная связь) или шестого углеродного атома (1,6-гликозидная связь) другого моносахарида. Кроме этого могут образовываться альфа-гликозидная связь (между двумя альфа-формами углевода) или бетта-гликозидная связь (между альфа- и бетта- формами углевода).

Олиго- и полисахариды могут подвергаться гидролизу с образованием мономеров. Реакция идет по месту гликозидной связи, причем этот процесс ускоряется в кислой среде. Ферменты в организме человека могут различать альфа- и беттагликозидные связи, поэтому крахмал (имеет альфагликозидные связи) переваривается в кишечнике, а клетчатка (имеет беттагликозидные связи) нет.

Моно- и олигосахариды могут подвергаться брожению: спиртовому, молочнокислому, лимоннокислому, маслянокислому.