Углеводы – главный источник энергии ворганизме человека.
Общая формула углеводов Сn(H2O)m
Углеводы — веществасостава СмН2пОп, имеющие первостепенноебиохимическое значение, широко распространены в живой природе и играют большуюроль в жизни человека. Углеводы входят в состав клеток и тканей всехрастительных и животных организмов и по массе составляют основную частьорганического вещества на Земле. На долю углеводов приходится около 80 % сухоговещества растений и около 20 % животных. Растения синтезируют углеводы изнеорганических соединений — углекислого газа и воды (СО2 и Н2О).
Запасы углеводов в видегликогена в организме человека составляют примерно 500 г. Основная масса его (2/3) находится в мышцах, 1/3 – в печени. В промежутках между приемами пищигликоген распадается на молекулы глюкозы, что смягчает колебания уровня сахарав крови. Запасы гликогена без поступления углеводов истощаются примерно за12-18 часов. В этом случае включается механизм образования углеводов изпромежуточных продуктов обмена белков. Это обусловлено тем, что углеводыжизненно необходимы для образования энергии в тканях, особенно мозга. Клеткимозга получают энергию преимущественно за счет окисления глюкозы.
Виды углеводов
Углеводы по своейхимической структуре можно разделить на простые углеводы (моносахариды и дисахариды)и сложные углеводы (полисахариды).
Простые углеводы (сахара)
Глюкоза – наиболее важныйиз всех моносахаридов, так как она является структурной единицей большинствапищевых ди- и полисахаридов. В процессе обмена веществ они расщепляются наотдельные молекулы моносахаридов, которые в ходе многостадийных химическихреакций превращаются в другие вещества и в конечном итоге окисляются доуглекислого газа и воды – используются как «топливо» для клеток.Глюкоза – необходимый компонент обмена углеводов. При снижении ее уровня вкрови или высокой концентрации и невозможности использования, как этопроисходит при диабете, наступает сонливость, может наступить потеря сознания (гипогликемическая кома ).
Глюкоза «в чистомвиде», как моносахарид, содержится в овощах и фруктах. Особенно богатыглюкозой виноград – 7,8%, черешня, вишня – 5,5%, малина – 3,9%, земляника –2,7%, слива – 2,5%, арбуз – 2,4%. Из овощей больше всего глюкозы содержится втыкве – 2,6%, в белокочанной капусте – 2,6%, в моркови – 2,5%.
Глюкоза обладает меньшейсладостью, чем самый известный дисахарид – сахароза. Если принять сладостьсахарозы за 100 единиц, то сладость глюкозы составит 74 единицы.
Фруктоза является однимиз самых распространенных углеводов фруктов. В отличие от глюкозы она может безучастия инсулина проникать из крови в клетки тканей. По этой причине фруктозарекомендуется в качестве наиболее безопасного источника углеводов для больныхдиабетом. Часть фруктозы попадает в клетки печени, которые превращают ее вболее универсальное «топливо» — глюкозу, поэтому фруктоза тожеспособна повышать сахара в крови, хотя и в значительно меньшей степени, чемдругие простые сахара. Фруктоза легче, чем глюкоза, способна превращаться вжиры. Основным преимуществом фруктозы является то, что она в 2,5 раза слащеглюкозы и в 1,7 – сахарозы. Ее применение вместо сахара позволяет снизить общеепотребление углеводов.
Основными источникамифруктозы в пище являются виноград – 7,7%, яблоки – 5,5%, груши – 5,2%, вишня,черешня – 4,5%, арбузы – 4,3%, черная смородина – 4,2%, малина – 3,9%,земляника – 2,4%, дыни – 2,0%. В овощах содержание фруктозы невелико – от 0,1%в свекле до 1,6% в белокочанной капусте. Фруктоза содержится в меде – около3,7%. Достоверно доказано, что фруктоза, обладающая значительно более высокойсладостью, чем сахароза, не вызывает кариеса, которому способствует потреблениесахара.
Галактоза в продуктах всвободном виде не встречается. Она образует дисахарид с глюкозой – лактозу(молочный сахар) – основной углевод молока и молочных продуктов.
Лактоза расщепляется вжелудочно-кишечном тракте до глюкозы и галактозы под действием ферменталактазы. Дефицит этого фермента у некоторых людей приводит к непереносимостимолока. Нерасщепленная лактоза служит хорошим питательным веществом для кишечноймикрофлоры. При этом возможно обильное газообразование, живот «пучит».В кисломолочных продуктах большая часть лактозы сброжена до молочной кислоты,поэтому люди с лактазной недостаточностью могут переносить кисломолочныепродукты без неприятных последствий. Кроме того, молочнокислые бактерии вкисломолочных продуктах подавляют деятельность кишечной микрофлоры и снижаютнеблагоприятные действия лактозы.
Галактоза, образующаясяпри расщеплении лактозы, превращается в печени в глюкозу. При врожденном наследственномнедостатке или отсутствии фермента, превращающего галактозу в глюкозу,развивается тяжелое заболевание — галактоземия, которая ведет к умственнойотсталости.
Содержание лактозы вкоровьем молоке составляет 4,7%, в твороге – от 1,8% до 2,8%, в сметане – от2,6 до 3,1%, в кефире – от 3,8 до 5,1%, в йогуртах – около 3%.
Сахароза — это дисахарид,образованный молекулами глюкозы и фруктозы. Содержание сахарозы в сахаре 99,5%.То, что сахар – это «белая смерть», любители сладкого знают так жехорошо, как курильщики то, что капля никотина убивает лошадь. К сожалению, обеэти прописные истины чаще служат поводом для шуток, чем для серьезныхразмышлений и практических выводов.
Сахар быстро расщепляетсяв желудочно-кишечном тракте, глюкоза и фруктоза всасываются в кровь и служатисточником энергии и наиболее важным предшественником гликогена и жиров. Егочасто называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистыйуглевод и не содержит других питательных веществ, таких, как, например,витамины, минеральные соли. Из растительных продуктов больше всего сахарозысодержится в свекле – 8,6%, персиках – 6,0%, дынях – 5,9%, сливах – 4,8%,мандаринах – 4,5%. В овощах, кроме свеклы, значительное содержание сахарозыотмечается в моркови – 3,5%. В остальных овощах содержание сахарозы колеблетсяот 0,4 до 0,7%. Кроме собственно сахара, основными источниками сахарозы в пищеявляются варенье, мед, кондитерские изделия, сладкие напитки, мороженое.
При соединении двухмолекул глюкозы образуется мальтоза — солодовый сахар. Ее содержат мед, солод,пиво, патока и хлебобулочные и кондитерские изделия, изготовленные сдобавлением патоки.
Сложные углеводы
Все полисахариды,представленные в пище человека, за редкими исключениями, являются полимерамиглюкозы.
Крахмал – основной изперевариваемых полисахаридов. На его долю приходится до 80% потребляемых спищей углеводов.
Источником крахмаласлужат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а такжекартофель. Больше всего крахмала содержат крупы: от 60% в гречневой крупе (ядрице ) до 70% — в рисовой. Из злаков меньше всего крахмала содержится вовсяной крупе и продуктах ее переработки: толокне, овсяных хлопьях «Геркулес»- 49%. Макаронные изделия содержат от 62 до 68% крахмала, хлеб из ржаной муки взависимости от сорта – от 33% до 49%, пшеничный хлеб и другие изделия изпшеничной муки – от 35 до 51% крахмала, мука – от 56 ( ржаная ) до 68% (пшеничная высшего сорта ). Крахмала много и в бобовых продуктах – от 40% вчечевице до 44% в горохе. По этой причине сухие горох, фасоль, чечевицу, нутотносят к зернобобовым. Особняком стоят соя, которая содержит только 3,5%крахмала, и соевая мука ( 10-15,5% ). По причине высокого содержания крахмала вкартофеле ( 15-18% ) в диетологии его относят не к овощам, где основныеуглеводы представлены моносахариды и дисахаридами, а к крахмалистым продуктамнаравне со злаковыми и зернобобовыми.
В топинамбуре и некоторыхдругих растениях углеводы запасаются в виде полимера фруктозы — инулина.Пищевые продукты с добавкой инулина рекомендуют при диабете и особенно – дляего профилактики (напомним, что фруктоза дает меньшую нагрузку на поджелудочнуюжелезу, чем другие сахара).
Гликоген — «животныйкрахмал» — состоит из сильно разветвленных цепочек молекул глюкозы. Он внебольших количествах содержится в животных продуктах (в печени 2-10%, вмышечной ткани – 0,3-1%).
Продукты с высокимсодержанием углеводов
Наиболеераспространенными углеводами являются глюкоза, фруктоза и сахароза, входящие всостав овощей, фруктов и меда. Лактоза входит в состав молока. Сахар-рафинадпредставляет собой соединение фруктозы и глюкозы.
Глюкоза играетцентральную роль в процессе обмена веществ. Она является поставщиком энергиидля таких органов, как головной мозг, почки, и способствует выработке красныхкровяных телец.
Человеческий организм нев состоянии делать слишком большие запасы глюкозы и потому нуждается в еерегулярном пополнении. Но это не значит, что нужно есть глюкозу в чистом виде.Гораздо полезнее употреблять ее в составе более сложных углеводных соединений,например, крахмала, который содержится в овощах, фруктах, зерновых. Все этипродукты, кроме того, являются настоящим кладезем витаминов, клетчатки,микроэлементов и других полезных веществ, помогающих организму бороться сомногими болезнями. Полисахариды должны составлять большую часть всехпоступающих в наш организм углеводов.
Важнейшие источникиуглеводов
Главными источникамиуглеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистымуглеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит70—80 % глюкозы и фруктозы.
Для обозначенияколичества углеводов в пище используется специальная хлебная единица.
К углеводной группе,кроме того, примыкают и плохо перевариваемые человеческим организмом клетчаткаи пектины.
Углеводыприменяют в качестве:
— лекарственныхсредств,
— для производствабездымного пороха (пироксилина),
— взрывчатыхвеществ,
— искусственныхволокон (вискоза).
— огромное значениеимеет целлюлоза как источник для получения этилового спирта
Функции
1.Энергетическая
Основнаяфункция углеводов заключается в том, что они являются непременным компонентомрациона человека, при расщеплении 1г углеводов освобождается 17,8 кДж энергии.
2.Структурная.
Клеточнаястенка растений состоит из полисахарида целлюлозы.
3.Запасающая.
Крахмали гликоген являются запасными продуктами у растений и животных
/>Группы углеводов Особенности строения молекулы Свойства углеводов Моносахариды
Число атомов С
С3-триозы
С4-тетрозы
С5-пентозы
С6-гексозы Бесцветны, хорошо растворимы в воде, имеют сладкий вкус. Олигосахариды Сложные углеводы. Содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков Хорошо растворяются в воде, имеют сладкий вкус. Полисахариды Сложные углеводы, состоящие из большого числа мономеров-простых сахаров и их производных С увеличением числа мономерных звеньев растворимость уменьшается, исчезает сладкий вкус. Появляется способность ослизняться и набухать
Историческая справка
· Углеводы используютсяс глубокой древности — самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), скоторой познакомился человек, был мёд.
· Родиной сахарноготростника является северо-западная Индия-Бенгалия. Европейцы познакомились стростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г. до н.э.
· Крахмал былизвестен ещё древним грекам.
· Свекловичныйсахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом
· В 1811 г. русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала
· Впервыеправильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я. Берцеллиусв 1837 г. С6Н12О6
· Синтез углеводовиз формальдегида в присутствии Са(ОН)2 был произведён А.М. Бутлеровым в 1861 г.
Заключение
/>
Значение углеводов труднопереоценить. Глюкоза является основным энергетическим источником в организмечеловека, идет на построение многих важных веществ в организме – гликогена(энергетический резерв), входит в состав клеточных мембран, ферментов,гликопротеидов, гликолипидов, участвует в большинстве реакций, происходящих ворганизме человека. В то же время именно сахароза является основным источникомглюкозы, который поступает во внутреннюю среду. Содержащая практически во всехрастительных продуктах питания, сахароза обеспечивает необходимый притокэнергетического и незаменимого вещества – глюкозы.
Организму обязательнонужны углеводы (свыше 56% энергии мы получаем за счет углеводов)
Углеводы бывают простые исложные( из-за строения молекул их так назвали)
Минимальное количествоуглеводов должно быть не меньше 50-60 г
Проверь свои знания:
/>
n 1А
n 2В
n 3Б
n 4Б
n 5Б
n 6Б