Что такое углеводы и какими они бывают?
Среди всех органических веществ на нашей планете углеводы являются наиболее распространенными, то есть составляют основу жизни на планете. В пищу человек употребляет простые углеводы (моно- и дисахариды: глюкозу, фруктозу, сахарозу, лактозу и пр.) и сложные (полисахариды), цепочки которых состоят из простых молекул. Полисахариды условно делят на усваиваемые (например, крахмал и инулин) и неусваиваемые (клетчатку).
Переведем все это в гастрономическую плоскость: — простые углеводы – это сахара, содержащиеся во фруктах и сладких овощах, молоке и, собственно, сладостях — сложные углеводы содержатся в крупах и мучных изделиях, орехах и бобовых, овощах, корнеплодах — клетчаткой богаты оболочки зерна, зелень и некоторые овощи (кабачки, тыква, свекла, морковь и др.).
Б Полисахариды
Полисахариды — или гликаны — состоят из моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями. Полисахариды в отличие от белков и нуклеиовых кислот образуют разветвлённые и линейные полимерные структуры. Это связано с тем, что гликозидные связи могут образовываться между любыми гидроксильными группами моносахаридов.
Олигосахариды, содержащие три и более моносахаридных остатков, относительно редки и обнаруживаются чаще всего в клетках растений. Дисахариды — простейшие полисахариды — распространены гораздо больше. Многие из них образуются при расщеплении крупных полисахаридов.
Дисахарид лактоза содержится в молоке в концентрации 0–7%. Самым распространённым дисахаридом является сахароза (столовый сахар).
Рис. 1. Сахароза и лактоза
Примерами структурных полисахаридов являются целлюлоза и хитин. Клеточная стенка клеток растений содержит в качестве основного компонента целлюлозу. Это позволяет растениям выдерживать значительную разницу в осмотическом давлении между внеклеточной и внутриклеточной средой вплоть до 20 атм. Целлюлоза представляет собой линейный полимер длиной до 15 000 остатков D-глюкозы, связанных между собой с помощью β (1→4)-гликозидных связей.
1.3Переваривание углеводов пищи
Переваривание углеводов происходит в ротовой полости и тонком кишечнике. Переваривание происходит достаточно быстро и катализируется ферментами гликозидгидролазами (или гликозидазами), гидролизующими гликозидные связи.
в. α -Амилаза слюны;
г. α -Амилазаподжелудочной железы.
д. Мальтаза; е. Сахараза;
Роль углеводов в организме
Попадая в организм, любой углевод расщепляется до глюкозы. Ее организм не в состоянии разрушить, и она просто проходит по ЖКТ в неизменном виде, попутно улучшая пищеварение. Глюкоза – прямой источник энергии для организма. Специальный гормон — инсулин, транспортирует глюкозу к нуждающимся в ней тканям, где она выполняет роль «топлива».
Умеет тело и запасать глюкозу. Она выстраивается в цепочки гликогена, который хранится в печени и мышцах на случай длительного голода или физической активности. Помимо этого, глюкоза используется для формирования других важных углеводных соединений. Например, гиалуроновой кислоты, которая удерживает влагу в тканях кожи и способствует ее упругости. А еще, так необходимого для нормальной подвижности и прочности суставов — глюкозамина, входящего в состав хрящей и внутрисуставной жидкости.
Углеводные структуры входят и в состав слизи, которая покрывает стенки носоглотки, кишечника, репродуктивных органов, и защищает их от повреждений и инфекций. Также, углеводы в организме человека участвуют в регуляции густоты крови, в построении клеточных мембран и в работе целого ряда гормонов.
Кроме того, глюкоза — это единственное «топливо» для мозга. Если другие системы могут использовать в качестве источника энергии жиры, то самому главному нашему органу необходимы именно углеводы.
Физиология
Расщепление сложных углеводов пищи начинается в ротовой полости под действием ферментов амилазы и мальтазы слюны. Оптимальная активность этих ферментов проявляется в щелочной среде. Амилаза расщепляет крахмал и гликоген, а мальтаза — мальтозу. При этом образуются более низкомолекулярные углеводы — декстрины, частично — мальтоза и глюкоза.
В желудке расщепление углеводов пищи не происходит, так как отсутствуют специфические ферменты гидролиза углеводов, а кислая среда желудочного сока (рН 1,5—2,5) подавляет активность ферментов слюны. В тонком кишечнике происходит основной распад углеводов пищи. В двенадцатиперстной кишке под действием фермента амилазы сока поджелудочной железы сложные углеводы постепенно расщепляются до дисахаридов.
Основными факторами, необходимыми для расщепления жира в пищеварительном тракте, являются: наличие ферментов, расщепляющих жиры, и условий для проявления их оптимальной активности (рН); наличие эмульгаторов для перевода жира в мелко раздробленное (эмульгированное) состояние. Такими эмульгаторами являются желчные кислоты (которые образуются в печени из холестерина и поступают в кишечник с желчью).
В ротовой полости необходимые условия отсутствуют, поэтому химическое расщепление жиров не происходит. В желудке имеется липаза с очень низкой активностью. Связано это с тем, что очень кислая среда в желудке (рН 1,5—2,5) подавляет активность липазы (рН 7,8—8,1), а также отсутствуют эмульгаторы. Следовательно, расщепляться могут только уже эмульгированные жиры, которые содержатся в молоке и яичном желтке.
Основной гидролиз нейтральных жиров пищи происходит в тонком кишечнике под воздействием активных липаз. Среда в кишечнике слабощелочная, т. е. оптимальная для проявления активности липазы, поступающей сюда с соком поджелудочной железы.
Белки пищи в ротовой полости не расщепляются, так как слюна не содержит гидролитических ферментов.
Химическое расщепление белков начинается в желудке под воздействием протеолитических ферментов (пептидгидролаз), которые расщепляют пептидные связи между аминокислотами.
Эти ферменты образуются клетками слизистой оболочки желудка, тонкого кишечника и поджелудочной железы в неактивной форме. Такая форма ферментов предотвращает самопереваривание белков в клетках, где они синтезируются, и стенок желудочно-кишечного тракта (специально для тех, кто все еще бредит мыслями о том, что во время голодания желудок переваривает сам себя).
В желудке переваривание белков происходит при участии фермента желудочного сока пепсина, который образуется из неактивного пепсиногена под воздействием соляной кислоты. Пепсин проявляет максимальную ферментативную активность в сильно кислой среде при рН 1—2. Кроме того, под воздействием соляной кислоты происходит набухание и частичная денатурация белков, что приводит к увеличению поверхности соприкосновения фермента с белками.
фенола, крезола, индола, сероводорода, меркаптанов и др. Такое превращение аминокислот в толстом кишечнике называется гниением белков. Токсические вещества всасываются в кровь и доставляются в печень, где подвергаются обезвреживанию. Весь процесс переваривания белков в желудочно-кишечном тракте занимает в среднем 8—12 ч после принятия пищи.
Чем опасны безуглеводные диеты?
Учитывая функции углеводов в организме, их дефицит чреват неприятными последствиями: • снижением общего иммунитета; • ухудшением пищеварения; • снижением когнитивных функций (памяти, концентрации внимания, реакции); • ухудшением эмоционального состояния; • нарушением менструального цикла у женщин; • повышенной утомляемостью.
При длительном ограничении углеводов организм может полностью перейти на использование белков и жиров в качестве «топлива». При их расщеплении образуются трудновыводимые продукты распада. Поэтому такое питание подходит далеко не всем.
Многие знают о способности углеводов удерживать воду. Именно благодаря этому «безуглеводки» дают результат быстрого похудения. В первые несколько дней стремительно «сливается» жидкость, что сопровождается приятными изменениями на весах. Но в долгосрочной перспективе это может ухудшить общую гидратацию тканей, в результате чего мышцы и кожа станут менее эластичными, а значит – слабыми и подверженными повреждениям.
В Пристеночное пищеварение или гидролиз олиго- и дисахаридазами
Олигосахариды, образовавшиеся при расщеплении полисахаридов α-амила- зой, и дисахариды пищи подвергаются дальнейшему гидролизу под действием олиго- и дисахаридаз, встроенных в мембраны энтероцитов. Продуктами этого гидролиза являются моносахариды, которые затем транспортируются через мембрану в цитозоль энтероцитов (этот процесс называется всасыванием).
Олигосахаридазы — это крупные гликопротеины (массой свыше 200 кДа), пронизывающие мембрану энтероцитов. Активные центры этих ферментов направлены
Избыток углеводов
Перебарщивать с «углями» тоже нельзя, особенно с простыми. Злоупотребление ими стимулирует бродильные процессы в кишечнике, провоцирует угревую сыпь и аллергию. А также, способствует преждевременному старению кожи и внутренних органов.
Повышенное содержание глюкозы в крови вызывает резкий выброс инсулина. Данный гормон транспортирует глюкозу куда надо, но ее избыток организм откладывает про запас в виде жира. Если вы будете превышать рекомендуемую суточную калорийность белками или жирами, вы неизбежно поправитесь.
Но углеводы в организме человека чуть более коварны. Регулярное злоупотребление сахарами приводит к тому, что чувствительность клеток к инсулину снижается. В результате вес набирается еще быстрее, а сбрасываться будет тяжелее. А если продолжать углеводную «перегрузку», можно заполучить сахарный диабет.
Исследования показали, что люди, которые переедают свою норму калорий углеводами, более склонны к отложению жира на животе и внутри брюшной полости. Те же, кто превышал калорийность всеми нутриентами одинаково, показали более равномерное распределение жира на теле. Большое количество жира в области живота – прямая предпосылка к развитию болезней сердца, а посему есть повод задуматься.
Раздельное питание
Совместимость продуктов
Сейчас публикуется довольно много статей и книг, не рекомендующих употреблять углеводы и белки в одном приеме пищи. На этом построена, в частности, так называемая система раздельного питания. Она была разработана в начале прошлого века американским доктором Хеем. В основе этой системы лежит разделение всех продуктов на «кислые» и «щелочные», высокобелковые и богатые углеводами. В особую группу выделена «нейтральная» пища, т.е. жиры, кисломолочные продукты, сыры, орехи, ягоды.
Хей советует на завтрак есть щелочную пищу (овощи и фрукты), на обед — белковую, а на ужин — углеводную. Продукты «нейтральной» группы разрешается сочетать с другими. Интервал между основными приемами пищи — минимум 4 ч, однако в промежутках разрешается потреблять овощи или фрукты. Вообще, в системе раздельного питания употребление белков (и особенно мяса) ограничивается.
Согласно заявлениям сторонников данной системы, она способствует нормализации обмена веществ, увеличению или уменьшению веса тела, а также помогает бороться с болезнями. Сам Хей якобы вылечился с ее помощью от гломерулонефрита. Однако для спортсменов раздельное питание вряд ли будет полезным. Следуя подобным советам, можно существенно затормозить рост спортивных результатов.
Развивающемуся организму прежде всего необходимо достаточное количество различных белков. Углеводы способствуют «сохранению» белка — он расходуется на построение мышечной ткани, а не как источник энергии. Белок же замедляет всасывание углеводов, снижая тем самым их гликемический индекс. В результате уровень сахара в крови остается более стабильным. Аналогичное взаимодействие наблюдается между жиром и белком.
Природный источник энергии
Глюкоза – универсальный источник энергии для всех клеток организма. Энергия необходима для построения собственных молекул, сокращения мышц, выработки тепла. Последовательность реакций превращения глюкозы, приводящих к выделению энергии, называют гликолизом. Реакции гликолиза могут идти в присутствии кислорода, тогда говорят об аэробном гликолизе, или в бескислородных условиях, тогда процесс является анаэробным.
В ходе анаэробного процесса одна молекула глюкозы превращается в две молекулы молочной кислоты (лактата) и выделяется энергия. Анаэробный гликолиз дает мало энергии: из одной молекулы глюкозы получается две молекулы АТФ – вещества, химические связи которого аккумулируют энергию. Этот способ получения энергии используется для кратковременной работы скелетных мышц – от 5 секунд до 15 минут, то есть в то время, пока механизмы снабжения мышц кислородом не успевают включиться.
В ходе реакций аэробного гликолиза одна молекула глюкозы превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата). Процесс с учетом трат энергии на собственные реакции дает 8 молекул АТФ. Пируват вступает в дальнейшие реакции окисления – окислительное декарбоксилирование и цитратный цикл (цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот). В результате этих превращений на молекулу глюкозы выделится 30 молекул АТФ.
Классификация
В зависимости от строения, различают несколько групп углеводов.
Моносахариды – мелкие молекулы, которые не расщепляются в пищеварительном тракте. Это глюкоза, фруктоза, галактоза.
Дисахариды – мелкие молекулы углеводов, которые в пищеварительном тракте расщепляются на два моносахарида. Например, лактоза – на глюкозу и галактозу, сахароза – на глюкозу и фруктозу.
Полисахариды – крупные молекулы, состоящие из сотен тысяч остатков моносахаридов (в основном, глюкозы), соединенных между собой. Это крахмал, гликоген мяса.
Таблица продуктов
Соединения с гликемическим индексом ниже 70 принято относить к медленным углеводам.
Однако в эту группу попадают некоторые вещества, имеющие высокий , поскольку они:
- связаны с пищевыми волокнами или другими элементами, которые затрудняют выработку глюкозы;
- требуют наличия дополнительных элементов для расщепления, что тоже замедляет процесс преобразования;
- имеют в составе фруктозу вместо глюкозы, которая не требует выработки инсулина.
https://youtu.be/ZEsXyMhPw-o
