На что углеводы делятся: Что такое углеводы и какие из них простые

Фруктоза – самый распространенный углевод, встречающийся в продуктах растительного происхождения. Часть фруктозы превращается в печени в глюкозу, остальная попадает напрямую в кровь.

Мальтоза, или солодовый сахар, состоит из глюкозы. Она встречается в меде, пиве, солоде и патоке.

Значительную часть углеводов современный человек употребляет в виде сахарозы, содержащейся в готовых продуктах, кондитерских изделиях и сладких напитках. Но, чтобы углеводы отдавали организму энергию, а не откладывались в виде жировых запасов, доля простых углеводов в рационе не должна превышать 20-25 процентов. Баланс можно соблюсти, если отдавать предпочтение источникам сложных углеводов и клетчатки: овощам, фруктам, бобовым, овсянке, макаронам из твердых сортов пшеницы и продуктам из цельного зерна.

Иллюстрация: FreeDigitalPhotos.net

Чтобы оставить комментарий — необходимо быть авторизованным пользователем

Войти в личный кабинет Зарегистрироваться

Классификация углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды

Высокомолекулярные (несахароподобные) соединения из большого количества моносахаридов и гликозидных связей между ними[1]. Данные углеводы различаются не только составом простых сахаров, но и молекулярной массой и структурными особенностями (линейные или разветвленные). Поэтому и обладают отличительными свойствами друг от друга. Классификация углеводов выделяет гомополисахариды и гетерополисахариды. Первые (гемицеллюлоза, гликоген, клетчатка, крахмал) состоят из молекул исключительно одного вида моноз, а вторые могут включать от двух и более остатков разных простых сахаров.

Виды полисахаридов:

— гемицеллюлоза.

Полимер, который наряду с клетчаткой и целлюлозой задействован в образовании стенок растений. Она сосредоточена преимущественно в оболочке зерен, кожуре семян подсолнечника, а также соломе, плодах кукурузы. Хорошо растворяется в щелочных растворах. К этому полисахариду относят агар – вещество, экскретируемое из водорослей и широко применяемое в кондитерской отрасли. Диетологи относят гемицеллюлозу к группе балластных веществ, обязательных для нормального пищеварения.

— гликоген или животный крахмал.

Сформирован из значительного количества остатков моносахарида глюкоза. Важный энергетический материал и главный резервный полисахарид животных и человека в классификации углеводов, в некотором количестве находится в зернах кукурузы. Он содержится практически во всех органах и тканях, но наибольшее количество в мышцах и печени. В организме это вещество последовательно переходит в декстрины[2], далее мальтозу и в конце глюкозу.

— крахмал.

Относится к резервным полисахаридам, основной компонент картофеля и зерна. Его количество в продукте зависит от культуры, сорта, спелости и условий произрастания. Он считается наиболее популярным в классификации углеводов и самым применимым в пищевом производстве несахараподобным углеводом.

— клетчатка.

Формирует клеточную структуру растительной организации. Она находится в семенах хлопчатника – 98%; древесине – до 50%; пшенице, сое, кукурузе – до 3%. Это соединение гидрофобно и в нейтральной среде устойчиво к кислотам. Продукты гидролиза, содержащие клетчатку, в пищевой промышленности используют как средство получения кормовых дрожжей и спирта.

Содержание углеводов в продуктах питания является одним из важнейших условий составления рациона питания.

[1] Число остатков моносахаридов может насчитывать сотни тысяч единиц, но в основном количество колеблется между 6-10 тысячами.

[2] Декстрины (C₆H₁₀O₅)_p – продукты расщепления полисахаридов: крахмала и гликогена. Легко растворяются в воде.

Углеводы — это… Что такое Углеводы?

Углево́ды (сахара, сахариды) — органические вещества, содержащие карбонильную группу и несколько гидроксильных групп^[1]. Название класса соединений происходит от слов «гидраты углерода», оно было впервые предложено К. Шмидтом в 1844 году. Появление такого названия связано с тем, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой C_x(H₂O)_y, формально являясь соединениями углерода и воды.

Углеводы — весьма обширный класс органических соединений, среди них встречаются вещества с сильно различающимися свойствами. Это позволяет углеводам выполнять разнообразные функции в живых организмах. Соединения этого класса составляют около 80 % сухой массы растений и 2—3 % массы животных^[1].

Простые и сложные

Углеводы являются неотъемлемым компонентом клеток и тканей всех живых организмов представителей растительного и животного мира, составляя (по массе) основную часть органического вещества на Земле. Источником углеводов для всех живых организмов является процесс фотосинтеза, осуществляемый растениями. По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на две группы: простые (моносахариды) и сложные (дисахариды и полисахариды). Сложные углеводы, в отличие от простых, способны гидролизоваться с образованием моносахаридов, мономеров. Простые углеводы легко растворяются в воде и синтезируются в зелёных растениях. Сложные углеводы являются продуктами поликонденсации простых сахаров (моносахаридов), а в процессе гидролитического расщепления образуют сотни и тысячи молекул моносахаридов^[2].

Моносахариды

Моносахари́ды (от греческого monos — единственный, sacchar — сахар) — простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов — обычно представляют собой бесцветные, легко растворимые в воде, плохо — в спирте и совсем нерастворимые в эфире, твёрдые прозрачные органические соединения^[2], одна из основных групп углеводов, самая простая форма сахара. Водные растворы имеют нейтральную pH. Некоторые моносахариды обладают сладким вкусом. Моносахариды содержат карбонильную (альдегидную или кетонную) группу, поэтому их можно рассматривать как производные многоатомных спиртов. Моносахарид, у которого карбонильная группа расположена в конце цепи, представляет собой альдегид и называется альдоза. При любом другом положении карбонильной группы моносахарид является кетоном и называется кетоза. В зависимости от длины углеродной цепи (от трёх до десяти атомов) различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и так далее. Среди них наибольшее распространение в природе получили пентозы и гексозы^[2]. Моносахариды — стандартные блоки, из которых синтезируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

В природе в свободном виде наиболее распространена D-глюкоза (виноградный сахар или декстроза, C₆H₁₂O₆) — шестиатомный сахар (гексоза), структурная единица (мономер) многих полисахаридов (полимеров) — дисахаридов: (мальтозы, сахарозы и лактозы) и полисахаридов (целлюлоза, крахмал). Другие моносахариды, в основном, известны как компоненты ди-, олиго- или полисахаридов и в свободном состоянии встречаются редко. Природные полисахариды служат основными источниками моносахаридов^[2].

Дисахариды

Дисахари́ды (от di — два, sacchar — сахар) — сложные органические соединения, одна из основных групп углеводов, при гидролизе каждая молекула распадается на две молекулы моносахаридов, являются частным случаем олигосахаридов. По строению дисахариды представляют собой гликозиды, в которых две молекулы моносахаридов соединённы друг с другом гликозидной связью, образованной в результате взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой). В зависимости от строения дисахариды делятся на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие. Например, в молекуле мальтозы у второго остатка моносахарида (глюкозы) имеется свободный полуацетальный гидроксил, придающий данному дисахариду восстанавливающие свойства. Дисахариды наряду с полисахаридами являются одним из основных источников углеводов в рационе человека и животных^[3].

Олигосахариды

О́лигосахари́ды (от греч. ὀλίγος — немногий) — углеводы, молекулы которых синтезированы из 2 — 10 остатков моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Соответственно различают: дисахариды, трисахариды и так далее^[3]. Олигосахариды, состоящие из одинаковых моносахаридных остатков, называют гомополисахаридами, а из разных — гетерополисахаридами. Наиболее распространены среди олигосахаридов дисахариды.

Среди природных трисахаридов наиболее распространена рафиноза — невосстанавливающий олигосахарид, содержащий остатки фруктозы, глюкозы и галактозы — в больших количествах содержится в сахарной свёкле и во многих других растениях^[3].

Полисахариды

Полисахари́ды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов. С точки зрения общих принципов строения в группе полисахаридов возможно различить гомополисахариды, синтезированные из однотипных моносахаридных единиц и гетерополисахариды, для которых характерно наличие двух или нескольких типов мономерных остатков^[4].

Гомополисахариды (гликаны), состоящие из остатков одного моносахарида, могут быть гексозами или пентозами, то есть в качестве мономера может быть использована гексоза или пентоза. В зависимости от химической природы полисахарида различают глюканы (из остатков глюкозы), маннаны (из маннозы), галактаны (из галактозы) и другие подобные соединения. К группе гомополисахаридов относятся органические соединения растительного (крахмал, целлюлоза, пектиновые вещества), животного (гликоген, хитин) и бактериального (декстраны) происхождения^[2].

Полисахариды необходимы для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Это один из основных источников энергии организма, образующейся в результате обмена веществ. Полисахариды принимают участие в иммунных процессах, обеспечивают сцепление клеток в тканях, являются основной массой органического вещества в биосфере.

Крахма́л (C₆H₁₀O₅)_n — смесь двух гомополисахаридов: линейного — амилозы и разветвлённого — амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Белое аморфное вещество, не растворимое в холодной воде, способное к набуханию и частично растворимое в горячей воде^[2]. Молекулярная масса 10⁵—10⁷ Дальтон. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света при фотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10—30 %, амилопектина — 70—90 %. Молекула амилозы содержит в среднем около 1 000 остатков глюкозы, связанных между собой альфа-1,4-связями. Отдельные линейные участки молекулы амилопектина состоят из 20—30 таких единиц, а в точках ветвления амилопектина остатки глюкозы связаны межцепочечными альфа-1,6-связями. При частичном кислотном гидролизе крахмала образуются полисахариды меньшей степени полимеризации — декстрины (C₆H₁₀O₅)_p, а при полном гидролизе — глюкоза^[4].

Гликоге́н (C₆H₁₀O₅)_n — полисахарид, построенный из остатков альфа-D-глюкозы — главный резервный полисахарид высших животных и человека, содержится в виде гранул в цитоплазме клеток практически во всех органах и тканях, однако, наибольшее его количество накапливается в мышцах и печени. Молекула гликогена построена из ветвящихся полиглюкозидных цепей, в линейной последовательности которых, остатки глюкозы соединены посредством альфа-1,4-связями, а в точках ветвления межцепочечными альфа-1,6-связями. Эмпирическая формула гликогена идентична формуле крахмала. По химическому строению гликоген близок к амилопектину с более выраженной разветвлённостью цепей, поэтому иногда называется неточным термином «животный крахмал». Молекулярная масса 10⁵—10⁸ Дальтон и выше^[4]. В организмах животных является структурным и функциональным аналогом полисахарида растений — крахмала. Гликоген образует энергетический резерв, который при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы может быть быстро мобилизован — сильное разветвление его молекулы ведёт к наличию большого числа концевых остатков, обеспечивающих возможность быстрого отщепления нужного количества молекул глюкозы^[2]. В отличие от запаса триглицеридов (жиров) запас гликогена не настолько ёмок (в калориях на грамм). Только гликоген, запасённый в клетках печени (гепатоцитах) может быть переработан в глюкозу для питания всего организма, при этом гепатоциты способны накапливать до 8 процентов своего веса в виде гликогена, что является максимальной концентрацией среди всех видов клеток. Общая масса гликогена в печени взрослых может достигать 100—120 граммов. В мышцах гликоген расщепляется на глюкозу исключительно для локального потребления и накапливается в гораздо меньших концентрациях (не более 1 % от общей массы мышц), тем не менее общий запас в мышцах может превышать запас, накопленный в гепатоцитах.

Целлюло́за (клетча́тка) — наиболее распространённый структурный полисахарид растительного мира, состоящий из остатков альфа-глюкозы, представленных в бета-пиранозной форме. Таким образом, в молекуле целлюлозы бета-глюкопиранозные мономерные единицы линейно соединены между собой бета-1,4-связями. При частичном гидролизе целлюлозы образуется дисахарид целлобиоза, а при полном — D-глюкоза. В желудочно-кишечном тракте человека целлюлоза не переваривается, так как набор пищеварительных ферментов не содержит бета-глюкозидазу. Тем не менее, наличие оптимального количества растительной клетчатки в пище способствует нормальному формированию каловых масс^[4]. Обладая большой механической прочностью, целлюлоза выполняет роль опорного материала растений, например, в составе древесины её доля варьирует от 50 до 70 %, а хлопок представляет собой практически стопроцентную целлюлозу^[2].

Хити́н — структурный полисахарид низших растений, грибов и беспозвоночных животных (в основном роговые оболочки членистоногих — насекомых и ракообразных). Хитин, подобно целлюлозе в растениях, выполняет опорные и механические функции в организмах грибов и животных. Молекула хитина построена из остатков N-ацетил-D-глюкозамина, связанных между собой бета-1,4-гликозиюными связями. Макромолекулы хитина неразветвлённые и их пространственная укладка не имеет ничего общего с целлюлозой^[2].

Пекти́новые вещества́ — полигалактуроновая кислота, содержится в плодах и овощах, остатки D-галактуроновой кислоты связаны альфа-1,4-гликозидными связями. В присутствии органических кислот спосбны к желеобразованию, применяются в пищевой промышленности для приготовления желе и мармелада. Некоторые пектиновые вещества оказывают противоязвенный эффект и являются активной составляющей ряда фармацевтических препаратов, например, производное подорожника «плантаглюцид»^[2].

Мурами́н (лат. múrus — стенка) — полисахарид, опорно-механический материал клеточной стенки бактерий. По химическому строению представляет собой неразветвлённую цепь, построенную из чередующихся остатков N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединённых бета-1,4-гликозидной связью. Мурамин по структурной организации (неразветвлённая цепь бета-1,4-полиглюкопиранозного скелета) и функциональной роли весьма близок к хитину и целлюлозе^[2].

Декстра́ны — полисахариды бактериального происхождения — синтезируются в условиях промышленного производства микробиологическим путём (воздействием микроорганизмов Leuconostoc mesenteroides на раствор сахарозы) и используются в качестве заменителей плазмы крови (так называемые клинические «декстраны»: Полиглюкин и другие)^[2].

Пространственная изомерия

Изомерия (от др.-греч. ἴσος — равный, и μέρος — доля, часть) — существование химических соединений (изомеров), одинаковых по составу и молекулярной массе, различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и, вследствие этого, по свойствам.

Стереоизомерия моносахаридов: изомер глицеральдегида у которого при проецировании модели на плоскость ОН-группа у асимметричного атома углерода расположена с правой стороны принято считать D-глицеральдегидом, а зеркальное отражение — L-глицеральдегидом. Все изомеры моносахаридов делятся на D- и L- формы по сходству расположения ОН-группы у последнего асимметричного атома углерода возле СН₂ОН-группы (кетозы содержат на один асимметричный атом углерода меньше, чем альдозы с тем же числом атомов углерода). Природные гексозы — глюкоза, фруктоза, манноза и галактоза — по стереохимической конфигурациям относят к соединениям D-ряда^[5].

Биологическая роль

В живых организмах углеводы выполняют следующие функции:

1. Структурная и опорная функции. Углеводы участвуют в построении различных опорных структур. Так целлюлоза является основным структурным компонентом клеточных стенок растений, хитин выполняет аналогичную функцию у грибов, а также обеспечивает жёсткость экзоскелета членистоногих^[1].
2. Защитная роль у растений. У некоторых растений есть защитные образования (шипы, колючки и др.), состоящие из клеточных стенок мёртвых клеток.
3. Пластическая функция. Углеводы входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК)^[6].
4. Энергетическая функция. Углеводы служат источником энергии: при окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды^[6].
5. Запасающая функция. Углеводы выступают в качестве запасных питательных веществ: гликоген у животных, крахмал и инулин — у растений^[1].
6. Осмотическая функция. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы, от концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.
7. Рецепторная функция. Олигосахариды входят в состав воспринимающей части многих клеточных рецепторов или молекул-лигандов.

Биосинтез

В суточном рационе человека и животных преобладают углеводы. Травоядные получают крахмал, клетчатку, сахарозу. Хищники получают гликоген с мясом.

Организмы животных не способны синтезировать углеводы из неорганических веществ. Они получают их от растений с пищей и используют в качестве главного источника энергии, получаемой в процессе окисления:

C_x(H₂O)_y + xO₂ → xCO₂ + yH₂O + энергия.

В зеленых листьях растений углеводы образуются в процессе фотосинтеза — уникального биологического процесса превращения в сахара неорганических веществ — оксида углерода (IV) и воды, происходящего при участии хлорофилла за счёт солнечной энергии:

xCO₂ + yH₂O → C_x(H₂O)_y + xO₂

Обмен

Основная статья: Углеводный обмен

Обмен углеводов в организме человека и высших животных складывается из нескольких процессов^[4]:

1. Гидролиз (расщепление) в желудочно-кишечном тракте полисахаридов и дисахаридов пищи до моносахаридов, с последующим всасыванием из просвета кишки в кровеносное русло.
2. Гликогеногенез (синтез) и гликогенолиз (распад) гликогена в тканях, в основном в печени.
3. Аэробный (пентозофосфатный путь окисления глюкозы или пентозный цикл) и анаэробный (без потребления кислорода) гликолиз — пути расщепления глюкозы в организме.
4. Взаимопревращение гексоз.
5. Аэробное окисление продукта гликолиза — пирувата (завершающая стадия углеводного обмена).
6. Глюконеогенез — синтез углеводов из неуглеводистого сырья (пировиноградная, молочная кислота, глицерин, аминокислоты и другие органические соединения).

Важнейшие источники

Главными источниками углеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70—80 % глюкозы и фруктозы.

Для обозначения количества углеводов в пище используется специальная хлебная единица.

К углеводной группе, кроме того, примыкают и плохо перевариваемые человеческим организмом клетчатка и пектины.

Список наиболее распространенных углеводов

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3 4} Н. А. АБАКУМОВА, Н. Н. БЫКОВА. 9. Углеводы // Органическая химия и основы биохимии. Часть 1. — Тамбов: ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. — ISBN 978-5-8265-0922-7
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12} Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков. Биоорганическая химия. — 1-е изд. — М.: Медицина, 1985. — С. 349—400. — 480 с. — (Учебная литература для студентов медицинских институтов). — 75 000 экз.
3. ↑ ^{1 2 3} Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин. Биологическая химия / Под ред. акад. АМН СССР С. С. Дебова.. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1990. — С. 234—235. — 528 с. — (Учебная литература для студентов медицинских институтов). — 100 000 экз. — ISBN 5-225-01515-8
4. ↑ ^{1 2 3 4 5} Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин. Биологическая химия / Под ред. акад. АМН СССР С. С. Дебова.. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1990. — С. 235—238. — 528 с. — (Учебная литература для студентов медицинских институтов). — 100 000 экз. — ISBN 5-225-01515-8
5. ↑ Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин. Биологическая химия: Учебник / Под ред. акад. АМН СССР С. С. Дебова.. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1990. — С. 226—276. — 528 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-225-01515-8
6. ↑ ^{1 2} А. Я. Николаев. 9. Обмен и функции углеводов // Биологическая химия. — М.: Медицинское информационное агентство, 2004. — ISBN 5-89481-219-4

Ссылки

• Углеводы  (рус.). — строение и химические свойства.(недоступная ссылка — история) Проверено 1 июня 2009.

Углеводы (сахара) – главный источник энергии для организма — Как питаться правильно? — Здоровое питание

Для того, чтобы как можно дольше оставаться в хорошей форме и отличном самочувствии, нужно поддерживать в рационе здоровый баланс углеводов — как избыток, так и недостаток этой важной части рациона приводит к неблагоприятным последствиям. Контроль потребления углеводов вы легко осуществите с помощью нашего счетчика калорий, а необходимые знания по теме получите на этой странице.

Углеводы представляют собой макронутриенты, которые являются основной частью пищевого рациона человека. 

Молекулы всех углеводов состоят из атомов углерода, кислорода и водорода. Углеводы пищи делятся на простые углеводы (сахара) и сложные углеводы (полисахариды).

Простые углеводы (сахара).

Молекулы простых сахаров состоят из неразветвленных углерод-углеродных цепей с различным числом атомов углерода. В пищевых продуктах наиболее широко представлены глюкоза, фруктоза и галактоза.

Глюкоза (виноградный сахар) содержится во многих фруктах, ягодах, меде, зеленых частях растений. Глюкоза входит в состав сахарозы, крахмала, клетчатки, высокомолекулярного полисахарида инулина.

Фруктоза (фруктовый сахар, левулеза) содержится в меде, фруктах, ягодах, семенах некоторых растений.

Галактоза — единственный моносахарид животного происхождения входит в состав лактозы (молочного сахара).

Наибольшее значение для питания человека имеют дисахариды — сахароза, лактоза и мальтоза. В состав молекулы каждого из этих дисахаридов входит глюкоза, вторым сахаром может быть глюкоза, галактоза или фруктоза.

Сахароза (тростниковый или свекловичный сахар) состоит из глюкозы и фруктозы.

Мальтоза (солодковый сахар) состоит из двух остатков глюкозы, является основным структурным компонентом крахмала и гликогена.

Лактоза (молочный сахар) состоит из глюкозы и галактозы, в свободном виде присутствует в молоке всех млекопитающих.

Сложные углеводы (полисахариды) делятся на усваиваемые (крахмальные) полисахариды и неусваиваемые (некрахмальные) полисахариды.

Усваиваемые (крахмальные) полисахариды представлены в основном крахмалом и гликогеном.

Крахмал — основной резервный полисахарид растений состоит из амилозы и разветвленного амилопектина; накапливается в виде крахмальных зерен в клетках луковиц, клубней, корневищ, семян растений.

Гликоген — разветвленный полисахарид, молекулы которого построены из остатков глюкозы, представляет собой быстро реализуемый резерв живых организмов.

Так же выделяют группу «модифицированных» крахмалов, все шире используемых в пищевой промышленности. Это крахмалы, чьи свойства модифицированы путем физических, химических или биологических воздействий. Модифицированные крахмалы используют в хлебобулочной и кондитерской промышленности, например, для получения безбелковых продуктов для диетического питания.

Неусваиваемые (некрахмальные) полисахариды — пищевые волокна, которые, в отличие от крахмала, не перевариваются пищеварительными ферментами. Источником пищевых волокон для организма являются зерна злаков, фрукты и овощи. Неусваиваемые углеводы не расщепляются ферментами, секретируемыми в пищеварительном тракте человека.

К неусваиваемым углеводам относятся, в первую очередь, глюкановые полисахариды: целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлоза, пектиновые вещества, лигнин, камеди и слизи. Эту группу полисахаридов называют пищевыми волокнами, которые рассматриваются как вещества, необходимые для нормального функционирования желудочно-кишечного тракта.

Клетчатка (целлюлоза) — самый распространенный в природе некрахмальный полисахарид. Клетчатка входит в состав клеточных стенок всех растений, служит опорным материалом и придает им прочность. Клетчатка не растворима в воде, но может связывать значительное количество воды (до 0,4 г воды на 1 г клетчатки).

Гемицеллюлозы образуют вместе с целлюлозой клеточные стенки растительных тканей. Их содержание в растениях может достигать 40 %. В клеточных стенках гемицеллюлоза вместе с лигнином выполняет функции цементирующего материала. Она содержится в оболочках зерен, «корочках» некоторых фруктов, скорлупе семечек и орехов. Гемицеллюлозы также способны удерживать воду.

Пектиновые вещества, кислые полисахариды растений, присутствующие в клеточной стенке, межклеточном веществе, клеточном соке, накапливаются в плодах и корнеплодах. В большом количестве пектины содержатся в яблоках, лимонах, сахарной свекле. В присутствии сахаров и кислот пектины способны образовывать гели, что используется в пищевой промышленности при производстве желе, мармелада и джемов.

Лигнин, слизи, смолы не являются полисахаридами, но представляют собой высокомолекулярные вещества, которые так же относят к группе пищевых волокон. Рекомендуемая среднесуточная норма потребления пищевых волокон — 20 г. Пищевые волокна положительно влияют на функции толстого кишечника, стимулируют перистальтику, а также способствуют усилению выделения желчи.

Углеводы в пищевых продуктах и в организме человека

Основная функция углеводов — обеспечение энергетических затрат организма (на углеводы приходится от 55 до 75 % калорийности пищи).

Количество и состав углеводных компонентов пищи очень важны для поддержания здоровья. Средний уровень углеводов в пищевом рационе людей составляет около 60 %.

Среднестатистический здоровый человек должен потреблять в сутки от 350 до 500 г углеводов, для людей с усиленной физической или умственной нагрузкой потребление углеводов может увеличиваться до 700 г и выше. Более половины углеводов поступает в организм с зерновыми продуктами, около четверти — с сахаром и сахаросодержащими продуктами, с овощами от 10 до 15 %, с фруктами от 5 до 10 %.

В растительных продуктах содержатся как простые углеводы (сахара), так и полисахариды — крахмал, гликоген и пищевые волокна. По мере созревания во фруктах увеличивается количество простых сахаров, а содержание крахмала уменьшается. Поэтому зрелые фрукты становятся более сладкими.

При попадании в организм человека переваривание и усвоение углеводов происходит с разной скоростью. Это связано с тем, что для утилизации их организмом все углеводы должны быть гидролизованы ферментами пищеварительного тракта до простых сахаров.

Простые сахара — глюкоза и фруктоза усваиваются быстро и легко.

Дисахариды — сахароза, лактоза, мальтоза усваиваются медленнее, т.к. предварительно должны быть гидролизованы до простых сахаров. Лактоза — наиболее важный углевод в питании новорожденных и детей младшего возраста.

Крахмал и гликоген до усвоения проходят еще более долгий путь гидролиза до глюкозы. Больше всего крахмала содержится в хлебопродуктах, семенах бобовых растений, картофеле. Наибольшей пищевой ценностью обладают альдозы (глюкоза, галактоза, манноза, ксилоза) и кетозы (фруктоза). Потребление глюкозы и фруктозы — двух наиболее распространенных в природе моносахаридов — достигает 20 % общего потребления углеводов.

Для оценки пищевой ценности углеводов используется гликемический индекс. Эта расчетная величина отражает способность поступивших в организм углеводов повышать уровень глюкозы в крови. Наиболее высокий гликемический индекс характерен для чистой глюкозы и мальтозы, а также для углеводов, содержащихся в картофеле, моркови, меде, кукурузных хлопьях, пшеничном хлебе.

Еще одной характеристикой углеводов является их сладость. В наибольшей мере сладкий вкус присущ фруктозе и глюкозе, сахарозе, некоторым сахароспиртам (мальтитол, маннит, сорбит). Искусственные заменители сахара (сахарин, аспартам) по «сладости» в сотни раз превосходят натуральные углеводы. Поэтому заменители сахара используют в тех случаях, когда необходимо придать продуктам сладкий вкус, не увеличивая их калорийность.

Пищевые волокна — целлюлоза, пектин, гемицеллюлоза организмом не усваиваются, но частично расщепляются под влияниям ферментов, вырабатываемых микрофлорой толстого кишечника.

Переваривание углеводов начинается в ротовой полости, где амилаза слюны частично расщепляет крахмал. Дисахариды расщепляются до глюкозы ферментами сахаразой, лактазой и мальтазой. После всасывания в кровь моносахара поступают в печень, где фруктоза и галактоза превращаются в глюкозу.

Глюкоза является основным источником энергии для мышц, нервной системы и других тканей. Энергия выделяется при окислении глюкозы. Если содержание глюкозы превышает уровень, необходимый для получения нужного количества энергии, то происходит ее резервирование в виде гликогена. Запасы гликогена в мышцах и печени человека могут достигать от 300 до 400 г.

Когда запасы гликогена достигают максимального уровня, из глюкозы синтезируются жиры, которые откладываются в жировых клетках. При повышении энергетических затрат гликоген снова превращается в глюкозу.

Хотя среднесуточное поступление глюкозы в чистом виде в организм человека относительно невелико (от 15 до 18 г), много глюкозы поступает в связанном виде — в составе дисахаридов, крахмала. Для выполнения своих функций центральная нервная система расходует около 140 г глюкозы за сутки, эритроциты крови — 40 г, мышечная ткань расходует глюкозу также в больших количествах, в зависимости от выполняемой физической работы.

При недостатке углеводов в организме появляются слабость, головокружение, головная боль, чувство голода, сонливость, потливость, дрожь в руках.

Избыточное (превышающее энергетические потребности организма) потребление углеводов также приводит к нежелательным последствиям. «Лишняя» глюкоза превращается в жир, что приводит к увеличению массы тела.

Что касается не усваиваемых пищевых волокон, то, помимо их исключительной роли для процессов пищеварения, очень важна способность выводить из организма токсические вещества. Так, одним из важнейших свойств пектиновых веществ является образование молекулами пектина комплексов с ионами тяжелых металлов и радионуклидов. Поэтому дополнительные количества пектина рекомендуется включать в рацион питания лиц, контактирующих с соединениями тяжелых металлов или находящихся в среде, загрязненной радионуклидами.

Лигнины способны связывать соли желчной кислоты и другие органические вещества. Это детоксицирующее свойство позволяет использовать их в программах комплексной профилактики нарушений жирового обмена, атеросклероза, сахарного диабета, желчнокаменной болезни.

Материал подготовлен по учебному пособию «Основы здорового питания»  А.В. Скального, И. А. Рудакова и др.

Школа питания: загляните на следующий урок ->

Базовое понимание углеводов — Медицинский центр Боулдера

Углеводы — Основы

Из моих групповых лекций и индивидуальных бесед с пациентами мне становится ясно, что многие люди не понимают, что углеводы им не враг (простите за двойной негатив). Реальность такова, что неправильные углеводы (простые сахара, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и высокоочищенная мука в отличие от цельнозерновых) и чрезмерное потребление углеводов должны вызывать беспокойство.В этой второй из серии коротких статей я собираюсь обратиться к базовой терминологии углеводов в рационе человека.

Чтобы понять такую ​​сложную тему, как питание человека, полезно сначала понять термины и номенклатуру основных категорий питательных веществ. Углеводы — одна из трех основных категорий пищевых групп: углеводы, жиры и белки. Они обеспечивают четыре калории энергии на грамм и являются основным источником энергии в рационе человека. Очень разнообразная группа продуктов питания содержит углеводы в виде сахаров, крахмалов и клетчатки.

Различные типы углеводов обладают различными биологическими действиями. В зависимости от продуктов, из которых они получены, углеводы могут иметь разные последствия для здоровья. Обычно благоприятные источники включают цельные пищевые источники, такие как фрукты, овощи, бобовые и цельнозерновые, и обычно неблагоприятные пищевые источники содержат много рафинированных источников углеводов, таких как подслащенные напитки с кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы, рафинированный сахар и мука в десертных продуктах, а также белый (в отличие от коричневого) риса.Более подробная информация о клинических исследованиях, подтверждающих правило «есть разница» в отношении источников углеводов, будет представлена ​​в следующих статьях.

Я считаю полезным разбираться в базовой номенклатуре углеводов. Есть две основные подгруппы углеводов: простые и сложные. Простые углеводы содержат группы моносахаридов и дисахаридов. Моносахариды состоят из одной простой сахарной единицы, глюкозы, фруктозы или галактозы, и они не могут быть разбиты на простые сахарные единицы.Эти три моносахарида комбинируются по-разному, чтобы получить более сложные углеводы. Дисахариды состоят из двух связанных вместе моносахаридов. Три встречающихся в природе дисахарида в питании человека — это сахароза (глюкоза, связанная с фруктозой), лактоза (глюкоза, связанная с галактозой), мальтоза (глюкоза, связанная с глюкозой). Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы — это искусственный дисахарид, созданный гидролизом кукурузы, и он содержит фруктозу, связанную с фруктозой.

Сложные углеводы, содержащие три или более связанных друг с другом моносахаридов, делятся на олигосахариды, содержащие от трех до десяти моносахаридов, и полисахариды, содержащие более десяти моносахаридов, связанных вместе.Эти сложные углеводы включают крахмалы, гликоген и пищевые волокна. В категории сложных углеводов существует множество дополнительных подразделов, но для понимания практически любого обсуждения углеводов за пределами профессиональной литературы вам необходимо знать только термины, представленные выше.

В следующей статье мы обсудим сложные и простые углеводы в рационе человека, а также исследования, которые показали важные различия во влиянии различных источников углеводов на здоровье.

Д-р Эрик Захариас

Что такое углеводы и сахар?

В среднем половина энергии, которую мы потребляем, поступает из углеводов — сложной группы соединений, которую можно определить на основе их химической структуры. Все они содержат молекулы углерода, водорода и кислорода. Углеводы почти исключительно поступают из растений, за исключением лактозы из молока и небольшого количества сахаров в красном мясе. При потреблении углеводы расщепляются, чтобы обеспечить наши клетки энергией.

Углеводы делятся на несколько групп в зависимости от их химической структуры и сложности этой структуры. Три наиболее распространенные группы — это моносахариды, дисахариды и полисахариды. Сахара — это углеводы, которые по химическому составу классифицируются как моносахариды и дисахариды.

Моносахариды

Моносахариды включают глюкозу, галактозу и фруктозу — все они обычно содержатся в пище. Моносахариды представляют собой отдельные молекулы сахара, которые являются строительными блоками для всех других сахаров и углеводов.Глюкоза, фруктоза и галактоза являются примерами этого.

Дисахариды

Дисахариды — это сахара, состоящие из двух отдельных сахарных единиц, соединенных вместе. Лактоза, основной сахар, содержащийся в молоке, представляет собой дисахарид, содержащий галактозу и молекулу глюкозы. Столовый сахар, также известный как сахароза, извлекается из сахарного тростника и является другим примером. Сахароза состоит из одной глюкозы и одной фруктозы, соединенных вместе.

Полисахариды

Другие типы углеводов состоят из длинных цепочек молекул с комбинациями моносахаридов и дисахаридов, а некоторые из них имеют очень сложную структуру.Все они известны как полисахариды. Они могут варьироваться от 10 до тысяч мономеров. Примерами этих углеводов являются крахмал, целлюлоза, пектин, камеди и клетчатка. Полисахариды могут не полностью перевариваться ферментами в организме. Им может потребоваться ферментация кишечной бтерией.

Полиолы

Полиолы — это спирты сахаров. Они естественным образом содержатся в некоторых фруктах и ​​овощах, но обычно производятся в промышленных масштабах. Примером может служить ксилит, который добавляют в жевательные резинки без сахара, поскольку сахарные спирты не вредят зубам.

Углеводы — обзор | ScienceDirect Topics

Abstract

Углеводы — это полигидроксиальдегиды (альдозы) или полигидроксикетоны (кетозы), состоящие из C, H и O. Они подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Моносахариды могут быть триозами, тетрозами, пентозами и т.д. в зависимости от количества атомов углерода в молекуле. Они представляют оптическую изомерию из-за наличия асимметричного или хирального C. У животных большинство углеводов в организме человека являются d-изомерами. Глюкоза — это альдогексоза и самый важный моносахарид в организме человека, используемый клетками в качестве топлива. Другие альдогексозы — это галактоза и манноза, которые входят в состав сложных молекул. Фруктоза — это кетогексоза, а рибоза — наиболее важная альдопентоза и компонент РНК. Эти молекулы обычно образуют циклическую структуру, которая может быть пираном или фураном, и они представляют собой изомеры α и β. Существуют производные моносахаридов, которые включают следующее: (1) гликозиды, в которых альдегид или кетонная группа реагирует с другой молекулой; (2) полиспирты, которые получают восстановлением альдегидной или кетонной группы; (3) дезоксисахары, которые образуются в результате потери кислорода из спиртовой группы моносахарида; (4) альдоновая, альдаровая и уроновая кислоты , которые образуются в результате окисления C1 или C6 альдоз; (5) сложные эфиры фосфорной кислоты, которые образуются путем фосфорилирования и обычно встречаются как продукты метаболизма моносахаридов; (6) аминосахара, которые обычно имеют аминогруппу, присоединенную к C2 (глюкозамин и галактозамин).Другими азотистыми производными являются нейраминовая и мурамовая кислоты. Дисахариды включают мальтозу, состоящую из двух d-глюкоз, связанных α-гликозидной связью от C1 одного до OH на C4 другой глюкозы (α-1 → 4 гликозидная связь). Лактоза — это молочный сахар, образованный d-галактозой и d-глюкозой, связанными через β-гликозидную связь от C1 галактозы до C4 d-глюкозы (β-1 → 4 гликозидная связь). Сахароза, обычный подсластитель, образована d-фруктозой и α-d-глюкозой, связанными двойной гликозидной связью между C1 α-глюкозы и C2 β-фруктозы Полисахариды или гликаны представляют собой полимерные макромолекулы, классифицируемые на: гомо — и гетерополисахариды. Гомополисахариды включают крахмал, являющийся запасом питательных веществ растений, состоящий из амилозы и амилопектина. Амилоза имеет 1000–5000 d-глюкозных единиц, линейно связанных α-1 → 4 гликозидными связями. Амилопектин — это полимер, содержащий более 600 000 единиц глюкозы. Он содержит основную структуру амилозных плюс разветвлений, образованных примерно 25 остатками глюкозы, вставленными в основную цепь посредством α-1 → 6 связей. Гликоген — это полимер, который служит полимером запаса энергии у животных. Он структурно похож на амилопектин, но с большим количеством ответвлений.Декстрины являются конечными продуктами частичного гидролиза амилопектина амилазой. Декстраны представляют собой разветвленные полимеры d-глюкозы, такие как амилопептин и гликоген, с различными гликозидными связями. Инулин — это полимер молекул фруктозы, связанных через α-2 → 1. Целлюлоза играет важную структурную роль в растениях; это линейный полимер глюкозы со связями β-1 → 4. Хитин составляет экзоскелет насекомых и ракообразных и представляет собой полимер из N -ацетил-d-глюкозаминовых единиц, связанных связями β-1 → 4. Гетерополисахариды включают гликозаминогликаны (гиалуроновую кислоту, хондроитинсульфат, дерматан, гепаран и кератансульфаты и гепарин).Гетерополисахариды, связанные с другими типами молекул, составляют протеогликаны, пептидогликаны, гликолипиды (ганглиозиды) и гликопротеины. Протеогликаны являются результатом ассоциации гликановых цепей (хондроитинсульфат, дерматансульфат, кератан), связанных через гликозидные связи с гидроксилом сериновых или треониновых остатков (O-гликозидная связь) или с N остатков аспарагина (N-гликозидная связь) белков. Пептидогликаны — основной компонент клеточных стенок бактерий. Они состоят из N, -ацетил-d-глюкозамина и N, -ацетилмурамовой кислоты.Гликопротеины — это углеводы, конъюгированные с белками посредством O- или N -гликозидных связей. Ганглиозиды и гликопротеины отличаются от протеогликанов тем, что они имеют более короткие углеводные цепи. Они играют важную роль в распознавании антигенов / антител на поверхности клеток.

4.1: Углеводы — Введение в медицину LibreTexts

Цели обучения

• Опишите различные типы простых и сложных углеводов
• Опишите процесс переваривания и всасывания углеводов
• Опишите функции углеводов в организме
• Опишите потребности организма в углеводах и то, как личный выбор может привести к пользе для здоровья или последствиям

Eʻai i ka mea i loaʻa

Что есть, ешь

На протяжении всей истории углеводы были и остаются основным источником питания людей во всем мире. На древних Гавайях гавайцы получали большую часть калорий из богатых углеводами растений, таких как ‘uala (сладкий картофель), ulu (хлебное дерево) и kalo (таро). Например, пюре кало или пои было основным продуктом питания гавайцев. Исследования показывают, что почти 78 процентов рациона составляли продукты, богатые клетчаткой и углеводами. [1]

Углеводы — идеальное питательное вещество для удовлетворения потребностей вашего организма в питании.Они питают ваш мозг и нервную систему, обеспечивают энергией все ваши клетки, когда они находятся в надлежащих пределах калорий, и помогают поддерживать ваше тело в форме и стройности. В частности, легкоусвояемые углеводы обеспечивают большую часть продуктов питания, витаминов и минералов, в то время как неперевариваемые углеводы содержат большое количество клетчатки с множеством других преимуществ для здоровья.

Растения синтезируют быстро высвобождающийся углевод, глюкозу, из углекислого газа, содержащегося в воздухе и воде, а также за счет использования солнечной энергии. Напомним, что растения преобразуют энергию солнечного света в химическую энергию молекулы глюкозы.Растения используют глюкозу для производства других более крупных и медленно высвобождающихся углеводов. Когда мы едим растения, мы собираем энергию глюкозы для поддержки жизненных процессов.

Углеводы — это группа органических соединений, содержащих один атом углерода, два атома водорода и один атом кислорода.В основном это гидратированные угли. Слово «карбо» означает углерод, а «гидрат» означает воду. Глюкоза, самый распространенный углевод в организме человека, имеет шесть атомов углерода, двенадцать атомов водорода и шесть атомов кислорода. Химическая формула глюкозы записывается как \ (C_6H_ {12} O_6 \). Синонимом термина «углевод» является греческое слово «сахарид», что означает сахар. Простейшая единица углевода — моносахарид. Углеводы в целом подразделяются на две подгруппы: простые («быстро высвобождающиеся») и сложные («медленно высвобождающиеся»).Простые углеводы подразделяются на моносахариды и дисахариды. Сложные углеводы — это длинные цепи моносахаридов.

Простые / быстро высвобождающиеся углеводы

Простые углеводы также известны более просто как «сахара» и делятся на моносахариды или дисахариды. Моносахариды включают глюкозу, фруктозу и галактозу, а дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу.

Простые углеводы стимулируют ощущение сладости вкуса, которое является наиболее чувствительным из всех вкусовых ощущений.Даже очень низкие концентрации сахара в пище будут стимулировать ощущение сладкого вкуса. Сладость варьируется в зависимости от типа углеводов — некоторые из них намного слаще других. Фруктоза — это самый сладкий из натуральных сахаров.

Моносахариды

Для всех организмов, от бактерий до растений и животных, глюкоза является предпочтительным источником топлива. Мозг полностью зависит от глюкозы как источника энергии (за исключением случаев крайнего голодания).Моносахарид галактоза отличается от глюкозы только тем, что гидроксильная (-OH) группа обращена в другом направлении на четвертом атоме углерода (рисунок \ (\ PageIndex {3} \)). Это небольшое структурное изменение делает галактозу менее стабильной, чем глюкоза. В результате печень быстро превращает ее в глюкозу. Большая часть поглощенной галактозы используется для производства энергии в клетках после ее преобразования в глюкозу. (Галактоза — один из двух простых сахаров, которые связаны вместе, чтобы образовать сахар, содержащийся в молоке.Позже он освобождается в процессе пищеварения.)

Фруктоза также имеет ту же химическую формулу, что и глюкоза, но отличается по своей химической структуре, поскольку кольцевая структура содержит только пять атомов углерода, а не шесть. Фруктоза, в отличие от глюкозы, не является источником энергии для других клеток организма. Фруктоза, в основном содержащаяся во фруктах, меде и сахарном тростнике, является одним из наиболее распространенных моносахаридов в природе. Он также содержится в безалкогольных напитках, злаках и других продуктах, подслащенных кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы.

Пентозы — менее распространенные моносахариды, которые имеют только пять атомов углерода, а не шесть. Пентозы изобилуют нуклеиновыми кислотами РНК и ДНК, а также являются компонентами клетчатки.

И, наконец, сахарные спирты, которые являются производными моносахаридов, синтезируемыми промышленным способом. Некоторые примеры сахарных спиртов — сорбит, ксилит и глицерин.(Ксилит похож по сладости на столовый сахар). Сахарные спирты часто используются вместо столового сахара для подслащивания продуктов, поскольку они не полностью перевариваются и усваиваются, а потому менее калорийны. Бактерии во рту противостоят им, поэтому сахарный спирт не вызывает кариеса. Интересно, что ощущение «прохлады», возникающее при жевании жевательной резинки, содержащей сахарные спирты, возникает из-за их растворения во рту — химической реакции, требующей тепла изнутри рта.

Дисахариды

Дисахариды состоят из пар двух моносахаридов, связанных вместе.Дисахариды включают сахарозу, лактозу и мальтозу. Все дисахариды содержат по крайней мере одну молекулу глюкозы.

Сахароза, которая содержит молекулы глюкозы и фруктозы, также известна как столовый сахар. Сахароза также содержится во многих фруктах и ​​овощах, а в высоких концентрациях — в сахарной свекле и сахарном тростнике, которые используются для производства столового сахара. Лактоза, широко известная как молочный сахар, состоит из одной единицы глюкозы и одной единицы галактозы. Лактоза преобладает в молочных продуктах, таких как молоко, йогурт и сыр.Мальтоза состоит из двух связанных вместе молекул глюкозы. Это обычный продукт распада растительного крахмала и редко встречается в пищевых продуктах в виде дисахарида.

Сложные / медленно высвобождающиеся углеводы

Сложные углеводы — это полисахариды, длинные цепи моносахаридов, которые могут быть разветвленными или неразветвленными. Есть две основные группы полисахаридов: крахмалы и волокна.

Крахмалы

Молекулы крахмала в изобилии содержатся в зерновых, бобовых и корнеплодах, таких как картофель.Амилоза, растительный крахмал, представляет собой линейную цепь, содержащую сотни единиц глюкозы. Амилопектин, другой растительный крахмал, представляет собой разветвленную цепь, содержащую тысячи единиц глюкозы. Эти большие молекулы крахмала образуют кристаллы и являются молекулами, запасающими энергию растений. Эти две молекулы крахмала (амилоза и амилопектин) содержатся вместе в пищевых продуктах, но меньшая молекула, амилоза, менее распространена. Употребление в пищу сырых продуктов, содержащих крахмал, дает очень мало энергии, так как пищеварительная система с трудом расщепляет их.При приготовлении пищи кристаллическая структура крахмалов разрушается, что значительно облегчает их разложение в организме человека. Крахмалы, которые остаются нетронутыми в процессе пищеварения, называются устойчивыми крахмалом. Бактерии в кишечнике могут разрушить некоторые из них и могут принести пользу здоровью желудочно-кишечного тракта. Изолированные и модифицированные крахмалы широко используются в пищевой промышленности и при приготовлении пищи в качестве загустителей пищевых продуктов.

Люди и животные накапливают энергию глюкозы из крахмалов в форме очень большой молекулы, гликогена.У него много ответвлений, которые позволяют ему быстро разрушаться, когда клеткам тела требуется энергия. Он преимущественно содержится в печени и мышечной ткани животных.

Пищевые волокна

Пищевые волокна — это полисахариды, которые сильно разветвлены и сшиты. Некоторые пищевые волокна — это пектин, камеди, целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин. Лигнин, однако, не состоит из углеводных единиц. Люди не производят ферменты, которые могут расщеплять пищевые волокна; однако бактерии в толстом кишечнике (толстой кишке) делают это.Пищевые волокна очень полезны для нашего здоровья. Консультативный комитет по диетическим рекомендациям заявляет, что существует достаточно научных данных, подтверждающих, что диета с высоким содержанием клетчатки снижает риск ожирения и диабета, которые являются основными факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний. [2]

Пищевые волокна подразделяются на водорастворимые и нерастворимые. Некоторыми примерами растворимых волокон являются инулин, пектин и гуаровая камедь, они содержатся в горохе, бобах, овсе, ячмене и ржи. Целлюлоза и лигнин представляют собой нерастворимые волокна, и некоторые диетические источники их — цельнозерновые продукты, лен, цветная капуста и авокадо.Целлюлоза — это самая распространенная в растениях клетчатка, которая составляет клеточные стенки и обеспечивает структуру. Растворимые волокна более доступны для бактериальных ферментов в толстой кишке, поэтому они могут расщепляться в большей степени, чем нерастворимые волокна, но даже происходит некоторое расщепление целлюлозы и других нерастворимых волокон.

Последний класс волокон — это функциональные волокна. Функциональные волокна добавляются в пищевые продукты, и было показано, что они полезны для здоровья человека. Функциональные волокна могут быть извлечены из растений и очищены или произведены синтетически.Примером функционального волокна является шелуха семян подорожника. Научные исследования показывают, что употребление шелухи семян подорожника снижает уровень холестерина в крови, и это утверждение о пользе для здоровья было одобрено FDA. Общее потребление пищевых волокон — это сумма потребленных пищевых волокон и функциональных волокон.

Сноски

1. Fujita R, Браун KL, Хьюз СК. Традиционная гавайская диета: обзор литературы. Тихоокеанский диалог о здоровье. 2004; 11 (2).

http: // pacifichealthdialog.org.fj/Vo…mada20orig.pdf. По состоянию на 19 октября 2017 г. ↵

2. Министерство сельского хозяйства США. Часть D. Раздел 5: Углеводы. В отчете DGAC о рекомендациях по питанию для американцев, 2010 г.

www.cnpp.usda.gov/Publication…bohydrates.pdf. По состоянию на 30 сентября 2011 г. ↵

Авторы и авторство

углеводов

Углеводы

Углеводы: Моносахариды

Термин углевод первоначально использовался для описания соединения, которые были буквально «гидратами углерода» потому что у них была эмпирическая формула CH ₂ O.В последнее время лет углеводы были классифицированы на основе их структуры, а не их формулы. Теперь они определены как полигидрокси. альдегиды и кетоны . Среди соединений, относящихся к это семейство — целлюлоза, крахмал, гликоген и большинство сахаров.

Есть три класса углеводов: моносахариды, дисахариды и полисахариды. Моносахариды белые кристаллические твердые вещества, содержащие один альдегид или кетонная функциональная группа.Они подразделяются на два класса: . альдозы и кетозы по в зависимости от того, являются ли они альдегидами или кетонами. Они также классифицируется как триоза, тетроза, пентоза, гексоза или гептоза на на основе того, содержат ли они три, четыре, пять, шесть или семь атомов углерода.

За одним исключением, моносахариды оптически активные соединения. Хотя возможны как D-, так и L-изомеры, большинство моносахаридов, встречающихся в природе, находятся в D конфигурация.Структуры для D- и L-изомера простейшего альдоза, глицеральдегид, показаны ниже.

Структуры многих моносахаридов были впервые определены Эмилем Фишером в 1880-х и 1890-х годах и до сих пор остаются написано в соответствии с разработанной им конвенцией.Фишер проекция представляет, как могла бы выглядеть молекула, если бы ее трехмерные структуры проецировались на лист бумаги. По соглашению проекции Фишера пишутся вертикально, с альдегид или кетон вверху. Группа -OH на предпоследний атом углерода написан в правой части структура скелета для изомера D и слева для L изомер. Проекции Фишера для двух изомеров глицеральдегида показаны ниже.

Эти прогнозы Фишера могут быть получены из структуры скелета, показанные выше, путем визуализации того, что произойдет если вы поместите модель каждого изомера на диапроектор так что группы CHO и CH ₂ OH лежали на стекле и затем посмотрел на изображения этих моделей, которые будут проецироваться на экране.

прогнозов Фишера для некоторых из общие моносахариды приведены на рисунке ниже.

Если углеродная цепь достаточно длинная, спирт на одном конце моносахарида может атаковать карбонил группа на другом конце с образованием циклического соединения.Когда образуется шестичленное кольцо, продукт реакции называется пиранозой , а показано на рисунке ниже.

Когда образуется пятичленное кольцо, оно называется фуранозой , показано на рисунке ниже.

Существуют две возможные структуры пиранозы и фуранозные формы моносахарида, которые называются a- и b-аномерами.

Реакции, приводящие к образованию пиранозы или фуранозы обратимы.Таким образом, не имеет значения, начнем ли мы с чистым образцом a-D-глюкопиранозы или b-D-глюкопираноза. В течение нескольких минут, эти аномеры взаимно превращаются, чтобы дать равновесную смесь что составляет 63,6% β-аномера и 36,4% a-аномера. 2: 1 предпочтение b-аномера может быть можно понять, сравнив структуры этих молекул, показанные ранее. В b-аномере все объемные заместители -OH или -CH ₂ OH лежат больше или менее в плоскости шестичленного кольца.В a-аномере одна из групп -OH является перпендикулярно плоскости шестичленного кольца, в области где он чувствует сильные силы отталкивания от атомов водорода которые лежат в аналогичных позициях по всему рингу. В результате b-аномер немного более стабилен, чем a-аномер.

Углеводы: Дисахариды и полисахариды

Дисахариды образуются путем конденсации пары моносахаридов.Структуры трех важных дисахариды с формулой C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ показаны на рисунке ниже.

Мальтоза или солодовый сахар, образующийся при крахмале распадается, является важным компонентом ячменного солода, используемого для варить пиво. Лактоза , или молочный сахар, представляет собой дисахарид. содержится в молоке. У совсем маленьких детей есть особый фермент, известный как лактаза, которая помогает переваривать лактозу.По мере взросления многие люди теряют способность переваривать лактозу и не переносят молоко или молочные продукты. Потому что в грудном молоке вдвое больше лактоза как молоко от коров, маленькие дети, у которых вырабатывается лактоза непереносимость во время кормления грудью переносится на коровье молоко или синтетическая смесь на основе сахарозы.

Вещество, которое большинство людей называют «сахаром», — это дисахарид сахароза , который экстрагируется либо из сахарный тростник или свекла.Сахароза — самая сладкая из дисахариды. Он примерно в три раза слаще мальтозы и в шесть раз слаще лактозы. В последние годы сахароза была заменен во многих коммерческих продуктах кукурузным сиропом, который полученные при расщеплении полисахаридов в кукурузном крахмале. Кукурузный сироп — это в первую очередь глюкоза, сладкая примерно на 70%. как сахароза. Фруктоза, однако, примерно в два с половиной раза больше, чем сладкий, как глюкоза. Таким образом, коммерческий процесс был разработан, который использует фермент изомеразу для преобразования около половины глюкоза в кукурузном сиропе превращается во фруктозу (см. практическую задачу 4).Этот кукурузный подсластитель с высоким содержанием фруктозы такой же сладкий, как и сахароза, и нашел широкое применение в безалкогольных напитках.

Моносахариды и дисахариды представляют собой лишь небольшую доля от общего количества углеводов в натуральном Мир. Основная масса углеводов в природе присутствует как полисахариды , которые имеют относительно большие молекулярные массы. Полисахариды служат двум основным направлениям. функции. Они используются как растениями, так и животными для хранения глюкоза как источник пищевой энергии в будущем, и они обеспечивают некоторую механической структуры клеток.

Очень немногие формы жизни получают постоянный запас энергии из своего окружения. Чтобы выжить, растения и животные клетки должны были разработать способ хранения энергии во время много, чтобы выжить в последующие времена нехватки. Растения хранят пищу в виде полисахаридов, известных как крахмал . Существует два основных вида крахмала: амилоза и амилопектин. Амилоза содержится в водорослях и других низших формах растений.Это линейный полимер примерно из 600 остатков глюкозы структуру которой можно предсказать, добавив a-D-глюкопиранозу кольца до структуры мальтозы. Амилопектин — это доминирующая форма крахмала у высших растений. Это разветвленный полимер около 6000 остатков глюкозы с разветвлениями по 1 дюйм каждые 24 кольца глюкозы. Небольшая часть структуры амилопектин показан на рисунке ниже.

Полисахарид, используемый животными для кратковременного хранения. пищевой энергии известен как гликоген .Гликоген почти та же структура, что и амилопектин, с двумя небольшими отличиями. Молекула гликогена примерно в два раза больше амилопектина, и у него примерно вдвое больше ветвей.

Есть преимущество у разветвленных полисахаридов, таких как амилопектин и гликоген. В периоды нехватки ферменты атакуют один конец полимерной цепи и отрезают глюкозу молекулы, по одной. Чем больше веток, тем больше очков который фермент атакует полисахарид.Таким образом, весьма разветвленный полисахарид лучше подходит для быстрого высвобождения глюкоза, чем линейный полимер.

Полисахариды также используются для формирования стенок растений и бактериальные клетки. Клетки, не имеющие клеточной стенки, часто ломаются открываться в растворах с слишком низкой концентрацией солей (гипотонический) или слишком высокий (гипертонический). Если ионная сила раствор намного меньше ячейки, осмотическое давление заставляет воду проникать в клетку, чтобы привести систему в равновесие, что вызывает взрыв ячейки.Если ионная сила раствор слишком высок, осмотическое давление вытесняет воду из ячейка, и ячейка разрывается при сжатии. Клеточная стенка обеспечивает механическую прочность, которая помогает защитить клетки растений которые живут в пресноводных прудах (слишком мало соли) или морской воде (тоже много соли) от осмотического шока. Клеточная стенка также обеспечивает механическая прочность, позволяющая растительным клеткам выдерживать вес других ячеек.

Самым распространенным структурным полисахаридом является целлюлоза.В клеточных стенках растений так много целлюлозы, что она самая распространенная из всех биологических молекул. Целлюлоза — это линейный полимер остатков глюкозы со структурой, которая напоминает амилозу больше, чем амилопектин, как показано на рисунок ниже. Разница между целлюлозой и амилозой может быть видно при сравнении показателей амилозы и целлюлоза. Целлюлоза образуется путем связывания b-глюкопиранозы кольца вместо а-глюкопиранозы кольца крахмала и гликогена.

Заместитель -ОН, который служит первичным звеном между -глюкопиранозные кольца в крахмале и гликогене перпендикулярны плоскость шестичленного кольца. В результате кольца глюкопиранозы в этих углеводах образуют структуру, которая напоминает лестницу на лестничной клетке. Заместитель -ОН, который связывает b-глюкопиранозные кольца в целлюлоза лежит в плоскости шестичленного кольца.Этот Таким образом, молекула растягивается линейно. Это делает между -OH легче образовываться прочным водородным связям. группы соседних молекул. Это, в свою очередь, придает целлюлозе жесткость, необходимая для того, чтобы он служил источником механических структура растительных клеток.

Целлюлоза и крахмал — отличный пример связи между структурой и функцией биомолекул. На рубеже века Эмиль Фишер предположил, что структура фермент соответствует веществу, на которое он действует, во многом так же, как подбираются замок и ключ.Таким образом, амилаза ферменты в слюне, которые разрушают α-связи между молекулами глюкозы в крахмале не может воздействовать на b-связи в целлюлозе.

Большинство животных не могут переваривать целлюлозу, потому что у них нет фермент, который может расщеплять b-связи между молекулами глюкозы. Поэтому целлюлоза в их рационе служит только клетчаткой или грубым кормом. Пищеварительный тракт некоторых животные, такие как коровы, лошади, овцы и козы, содержат бактерии которые имеют ферменты, которые расщепляют эти b-связи, чтобы эти животные могли переваривать целлюлозу.

В течение многих лет биохимики считали углеводы тусклые, инертные соединения, заполнившие пространство между волнующими молекул в клетке белков. Углеводы были примесью, которую нужно было удалить, когда «очищающий» белок. Биохимики теперь признают, что большинство белков на самом деле гликопротеинов , в какие углеводы ковалентно связаны с белковой цепью.Гликопротеины играют особенно важную роль в формировании жестких клеточных стенок, окружающих бактериальные клетки.

Углеводы — моносахариды, дисахариды, полисахариды

На главную »Биохимия» Углеводы — моносахариды, дисахариды, полисахариды

• Углеводы — это молекулы, содержащие атомов углерода, водорода, и кислорода .
• Атомов водорода в два раза больше, чем атомов углерода или кислорода.
• Общая формула для углевода может быть записана как C _x (H ₂ O) _y .
• Они действуют как источник энергии (например, глюкоза), как запас энергии (например, крахмал и гликоген) и как структурные единицы (например, целлюлоза в растениях и хитин у насекомых).

• Большинство углеводов — это полимеры .
• Полимеры — это большие сложные молекулы, состоящие из длинных цепочек мономеров.
• Мономеры — это небольшие основные молекулярные единицы.
• Углеводы можно разделить на три группы : моносахариды, дисахариды и полисахариды.

• Моносахариды — это простые сахара, в которых на каждый атом углерода, присутствующий в молекуле, приходится один атом кислорода и два атома водорода.
• Они имеют общую формулу как (CH ₂ O) _n .
• Моносахариды — это редуцирующие сахара .
• Тест на содержание редуцирующего сахара называется Тест Бенедикта .
• Это сахаров , сладкие на вкус, растворимые в воде и нерастворимые в неполярных растворителях.
• Они существуют в прямых цепях или в кольце или в циклических формах .
• Они классифицируются по количеству атомов углерода в каждой молекуле как триозы (3C), тетрозы (4C), пентозы (5C), гексозы (6C), гептозы (7), и так далее.
• Названия всех сахаров заканчиваются на -оза .
• Примеры: Глицеральдегид (триоза), Эритроза (тетроза), Рибоза (пентоза), Глюкоза (гексоза), Фруктоза (гексоза), Галактоза (гексоза), Седогептулоза (гептоза) и т. Д.
• Они используются в качестве источника энергии при дыхании.
• Они являются важными строительными блоками для больших молекул.

• Дисахариды состоят из двух моносахаридов, соединенных вместе посредством реакции конденсации .

• Реакция конденсации — это соединение двух молекул с образованием новой химической связи, при этом молекула воды высвобождается при образовании связи.
• Гликозидная связь образуется между двумя моносахаридами. Если углерод 1 одного моносахарида соединяется с углеродом 4 другого моносахарида, это называется 1,4-гликозидной связью.

• Примеры: Мальтоза образуется из двух молекул α-глюкозы, соединенных гликозидной связью. Сахароза образуется в результате реакции конденсации между молекулой глюкозы и молекулой фруктозы. Лактоза образуется из глюкозы и молекулы галактозы.
• Сахароза — это невосстанавливающий сахар .
• Дисахариды можно разделить на два моносахарида, разорвав гликозидную связь путем добавления молекул воды, что известно как реакция гидролиза . Вода содержит гидроксильную группу (-OH) и водород (-H), что помогает разорвать гликозидную связь.
• Сахароза — это транспортный сахар, а лактоза — это сахар, содержащийся в молоке, который является важной составляющей рациона молодых млекопитающих.

• Полисахариды — это полимеры, образованные путем объединения множества молекул моносахаридов (более двух) в результате реакций конденсации.
• Молекулы с 3-10 сахарными единицами известны как олигосахаридов , в то время как молекулы, содержащие 11 или более моносахаридов, представляют собой истинных полисахаридов .
• Полисахариды не имеют сладкого вкуса .
• Поскольку их молекулы настолько огромны, большинство полисахаридов не растворяются в воде .
• Полисахариды, полученные исключительно из одного вида моносахаридов, называются гомополисахаридами (крахмал), а полисахариды, состоящие из более чем одного мономера, называются гетерополисахаридами (гиалуроновая кислота).

• Крахмал состоит из длинных цепей α-глюкозы (амилозы и амилопектина). Гликоген состоит из α-глюкозы, связанных гликозидными связями. Целлюлоза также состоит из множества молекул β-глюкозы, связанных гликозидными связями между углеродом 1 и углеродом 4.
• Крахмал является основным материалом для хранения энергии в растениях. Гликоген — это основной материал для хранения энергии у животных. Целлюлоза является основным компонентом клеточных стенок растений.
• Тест на крахмал называется тестом на йод .

1. Энн Фуллик, Джо Локк и Пол Бирчер.2015. Уровень биологии для OCR- A. Oxford University Press. ( Купить книгу )
2. Энн Фуллик. 2015. Edexcel AS / A level Biology 1. 2-е издание. Pearson Education Limited.
3. CGP. 2015. Экзамен по биологии A-Level: AQA. Завершите пересмотр и практикуйтесь. Оригинальный материал Ричарда Парсонса.
4. Гленн Тул и Сьюзан Тул. 2015. Биология AQA для A-Level. 2-е издание. Издательство Оксфордского университета.
5. Мэри Джонс, Ричард Фосбери, Дженнифер Грегори и Деннис Тейлор.2014. Кембриджский международный учебник по AS и A Level по биологии. 4-е издание. Издательство Кембриджского университета.
6. Мэри Джонс. 2010. Кембриджское международное руководство по биологии уровня A / AS. Hodder Education.
7. Сью Хокинг, Фрэнк Сохацки и Марк Уинтерботтом. 2015. Биология уровня OCR AS / A A. 2-е издание. Pearson Education Limited.

Углеводы

УГЛЕВОДЫ

На Земле примерно 92 встречающихся в природе элемента, но, что интересно, только 4 (кислород, углерод, водород и азот) составляют около 96% массы человеческого тела.Эти элементы объединяются, образуя биомолекулы, поддерживающие жизнь, которые можно разделить на четыре группы: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты. Углеводы, белки и липиды используются клетками в качестве строительных блоков для клеток или для получения энергии, в то время как нуклеиновые кислоты являются основой генетического материала. Углеводы — самая распространенная из биомолекул. Каждый год Земля преобразует более 100 миллиардов метрических тонн CO ₂ и H ₂ O в углеводы. Если бы мы идентифицировали самую важную углеводную молекулу на планете с точки зрения ее способности поддерживать жизнь, мы, несомненно, выбрали бы моносахарид глюкозу.Без глюкозы не могла бы существовать почти вся животная жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

Есть три основных класса углеводов; моносахаридов , дисахаридов, и полисахаридов . Эта классификация основана на том, сколько субъединиц составляют молекулу. Название «сахарид» происходит от греческого, что означает сахар. Моносахариды — это простейшая форма углеводов, состоящая из одной молекулы или субъединицы. Дисахариды состоят из два моносахарида, связанных вместе, и полисахариды состоят из 3 или более моносахаридов, связанных вместе.Теперь мы рассмотрим каждый из этих типов углеводов.

МОНОСАХАРИДЫ

Моносахариды (моно = один, сахарид = сахар) являются основными субъединицами углеводов. Они содержат от 3 до 7 атомов углерода и имеют общую формулу (CH ₂ O) _n , где n находится в диапазоне от 3 до 7 (5 или 6 являются наиболее распространенными). Например, если n = 6, формула для моносахарида будет C ₆ H ₁₂ O ₆ , а если n = 5, формула будет C ₅ H ₁₀ O _5. Надеюсь, очевидно, что моносахариды содержат значительное количество кислорода, по одному на каждый углерод в молекуле. Углеводы имеют самое высокое соотношение кислорода к углероду среди всех важных органических молекул. Общие моносахариды включают: глюкозу , фруктозу, галактозу, рибозу и дезоксирибозу . Обратите внимание, что название каждого из этих сахаров оканчивается суффиксом -ose. Этот суффикс -ose означает полный, в частности, полный кислорода. Названия большинства сахаров заканчиваются этим суффиксом.

Структуры трех распространенных моносахаридов показаны на рисунке ниже. Обратите внимание, что молекулы могут существовать в двух разных формах. Когда они находятся в сухом или порошкообразном состоянии, они существуют в виде линейной молекулы (вверху), но при растворении в воде они принимают кольцевую форму, причем кислород является одним из членов кольца (внизу). Поскольку все молекулы в нашем организме существуют в виде водных растворов, кольцевидная форма — это то, как мы находим моносахариды в организме. Также обратите внимание, что все три из этих соединений имеют 6 атомов углерода, следовательно, они имеют одинаковую молекулярную формулу: C ₆ H ₁₂ O ₆ .Однако их структурные формулы различны (см. Рисунок ниже). Молекулы, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но разные структурные формулы, известны как изомеры. Несмотря на то, что каждый из них имеет 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода, они обладают очень разными биологическими действиями из-за их различных структурных форм. Например, есть определенные носители, которые могут переносить глюкозу в клетку, но не переносят фруктозу.

Глюкоза, также называемая декстрозой, является преобладающим сахаром в нашей крови.Когда мы говорим об уровне сахара в крови, на самом деле мы говорим об уровне глюкозы в крови. Мы получаем глюкозу в основном в результате переваривания дисахаридов и полисахаридов. Как только эти углеводы расщепляются до глюкозы в тонком кишечнике, глюкоза всасывается в кровь и транспортируется к различным органам тела. Там он может метаболизироваться тканями, чтобы обеспечить топливо для клеточного метаболизма, или, если он не нужен немедленно для метаболизма, он может храниться в виде гликогена (подробнее об этом сложном углеводе позже) в печени и мышцах или преобразовываться в триглицериды. (жир) и хранится в жировых клетках.Когда уровень глюкозы в крови становится низким (как это бывает в постное воскресенье), гликоген в печени может расщепляться, чтобы высвободить глюкозу в кровь, или же организм может фактически производить новые молекулы глюкозы из белков в процессе, называемом глюконеогенез.

Другие моносахариды, о которых нам нужно знать, — это фруктоза и галактоза (6 углеродных сахаров или гексоз, ), которые являются субъединицами важных дисахаридов. Также рибоза и дезоксирибоза (5 углеродных сахаров или пентоз ), которые являются важными компонентами нуклеиновых кислот.

Изображение создано MG, 2013

На изображении выше показаны линейные и кольцевые структуры трех распространенных моносахаридов. Все они имеют одинаковую молекулярную формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), но они имеют разные структуры (красный цвет) и, следовательно, являются изомерами друг друга.

ДИСАХАРИДЫ

Дисахариды (Di = 2, сахарид = сахар) образуются, когда две молекулы моносахарида связаны вместе.Как показано на рисунке ниже, когда два моносахарида связаны вместе, одним из продуктов реакции является вода. Поскольку вода удаляется, чтобы связать субъединицы вместе, реакция называется дегидратационным синтезом реакцией . Это распространенный тип реакции синтеза, который мы снова увидим, когда узнаем об образовании липидов и белков.

Изображение создано MG, 2013

Реакция синтеза дегидратации объединяет два моносахарида (глюкозу) с образованием дисахарида (мальтозы).

Мы обсудим три важных дисахрида; сахароза, лактоза и мальтоза . Во всех трех из этих дисахаридов глюкоза является одним из моносахаридов, из которых они состоят. На рисунке ниже показана структура этих дисахаридов, а в таблице 1 представлены их характеристики.

Изображение создано MG, 2013

На изображении выше показаны структуры трех распространенных дисахаридов.Все они содержат глюкозу в качестве одной из своих субъединиц, разница между ними — вторая субъединица.

Таблица 1. Характеристики трех распространенных дисахаридов.

Только моносахариды могут абсорбироваться из пищеварительного тракта в кровь, поэтому для того, чтобы попасть в организм, дисахариды сначала должны быть расщеплены до их моносахаридных субъединиц. В тонком кишечнике есть специфические ферменты для каждого из них: сахароза, , для переваривания сахарозы, , лактаза, , для переваривания лактозы, и , мальтаза, , для переваривания мальтозы. Реакция переваривания по существу является обратной реакцией синтеза дегидратации, т.е.е. вода снова добавляется в связь, чтобы разорвать ее. Этот тип реакции называется реакцией гидролиза . На рисунке ниже показан пример реакции гидролиза. Поскольку дисахариды легко перевариваются и быстро всасываются в кровь, их, наряду с моносахаридами, часто называют простыми сахарами .

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

На изображении выше показана реакция гидролиза.Связи между мономерами в полимере могут быть разорваны ферментативным добавлением воды к связям.

Вы можете знать кого-то с непереносимостью лактозы или у вас самих может быть непереносимость лактозы. Большинство млекопитающих не потребляют молоко, когда становятся взрослыми и больше не нуждаются в ферменте для переваривания лактозы, поэтому организм перестает вырабатывать фермент. Если лактоза не расщепляется на моносахаридные субъединицы, она не может всасываться и переходит в толстый кишечник. Бактерии, живущие в толстом кишечнике, любят лактозу и начинают ее есть.К сожалению, когда они едят много лактозы, они выделяют много газа. Кроме того, лактоза втягивает воду в толстый кишечник путем осмоса. Симптомы непереносимости лактозы включают вздутие живота, диарею, спазмы в животе, метеоризм (газы) и тошноту. Симптомы возникают из-за того, что непереваренная лактоза попадает в толстую кишку. Во всем мире около 75% взрослого населения в той или иной степени страдает непереносимостью лактозы, однако заболеваемость сильно различается от страны к стране (см. Рисунок ниже).Как правило, у северных европейцев и их потомков самый низкий уровень заболеваемости, в основном из-за того, что в их культуре крупный рогатый скот и козы были одомашнены давно, а молочные продукты этих животных остаются важным источником питания. Хотя это не изображено на картах, племена масаи в Восточной Африке также демонстрируют низкий уровень непереносимости лактозы, что также связано с их традицией выращивания крупного рогатого скота и коз для производства молочных продуктов.

Распространенность непереносимости лактозы во всем мире.Изображение загружено с Wikimedia Commons, декабрь 2013 г .: Автор: NmiPortal; Сайт: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Worldwide_prevalence_of_lactose_intolerance_in_recent_populations.jpg; Лицензия: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Полисахариды представляют собой длинные цепи моносахаридных субъединиц, связанных вместе посредством реакций синтеза дегидратации. Эти цепи могут насчитывать от трех до тысяч субъединиц.Полисахариды — это то, что мы называем сложными углеводами . В зависимости от их функции полисахариды можно классифицировать как запасные молекулы, так и структурные молекулы. Полисахариды хранения включают крахмал и глюкоген. Крахмал представляет собой крупный полимер субъединиц глюкозы и является формой хранения глюкозы в растениях. Источники включают семена, зерно, кукурузу, бобы, картофель и рис.

На самом деле существует два типа крахмала: амилоза и амилопектин. Амилоза — длинная неразветвленная цепь субъединиц глюкозы. Амилопектин и , с другой стороны, имеют разветвленную структуру (см. Рисунок ниже). Именно доля каждой формы крахмала в конкретной пище определяет ее способность к перевариванию. Продукты с большим количеством амилопектина перевариваются и усваиваются быстро, тогда как продукты с более высоким уровнем амилозы расщепляются медленнее.

Гликоген — форма хранения углеводов у животных.Гликоген, как и крахмал, представляет собой полимер субъединиц глюкозы. Он похож по структуре на амилопектин, но еще более разветвлен. Мы храним гликоген в первую очередь в печени и скелетных мышцах. Гликоген в скелетных мышцах может быть истощен всего за 1 час упражнений на силу. С другой стороны, во время голодания гликогена в печени хватит на 12-24 часа. Это неуверенное ощущение, которое вы испытываете в конце поста в постное воскресенье, во многом связано с истощением ваших запасов гликогена.

Изображение создано MG, 2013

На изображении выше показано разветвление в молекуле полисахарида.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

На этом изображении выше показаны разные степени разветвления амилозы, амилопектина и гликогена.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

Еще один рисунок, показывающий уровни разветвления крахмала, гликогена и целлюлозы.

Разветвленная структура гликогена позволяет ферментам легко расщепляться в организме с высвобождением глюкозы, чтобы ее можно было использовать для получения энергии. Гликоген, накопленный в мышцах, обеспечивает энергию, необходимую мышцам для физических упражнений, особенно высокоинтенсивных и выносливых. Гликоген, хранящийся в печени, используется для обеспечения энергией других тканей, таких как нейроны нервной системы.

Важным структурным полисахаридом является целлюлоза .Целлюлоза является важной структурной молекулой в растениях и обеспечивает волокна , которые нам необходимы в нашем рационе. Целлюлоза — это полимер глюкозы. Однако, в отличие от крахмала и гликогена, у нас нет ферментов для переваривания целлюлозы. Это связано с различием в конфигурации связей между мономерами глюкозы (см. Рисунок ниже). Целлюлоза образует структурные компоненты стенок растительных клеток. Его особенно много в листовых овощах и цельнозерновых продуктах. Хотя мы не можем переваривать клетчатку для получения энергии, она обеспечивает объем стула и может снизить риск некоторых заболеваний, таких как дивертикулярная болезнь и рак толстой кишки.

Изображение создано MG, 2013

На изображении выше показано связывание мономеров глюкозы в целлюлозе. Обратите внимание, что конфигурация отличается от конфигурации крахмала и гликогена (см. Рисунок выше). У нас нет ферментов для переваривания связей в целлюлозе.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

ЗДОРОВЬЕ

Можно с уверенностью сказать, что углеводы являются важной частью здорового питания, хотя одни углеводы лучше других.Когда мы потребляем простые сахара, они быстро всасываются, и уровень сахара в крови быстро повышается. Это, в свою очередь, приводит к секреции большого количества инсулина с последующим быстрым падением сахара в крови. Это, наверное, не идеально. Действительно, недавнее исследование ¹ показало, что употребление всего одного сладкого безалкогольного напитка в день увеличивает риск развития ишемической болезни сердца на 20% у мужчин. Также было показано, что употребление сахаросодержащих безалкогольных напитков увеличивает частоту ожирения, что увеличивает риск диабета 2 типа.С другой стороны, сложные углеводы, содержащиеся в цельнозерновых, обычно полезны для здоровья.

Одной из актуальных тем, вызывающих повышенный интерес, является кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы производится из кукурузного крахмала, который представляет собой полимер глюкозы. Крахмал гидролизуют для разделения мономеров глюкозы, а затем химически обрабатывают для преобразования части глюкозы во фруктозу. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы состоит из 55% фруктозы и 45% глюкозы. Фруктоза обрабатывается организмом иначе, чем глюкоза.В то время как глюкоза может поступать почти во все клетки организма (некоторым клеткам требуется небольшая помощь инсулина, чтобы усвоить глюкозу), фруктоза метаболизируется почти исключительно в печени. Кажется, появляется все больше доказательств того, что кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы может быть вредным для нас. В недавнем исследовании на крысах, сравнивавшем кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и сахарозу, крысы, потребляющие кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, имели больший набор веса, повышенное количество висцерального жира (жира вокруг наших органов брюшной полости) и повышение уровня циркулирующих триглицеридов. ² (триглицериды являются основным компонентом жира в наших жировых клетках).Хотя есть те, кто все еще утверждает, что кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы для вас не хуже, чем сахароза, растущее количество доказательств, похоже, предполагает иное. Итак, в следующий раз, когда вы сядете с бокалом хорошего холодного Sprite, подумайте о том, что вы можете сделать со своим телом.

Список литературы

1. Koning, L. de, et al. Потребление сладкого напитка, случай ишемической болезни сердца и биомаркеры риска у мужчин. Тираж 12.03.2012 г.

3.Bocarsly, M.E. et al. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы вызывает у крыс характеристики ожирения: увеличение массы тела, повышение уровня судьбы и уровня триглицеридов. Фармакология, биохимия и поведение. 97: 101-106-2012

** Вы можете использовать кнопки ниже, чтобы перейти к следующему или предыдущему чтению в этом модуле **