Биологическая роль углеводов в организме человека кратко. Конспекты к гос экзаменам для студентов биологов

Все углеводы классифицируют на четыре основных класса: моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Углеводы являются биологическими молекулами, состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. В биохимии, углеводы являются синонимами сахаридов, группа, в которую входят сахара, крахмал и целлюлоза.

Углеводы выполняют различные значения в живых организмах.

Полисахариды используются для хранения энергии (например, в крахмале и гликогене) и в качестве структурных компонентов (целлюлоза в растениях).

Пять карбонатных моносахаридных рибоз являются важным компонентом многих ферментов и являются основой генетической молекулы, известной как РНК.

Сахариды и их производные включают многие важные биомолекулы, которые играют важную роль в иммунной системе, оплодотворении, в производстве патогенеза, в свертывании крови и в развитии.

В пищевой науке термин «углевод» обычно означает любую пищу, богатую крахмалами сложных углеводов, таких как, например, крупы, макаронные изделия и хлеб; или простые углеводы, такие как сахар, найденный в сладостях.

Углеводы встречаются в самых разных продуктах. Крахмал и сахар являются важными углеводами в нашем рационе. Крахмалом богаты картофель, кукуруза, рис и другие злаки.

Простейшая классификация углеводов

Моносахариды

Моносахариды называют простыми сахарами; они являются самой основной единицей углеводов. Они являются фундаментальными единицами углеводов и не могут быть гидролизованы в более простые соединения.

Моносахариды являются самой простой формой сахара и обычно не имеют цвета, растворимы в воде и являются кристаллическими твердыми веществами; некоторые из них имеют сладкий аромат. Примеры некоторых обычных моносахаридов включают фруктозу, глюкозу и галактозу.

Моносахариды являются основой, на которой построены дисахариды и полисахариды. Некоторые источники этого типа углеводов включают фрукты, орехи, овощи и сладости.

Глюкоза

Это простой сахар, который циркулирует в крови животных. Он создается во время фотосинтеза воды и углекислого газа, используя энергию от солнечного света. Это самый важный источник энергии для клеточного дыхания.

Он содержится в сахаре из винограда и декстрозы

Галактоза

Это моносахаридный сахар, который менее сладкий, чем фруктоза. Он может быть найден как компонент лактозы в молоке.

Фруктоза

Она также называется левулозой, это простой моносахарид, обнаруженный во многих растениях, где она часто связана с глюкозой с образованием дисахаридной сахарозы.

Она всасывается непосредственно в кровоток во время пищеварения. Чистая и сухая фруктоза довольно сладкая, белая, кристаллическая и без запаха. Это самый растворимый из всех сахаров.

Фруктоза встречается в меде, в цветках, в большинстве клубней и в ягодах.

Дисахариды

Этот тип углеводов образуется, когда два моносахарида связаны гликозидной связью. Подобно моносахаридам, они также растворимы в воде.

Объединение простых молекул сахара происходит в реакции конденсации, которая включает удаление молекулы воды из функциональных групп. Наряду с другими реакциями, они жизненно важны для метаболизма.

Обычные примеры включают сахарозу, лактозу и мальтозу. Наиболее распространенные примеры имеют 12 атомов углерода. Разница в этих дисахаридах — это атомное положение внутри молекулы.

Сахароза

Это природный и общий углевод, который содержится во многих растениях и частях растений. Сахароза часто экстрагируется из сахарного тростника и сахарной свеклы для потребления человеком.

Процесс переработки современного промышленного сахара часто включает кристаллизацию этого соединения, часто называемое сахарным песком или просто сахаром.

Это соединение играет центральную роль в качестве добавки для производства продуктов питания и потребления человеком во всем мире.

Лактоза

Это дисахарид, состоящий из галактозы и глюкозы, обнаружен в молоке. Лактоза составляет около 2-8% молока, хотя ее можно извлечь из нее.

Олигосахариды

Это сахаридный полимер, который содержит не большое количество простых сахаров. Олигосахариды могут иметь много функций, включая распознавание клеток и их соединение. Например, гликолипиды играют важную роль в иммунном ответе.

Гликолипиды

Это липиды с гликозидно-связанными углеводами. Его основная роль заключается в поддержании стабильности мембраны и облегчении распознавания клеток.

Углеводы обнаруживаются на поверхности всей мембраны эукариотической клетки.

Полисахариды

Это полимерные углеводные молекулы, состоящие из крупных цепей моносахаридных звеньев, связанных гликозидными связями.

Они имеют большой структурный спектр, от линейного до сильно расширенного. Примеры включают хранение полисахаридов, такие как гликоген и крахмал, или структурные полисахариды, такие как целлюлоза.

Полисахариды можно найти в клубнях, злаках, мясе, рыбе, зернах и овощных листьях.

Гликоген

Это многоцепочечный полисахарид глюкозы, который служит формой хранения энергии у людей, животных, грибов и бактерий.

Полисахаридная структура представляет собой самую большую форму хранения глюкозы в организме. У людей гликоген хранится в основном в клетках печени и мышц, гидратируют с 3-4 частями воды.

Гликоген функционирует как вторичное хранение энергии в долгосрочной перспективе, сохраняя основные источники энергии в жировой ткани.

Мышечный гликоген превращается в глюкозу мышечными клетками, а гликоген из печени превращается в глюкозу, так что ее можно использовать по всему телу, включая центральную нервную систему.

Целлюлоза

Это органическое соединение, состоящее из линейной цепи из нескольких сотен или тысяч связанных единиц глюкозы. Целлюлоза является важным структурным компонентом первичной клеточной стенки зеленых растений, как и многие виды водорослей.

Некоторые виды бактерий выделяют его для образования биопленки. Целлюлоза является наиболее распространенным органическим полимером на планете Земля.

В основном используется для производства бумаги. Меньшие количества превращаются в ряд побочных продуктов, таких как целлофан.

III. ПО КОНФИГУРАЦИИ ПОСЛЕДНЕГО ХИРАЛЬНОГО АТОМА УГЛЕРОДА

· углеводы D-ряда

· углеводы L-ряда

Разнообразие моносахаридов связано главным образом со стереохимическими различиями. Например, в молекулах пентоз или гексоз содержится от 2-х до 4-х хиральных (асимметрических) атомов углерода, поэтому одной и той же структурной формуле соответствует несколько изомеров.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Хиральный (или асимметрический ) атом углерода - атом углерода в sp3sp3-гибридизации, который имеет четыре разных заместителя . Соединения с хиральным атомом углерода (хиральным центром) обладают оптической активностью, т.е. способностью вещества в растворе вращать плоскость поляризованного света.

Для обозначения пространственного строения моносахаридов исторически используется D,L-система.

Положение гидроксильной группы у последнего центра хиральности справа свидетельствует от принадлежности моносахарида к D-ряду, слева - к L-ряду, наприме

Структура углеводов

Моносахариды могут существовать как в открытой форме, в этом случае их рассматривают как полигидроксикарбонильные соединения (HOCH2(CHOH)nCH=OHOCH2(CHOH)nCH=O), так и в циклической форме, т.е. в виде циклических полуацеталейполигидроксикарбонильных соединений. Причем, все моносахариды, как в кристаллическом состоянии, так и в растворе, не менее чем на 99,9% представляют собой циклическую структуру.

Ациклическую форму углеводов принято изображать с помощью проекционных формул Фишера , а циклические структуры можно как с помощью формул Фишера, так и с помощью формулХеуорса . Последняя формула более предпочтительна для циклических структур:

Возможность циклизации обусловлена двумя факторами. Во-первых, углеродная цепь может принимать клешневиднуюконформацию, в результате чего сближенными в пространстве окажутся карбонильная группа и гидроксильные группы при C-4 или С-5. Во-вторых, атака гидроксильной группой атома углерода карбонильной группы протекает самопроизвольно и приводит к циклическим полуацеталям. Так для рибозы возможно образование двух циклов: пиранозного (шестичленного) или фуранозного (пятичленного):

При этом, как в фуранозном, так и в пиранозном циклах появляются новые хиральные центры (выделены красной звездочкой) и, соответственно для каждого цикла возможны два изомера. В данном случае такие изомеры называют аномерами . В зависимости от расположения гидроксильной группы относительно цикла различают αα- и ββ -аномеры:

Если гидроксильная группа в полуацетальном фрагменте находится под плоскостью цикла (как в фуранозной форме на рисунке), то это αα-аномер.

Если гидроксильная группа в полуацетальном фрагменте находится над плоскостью цикла (как в пиранозной форме на рисунке), то это ββ-аномер.

Согласно положениям биохимии углеводы подразделяются на 3 основные группы:

I. Полисахариды (сложные углеводы)

1. Гетерополисахариды – состоящие из различных моносахаров.

2. Гомополисахариды – состоящие из одинаковых моносахаров.
Примером полисахаридов являются: крахмал, инулин, гликоген, пектины, клетчатка.

II. Олигосахариды

Делятся по числу моносахаридов в молекуле на дисахариды, трисахариды, тетрасахариды и т.п.
Примером дисахаридов служат сахароза, лактоза, мальтоза.

III. Моносахариды (простые углеводы).

1. Альдозы

В зависимости от числа атомов углерода в молекуле альдозы и кетозы делятся на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.п.

Моносахаридами являются глюкоза, фруктоза, галактоза.

Биологическая роль углеводов

1. Энергетическая.

Углеводы, например глюкоза, способны окисляться как в аэробных так и анаэробных условиях. Окисление углеводов обеспечивает организм 60% всей легко используемой энергии.

2. Структурная.

Примером являются гликозаминогликаны в составе протеогликанов, допустим, хондроитинсульфат, входящий в состав соединительной ткани.

3. Защитная.

Гиалуроновая кислота и другие гликозаминогликаны являются основным компонентом трущихся поверхностей суставов, входят в состав слизистых оболочек, находятся в сосудистой стенке.

4. Кофакторная.

Например, гепарин входит в состав липопротеинлипазы плазмы крови и ферментов свёртывания крови.

5. Гидроосмотическая.

Гетерополисахариды обладают отрицательным зарядом и высокой гидрофильностью. Это позволяет им удерживать молекулы воды, ионы кальция, магния и натрия в межклеточном веществе, обеспечивая необходимую упругость тканей.

6. Пластическая.

В комплексе с белками углеводы образуют гормоны, ферменты, секреты слюнных и слизистых желёз.

Все простые углеводы (глюкоза, фруктоза) быстро всасываются в желудочно-кишечном тракте и хорошо усваиваются. Сахароза, мальтоза и лактоза могут усваиваться после расщепления их соответствующими ферментами желудочно-кишечного тракта до моносахаридов. Всех медленнее усваивается полисахарид крахмал – предварительно через несколько стадий он должен расщепиться до глюкозы. Пищевые волокна (клетчатка, пектины), частично перевариваясь, в основном транзитом проходят через ЖКТ.

Поговорим о нормах потребления углеводов.

Согласно принятым нормам питания углеводы должны обеспечивать 50-60% суточной потребности в энергии.

Физиологическая потребность в углеводах детей до 1 года составляет 13 г/кг массы тела.
Для здоровых мужчин и женщин в возрасте от 18 до 29 лет, занимающихся преимущественно умственным трудом, суточная норма потребления всех разновидностей углеводов составляет 5 г на кг нормальной массы тела, что равняется примерно 350-360 г в сутки для мужчин и 290-300 г/сутки для женщин.

При тяжёлом физическом труде, активных занятиях спортом потребность в углеводах равна 8г/кг нормальной массы тела.

Пищевой сахар в чистом виде представляет собой сахарозу, состоящую из молекул глюкозы и фруктозы. При этом нужно помнить, что потребление сахара здоровым взрослым человеком не должно превышать 10% общей калорийности суточного рациона питания. Примерно, для женщин и мужчин старшей возрастной группы, занимающихся умственным трудом эта цифра составляет 45-50 г сахара в день, а для молодых женщин и мужчин с очень высокой физической активностью – 75-105 г сахара в день. Все остальные группы, соответственно, находятся посерединке.

Пищевых волокон нужно употреблять не менее 20 г в сутки.

Количество моно- и дисахаридов уменьшают:

1) при нарушениях жирового обмена с повышением в крови уровня триглицеридов и липопротеидов очень низкой плотности (о роли липопротеидов очень низкой плотности можно прочитать в статьеБиологическая роль холестерина)

2) при сахарном диабете;

3) при ожирении;

4) при метаболическом синдроме;

5) при хроническом панкреатите;

6) при демпинг-синдроме после резекции желудка.

Но нужно помнить, что резкое ограничение углеводов при ожирении и других болезнях может приводить к повышенному распаду белков и жиров для обеспечения энергетической функции организма. Это ведёт за собой образование в организме большого количества кислых продуктовметаболизма, что очень неблагоприятно скажется на общем самочувствии. Поэтому считается, что количество употребляемых углеводов должно быть не меньше 100 г в сутки.

Если появилась потребность в уменьшении количества углеводов в питании, то это нужно делать постепенно, чтобы организм смог спокойно приспособиться к предложенному варианту обмена веществ. Для начала их количество уменьшают до 200-250 г/сутки и через 7 дней можно уже переводить на ещё меньший объём потребления.

Пищевые волокна, например клетчатку, ограничивают:

1) при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, когда требуется механически щадящая диета;

2) предоперационный и послеоперационный периоды;

3) острые инфекции;

4) недостаточность кровообращения.

Потребление углеводов увеличивают:

1) при повышении функции щитовидной железы (при тиреотоксикозе);

2) при туберкулёзе, когда отсутствует сопутствующее ожирение;

3) при хронической почечной недостаточности;

4) при тяжёлой печёночной недостаточности. В этом случае резко сниженную энергетическую потребность организма в основном полностью обеспечивают за счёт моно- и дисахаридов.

1) при атеросклерозе и ишемической болезни сердца;

Углеводы (сахариды) - общее название обширного класса природных органических соединений.

Название происходит от слов «уголь» и «вода». Причиной этого является то, что первые из известных науке углеводов описывались брутто-формулой Cx(H2O)y, формально являясь соединениями углерода и воды.

С точки зрения химии углеводы являются органическими веществами, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу, а также несколько гидроксильных групп.

С точки зрения бодибилдинга углеводы являются поставщиком наиболее доступной энергии. Будучи главным оперативным источником энергетических импульсов, присутствующие в организме углеводы составляют лишь 2 процента от его общих энергетических запасов, притом что 80 процентов запаса энергии содержится в жировых отложениях, а оставшиеся 18 процентов - в белках (скелетных мышцах).

Поскольку каждый грамм углеводов накапливается в теле вместе с 4 граммами воды, тогда как отложение жира воды не требует, организм легче накапливает жиры и именно на них полагается как на основной резервный источник энергии.

Биологическое значение углеводов

1. Углеводы выполняют структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например, клеточных стенок растений).

2. Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования - шипы, колючки и др.).

3. Углеводы выполняют пластическую функцию - хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.

4. Углеводы являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.

5. Углеводы участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100-110 мг/% глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.

6. Углеводы выполняют рецепторную функцию - многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул-лигандов.

Виды углеводов

Углеводы делятся на:

Сахара

Различают два вида сахаров: моносахариды и дисахариды. Моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, фруктоза или галактоза. Дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой.

Сложные углеводы

Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К полисахаридам относятся, в частности, декстрины, гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи.

Обмен (метаболизм) углеводов

Метаболизм углеводов представлен тремя типами процессов:

* гликогенезом, то есть синтезом гликогена из глюкозы;

* гликонеогенезом, то есть образованием гликогена из жирных кислот и протеинов;

* гликолизом, то есть расщеплением глюкозы и других сахаров с выделением необходимой для организма энергии.

Метаболизм углеводов в существенной степени определяется содержанием глюкозы в крови, то есть наличием углеводов в кровотоке. Это в свою очередь зависит от времени и питательного состава вашего последнего приема пищи. В принципе содержание в крови глюкозы, или сахара, минимально в ранние утренние часы после обычного семи-девятичасового сна, в течение которого вы никак не поддерживали уровень имеющейся в крови глюкозы новыми порциями "горючего".

Собственная подпитка организма энергией в состоянии постабсорбции (голодания) на 75 процентов осуществляется за счет гликолиза и на 25 процентов - за счет гликонеогенеза. После пробуждения ваше тело находится в наилучшем состоянии для использования в качестве источника энергии запасенного жира. Так что старый совет совершать конные прогулки с утра пораньше и натощак имеет непреходящую ценность.

Утренние часы - время наиболее активной естественной выработки организмом катаболических гормонов. Наивысшая ночная концентрация соматропного гормона падает к утру, и уже к 8-9 часам катаболический гормон кортизол достигает своей наивысшей суточной концентрации.

Углеводы и инсулин

Инсулин - гормон, вырабатываемый поджелудочной железой. Выбросы инсулина вызываются повышением содержания в крови глюкозы и аминокислот. Инсулин поддерживает метаболизм глюкозы, а также промежуточный метаболизм жиров и протеина. Инсулин способствует снижению содержания глюкозы в крови, а также транспортировке и попаданию глюкозы и аминокислот в клетки мышц и другие ткани организма.

Углеводы в бодибилдинге

У здорового взрослого человека ускоренное формирование запасов поступивших в организм углеводов в форме внутримышечного гликогена наблюдается при приеме углеводов во временном интервале от четырех до шести часов после утреннего пробуждения. В более поздние часы способность организма накапливать углеводы последовательно снижается. Рекомендуем потреблять больше углеводов именно в первой половине дня с увеличением потребления белка в последующие дневные часы.

Внимание В суточном рационе человека преобладают углеводы. В бодибилдинге и фитнесе, углеводы должны составлять 50% от всех питательных веществ.

С тем чтобы правильно построить прием углеводов, используется такое понятие как гликемический индекс. Чем выше показатель гликемического индекса того или иного продукта, тем большим выбросом инсулина и, соответственно, более быстрым снижением изначально повышенного содержания глюкозы в крови сопровождается прием этого продукта. Такой массированный выброс инсулина с последующим скачком и падением содержания сахара в крови известен как "спайк сахара в крови". Кроме того, продукты с высоким глигемическим индексом, в виду их быстрого усвоения, легко переводятся организмом в жир.

Внимание Люди склонные к полноте, а также во время циклов похудения и работы на рельеф должны стараться потреблять пищу с наименьшими показателями гликемического индекса, так как простые углеводы (с высоким гликемическим индексом) способны запускать образование жира. Исключение в этом отношении представляет лишь двух-трехчасовой период времени с момента окончания тренировки, при наборе мышечной массы. В этом временном интервале способность тела накапливать углеводы в виде гликогена повышается, как повышается и впитывание аминокислот мышцами. Ваша цель в эти два-три часа должна состоять в закачке в мышцы как углеводов, так и протеина, поскольку именно в это время ваши мышцы наиболее восприимчивы к действию инсулина.

О Б М Е Н У Г Л Е В О Д О В

д.м.н. Е.И.Кононов

Классификация и биологическая роль углеводов

Углеводы составляют незначительную часть общего сухого веса тканей человеческого организма - не более 2%, в то время как на белки, например, приходится до 45% сухой массы тела. Тем не ме-нее, углеводы выполняют в организме целый ряд жизненно важных функции, принимая участие в структурной и метаболической органи-зации органов и тканей.

С химической точки зрения углеводы представляют собой много-атомные альдегидо- или кетоноспирты или их полимеры, причем моно-мерные единицы в полимерах соединены между собой гликозидными связями.

1.1. Классификация углеводов.

Углеводы делятся на три больших группы: моносахариды и их производные, олигосахариды и полисахариды.

1.1.1. Моносахариды в свою очередь делятся, во первых, по характеру карбонильной группы на альдозы и кетозы и, во-вто-рых,по числу атомов углерода в молекуле на триозы, тетрозы, пен-тозы и т.д. Обычно моносахариды имеют тривиальные названия: глю-коза, галактоза, рибоза, ксилоза и др. К этой же группе соедине-ний относятся различные производные моносахаридов, важнейшими из них являются фосфорные эфиры моносахаридов [ глюкозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-бисфосфат, рибозо-5-фосфат и др.], уроновые кислоты [галактуроновая, глюкуроновая, идуроновая и др.], аминосахара

[глюкозамин, галактозамин и др.], сульфатированные производные уроновых кислот, ацетилированные производные аминосахаров и др.Об-щее количество мономеров и их производных составляет несколько де-сятков соединений, что не уступает имеющемуся в организме коли-честву индивидуальных аминокислот.

1.1.2. Олигосахариды, представляющие собой полимеры, мономерными единицами которых являются моносахариды или их произ-водные. Число отдельных мономерных блоков в полимере может дости-гать полутора или двух / не более / десятков. Все мономерные еди-ницы в полимере связаны гликозидными связями. Олигосахариды в свою очередь делятся на гомоолигосахариды, состоящие из одинаковых мономерных блоков [ мальтоза ] , и гетероолигосахариды - в их состав входят различные мономерные единицы [ лактоза ]. В боль-шинстве своем олигосахариды встречаются в организме в качестве структурных компонентов более сложных молекул - гликолипидов или гликопротеидов. В свободном виде в организме человека могут быть обнаружены мальтоза, причем мальтоза является промежуточным про-дуктом расщепления гликогена, и лактоза, входящая в качестве ре-зервного углевода в молоко кормящих женщин. Основную массу олиго-сахаридов в организме человека составляют гетероолигосахариды гликолипидов и гликопротеидов. Они имеют чрезвычайно разнообраз-ную структуру, обусловленную как разнообразием входящих в них мо-номерных единиц, так и разнообразием вариантов гликозидных связей между мономерами в олигомере .

1.1.3. Полисахариды, представляющие собой полимеры, построенные из моносахаридов или их производных, соединенных между собой гликозидными связями, с числом мономерных единиц от нес-кольких десятков до нескольких десятков тысяч. Эти полисахариды могут состоять из одинаковых мономерных единиц, т.е. являться го-мополисахаридами, или же в их состав могут входить различные мо-номерные единицы - тогда мы имеем дело с гетерополисахаридами. Единственным гомополисахаридом в организме человека является гли-коген, состоящий из остатков a-D - глюкозы. Более разнообразен на-бор гетерополисахаридов - в организме присутствуют гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты, кератансульфат, дерматансульфат, ге-парансульфат и гепарин. Каждый из перечисленных гетерополисахари-дов состоит из индивидуального набора мономерных единиц.Так основ-ными мономерными единицами гиалуроновой кислоты являются глюку-роновая кислота и N-ацетилглюкозамин,тогда как в состав гепарина входят сульфатированный глюкозамин и сульфатированная идуроновая кислота.

1.2. Функции углеводов различных классов Функции углеводов в организме разнообразны и, естественно, различны для разных классов соединений. Моносахариды и их производные выполняют, во-первых, энергетическую функцию: окислительное расщепление этих соединений дает организму 55-60 % необходимой ему энергии4. Во-вторых, промежуточные продукты распада моносахаридов и их производных используются в клетках для синтеза

других необходимых клетке веществ, в том числе соединений других классов; так, из промежуточных продуктов метаболизма глюкозы в

клетках могут синтезироваться липиды и заменимые аминокислоты, правда, в последнем случае необходим дополнительный источник ато-

мов азота аминогрупп. В третьих, моносахариды и их производные выполняют структурную функцию, являясь мономерными единицами дру-

гих, более сложных молекул, таких как полисахариды или нуклеотиды.

Главной функцией гетероолигосахаридов является структурная функция - они являются структурными компонентами гликопротеидов и гликолипидов. В этом качестве гетероолигосахариды участвуют в ре-ализации гликопротеидами целого ряда функций: регуляторной [ гор-моны гипофиза тиротропин и гонадотропины - гликопротеиды ],комму-никативной [ рецепторы клеток - гликопротеины ], защитной [ анти-тела - гликопротеины ]. Кроме того, гетероолигосахаридные блоки, входя в состав гликолипидов и гликопротеидов, участвуют в форми-ровании клеточных мембран, образуя, например, такой важный эле-мент клеточной структуры как гликокалликс.

Гликоген - единственный гомополисахарид, имеющийся в орга-низме животных - выполняет резервную функцию. причем он является резервом не только энергетическим, но также и резервом пластичес-кого материала. Гликоген в том или ином количестве присутствует практически во все клетках человеческого организма. Запасы глико-гена в печени могут составлять до 3-5 % от сырой массы этого ор-гана [ порой до 10 % ], а его содержание в мышцах - до 1% общей массы ткани. Учитывая массу этих органов, общее количество глико-гена в печени может составлять 150 - 200 г, а запасы гликогена в мыщцах - до 600 г.

Гетерополисахариды выполняют в организме структурную функцию они входят в состав глизаминопротеогликанов; последние,наряду с структурными белками типа коллагена или эластина, формируют межк-леточное вещество различных органов и тканей. Гликозаминопротеог-гликановые агрегаты, имея сетчатую структуру, выполняют функцию молекулярных фильтров, препятствующих или сильно тормозящих дви-жение макромолекул в межклеточной среде. Кроме того, молекулы гетерополисахаридов имеют в своей структуре множество полярных и несущих отрицательный заряд группировок, за счет которых они могут связывать большое количество воды и катионов, выполняя роль свое-образных депо для этих молекул.

Функции некоторых углеводов, имеющихся в организме, весьма специфичны. Так, гепарин является естественным антикоагулянтом - он препятствует свертыванию крови в сосудах, а лактоза, о чем уже упоминалось, является резервным углеводом женского молока.

2.Усвоение экзогенных углеводов

В обычных условиях основным источником углеводов для человека являются углеводы пищи. Суточная потребность в углеводах состав-ляет примерно 400 г, причем крайне желательно. чтобы легко усво-яемые углеводы [ глюкоза, сахароза, лактоза и пр.] составляли не более 25 % их общего количества в пищевом рационе. В процессе ус-воения пищи все экзогенные полимеры углеводной природы расщепля-ются до мономеров, что лишает эти полимеры видовой специфичности, а во внутреннюю среду организма из кишечника поступают лишь моно-сахариды и их производные; в дальнейшем эти мономеры используются по мере необходимости для синтеза специфичных для человека олиго-или полисахаридов.

Расщепление крахмала или гликогена пищи начинается уже в ротовой полости за счет воздействия на эти гомополисахариды амилазы и мальтазы слюны, однако этот процесс не имеет существенного значения, поскольку пища в ротовой полости находится очень короткое время. В желудке при пищеварении среда кислая и амилаза слюны,по-

падающая в желудок вместе с пищевым комком, практически не работает. Основная масса крахмала и гликогена пищи расщепляется в тонком кишечнике под действием амилазы поджелудочной железы до диса-харидов мальтозы и изомальтозы. Образовавшиеся дисахариды расщеп-ляются до глюкозы при участии ферментов, секретируемых стенкой кишечника: мальтазы и изомальтазы. Мальтаза катализирует гидролиз a-1,4-гликозидных связей, а изомальтаза - гидролиз a-1,6-глико-зидных связей.

Поступившая с пищей сахароза расщепляется в кишечнике до глюкозы и фруктозы при участии фермента сахаразы, а поступившая лактоза - до глюкозы и галактозы под действием фермента лактазы. Оба этих фермента секретируются стенкой кишечника.

Процессы расщепления гетероолигосахаридов или гетерополиса-харидов мало изучены. По-видимому, стенкой кишечника секретируют-ся гликозидазы, способные расщеплять a - и b - гликозидные связи имеющиеся в этих полимерах.

Всасывание моносахаридов происходит в тонком кишечнике, при-чем скорости всасывания различных моносахаридов существенно раз-личны. Если скорость всасывания глюкозы принять за 100 , то ско-рость всасывания галактозы составит 110, фруктозы - 43, маннозы - 19, ксилозы - 15. Принято считать, что всасывание глюкозы и га-лактозы идет с участием механизмов активного транспорта, всасыва-ние фруктозы и рибозы - по механизму облегченной диффузии, а вса-сывание маннозы или ксилозы по механизму простой диффузии. При-мерно 90 % всосавшейся глюкозы поступает из энтероцитов непос-редственно в кровь, а 10 % ее оказывается в лимфе, впрочем, в дальнейшем и эта глюкоза также оказывается в крови.

Следует отметить, что углеводы могут быть полностью исключены из пищевого рациона. В этом случае все необходимые для организма углеводы будут синтезироваться в клетках из соединений неуглеводный природы в ходе процессов, получивших название глюконеогенез.

), не ограничиваются выполнением какой-то одной функции в организме человека. Помимо того, что обеспечение энергией основная функциональная роль углеводов , они так же необходимы для нормальной деятельности сердца, печени, мышц и центральной нервной системы. Являются важной составляющей в регуляции обмена белков и жиров.

Основные биологические функции углеводов, для чего они необходимы в организме

Энергетическая функция.
Главная функция углеводов в организме человека. Являются основным энергетическим источником для всех видов работ, происходящих в клетках. При расщеплении углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50 – 60 % суточного энергопотребления организма и все энергетические расходы мозга (мозг поглощает около 70% глюкозы, выделяемой печенью). При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена.
Пластическая (строительная) функция.
Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АДФ, АТФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.
Запасающая функция.
Углеводы запасаются (накапливаются) в скелетных мышцах (до 2%), печени и других тканях в виде гликогена. При полноценном питании в печени может накапливаться до 10% гликогена, а при неблагоприятных условиях его содержание может снижаться до 0,2% массы печени.
Защитная функция.
Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, которые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и вирусов, а также от механических повреждений.
Регуляторная функция.
Входят в состав мембранных рецепторов гликопротеидов. Углеводы участвуют в регуляции осмотического давления в организме. Так, в крови содержится 100-110 мг/% глюкозы, от концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови. Клетчатка из пищи не расщепляется (переваривается) в кишечнике, однако активирует перистальтику кишечного тракта, ферменты, использующиеся в пищеварительном тракте, улучшая пищеварение и усвоение питательных веществ.

Группы углеводов

Простые (быстрые) углеводы
Различают два вида сахаров: моносахариды и дисахариды. Моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, глюкоза, фруктоза или галактоза. Дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой. Быстро повышают содержание сахара в крови и обладают высоким гликемическим индексом.
Сложные (медленные) углеводы
Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К данному виду углеводов относятся, в частности, декстрины, крахмалы, гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи. Постепенно повышают содержание глюкозы и имеют низкий гликемический индекс.
Неусваиваемые (волокнистые)
Клетчатка (пищевые волокна), не обеспечивают организм энергией, но играет огромную роль в его жизнедеятельности. Содержится главным образом в растительных продуктах с низким или очень низким содержанием сахара. Следует заметить, что клетчатка замедляет усвоение углеводов, белков и жиров (может быть полезным при похудении). Является источником питания для полезных бактерий кишечника (микробиом)