Роль углеводов в долгосрочном восстановлении

Метаболизм углеводов

Углеводы – это органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Термин «сахара» (сахариды) часто используется как синоним углеводов. Углеводы делятся на 4 группы в зависимости от количества мономерных звеньев – моносахаридов, дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов. Углеводы выполняют различные функции в живых организмах. Полисахариды также служат компонентами накопления энергии (например, целлюлоза в растениях и хитин у членистоногих). Источниками углеводов для человека служат фрукты, сладости, напитки, хлеб, макароны, картофель, рис, цельные зерна, бобовые и многое другое. Углеводы являются основным источником энергии для живых организмов.

Углеводный обмен

Углеводы являются наиболее важным источником энергии для организма, на которые приходится 50-60% от общего расхода энергии. Они также участвуют в создании гликопротеинов и гликолипидов, которые выполняют важные регуляторные функции в организме.

Основными группами углеводов, которые принимаются с пищей, являются:

  • полисахариды – крахмал в растительных продуктах, гликоген в животных и т.д.;
  • дисахариды – сахароза и лактоза;
  • моносахарид – фруктоза.

Они перевариваются в пищеварительной системе до D-изомеров моносахаридов глюкозы, фруктозы и галактозы. Глюкоза и галактоза абсорбируются через эпителий тонкой кишки за счет вторично-активного транспорта, а фруктоза – за счет облегченной диффузии. Как только они попадают в кровообращение, они достигают всех клеток в организме. Поступление глюкозы из внеклеточной среды в клетки происходит путем облегченной диффузии из-за наличия значительного градиента концентрации. Глюкоза больше электролитов и гидрофильна. По этой причине она может проходить через мембраны тканей и клеток.

Попав в клетки, глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат с помощью фермента гексокиназы, а в печени – с помощью глюкозо-киназы. Ферментативное действие глюкокиназы характеризуется увеличением эффективности подъема концентрации глюкозы от 5 до 10 ммоль / л. Инсулин стимулирует экспрессию глюкокиназы, а длительное голодание и диабет оказывают противоположное действие – эти условия приводят к снижению выработки ферментов.

Глюкозо-6-фосфат также получают путем разрушения собственных запасов гликогена.

Наибольшее количество гликогена находится в печени. Гликогенолиз регулируется соотношением анаболических и катаболических гормонов или, другими словами, соотношением инсулина к адреналину и глюкагону. Под влиянием глюкагона и адреналина в печени активируется аденилатциклаза и стимулируется образование циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). В результате фермент фосфорилаза В превращается в свою активную форму, фосфорилазу А, которая стимулирует расщепление гликогена. Влияние инсулина на гликогенолиз противоположное.

Гликоген расщепляется до глюкозо-1-фосфата, который превращается в глюкозо-6-фосфат. Полученный глюкозо-6-фосфат может быть направлен либо на деградацию, либо на синтез. Из-за присутствия фермента глюкозо-6-фосфатазы в клетке печени, при необходимости, глюкозо-6-фосфат может быть источником глюкозы для кровообращения, тем самым буферизуя уровень глюкозы в плазме.

Катаболические процессы углеводов

Гликолиз является основным катаболическим путем расщепления глюкозы. Это ряд цитоплазматических реакций, в которых глюкоза разлагается до пирувата, сопровождающихся синтезом и высвобождением АТФ. Гликолиз – самый древний механизм извлечения энергии из органического вещества. Это катаболическая цепь из десяти реакций, в которых одна молекула глюкозы расщепляется на две молекулы пирувата, сопровождающиеся синтезом 2 молекул АТФ и восстановлением 2 молекул никотинамидадениндинуклеотида (НАД + до НАДН). Получающийся в результате пируват входит в цикл трикарбоновых кислот, который является общим конечным путем катаболизма углеводов, жиров и белков. Во время цикла Кребса образуются 2 молекулы углекислого газа, четыре пары атомов H переносятся в дыхательную цепь в митохондриях и окисляются до 4 молекул воды путем окислительного фосфорилирования, что оптимально дает 36-38 молекул АТФ. Цикл Кребса гораздо более эффективен для обмена энергией в организме, но это возможно только в аэробных условиях.

В организме есть еще один дополнительный путь расщепления глюкозы. Это пентозофосфатный маршрут или маршрут Эмбден-Майерхофа. 30% всасывания глюкозы в печени и жировых клетках происходит таким образом. Образуются восстановительные элементы, необходимые для липогенеза. Также образуются пентозы, которые нужны для синтеза нуклеотидов.

Анаболические процессы углеводов

Анаболические процессы в углеводном обмене включают синтез гликогена (гликогенез), который осуществляется в клетках печени и мышц. Этот процесс контролируется инсулином, который стимулирует комплекс ферментов гликогенсинтазы. Глюкоза может синтезироваться в небольшой степени и в почках трикарбонатных предшественников пирувата, лактата и глицерина и частично из углеводородного скелета аминокислот. Этот процесс называется глюконеогенез и стимулируется несколькими гормонами – глюкокортикоидами, глюкагоном и тиреоидными гормонами.

Поддержание уровня глюкозы в крови

В физиологических условиях концентрация глюкозы в крови в организме поддерживается на уровне 3,9–6,1 ммоль / л, что обусловлено наличием стабильной и тонкой системы гормональных механизмов. Понижение уровня сахара в крови ниже определеного предела называется гипогликемией, а повышение – гипергликемией.

Механизмы поддержания уровня глюкозы в крови:
  • адекватное потребление углеводов с пищей – это важный гомеостатический фактор;
  • функция глюкозы печени – благодаря ферменту глюкозо-6-фосфатазы печень может обеспечить плазму необходимым количеством глюкозы (когда уровни глюкозы в крови снижаются, первоначально увеличивается деструкция гликогена, и после истощения его запасов активируются ферменты глюконеогенеза в печени и почках и запускается производство глюкозы из неуглеводных источников);
  • гормональные механизмы – единственным гормоном, который снижает уровень сахара в крови, является инсулин.

Основными гормонами, которые противодействуют ему, являются глюкагон, адреналин, кортизол, гормон роста и гормоны щитовидной железы. Как видите, количество гормонов, противодействующих инсулину, очень велико. Это связано с тем, что нейроны чрезвычайно чувствительны к гипогликемии и снижению уровня сахара в крови ниже 2,3 ммоль / л, что приводит к коме и падению ниже 1 ммоль / л к смерти мозга. Вещества, которые противодействуют гипогликемии, включены в другую последовательность. Самое раннее изменение – снижение секреции инсулина. Секреция адреналина и глюкагона затем увеличивается. По мере углубления гипогликемии увеличивается симпатоадреналовый ответ, повышается секреция кортизола и гормона роста.

Поддержание уровня глюкозы в крови связано с одновременным вовлечением многих сложных нервно-рефлекторных и гормональных механизмов. В гипоталамусе находятся нейроны, которые активируются концентрацией глюкозы, а также нейроны, которые им ингибируются. Эти нейроны играют роль глюкорецепторов и в условиях гипогликемии важны для нормализации концентрации глюкозы в плазме.

Что представляет из себя углеводный обмен в организме?

В правильном питании и распределении баланса нутриентов не последнюю роль играют именно углеводы. Люди, которым небезразлично собственное здоровье, знают, что сложные углеводы предпочтительнее простых. И что лучше употреблять еду для более длительного переваривания и подпитки энергией на протяжении дня. Но почему именно так? Чем различаются процессы усвоения медленных и быстрых углеводов? Почему сладости стоит употреблять только для закрытия белкового окна, а мед лучше есть исключительно на ночь? Чтобы ответить на эти вопросы, подробно рассмотрим обмен углеводов в организме человека.

Для чего нужны углеводы

Помимо поддержания оптимального веса, углеводы в организме человека выполняют огромный фронт работы, сбой в которой влечет не только возникновение ожирения, но и массу других проблем.

Основными задачами углеводов является выполнение следующих функций:

  1. Энергетическая – приблизительно 70% калорийности приходится на углеводы. Для того, чтобы реализовался процесс окисления 1 г углеводов организму требуется 4,1 ккал энергии.
  2. Строительная – принимают участие в построении клеточных компонентов.
  3. Резервная – создают депо в мышцах и печени в виде гликогена.
  4. Регуляторная – некоторые гормоны по своей природе являются гликопротеинами. Например, гормоны щитовидной железы и гипофиза – одна структурная часть таких веществ белковая, а другая – углеводная.
  5. Защитная – гетерополисахариды принимают участие в синтезе слизи, которая покрывает слизистые оболочки дыхательных путей, органов пищеварения, мочеполового тракта.
  6. Принимают участие в распознавании клеток.
  7. Входят в состав мембран эритроцитов.
  8. Являются одними из регуляторов свертываемости крови, так как являются частью протромбина и фибриногена, гепарина (источник – учебник “Биологическая химия”, Северин).

Для нас главными источниками углеводов являются те молекулы, которые мы получаем с продуктами питания: крахмал, сахароза и лактоза.

Этапы расщепления сахаридов

Прежде чем рассматривать особенности биохимических реакций в организме и влияние метаболизма углеводов на спортивные результаты, изучим процесс расщепления сахаридов с их дальнейшим превращением в тот самый гликоген, который так отчаянно добывают и тратят спортсмены во время подготовки к соревнованиям.

Этап 1 – предварительное расщепление слюной

В отличие от белков и жиров, углеводы начинают распадаться почти сразу после попадания в полость рта. Дело в том, что большая часть продуктов, поступающих в организм, имеет в своем составе сложные крахмалистые углеводы, которые под воздействием слюны, а именно фермента амилазы, входящей в ее состав, и механического фактора расщепляются на простейшие сахариды.

Читайте также:  Протеиновые смеси в домашних условиях – рецепт приготовления

Этап 2 – влияние желудочной кислоты на дальнейшее расщепление

Здесь вступает в силу желудочная кислота. Она расщепляет сложные сахариды, которые не попали под воздействие слюны. В частности, под действием ферментов лактоза расщепляется до галактозы, которая в последствии превращается в глюкозу.

Этап 3 – всасывание глюкозы в кровь

На этом этапе практически вся ферментированная быстрая глюкоза напрямую всасывается в кровь, минуя процессы ферментации в печени. Уровень энергии резко повышается, а кровь становится более насыщенной.

Этап 4 – насыщение и инсулиновая реакция

Под воздействием глюкозы кровь густеет, что затрудняет её перемещение и транспортировку кислорода. Глюкоза замещает кислород, что вызывает предохранительную реакцию – уменьшение количества углеводов в крови.

В плазму поступает инсулин и глюкагон из поджелудочной железы.

Первый открывает транспортные клетки для перемещения в них сахара, что восстанавливает утраченный баланс веществ. Глюкагон в свою очередь уменьшает синтез глюкозы из гликогена (потребление внутренних источников энергии), а инсулин “дырявит” основные клетки организма и помещает туда глюкозу в виде гликогена или липидов.

Этап 5 – метаболизм углеводов в печени

На пути к полному перевариванию углеводы сталкиваются с главным защитником организма – клетками печени. Именно в этих клетках углеводы под воздействием специальных кислот связываются в простейшие цепочки – гликоген.

Этап 6 – гликоген или жир

Печень способна переработать только определенное количество моносахаридов, находящихся в крови. Возрастающий уровень инсулина заставляет её делать это в кратчайшие сроки. В случае, если печень не успевает перевести глюкозу в гликоген, наступает липидная реакция: вся свободная глюкоза путём её связывания кислотами превращается в простые жиры. Организм делает это с целью оставить запас, однако в виду нашего постоянного питания, “забывает” переварить, и глюкозные цепочки, превращаясь в пластические жировые ткани, транспортируются под кожу.

Этап 7 – вторичное расщепление

В случае, если печень справилась с сахарной нагрузкой и смогла превратить все углеводы в гликоген, последний под воздействием гормона инсулина успевает запастись в мышцах. Далее в условиях недостатка кислорода расщепляется назад до простейшей глюкозы, не возвращаясь в общий кровоток, а сохраняясь в мышцах. Таким образом, минуя печень, гликоген поставляет энергию для конкретных мышечных сокращений, повышая при этом выносливость (источник – “Википедия”).

Именно этот процесс зачастую называют «вторым дыханием». Когда у спортсмена большие запасы гликогена и простых висцеральных жиров, превращаться в чистую энергию они будут только в отсутствии кислорода. В свою очередь спирты, содержащиеся в жирных кислотах, простимулируют дополнительное расширение сосудов, что приведет к лучшей восприимчивости клеток к кислороду в условиях его дефицита.

Особенности метаболизма по ГИ

Важно понимать, почему углеводы разделяются на простые и сложные. Все дело в их гликемическом индексе, который определяет скорость распада. Это, в свою очередь, запускает регуляцию обмена углеводов. Чем проще углевод, тем быстрее он попадет в печень и тем выше вероятность его превращения в жир.

Примерная таблица гликемического индекса с общим составом углеводов в продукте:

НаименованиеГИКол-во углеводов
Семечки подсолнуха сухие828.8
Арахис208.8
Брокколи202.2
Грибы202.2
Салат листовой202.4
Салат-латук200.8
Помидоры204.8
Баклажаны205.2
Зеленый перец205.4

Особенности метаболизма по ГН

Однако даже продукты с высоким гликемическим индексом не способны нарушить обмен и функции углеводов так, как это делает гликемическая нагрузка. Она определяет, насколько сильно печень загрузится глюкозой при употреблении этого продукта. При достижении определенного порога ГН (порядка 80-100), все калории, поступающие сверх нормы, будут автоматически конвертироваться в триглицериды.

Примерная таблица гликемической нагрузки с общей калорийностью:

НаименованиеГНКалорийность
Семечки подсолнуха сухие2.5520
Арахис2.0552
Брокколи0.224
Грибы0.224
Салат листовой0.226
Салат-латук0.222
Помидоры0.424
Баклажаны0.524
Зеленый перец0.525

Инсулиновая и глюкагоновая реакция

В процессе потребление любого углевода, будь то сахар или сложный крахмал, организм запускает сразу две реакции, интенсивность которых будет зависеть от ранее рассмотренных факторов и в первую очередь, от выброса инсулина.

Важно понимать, что инсулин всегда выбрасывается в кровь импульсами. А это значит, что один сладкий пирожок для организма так же опасен, как 5 сладких пирожков. Инсулин регулирует густоту крови. Это необходимо, чтобы все клетки получали достаточное количество энергии, не работая в гипер- или гипо- режиме. Но самое главное, от густоты крови зависит скорость её движения, нагрузка на сердечную мышцу и возможность транспортировки кислорода.

Выброс инсулина – это естественная реакция. Инсулин дырявит все клетки в организме, способные воспринимать дополнительную энергию, и запирает её в них. В случае, если печень справилась с нагрузкой, в клетки помещается гликоген, если печень не справилась, то в те же клетки попадают жирные кислоты.

Таким образом, регуляция углеводного обмена происходит исключительно благодаря выбросам инсулина. Если его недостаточно (не хронически, а одноразово), у человека может возникнуть сахарное похмелье – состояние, при котором организм требует дополнительной жидкости для увеличения объемов крови, и разжижения её всеми доступными средствами.

Вторым важным фактором на этом этапе обмена углеводов выступает глюкагон. Этот гормон определяет, нужно ли печени работать с внутренними источниками или с внешними.

Под воздействием глюкагона печень выпускает готовый гликоген (не распавшийся), который был получен из внутренних клеток, и начинает собирать из глюкозы новый гликоген.

Именно внутренний гликоген инсулин и распределяет по клеткам в первое время (источник – учебник “Спортивная биохимия”, Михайлов).

Последующее распределение энергии

Последующее распределение энергии углеводов происходит в зависимости от типа сложения, и тренированности организма:

  1. У нетренированного человека с медленным обменом веществ. Гликогеновые клетки при снижении уровня глюкагона возвращаются в печень, где перерабатываются в триглицериды.
  2. У спортсмена. Гликогеновые клетки под воздействием инсулина массово запираются в мышцах, давая запас энергии для следующих упражнений.
  3. У неспортсмена с быстрым обменом веществ. Гликоген возвращается в печень, транспортируясь назад до уровня глюкозы, после чего насыщает кровь до пограничного уровня. Этим он провоцирует состояние истощения, так как несмотря на достаточное питание энергетическими ресурсами, клетки не имеют соответствующего количества кислорода.

Энергетический обмен – процесс, в котором участвуют углеводы. Важно понимать, что даже в отсутствии прямых сахаров, организм все равно будет расщеплять ткани до простейшей глюкозы, что приведет к уменьшению мышечной ткани или жировой прослойки (в зависимости от типа стрессовой ситуации).

Судьба углеводов

Джерри Брейнам

Целый ряд исследований мета- болической судьбы диетарных углеводов показывает, что набрать жир, просто поедая как можно больше углеводов, не так уж просто. Нутриционисты объясняют это несколькими причинами. Во-первых, для усвоения углеводов требуется больше энергии, чем в случае с жирами. Кроме того, при поступлении углеводов приоритетной задачей нашего организма становится восстановление в печени и мышцах запасов гликогена, синтез которого в основном регулируется теми энзимами, которые активируются инсулином. И пока хранилища гликогена не заполнятся, большая часть углеводов будет расходоваться именно на это.

Не менее важным аспектом метаболизма углеводов является его взаимосвязь с физической нагрузкой. Она и стала предметом исследования, в котором ученые наблюдали за влиянием отдыха и упражнений на усвоение пищи, состоявшей из макарон – богатого источника углеводов (1). Для определения дальнейшей метаболической судьбы частиц пищи туда были введены промаркированные атомы – трейсеры.

Три группы, состоявшие каждая из шести человек с хорошим здоровьем, но ведущих малоподвижный образ жизни, на протяжении некоторого времени употребляли либо маленькие (150 грамм), либо большие (400 грамм) порции макарон. При этом одни участники эксперимента не упражнялись совсем, другие проводили на велотренажере от 1,5 до 3 часов. Те, чьи тренировки были продолжительнее, работали с низкой интенсивностью. Уровень же нагрузки в коротких тренировках был высоким, но не максимальным. После тренировки субъекты съедали свои порции макарон, и на протяжении следующих восьми часов судьба углеводов тщательно отслеживалась.

В результате у тех, кто не упражнялся, но потреблял большие порции пищи, оксидация (сжигание) жиров была полностью подавлена, а небольшое количество глюкозы конвертировалось в 4-6 граммов жира. В отличие от них, у тренировавшихся было отмечено значительное повышение уровня оксидации жиров, несмотря на потребление высокоуглеводной пищи.

Читайте также:  Польза бобовых для фитнеса и активной жизни

Уровень оксидации глюкозы среди тех, кто тренировался с малой интенсивностью, был ниже, чем у субъектов, потреблявших большие порции макарон. У субъектов же, тренировавшихся с высокой или умеренной интенсивностью, его не происходило вовсе. Недостаток оксидации глюкозы в группах, получавших физическую нагрузку, объясняется тем, что дополнительная глюкоза, извлекаемая из больших порций пищи, использовалась для восполнения запасов гликогена, растраченного во время тренировки.

Ученые пришли к выводу, что после тренировки синтез жиров в организме полностью подавляется, даже если человек съедает огромное количество углеводов. Другим открытием стало то, что оксидация жиров после выполнения упражнений была почти одинаковой в группах низкой и умеренной интенсивности. Только у тех, кто ел макароны и не тренировался, имел место синтез жиров, да и то незначительный: в среднем 13,3 грамма глюкозы конвертировались в 4-6 граммов жира, то есть 4% от всей углеводной загрузки.

С другой стороны, авторы исследования указывают, что, если вы потребляете углеводов больше, чем необходимо организму для восполнения энергозатрат, они могут превращаться в жиры. То есть, избыточное потребление углеводов приводит к накоплению жира, и это – их обычная судьба в организме малоподвижных людей. Особенно это верно для тех, кто уже имеет лишний вес, что указывает на слабый термогенез и неполадки с инсулином. Например, избыточное высвобождение инсулина вследствие пониженной чувствительности к нему напрямую связано с количеством жира в организме.

Процесс превращения углеводов в жиры у разных людей протекает по-разному. Даже в рамках этого исследования субъекты конвертировали от 35 до 45 г глюкозы, полученной из макарон, в 12-16 г жира.

Итак, не следует беспокоиться об углеводах, съедаемых после интенсивной тренировки, даже если вы придерживаетесь низкоуглеводной диеты. Углеводы, поступающие в организм после нагрузки, в основном будут использованы для восстановления запасов гликогена. И если сразу же после тренировки не дать организму белки и углеводы, его восстановление будет замедлено, поскольку пополнить запасы столь необходимого ему гликогена будет просто неоткуда.

  1. Folch, N., et al. (2001). Metabolic response to small and large 13-C labeled pasta meals following rest or exercise in man. British J Nutr. 85:671-680.

Роль углеводов в энергетическом и пластическом обмене.

Раздел 2. Тема 4. Обмен углеводов (гликолиз)

Роль углеводов в энергетическом и пластическом обмене.

Биологическая роль углеводов определяется их энергетической ценностью. Процессы превращения углеводов обеспечивают 50-60 % суммарного энергообмена. Суточная потребность человека – 500 г.

Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада (катаболизма) и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.

Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген печени представляет собой резервный углевод. По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови. Гликоген откладывается также в мышцах. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.

Энергетическая функция углеводов. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50—60% суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии (4,1 ккал). В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена.

Пластическая функция углеводов. Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ 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.

Реакции гликолиза.

Эффект Пастера, эффект Кребтри.

Эффект Пастера – это снижение потребления глюкозы и прекращение продукции молочной кислоты клеткой в присутствии кислорода. Биохимический механизм эффекта заключается в конкуренции за пируват между пируватдегидрогеназой, превращающей пируват в ацетил-S-KoA, и лактатдегидрогеназой, превращающей пируват в лактат.

У пируватдегидрогеназы сродство гораздо выше и в обычных аэробных условиях она окисляет большую часть пировиноградной кислоты. Как только поступление кислорода уменьшается (недостаток кровообращения, тромбоз и т.п.) происходит следующее:

– внутримитохондриальные процессы дыхания не идут и НАДН в дыхательной цепи не окисляется,

– моментально накапливающийся в митохондриях НАДН тормозит цикл трикарбоновых кислот.

– ацетил-S-KoA не входит в ЦТК и ингибирует ПВК-дегидрогеназу.

В этой ситуации пировиноградной кислоте не остается ничего иного как превращаться в молочную.

При наличии кислорода ингибирование ПВК-дегидрогеназы прекращается и она, обладая большим сродством к пирувату, выигрывает конкуренцию.

Эффект Кребтри. Эффект был назван в честь английского биохимика Герберта Грейса Кребтри. При избытке сахара в среде и присутствии О2 процесс брожения увеличивается, то есть образуется больше этанола. Это обусловлено тем, что когда количество сахара становится слишком большим, дрожжи не успевают окислять его с помощью гликолиза, окислительного декарбоксилирования пирувата и ЦТК. Продукты и метаболиты двух последних процессов — NADH+Н + и ацетил-КоА – начинают оказывать ингибирующее влияние на дыхание. Дыхательная цепь перенасыщается, поэтому дрожжи «пускают» весь избыток сахара по альтернативному метаболическому пути, работающему в анаэробном режиме. Это приводит к образованию этанола и ускорению процесса брожения.

Регуляция скорости гликолитических реакций.

Раздел 2. Тема 4. Обмен углеводов (гликолиз)

Роль углеводов в энергетическом и пластическом обмене.

Биологическая роль углеводов определяется их энергетической ценностью. Процессы превращения углеводов обеспечивают 50-60 % суммарного энергообмена. Суточная потребность человека – 500 г.

Глюкоза крови является непосредственным источником энергии в организме. Быстрота ее распада (катаболизма) и окисления, а также возможность быстрого извлечения из депо обеспечивают экстренную мобилизацию энергетических ресурсов при стремительно нарастающих затратах энергии в случаях эмоционального возбуждения, при интенсивных мышечных нагрузках и др.

Глюкоза, поступающая в кровь из кишечника, транспортируется в печень, где из нее синтезируется гликоген. Гликоген печени представляет собой резервный углевод. По мере убыли глюкозы в крови происходит расщепление гликогена в печени и поступление глюкозы в кровь (мобилизация гликогена). Благодаря этому сохраняется относительное постоянство содержания глюкозы в крови. Гликоген откладывается также в мышцах. При работе мышц под влиянием фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное расщепление гликогена, являющегося одним из источников энергии мышечного сокращения.

Энергетическая функция углеводов. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50—60% суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии (4,1 ккал). В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена.

Пластическая функция углеводов. Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ 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.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ – конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Роль углеводов

Углеводы или сахариды, являются сахаром и крахмалом, которые предоставляют энергию людям и животным и целлюлозой, который составляет структуру растений. Углеводы, полезны и в то же время вредны, поскольку процесс современного производства пищевых продуктов изменил способ их употребления. Есть два типа углеводов, простые углеводы, или моносахариды и сложные или полисахариды.

Типы углеводов

Простые углеводы во фруктах и молочных продуктах, более легко усваиваются телом. Тело расщепляет простые углеводы, которые будут использоваться для энергии и расходует их очень быстро. Поэтому их иногда называют быстрыми углеводами. Они также находятся в обработанных и очищенных продуктах, таких как белый сахар, сладости, торт, кекс и пирог.

Читайте также:  Правда и мифы о витамине Д

Другой тип углевода, называемый сложным углеводом, занимает больше времени для расщепления и обычно находится в овощах (в виде целлюлозы), в цельных зернах хлеба, в макаронных изделиях, в неочищенном рисе и бобах. Продукты с неочищенным зерном, таким как неочищенный рис, хранят комплекс углеводов, в отличие от обработанного зерна, такого как белый рис. Это вызвано тем, что процесс очистки удаляет часть волокна и питательных веществ зерна. Порция цельного злака овсянки насытит вас и даст вам более длительную энергию, чем миска сладкого хлебного злака, так как тело по-разному обрабатывает и использует эти углеводы.

Усвоение углеводов

Печень разбивает углеводы на простой сахар или глюкозу, которая стимулирует производство инсулина в поджелудочной железе. Инсулин вырабатывается, чтобы заставить сахар проникнуть в клетки организма и использоваться в качестве энергии. Два различных типа углевода оказывают различное влияние на производство инсулина — простые углеводы расщепляются инсулином быстрее, и расходуются более быстро для получения энергии. Это объясняет, почему многие, закусывают шоколадным батончиком для быстрого восстановления энергии, чувствуя, что их энергетические уровни терпят крах, когда понижается уровень сахара в крови. Сложные углеводы требуют больше времени для расщепления, дают более длительную энергию и меньше стимулируют производство инсулина.

Если тело произведет слишком много глюкозы, то оно будет сохранено в печени и в мышечных клетках как гликоген, чтобы использоваться, когда тело будет нуждаться в дополнительной энергии. Любой оставшийся гликоген, который не сохранен в печени и мышечных клетках, сохраняется как жир. Тело использует непосредственное хранилище гликогена для резкого и кратковременного выброса глюкозы, чтобы давать энергию для выполнения кратковременных упражнений. В течение длительных периодов тренировок, таких как преодоление большого расстояния и напряженных тренировок, тело обращается к его толстому резерву, чтобы производить дополнительную энергию. Например, для преодоления 100-метровой дистанции тело спортсмена получает энергию только из гликогена печени и мышц, а во время бега на длинное расстояние и в лыжном спорте используются все ресурсы организма.

Прием углеводов

Определенное количество углеводов необходимо, чтобы тело функционировало должным образом. Недостаточное потребление может вызвать усталость, мышечные спазмы и слабую умственную функцию. Хотя углеводы – важная часть нашей диеты, тело может производить энергию из жира и одних только белков. В течение короткого времени можно обойтись без углеводов, но отказываться от углеводов вообще, может оказать негативное влияние на организм. Много диет с низким содержанием углевода рекламировались как здоровые, но, если дойти до крайности, они могут быть очень опасны для здоровья человека. Прием умеренного количества правильного типа углеводов сохранит всегда в форме.

Институт Медицины предлагает, чтобы 40-65% рациона взрослого человека включала углеводы, в то время как Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) рекомендует 55-75%. ВОЗ также рекомендует, чтобы не более чем 10% потребляемого углевода составляли простые углеводы.

Функции углеводов в организме

Углеводы, как и другие макронутриенты (жиры и белки), 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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.

Далее приведены основные группы и виды углеводов.

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)

Виды углеводов

Моносахариды

  • Глюкоза
    Моносахарид, бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, содержится практически в каждой углеводной цепочке.
  • Фруктоза
    Фруктовый сахар в свободном виде присутствует почти во всех сладких ягодах и плодах, самый сладкий из сахаров.
  • Галактоза
    Не встречается в свободной форме; в связанном с глюкозой виде он образует лактозу, молочный сахар.

Дисахариды

  • Сахароза
    Дисахарид, состоящий из комбинации фруктозы и глюкозы, имеет высокую растворимость. Попадая в кишечник, распадается на данные компоненты, которые затем всасываются в кровь.
  • Лактоза
    Молочный сахар, углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах.
  • Мальтоза
    Солодовый сахар, легко усваивается организмом человека. Образуется в результате объединения двух молекул глюкозы. Мальтоза возникает в результате расщепления крахмалов в процессе пищеварения.

Полисахариды

  • Крахмал
    Порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Крахмал является наиболее распространенным углеводом в рационе человека и содержится во многих основных продуктах питания.
  • Клетчатка
    Сложные углеводы, представляющие собой жесткие растительные структуры. Составная часть растительной пищи, которая не переваривается в организме человека, но играет огромную роль в его жизнедеятельности и пищеварении.
  • Мальтодекстрин
    Порошок белого или кремового цвета, со сладковатым вкусом, хорошо растворим в воде. Представляет собой промежуточный продукт ферментного расщепления растительного крахмала, в результате чего молекулы крахмала делятся на фрагменты – декстрины.
  • Гликоген
    Полисахарид, образованный остатками глюкозы; основной запасной углевод, нигде кроме организма не встречается. Гликоген, образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы в организме человека.

Основные углеводные источники для организма

Главными источниками углеводов из пищи являются: фрукты, ягоды и другие плоды, из приготовленных – хлеб, макароны, крупы, сладости. Картофель содержит углеводы в виде крахмала и пищевых волокон. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70—80 % глюкозы и фруктозы.

⚠ [ Все материалы носят ознакомительный характер. Отказ от ответственности krok8.com ]

Добавить комментарий