Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Классификация углеводов

2. Источники углеводов

3. Роль углеводов в жизнедеятельности человеческого организма

4. Потребность и нормирование углеводов

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Углеводы - обширный наиболее распространенный на Земле класс органических соединений, входящих в состав всех организмов и необходимых для жизнедеятельности человека и животных, растений и микроорганизмов. Углеводы являются первичными продуктами фотосинтеза, в кругообороте углерода они служат своеобразным мостом между неорганическими и органическими соединениями. Углеводы и их производные во всех живых клетках выполняют роль пластического и структурного материала, поставщика энергии, субстратов и регуляторов для специфических биохимических процессов.

1. Классификация углеводов

Углеводы по своей химической структуре можно разделить на простые (моно- и дисахариды) и сложные (полисахариды). Простые углеводы состоят из замкнутых в кольцо молекул с пятью (пентозы) или шестью (гексозы) атомами углерода. На каждый из атомов углерода в такой молекуле приходится два атома водорода и один атом кислорода. Отсюда и происходит их общее название (уголь + вода). Конечным продуктом обмена углеводов является вода и углекислый газ. Моносахариды различаются по своим свойствам (и названиям) в зависимости от того, сколько атомов углерода входит в молекулу, каким образом она свернута в кольцо, и от того, как при этом изгибаются углы получившегося пяти- или шестиугольника.

При соединении двух молекул моносахаридов образуются дисахариды; полисахариды состоят из прямых или разветвленных цепочек молекул моносахаридов различной длины. В молекуле животных углеводов гликогене может быть до 1 миллиона моносахаридов.

Эксперты Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ, 2002) предложили упрощенную классификацию углеводов:

2. Источники углеводов

Глюкоза - самый важный простой углевод

Наиболее важной из всех моносахаридов является глюкоза, так как она является структурной единицей (кирпичиком) для построения большинства пищевых ди- и полисахаридов. С пищей к нам поступают моно-, ди- и полисахариды. Всасываются в кишечнике моносахариды. Полисахариды в процессе движения по ЖКТ расщепляются на отдельные молекулы моносахаридов и всасываются в кровь в тонком кишечнике. С кровью воротной вены большая часть глюкозы (около половины) из кишечника поступает в печень, остальная глюкоза через общий кровоток транспортируется в другие ткани. Концентрация глюкозы в крови в норме поддерживается на постоянном уровне и составляет 3,33-5,55 мкмоль/л, что соответствует 80-100 мг в 100 мл крови.Транспорт глюкозы в клетки регулируется во многих тканях гормоном поджелудочной железы - инсулином. В клетке в ходе многостадийных химических реакций глюкоза превращаются в другие вещества, которые в конечном итоге окисляются до углекислого газа и воды, при этом выделяется энергия, используемая организмом для обеспечения жизнедеятельности. При снижении уровня глюкозы в крови или ее высокой концентрации и невозможности использования, как это происходит при диабете, наступает сонливость, может наступить потеря сознания (гипогликемическая кома).

Без присутствия инсулина глюкоза не поступит в клетку и не будет использована в качестве топлива. В этом случае в качестве топлива обычно используются жиры (это характерно для людей с сахарным диабетом). Скорость поступления глюкозы в ткани мозга и печени не зависит от инсулина и определяется только концентрацией ее в крови. Эти ткани называются инсулинонезависимыми.

Фруктоза - вкусный углевод

Является одним из самых распространенных углеводов фруктов. В отличие от глюкозы она может без участия инсулина проникать из крови в клетки тканей. По этой причине фруктоза рекомендуется в качестве наиболее безопасного источника углеводов для больных диабетом. Часть фруктозы попадает в клетки печени, которые превращают ее в более универсальное "топливо" - глюкозу, поэтому фруктоза тоже способна повышать уровень сахара в крови, хотя и в значительно меньшей степени, чем другие простые сахара. Фруктоза легче, чем глюкоза, способна превращаться в жиры. Основным преимуществом фруктозы является то, что она в 2,5 раза слаще глюкозы и в 1,7 - сахарозы. Ее применение вместо сахара позволяет снизить общее потребление углеводов.

Галактоза - молочный углевод

В продуктах в свободном виде не встречается. Она образует дисахарид с глюкозой - лактозу (молочный сахар) - основной углевод молока и молочных продуктов.

Лактоза

Расщепляется в желудочно-кишечном тракте до глюкозы и галактозы под действием фермента лактазы. Дефицит этого фермента у некоторых людей приводит к непереносимости молока. Дефицит этого фермента наблюдается примерно у 40% взрослого населения. Нерасщепленная лактоза служит хорошим питательным веществом для кишечной микрофлоры. При этом возможно обильное газообразование, живот "пучит". В кисломолочных продуктах большая часть лактозы сброжена до молочной кислоты, поэтому люди с лактазной недостаточностью могут переносить кисломолочные продукты без неприятных последствий. Кроме того, молочнокислые бактерии в кисломолочных продуктах подавляют деятельность кишечной микрофлоры и снижают неблагоприятные действия лактозы.

Сахароза - "пустой" углевод

Дисахарид, образованный молекулами глюкозы и фруктозы, - это сахароза. Содержание сахарозы в сахаре составляет 95%. Сахар быстро расщепляется в желудочно-кишечном тракте, глюкоза и фруктоза всасываются в кровь и служат источником энергии и наиболее важным предшественником гликогена и жиров. Его часто называют "носителем пустых калорий", так как сахар - это чистый углевод, он не содержит других питательных веществ, таких как, например, витамины, минеральные соли.При соединении двух молекул глюкозы образуется мальтоза - солодовый сахар. Ее содержат мед, солод, пиво, патока и хлебобулочные и кондитерские изделия, изготовленные с добавлением патоки.

Все полисахариды, представленные в пище человека, за редкими исключениями, являются полимерами глюкозы. Основным средством депонирования (накопления) углеводов в растениях является полисахарид - крахмал. У животных в этом качестве выступает гликоген.

Крахмал - распространенный углевод

Основной из перевариваемых полисахаридов. На его долю приходится до 80% потребляемых с пищей углеводов. Источником крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель. Больше всего крахмала содержат крупы: от 60% в гречневой крупе (ядрице) до 70% - в рисовой. В злаках меньше всего крахмала содержится в овсе и продуктах его переработки: толокне, овсяных хлопьях "Геркулес" - 49%. Макаронные изделия содержат от 62% до 68% крахмала, хлеб из ржаной муки в зависимости от сорта - от 33% до 49%, пшеничный хлеб и другие изделия из пшеничной муки - от 35% до 51% крахмала, мука - от 56% (ржаная) до 68% (пшеничная высшего сорта). Крахмала много и в бобовых продуктах - от 40% в чечевице до 44% в горохе. По этой причине сухие горох, фасоль, чечевицу, нут относят к зернобобовым. Особняком стоят соя, которая содержит только 3,5% крахмала, и соевая мука (10,0-15,5%). По причине высокого содержания крахмала в картофеле (15-18%) в диетологии его относят не к овощам, где основные углеводы представлены моно- и дисахаридами, а к крахмалистым продуктам наравне со злаковыми и зернобобовыми.

Основное отличие полисахаридов состоит с том, что при переваривании крахмала в желудочно-кишечном тракте происходит ферментативное расщепление и образование моносахаридов, главным из которых является глюкоза. Расщепление крахмала начинается в полости рта при участии слюны, которая частично расщепляет молекулярные связи, образуя менее крупные, чем крахмал молекулы - декстрины. А затем процесс переваривания происходит постепенно на протяжении всего ЖКТ.Молекула гликогена содержит до 1 млн. остатков глюкозы, следовательно, на синтез расходуется значительное количество энергии. Необходимость превращения глюкозы в гликоген связана с тем, что накопление значительного количества глюкозы в клетке привело бы к повышению осмотического давления, так как глюкоза хорошо растворимое вещество. Напротив, гликоген содержится в клетке в виде гранул, и мало растворим. Распад гликогена - гликогенолиз - происходит в период между приемами пищи. Гликоген - удобная форма накопления углеводов, имеющая активно разветвленную структуру, что позволяет быстро и эффективно расщеплять гликоген на глюкозу и оперативно использовать как источник энергии.

Гликоген - углевод про запас

Главная форма запаса углеводов у животных. Гликоген запасается, главным образом, в печени (до 6% от массы печени) и в мышцах, где его содержание редко превышает 1%. Запасы углеводов в организме нормального взрослого человека (массой 70 кг) после приема пищи составляют около 327 г: углевод моносахарид глюкоза крахмал

· гликоген печени 4,0% = 72 г (масса печени 1800 г); мышечный гликоген 0,7% = 245 г (масса мышц 35 кг); внеклеточная глюкоза 0,1% = 10 г (общий объем внеклеточной жидкости 10 л).

Функция мышечного гликогена состоит в том, что он является легкодоступным источником глюкозы, используемой в энергетических процессах в самой мышце. Гликоген печени используется для поддержания физиологических концентраций глюкозы в крови, прежде всего в промежутках между приемами пищи. Через 12-18 ч после приема пищи запас гликогена в печени почти полностью истощается. Содержание мышечного гликогена заметно снижается только после продолжительной и напряженной физической работы.

Пищевые волокна - комплексный углевод

Это комплекс углеводов: клетчатки (целлюлозы), гемицеллюлозы, пектинов, камедей (гумми), слизи, а также не являющегося углеводом лигнина. Таким образом, пищевые волокна - это большая группа веществ различной химической природы, источником которых служат растительные продукты. Некоторые авторы причисляют к пищевым волокнам аминосахара грибов и ракообразных, например хитин и хитозан.

Пищевых волокон много в отрубях, непросеянной муке и хлебе из нее, крупах с оболочками, бобовых, орехах. Меньше пищевых волокон в большинстве овощей, фруктов и ягод и особенно в хлебе из муки тонкого помола, макаронах, в очищенных от оболочек крупах (рис, манная крупа и др.)

3. Роль углеводов в жизнедеятельности человеческого организма

Основная функция углеводов - обеспечение энергией всех процессов в организме. Клетки способны получать из углеводов энергию, как при их окислении, т.е. "сгорании", так и в анаэробных условиях.

Часто резкое ограничение углеводов в диете ведет к значительным нарушениям обмена веществ. Особенно страдает при этом белковый обмен. Белки при дефиците углеводов используются не по назначению: они становятся источником энергии и участниками некоторых важных химических реакций. Это приводит к повышенному образованию азотистых веществ и, как следствие, к повышенной нагрузке на почки, нарушениям солевого обмена и другим, вредным для здоровья, последствиям. При достаточном поступлении углеводов с пищей белки используются, главным образом, для пластического обмена, а не для производства энергии. Таким образом, углеводы необходимы для рационального использования белков.

Углеводы являются составной частью молекул некоторых аминокислот, участвуют в построении ферментов, образовании нуклеиновых кислот, являются предшественниками образования жиров, иммуноглобулинов, играющих важную роль в системе иммунитета, и гликопротеидов - комплексов углеводов и белков, которые являются важнейшими компонентами клеточных оболочек.

При дефиците углеводов в пище организм использует для синтеза энергии не только белки, но и жиры. При усиленном распаде жиров могут возникнуть нарушения обменных процессов, связанные с ускоренным образованием кетонов (к этому классу веществ относится известный всем ацетон) и накоплением их в организме. Избыточное образование кетонов при усиленном окислении жиров и частично белков может привести к "закислению" внутренней среды организма и отравлению тканей мозга вплоть до развития ацидотической комы с потерей сознания.

4. Потребность и нормирование углеводов

Потребность в углеводах определяется величиной энергетических затрат, т. е. характером труда, возрастом и т. д. Средняя потребность в углеводах для лиц, не занятых тяжелым физическим трудом, равна 400--500 г в сутки, в том числе крахмала - 350--400 г, моно- и дисахаридов - 50--100 г, пищевых волокон (клетчатки и пектина) - 2 г. Нормирование углеводов должно производиться соответственно энергетической ценности суточного пищевого рациона. На каждую мегакалорию предусматривается 137 г углеводов.

Рекомендуемое суточное потребление углеводов для трудоспособного населения

Основным источником углеводов для детей должны быть фрукты, ягоды, соки, молоко (лактоза), сахароза. Количество сахара в детском питании не должно превышать 20 % общего количества углеводов. Резкое преобладание в рационе ребенка углеводов нарушает обмен и снижает устойчивость организма к инфекциям (возможны отставание в росте, общем развитии, ожирение).

· Избыток и недостаток углеводов в организме

Систематический избыток усвояемых углеводов в питании может способствовать возникновению ряда болезней. Самая первая из них - это ожирение. Оно в свою очередь способствует возникновению диабета и атеросклероза. Роковую роль играет при этом чрезмерное потребление сахарозы. Считается, что в отличие от крахмала сахароза (после расщепления до глюкозы и фруктозы) быстрее попадает в кровь, где вызывает превышение определенного порога -- верхней границы содержания глюкозы в крови, а это ведет к гликемии и усиленной секреции инсулина. Крахмал из-за относительно медленного распада вызывает более равномерное поступление сахара (глюкозы) в кровь и поэтому в меньшей степени, чем сахароза, способствует гликемии, если, конечно, его потребляют в таких же количествах, как и сахарозу. Кроме того, крахмал содержится чаще всего в продуктах с заметным количеством клетчатки (хлеб, картофель), которая снижает усвояемость почти всех пищевых веществ, в том числе и крахмала. Поэтому, ограничивая потребление углеводов, надо прежде всего ограничить потребление сахара и сахаристых изделий. Определенное содержание сахара в крови (натощак 80--100 миллиграммов в 100 миллилитрах) совершенно необходимо для нормальной жизнедеятельности человека. Сахар крови -- важный энергетический материал, доступный любой клетке организма. Избыток сахара превращается в первую очередь в животный полисахарид-гликоген, содержащийся в мышцах и больше всего в печени. При недостатке усвояемых углеводов в пище глюкоза в крови образуется из этих запасных полисахаридов. Важная роль в регулировании обмена глюкозы в крови принадлежит гормону поджелудочной железы -- инсулину. Если организм вырабатывает его в недостаточном количестве, то замедляются процессы использования глюкозы. Уровень глюкозы в крови повышается до 200--400 мг в 100 мл. Почки перестают задерживать такие высокие концентрации сахара в крови, и появляется сахар в моче. Такая болезнь называется сахарным диабетом. При этой болезни нужно резко ограничить в питании содержание простых Сахаров (в первую очередь сахарозы), которые вызывают увеличение концентрации глюкозы в крови. У фруктозы в отличие от глюкозы несколько иной путь превращений в организме. Она в большей степени задерживается печенью и поэтому меньше поступает в кровь, а поступив в кровь, скорее включается в различные обменные реакции. Фруктоза, правда, переходит в глюкозу в процессах обмена веществ, но увеличение концентрации глюкозы г, крови происходит при этом более плавно и постепенно, не вызывая обострения диабета. Установлено также, что фруктоза в значительно меньшей степени, чем сахароза и глюкоза, вызывает кариес зубов у подопытных животных и человека. Много фруктозы содержится в меде (около 37%), в винограде (7,7%), грушах и яблоках (5--6%), арбузе, крыжовнике, малине, черной смородине (около 4 %).

· Болезни при недостатке или избытке углеводов в питании

Запасы углеводов в печени (гликоген) быстро исчерпываются при дефиците их в питании. Особенно чувствительны к недостатку углеводов нервные и мышечные клетки. Резкий и длительный недостаток углеводов ведет к серьезным нарушениям в организме человека - отклонениям в обмене жиров, которые вызывают серьезное осложнение: сдвиг кислотно-щелочного равновесия в кислую сторону (ацидоз).

Для нормального жирового обмена надо, чтобы в рационе на 4 г жира было не менее 1 г углеводов. При недостатке углеводов значительно расходуются аминокислоты белков пищи и тканевых белков, что в свою очередь вызывает нарушения обмена витаминов и минеральных солей. Недостаток углеводов отрицательно отражается на самочувствии, физической и умственной работоспособности организма, которые быстро ликвидируются при употреблении необходимого количества углеводов.

Серьезное последствие углеводной недостаточности - снижение уровня сахара в крови (гипогликемия). Алиментарная гипогликемия может возникнуть при длительных перерывах между приемами пищи, т. е. нерегулярном питании. Гипогликемии подвержены люди с пониженным артериальным давлением. Гипогликемия может возникнуть при усиленной мышечной работе, особенно в условиях недостатка кислорода, при сильном нервно-психическом напряжении.

Признаки алиментарной гипогликемии: слабость, сонливость, головокружение, головные боли, чувство голода, тошнота, потливость, дрожь в руках. В тяжелых случаях возникают судороги, отмечается потеря сознания. Все это требует экстренной врачебной помощи (внутривенное введение глюкозы).

Систематическая перегрузка организма углеводами играет определенную роль в развитии атеросклероза, сахарного диабета, кариеса зубов и дефицита витамина В.

Заключение

Значение углеводов в питании человека весьма велико. Они служат важнейшим источником энергии, обеспечивая до 50-70 % общей калорийности рациона.

Способность углеводов быть высокоэффективным источником энергии лежит в основе их "сберегающего белок" действия. Хотя углеводы не принадлежат к числу незаменимых факторов питания и могут образовываться в организме из аминокислот и глицерина, минимальное количество углеводов суточного рациона не должно быть ниже 50-60 г.

С нарушением обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний: сахарный диабет, галактоземия, нарушение в системе депо гликогена, не толерантность к молоку и т.д. Следует отметить, что в организме человека и животного углеводы присутствуют в меньшем количестве (не более 2% от сухой массы тела), чем белки и липиды; в растительных организмах за счет целлюлозы на долю углеводов приходится до 80% от сухой массы, поэтому в целом в биосфере углеводов больше, чем всех других органических соединений вместе взятых Таким образом: углеводы играют огромную роль в жизни живых организмов на планете ученые считают, что примерно когда появилось первое соединение углевода, появилась и первая живая клетка.

Список использованной литературы

1. Бальсевич В.К. Питание человека. М., Интел, 2007/

2. Сотник Ж.Г., Заричанская Л.А. Белки, жиры и углеводы. М., Приор, 2011/

3. Алабин В. Г., Скрежко А. Д. Питание и здоровье. Минск, 2010/