Углеводы
Что такое углеводы
Углеводы — это органические вещества (биологические молекулы),
состоящие из углерода, водорода и кислорода.
Как правило, пропорция этих веществ в молекуле
выражается формулой Cm(H2O)n,
т.е. углерод + вода — откуда и пошло название углевод.
Например, химическая формула
глюкозы (простого углевода)
C6H12O6.
Функции углеводов в организме (биологическая роль)
Углеводы преимущественно используются организмом в качестве
источника энергии. Например, упрощённо процесс получения энергии из
глюкозы (основого и наиболее универсального углевода для человека и животных)
можно проиллюстрировать химической формулой:
C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + Энергия.
Т.е. глюкоза окисляется с образованием энергии, воды и углекислого газа.
В организме из углеводов также могут синтезироваться липиды и некоторые аминокислоты. И углеводы входят в состав некоторых компонентов клеток.
Список продуктов с большим количеством углеводов
Таблица содержания углеводов в продуктах питания.
Простые и сложные углеводы
Углеводы состоят из повторяющихся звеньев в виде цепочек. Каждое такое звено называется сахаридом. Организм для получения энергии сначала разбирает эти звенья (такой процесс называется гидролизом), а затем подвергает каждое звено гликолизу с последующим получением энергии.
Простые углеводы (быстрые)
Группу простых углеводов составляют моносахариды (один сахарид) и дисахариды (два сахарида). Их так же называют сахарами, они быстро и легко усваиваются.
Моносахариды
Простейшие углеводы состоят всего из одного сахарида и поэтому
получили название моносахариды (такие углеводы уже не распадаются гидролизом на более простые).
Фруктоза,
глюкоза и
галактоза
— это простые углеводы (моносахариды), они имеют
одинаковую химическую формулу C6H12O6, но различаются
пространственным строением и свойствами (такие молекулы называют изомерами).
Глюкоза и фруктоза в свободной форме содержатся в больших
количествах в ягодах и фруктах. Эти моносахариды также входят
в состав сложных углеводов: дисахаридов и полисахаридов.
Галактоза в природе в свободной форме встречается очень редко.
Дисахариды
Сахароза
— это дисахарид. В быту сахароза известна
как простой сахар (получаемый из сахарной свеклы и сахарного тростника).
Она состоит из двух сахаридов — фруктозы и глюкозы. Чтобы получить
из сахарозы глюкозу и фруктозу, организм подвергает её гидролизу
(в присутствии кислоты), что можно проиллюстрировать простой химической формулой:
C12H22O11 +
H2O
→
C6H12O6 +
C6H12O6
По аналогии дисахарид
лактоза
состоит из остатков двух моносахаридов:
глюкозы и галактозы.
Мальтоза
состоит из двух остатков глюкозы.
Сложные углеводы (медленные) — полисахариды
Сложные углеводы состоят из длинных разветвлённых цепочек сахаридов.
Сложные углеводы называют полисахаридами.
Полисахариды состоят из десятков, сотен или тысяч моносахаридов.
Клетчатка (целлюлоза)
и
крахмал
— это полисахариды.
При полном гидролизе (в процессе пищеварения) крахмал в
организме человека распадается на глюкозу.
Пищеварительные соки не способны разрушить клетчатку и выделить
глюкозу, но она так же необходима пищеварению.
Гликоген — «животный крахмал» — тоже полисахарид.
Организм синтезирует его из глюкозы и откладывает преимущественно
в печени и мышцах. При необходимости организм легко отщепляет
от этого полисахарида глюкозу и использует в качестве источника энергии.
Целлюлоза и хитин — полисахариды, выполняют роль опорного материала
растений и животных. Очень интересно, как сахариды с одной стороны,
являются прекрасным источником энергии, а с другой — структурными
элементами с большой механической прочностью, например, входят в
состав древесины или роговых оболочек насекомых.
Норма углеводов
Средняя суточная норма потребления углеводов составляет примерно 310 г. Потребление углеводов сильно зависит от дневной умственной и физической активности.
Относительная сладость углеводов
При употреблении простых углеводов мы ощущаем сладость. Если принять сладость сахарозы за 100, то сладость фруктозы будет равняться 173, а глюкозы — 74,3.
Относительная сладость | Процент от фруктозы | |
---|---|---|
Лактоза | 16,0 | 9.2% |
Галактоза | 32,1 | 18.6% |
Мальтоза | 32,5 | 18.8% |
Глюкоза | 74,3 | 42.9% |
Мёд | 97,0 | 56.1% |
Сахароза | 100,0 | 57.8% |
Фруктоза | 173,0 | 100% |
Откуда берутся углеводы в природе (биосинтез углеводов)
В природе углеводы синтезируют растения с помощью солнечной
энергии из неорганических веществ — воды и оксида углерода
— в процессе фотосинтеза:
xCO2 + yH2O
→
Cx(H2O)y + xO2
Травоядные животные получают эти углеводы напрямую от растений,
а хищники — поедая травоядных.