2.5 Органические вещества. Углеводы. Белки

Вопрос 1. Какие химические соединения назы­вают углеводами?

Углеводы — это обширная группа природ­ных органических соединений. Углеводы под­разделяют на три основных класса: моносаха­риды, дисахариды и полисахариды. Дисахарид представляет собой соединение двух моносаха­ридов; полисахариды являются полимерами моносахаридов. Углеводы выполняют в живых организмах энергетическую, запасающую и строительную функции. Последняя особенно важна для растений, клеточная стенка которых в основном состоит из полисахарида целлюло­зы. Именно углеводы древних живых существ (прокариотов и растений) стали основой для об­разования ископаемого топлива — нефти, газа, угля.

Вопрос 2. Что такое моно- и дисахариды? При­ведите примеры.

Моносахариды — это углеводы, количест­во атомов углерода (n) в которых относительно невелико (от 3 до 6-10). Моносахариды обыч­но существуют в циклической форме; наибо­лее важны среди них гексозы (n = 6) и пентозы (n = 5).

К гексозам относится глюкоза, кото­рая является важнейшим продуктом фотосин­теза растений и одним из основных источни­ков энергии для животных; широко распрост­ранена также фруктоза — фруктовый сахар, придающий сладкий вкус плодам и меду. Пен­тозы рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соеди­нение называют дисахаридом. Составные части (мономеры) дисахарида могут быть оди­наковыми либо разными. Так, две глюкозы об­разуют мальтозу, а глюкоза и фруктоза — са­харозу. Мальтоза является промежуточным продуктом переваривания крахмала; сахаро­за — тем самым сахаром, который можно ку­пить в магазине.

Вопрос 3. Какой простой углевод служит моно­мером крахмала, гликогена, целлюлозы?

Моносахариды, соединяясь друг с другом, могут образовывать полисахариды. Наиболее распространенные полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза) представляют собой длинные цепи особым образом соединенных молекул глюкозы. Глюкоза является гексозой (химическая формула С₆Н₁₂0₆) и обладает не­сколькими ОН-группами. За счет установле­ния связей между ними отдельные молекулы глюкозы способны формировать линейные (целлюлоза) либо ветвящиеся (крахмал, гли­коген) полимеры. Средний размер такого по­лимера — несколько тысяч молекул глюкозы.

Вопрос 4. Из каких органических соединений состоят белки?

Белки — это гетерополимеры, состоящие из 20 типов аминокислот, соединенных между собой особыми, так называемыми, пептидны­ми связями. Аминокислоты — органические молекулы, имеющие общий план строения: атом углерода, соединенный с водородом, кис­лотной группой (-СООН), аминогруппой (-NH₂) и радикалом. Разные аминокислоты (каждая имеет свое название) различаются лишь строением радикала. Образование пеп­тидной связи происходит за счет соединения кислотной группы и аминогруппы двух ами­нокислот, расположенных рядом в молекуле белка.

Вопрос 5. Как образуются вторичная и третич­ная структуры белка?

Цепь аминокислот, составляющая основу молекулы белка, является его первичной структурой. Между положительно заряжен­ными аминогруппами и отрицательно заря­женными кислотными группами аминокис­лот возникают водородные связи. Образование этих связей вызывает сворачивание белковой молекулы в спираль.

Белковая спираль — вторичная структура белка. На следующем этапе за счет взаимодей­ствий между радикалами аминокислот белок сворачивается в клубок (глобулу) или нить (фибриллу). Такую структуру молекулы назы­вают третичной; именно она является биоло­гически активной формой белка, обладающей индивидуальной специфичностью и опреде­ленной функцией.

Вопрос 6. Назовите известные вам функции белков.

Белки выполняют в живых организмах чрезвычайно разнообразные функции.

Одна из самых многочисленных групп бел­ков — ферменты. Они выполняют функцию катализаторов химических реакций и уча­ствуют во всех биологических процессах.

Многие белки выполняют структурную функцию, участвуя в образовании мембран и органоидов клетки. Белок коллаген входит в состав межклеточного вещества костной и со­единительной ткани, а кератин является ос­новным компонентом волос, ногтей, перьев.

Сократительная функция белков обес­печивает организму возможность двигаться посредством сокращения мышц. Эта функция присуща таким белкам, как актин и миозин.

Транспортные белки связывают и пере­носят различные вещества как внутри клетки, так и по всему организму. К ним относится, например, гемоглобин, который транспорти­рует молекулы кислорода и углекислого газа.

Белки-гормоны обеспечивают регулятор­ную функцию. Белковую природу имеет гор­мон роста (его избыток у ребенка приводит к гигантизму), инсулин, гормоны, регулирую­щие работу почек, и др.

Чрезвычайно важны белки, выполняющие защитную функцию. Иммуноглобулины (антитела) — основные участники иммунных реакций; они защищают организм от бактерий и вирусов. Фибриноген и ряд других белков плазмы крови обеспечивают свертывание кро­ви, останавливая кровопотерю.

Энергетическую функцию белки начи­нают выполнять при их избытке в пище либо, напротив, при сильном истощении клеток. Ча­ще мы наблюдаем, как пищевой белок, перева­риваясь, расщепляется до аминокислот, из ко­торых затем создаются белки, необходимые организму.

Вопрос 7. Что такое денатурация белка? Что может явиться причиной денатурации?

Денатурация — это утрата белковой мо­лекулой своего нормального («природного») строения: третичной, вторичной и даже пер­вичной структуры. При денатурации белко­вый клубок и спираль раскручиваются; водо­родные, а затем и пептидные связи разруша­ются. Денатурированный белок не способен выполнять свои функции. Причинами денату­рации являются высокая температура, ультра­фиолетовое излучение, действие сильных кис­лот и щелочей, тяжелых металлов, органиче­ских растворителей. Примером денатурации служит варка куриного яйца.

Содержимое сы­рого яйца жидкое и легко растекается. Но уже через несколько минут нахождения в кипятке оно меняет свою консистенцию, уплотняется. Причина — денатурация яичного белка альбу­мина: его клубковидные, растворимые в воде молекулы-глобулы раскручиваются, а затем соединяются друг с другом, образуя жесткую сеть.

2.5 Органические вещества. Углеводы. Белки

4.7 (93.33%) 3 votes

На этой странице искали :

• какие химические соединения называют углеводами
• какой простой углевод служит мономером крахмала гликогена целлюлозы
• из каких простых органических соединений состоят белки
• из каких органических соединений состоят белки
• что такое моно и дисахариды приведите примеры

Сохрани к себе на стену!

Органические вещества. Углеводы. Белки



Вспомните!

Какие вещества называют биологическими полимерами?

Это полимеры – высокомолекулярные соединения, входящие в состав живых организмов. Белки, некоторые углеводы, нуклеиновые кислоты.

Каково значение углеводов в природе?

Широко распространена в природе фруктоза — фруктовый сахар, который значительно слаще других сахаров. Этот моносахарид придаёт сладкий вкус плодам растений и мёду. Самый распространённый в природе дисахарид — сахароза, или тростниковый сахар, — состоит из глюкозы и фруктозы. Её получают из сахарного тростника или сахарной свёклы. Крахмал для растений и гликоген для животных и грибов являются резервом питательных веществ и энергии. Целлюлоза и хитин выполняют в организмах структурную и защитную функции. Целлюлоза, или клетчатка, образует стенки растительных клеток. По общей массе она занимает первое место на Земле среди всех органических соединений. По своему строению очень близок к целлюлозе хитин, который составляет основу наружного скелета членистоногих и входит в состав клеточной стенки грибов.

Назовите известные вам белки. Какие функции они выполняют?

Гемоглобин – белок крови, транспорт газов в крови

Миозин – белок мышц, сокращение мышц

Коллаген – белок сухожилий, кож, эластичность, растяжимость

Казеин – белок молока, питательное вещество

Вопросы для повторения и задания

1. Какие химические соединения называют углеводами?

Это обширная группа природных органических соединений. В животных клетках углеводы составляют не более 5% сухой массы, а в некоторых растительных (например, клуб ни картофеля) их содержание достигает 90% сухого остатка. Углеводы подразделяют на три основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

2. Что такое моно- и дисахариды? Приведите примеры.

Моносахариды состоят из мономеров, низкомолекулярные органические вещества. Моносахариды рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот.

Самый распространенный моносахарид – глюкоза. Глюкоза присутствует в клетках всех организмов и является одним из основных источников энергии для животных. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение называют дисахаридом. Самый распространённый в природе дисахарид — сахароза, или тростниковый сахар.

3. Какой простой углевод служит мономером крахмала, гликогена, целлюлозы?

Глюкоза

4. Из каких органических соединений состоят белки?

Длинные белковые цепи построены всего из 20 различных типов аминокислот, имеющих общий план строения, но отличающихся друг от друга по строению радикала. Соединяясь, молекулы аминокислот образуют так называемые пептидные связи. Две полипептидные цепи, из которых состоит гормон поджелудочной железы — инсулин, содержат 21 и 30 аминокислотных остатков. Это одни из самых коротких «слов» в белковом «языке». Миоглобин — белок, связывающий кислород в мышечной ткани, состоит из 153 аминокислот. Белок коллаген, составляющий основу коллагеновых волокон соединительной ткани и обеспечивающий её прочность, состоит из трёх полипептидных цепей, каждая из которых содержит около 1000 аминокислотных остатков.

5. Как образуются вторичная и третичная структуры белка?

Закручиваясь в виде спирали, белковая нить приобретает более высокий уровень организации — вторичную структуру. И наконец, спираль полипептида сворачивается, образуя клубок (глобулу). Именно такая третичная структура белка и является его биологически активной формой, обладающей индивидуальной специфичностью. Однако для ряда белков третичная структура не является окончательной. Вторичная структура – это полипептидная цепь, закрученная в спираль. Для более прочного взаимодействия во вторичной структуре, происходит внутримолекулярное взаимодействие с помощью –S–S– сульфидных мостиков между витками спирали. Это обеспечивает прочность данной структуры. Третичная структура – это вторичная спиральная структура закручена в глобулы – компактные комочки. Эти структуры обеспечивают максимальную прочность и большую распространенность в клетках по сравнению с другими органическими молекулами.

6. Назовите известные вам функции белков. Чем вы можете объяснить существующее многообразие функций белков?

Одна из основных функций белков – ферментативная. Ферменты – это белки-катализаторы, ускоряющие химические реакции в живых организмах. Ферментативная реакция – это химическая реакция, протекающая только при наличии фермента. Без фермента не протекает не одна реакции в живых организмах. Работа ферментов строго специфична, у каждого фермента свой субстрат, который он расщепляет. Фермент подходит к своему субстрату как «ключ к замку». Так, фермент уреаза регулирует расщепление мочевины, фермент амилаза – крахмала, а ферменты протеазы – белки. Поэтому для ферментов применяют выражение «специфичность действия».

Белки выполняют и другие разнообразные функции в организмах: структурная, транспортная, двигательная, регуляторная, защитная, энергетическая. Функции белков довольно многочисленны, так как лежат в основе многообразия проявления жизни. Это компонент биологических мембран, перенос питательных веществ, например, гемоглобин, работа мышц, гормональная функция, защита организма – работа антигенов и антител, и прочие важнейшие функции в организме.

7. Что такое денатурация белка? Что может явиться причиной денатурации?

Денатурация – это нарушения третичной пространственной структуры белковых молекул под действием различных физических, химических, механических и других факторов. Физические факторы – это температура, излучение, Химические факторы – это действие на белки любых химических веществ: растворители, кислоты, щелочи, концентрированные вещества и прочее. Механические факторы – встряхивание, давление, растяжение, скручивание и прочее.

Подумайте! Вспомните!

1. Используя знания, полученные при изучении биологии растений, объясните, почему в растительных организмах углеводов значительно больше, чем в животных.

Так как в основе жизни – питания растений лежит фотосинтез, это процесс образования сложных органических соединений углеводов из более простых неорганических углекислого газа и воды. Основной углевод синтезируемый растения для воздушного питания – глюкоза, также это может быть крахмал.

2. К каким заболеваниям может привести нарушение превращения углеводов в организме человека?

Регуляция углеводного обмена в основном осуществляется гормонами и центральной нервной системой. Глюкокортикостероиды (кортизон, гидрокортизон) тормозят скорость транспорта глюкозы в клетки тканей, инсулин ускоряет его; адреналин стимулирует процесс сахарообразования из гликогена в печени. Коре больших полушарий также принадлежит определенная роль в регуляции углеводного обмена, так как факторы психогенного характера усиливают образование сахара в печени и вызывают гипергликемию.

О состоянии углеводного обмена можно судить по содержанию сахара в крови (в норме 70—120 мг%). При сахарной нагрузке эта величина возрастает, но затем быстро достигает нормы. Нарушения углеводного обмена возникают при различных заболеваниях. Так, при недостатке инсулина наступает сахарный диабет.

Понижение активности одного из ферментов углеводного обмена — мышечной фосфорилазы — ведет к мышечной дистрофии.

3. Известно, что, если в рационе отсутствует белок, даже несмотря на достаточную калорийность пищи, у животных останавливается рост, изменяется состав крови и возникают другие патологические явления. Какова причина подобных нарушений?

В организме всего 20 различных типов аминокислот, имеющих общий план строения, но отличающихся друг от друга по строению радикала, они образуют разные белковые молекулы, если не употреблять белки, например, незаменимые, которые не могут в организме образовываться самостоятельно, а должны потребляться с пищей. Таким образом, если не есть белки, не смогут образовываться многие белковые молекулы внутри самого организма и возникнуть патологические изменения. Рост контролируется ростом костных клеток, основной любой клетки является белок; гемоглобин основной белок крови, который обеспечивает перенос основных газов в организме (кислород, углекислый газ).

4. Объясните трудности, возникающие при пересадке органов, опираясь на знания специфичности белковых молекул в каждом организме.

Белки являются генетическим материалом, так как в них записана структура ДНК и РНК организма. Тем самым белки имеют генетические особенности у каждого организма, в них зашифрована информация генов, в этом заключается трудность при пересадке от чужих (неродственных) организмов, так как у них различные гены, а значит и белки.

5. Оцените содержание белков, жиров и углеводов в продуктах питания (на основании данных, представленных на этикетках).

Урок 10. углеводы. глюкоза. олигоса- хариды. сахароза — Химия — 10 класс

Химия, 10 класс

Урок № 10. Углеводы. Глюкоза. Олигосахариды. Сахароза

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению углеводов, особенностям их строения. Рассмотрено влияние функциональных групп на свойства углеводов. Даётся характеристика химических свойств глюкозы и сахарозы. Объяснена биологическая роль углеводов и области их применения.

Глоссарий

Алкилирование – реакция образования простых эфиров в результате замещения атома водорода углеводородным радикалом в гидроксогруппе.

Ацилирование – реакция образования сложных эфиров в результате взаимодействия спиртов, в том числе многоатомных, с кислотами или кислотными ангидридами.

Брожение маслянокислое – превращение глюкозы под действием маслянокислых бактерий в масляную кислоту. Сопровождается выделением углекислого газа и водорода.

Брожение молочнокислое – превращение глюкозы под действием молочнокислых бактерий в молочную кислоту.

Брожение спиртовое – разложение глюкозы под действием дрожжей с образованием этилового спирта и углекислого газа.

Глюкоза – моносахарид состава С₆Н₁₂О₆, состоящий из 6 атомов углерода, 5 гидроксильных групп и альдегидной группы. Может существовать как в виде линейной, так и циклической молекул. Вступает в реакции окисления, восстановления, ацилирования, алкилирования, подвергается молочнокислому, спиртовому, маслянокислому брожению.

Крахмал – полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы.

Лактоза, или молочный сахар – дисахарид С₁₂Н₂₂О₁₁, состоящий из остатков глюкозы и галактозы, подвергается гидролизу, может окисляться до сахариновых кислот.

Моносахариды – углеводы, не подвергающиеся гидролизу, состоят из 3–10 атомов углерода, могут образовывать циклические молекулы с одним циклом (глюкоза, фруктоза, рибоза).

Невосстанавливающие углеводы – углеводы, не содержащие альдегидной группы и не способные к реакциям восстановления (фруктоза, сахароза, крахмал).

Олигосахариды – углеводы, образующие при гидролизе от 2 до 10 молекул моносахаридов (сахароза, лактоза).

Полисахариды – углеводы, образующие при гидролизе от нескольких десятков до сотен тысяч молекул моносахаридов (целлюлоза, крахмал).

Рибоза— моносахарид, относится к пентозам. Линейная молекула содержит альдегидную группу. Образует пятичленный цикл. Входит в состав РНК.

Сахароза – дисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы и β-фруктозы. Относится к невосстанавливающим углеводам, так как не содержит альдегидную группу и не может восстанавливать гидроксид меди (II) до одновалентного оксида меди и серебро из аммиачного раствора гидроксида серебра. Является многоатомным спиртом. Подвергается гидролизу.

Углеводы – кислородсодержащие органические соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп.

Фруктоза – моносахарид состава С₆Н₁₂О₆, относится к кетозам. Может существовать как в виде линейной молекулы, так и образовывать пятичленный цикл.

Целлюлоза – полисахарид, состоящий из остатков β-глюкозы.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

• Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Понятие об углеводах, их классификация

Углеводами называются кислородсодержащие органические соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп и обычно отвечающие общей формуле С_п(Н₂О)_т. К углеводам относятся глюкоза, фруктоза, рибоза, сахароза, лактоза, крахмал, целлюлоза и другие. Углеводы могут существовать как в виде линейных, так и циклических молекул. Углеводы, молекулы которых могут образовывать только один цикл, называют моносахаридами (глюкоза, фруктоза, рибоза). Если молекула углевода при гидролизе распадается на несколько (от двух до десяти моносахаридов), они называются олигосахаридами (сахароза, лактоза). Углеводы, образующие при гидролизе десятки, сотни и более моносахаридов, называются полисахаридами (крахмал, целлюлоза).

Моносахариды

В молекуле моносахарида может быть от двух до десяти атомов углерода. Все моносахариды имеют окончание -оза. В названии сначала указывается количество атомов углерода, а затем прибавляется окончание: триоза, тетроза, пентоза, гексоза.

Для живых организмов наиболее важны пентоза и гексоза. Моносахариды с альдегидной группой называют альдозами (например, глюкоза), а содержащие кетогруппу – кетозами (например, фруктоза). Нумерация атомов углерода в альдозах начинается с атома альдегидной группы, а в кетозах – с крайнего атома, наиболее близкого к карбонильной группе.

Глюкоза

Самым распространённым моносахаридом в природе является глюкоза. Она содержится в сладких ягодах и фруктах. Мёд также содержит много глюкозы.

Глюкоза относится к группе гексоз, так как содержит шесть атомов углерода. Молекулы глюкозы могут быть как линейными (D-глюкоза, альдоза), так и циклическими (α и β-глюкоза). Линейная молекула глюкозы содержит на конце альдегидную группу. Общей формулой С₆Н₁₂О₆ можно обозначить как глюкозу, так и фруктозу.

Фруктоза относится к кетозам и образуется пятичленный цикл. Она является изомером глюкозы. Фруктоза, также, как и глюкоза, может существовать в виде линейных и циклических молекул, в зависимости от положения заместителей у второго атома углерода различают α- и β-фруктозу.

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество. Она хорошо растворяется в воде, имеет сладкий вкус. Факт наличия в молекуле глюкозы альдегидной группы доказывает реакция «серебряного зеркала». С фруктозой эта реакция не идёт. Один моль глюкозы реагирует с пятью молями уксусной кислоты с образованием сложного эфира, что доказывает наличие в молекуле глюкозы пяти гидроксильных групп. Такая реакция называется ацилированием. Если к раствору глюкозы на холоде добавить растворы сульфата меди и щелочи, то вместо осадка образуется ярко-синее окрашивание. Эта реакция доказывает, что глюкоза – многоатомный спирт. Благодаря наличию в молекуле глюкозы альдегидной группы, она может не только вступать в реакцию «серебряного зеркала», но и восстанавливать гидроксид меди (II) до одновалентного оксида. Водород в присутствии никелевого катализатора восстанавливает глюкозу до сорбита – шестиатомного спирта. В реакциях с низшими спиртами в кислой среде или с йодистым метилом в щелочной среде гидроксильные группы участвуют в образовании простых эфиров – происходит реакция алкилирования.

Глюкоза, в зависимости от условий, вступает в реакции брожения с образованием различных продуктов. Под действием молочнокислых бактерий глюкоза превращается в молочную кислоту – этот процесс получил название «молочнокислое брожение». Он используется при изготовлении кисломолочных продуктов. В присутствии дрожжей глюкоза подвергается спиртовому брожению. Этот вид брожения используется при изготовлении алкогольных напитков, а также дрожжевого теста. В этом процессе, кроме спирта, образуется углекислый газ, который делает тесто пышным. Брожение глюкозы, в результате которого образуется масляная кислота, происходит под действием особых маслянокислых бактерий. Этот вид брожения применяют в производстве масляной кислоты, эфиры которой широко используют в парфюмерии. Но если маслянокислые бактерии попадут в пищевые продукты, они могут вызвать их гниение.

Одним из продуктов фотосинтеза, который идет с участием зеленых растений, является глюкоза. Для человека и животных глюкоза является основным источником энергии для осуществления обменных процессов. В организмах животных глюкоза накапливается в виде гликогена (полисахарида, образованного остатками глюкозы). В растениях глюкоза превращается в крахмал (полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы). Клеточные оболочки высших растений построены из целлюлозы (полисахарид, состоящий из остатков β-глюкозы).

В крови человека находится около 0,1% глюкозы. Этой концентрации достаточно для снабжения организма энергией. Но при заболевании, называемом «сахарный диабет», глюкоза не расщепляется, её концентрация в крови может достигать 12%, что приводит к серьёзным нарушениям в работе всего организма.

В лабораторных условиях глюкозу можно получить из формальдегида в присутствии гидроксида кальция. Впервые этот синтез осуществил Александр Михайлович Бутлеров в 1861 году. В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала под действием серной кислоты.

Сахароза

Самым распространенным дисахаридом является сахароза. В природе она в большом количестве находится в свёкле и в сахарном тростнике. Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы.

Сахароза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, в два раза слаще глюкозы. Температура плавления равна 160 ^оС. В результате реакции сахарозы с гидроксидом меди появляется ярко-синее окрашивание, что характерно для многоатомных спиртов, но при нагревании раствора красный осадок не образуется, что указывает на отсутствие альдегидной группы. В присутствии минеральных кислот при нагревании сахароза подвергается гидролизу, распадаясь на α-глюкозу и β-фруктозу. Если к суспензии известкового молока прилить раствор сахарозы, то осадок растворяется. Образуется растворимый в воде сахарат кальция. Эта реакция лежит в основе получения сахарозы из сахарной свеклы и сахарного тростника. Если через раствор сахарата кальция пропустить углекислый газ, то образуется осадок карбоната кальция и раствор сахарозы.

Сахарозу применяют в пищевой промышленности для изготовления кондитерских изделий, консервирования (джемы, варенья, компоты).

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчет количества реагента, необходимого для реакции с глюкозой

Условие задачи: Для получения ацетоуксусного эфира глюкозы на 1 моль глюкозы необходимо 5 моль уксусной кислоты. Сколько граммов 35%-ного раствора уксусной кислоты требуется, чтобы полностью прореагировать с 10 г глюкозы, если выход продукта реакции равен 75%?

Ответ запишите в виде целого числа.

Шаг первый: найдём молярные массы глюкозы и уксусной кислоты.

М(С₆Н₁₂О₆) = 6·12 + 12·1 + 6·16 = 180 (г/моль).

М(СН₃СООН) = 2·12 + 1·16 + 4·1 = 60 (г/моль).

Шаг второй: Найдём массу уксусной кислоты, которая вступает в реакцию с 10 г глюкозы. Для этого составим пропорцию:

180 г глюкозы реагирует с 5·60 г уксусной кислоты;

10 г глюкозы реагирует с х₁ г уксусной кислоты.

(г).

Шаг третий: Найдём массу уксусной кислоты с учетом выхода продукта реакции. Для этого составим пропорцию:

16,7 г уксусной кислоты прореагирует с 75% глюкозы;

х₂ г уксусной кислоты прореагирует со 100% глюкозы.

(г).

Шаг четвёртый: Найдём массу 35%-ного раствора уксусной кислоты, в котором содержится 22,2 г кислоты. Для этого составим пропорцию:

В 100 г раствора содержится 35 г кислоты;

в х₃ г раствора содержится 22,2 г кислоты.

(г)

Ответ: 63

2. Расчёт количества энергии, полученной организмом при расщеплении глюкозы.

Условие задачи: В процессе расщепления 1 моль глюкозы в организме человека выделяется 200 кДж энергии. В сутки старшекласснику необходимо 12500 кДж энергии. Какой процент от суточной потребности в энергии восполнит ученик, съевший 200 г винограда, если содержание глюкозы в винограде составляет 30%? Ответ запишите с точностью до десятых долей.

Шаг первый: Найдём молярную массу глюкозы:

М(С₆Н₁₂О₆) = 6·12 + 12·1 + 6·16 = 180 (г/моль).

Шаг второй: Найдём массу глюкозы, которая содержится в 200 г винограда.

Для этого массу винограда умножим на 30% и разделим на 100%:

г.

Шаг третий: Найдём количество моль глюкозы, которое содержится в 60 г этого углевода.

Для этого массу глюкозы разделим на её молярную массу:

(моль).

Шаг четвёртый: Найдём количество энергии, которая выделится при расщеплении 0,33 моль глюкозы.

Для этого составим пропорцию:

При расщеплении 1 моль глюкозы выделяется 200 кДж энергии;

при расщеплении 0,33 моль глюкозы выделяется х₁ кДж энергии.

(кДж).

Шаг пятый: Найдём, какой процент от суточной потребности составляет это количество энергии.

Для этого составим пропорцию:

12500 кДж составляет 100% суточной потребности;

66 кДж составляет х₂% суточной потребности.

(%).

Ответ: 0,5.

Углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды).

Углеводы — органические соединения, чаще всего природного происхождения, состоящие только из углерода, водорода и кислорода.

Углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности всех живых организмов.

Свое название данный класс органических соединений получил за то, что первые изученные человеком углеводы имели общую формулу вида C_x(H₂O)_y . Т.е. их условно посчитали соединениями углерода и воды. Однако позднее оказалось, что состав некоторых углеводов отклоняется от этой формулы. Например, такой углевод как дезоксирибоза имеет формулу С₅Н₁₀О₄. В то же время существуют некоторые соединения, формально соответствующие формуле C_x(H₂O)_y, однако к углеводам не относящиеся, как, например, формальдегид (СН₂О) и уксусная кислота (С₂Н₄О₂).

Тем не менее, термин «углеводы» исторически закрепился за данным классом соединений, в связи с чем повсеместно используется и в наше время.

Классификация углеводов

В зависимости от способности углеводов расщепляться при гидролизе на другие углеводы с меньшей молекулярной массой их делят на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды, олигосахариды, полисахариды).

Как легко догадаться, из простых углеводов, т.е. моносахаридов, нельзя гидролизом получить углеводы с еще меньшей молекулярной массой.

При гидролизе одной молекулы дисахарида образуются две молекулы моносахарида, а при полном гидролизе одной молекулы любого полисахарида получается множество молекул моносахаридов.

Химические свойства моносахаридов на примере глюкозы и фруктозы

Самыми распространенными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, имеющие следующие структурные формулы:

Как можно заметить, и в молекуле глюкозы, и в молекуле фруктозы присутствует по 5 гидроксильных групп, в связи с чем их можно считать многоатомными спиртами.

В составе молекулы глюкозы имеется альдегидная группа, т.е. фактически глюкоза является многоатомным альдегидоспиртом.

В случае фруктозы можно обнаружить в ее молекуле кетонную группу, т.е. фруктоза является многоатомным кетоспиртом.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как карбонильных соединений

Все моносахариды могут реагировать в присутствии катализаторов с водородом. При этом карбонильная группа восстанавливается до спиртовой гидроксильной. Так, в частности, гидрированием глюкозы в промышленности получают искусственный подсластитель – гексаатомный спирт сорбит:

Молекула глюкозы содержит в своем составе альдегидную группу, в связи с чем логично предположить, что ее водные растворы дают качественные реакции на альдегиды. И действительно, при нагревании водного раствора глюкозы со свежеосажденным гидроксидом меди (II) так же, как и в случае любого другого альдегида, наблюдается выпадение из раствора кирпично-красного осадка оксида меди (I). При этом альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной – образуется глюконовая кислота:

Также глюкоза вступает и в реакцию «серебряного зеркала» при действии на нее аммиачного раствора оксида серебра. Однако, в отличие от предыдущей реакции вместо глюконовой кислоты образуется ее соль – глюконат аммония, т.к. в растворе присутствует растворенный аммиак:

Фруктоза и другие моносахариды, являющиеся многоатомными кетоспиртами, в качественные реакции на альдегиды не вступают.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как многоатомных спиртов

Поскольку моносахариды, в том числе глюкоза и фруктоза, имеют в составе молекул несколько гидроксильных групп. Все они дают качественную реакцию на многоатомные спирты. В частности, в водных растворах моносахаридов растворяется свежеосажденный гидроксид меди (II). При этом вместо голубого осадка Cu(OH)₂ образуется темно-синий раствор комплексных соединений меди.

Реакции брожения глюкозы

Спиртовое брожение

При действии на глюкозу некоторых ферментов глюкоза способна превращаться в этиловый спирт и углекислый газ:

Молочнокислое брожение

Помимо спиртового типа брожения существует также и немало других. Например, молочнокислое брожение, которое протекает при скисании молока, квашении капусты и огурцов:

Особенности существования моносахаридов в водных растворах

Моносахариды существуют в водном растворе в трех формах – двух циклических (альфа- и бета-) и одной нециклической (обычной). Так, например, в растворе глюкозы существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в циклических формах отсутствует альдегидная группа, в связи с тем что она участвует в образовании цикла. На ее основе образуется новая гидроксильная группа, которую называют ацетальным гидроксилом. Аналогичные переходы между циклическими и нециклической формами наблюдаются и для всех других моносахаридов.

Дисахариды. Химические свойства.

Общее описание дисахаридов

Дисахаридами называют углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, связанных между собой за счет конденсации двух полуацетальных гидроксилов либо же одного спиртового гидроксила и одного полуацетального. Связи, образующиеся таким образом между остатками моносахаридов, называют гликозидными. Формулу большинства дисахаридов можно записать как C₁₂H₂₂O₁₁.

Наиболее часто встречающимся дисахаридом является всем знакомый сахар, химиками называемый сахарозой. Молекула данного углевода образована циклическими остатками одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Связь между остатками дисахаридов в данном случае реализуется за счет отщепления воды от двух полуацетальных гидроксилов:

Поскольку связь между остатками моносахаридов образована при конденсации двух ацетальных гидроксилов, для молекулы сахара невозможно раскрытие ни одного из циклов, т.е. невозможен переход в карбонильную форму. В связи с этим сахароза не способна давать качественные реакции на альдегиды.

Подобного рода дисахариды, которые не дают качественные реакции на альдегиды, называют невосстанавливающими сахарами.

Тем не менее, существуют дисахариды, которые дают качественные реакции на альдегидную группу. Такая ситуация возможна, когда в молекуле дисахарида остался полуацетальный гидроксил из альдегидной группы одной из исходных молекул моносахаридов.

В частности, в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, а также гидроксидом меди (II) подобно альдегидам вступает мальтоза. Связано это с тем, что в её водных растворах существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в водных растворах мальтоза существует в виде двух форм – с двумя циклами в молекуле и одним циклом в молекуле и альдегидной группой. По этой причине мальтоза, в отличие от сахарозы, дает качественную реакцию на альдегиды.

Гидролиз дисахаридов

Все дисахариды способны вступать в реакцию гидролиза, катализируемую кислотами, а также различными ферментами. В ходе такой реакции из одной молекулы исходного дисахарида образуется две молекулы моносахарида, которые могут быть как одинаковыми, так и различными в зависимости от состава исходного моносахарида.

Так, например, гидролиз сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы в равных количествах:

А при гидролизе мальтозы образуется только глюкоза:

Дисахариды как многоатомные спирты

Дисахариды, являясь многоатомными спиртами, дают соответствующую качественную реакцию с гидроксидом меди (II), т.е. при добавлении их водного раствора ко свежеосажденному гидроксиду меди (II) нерастворимый в воде голубой осадок Cu(OH)₂ растворяется с образованием темно-синего раствора.

Полисахариды. Крахмал и целлюлоза

Полисахариды — сложные углеводы, молекулы которых состоят из большого числа остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями.

Есть и другое определение полисахаридов:

Полисахаридами называют сложные углеводы, молекулы которых образуют при полном гидролизе большое число молекул моносахаридов.

В общем случае формула полисахаридов может быть записана как (C₆H₁₀O₅)_n.

Крахмал – вещество, представляющее собой белый аморфный порошок, не растворимый в холодной воде и частично растворимый в горячей с образованием коллоидного раствора, называемого в быту крахмальным клейстером.

Крахмал образуется из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза в зеленых частях растений под действием энергии солнечного света. В наибольших количествах крахмал содержится в картофельных клубнях, пшеничных, рисовых и кукурузных зернах. По этой причине указанные источники крахмала и являются сырьем для его получения в промышленности.

Целлюлоза – вещество, в чистом состоянии представляющее собой белый порошок, не растворимый ни в холодной, ни в горячей воде. В отличие от крахмала целлюлоза не образует клейстер. Практически из чистой целлюлозы состоит фильтровальная бумага, хлопковая вата, тополиный пух. И крахмал, и целлюлоза являются продуктами растительного происхождения. Однако, роли, которые они играют в жизни растений, различны. Целлюлоза является в основном строительным материалом, в частности, главным образом ей образованы оболочки растительных клеток. Крахмал же несет в основном запасающую, энергетическую функцию.

Химические свойства крахмала и целлюлозы

Горение

Все полисахариды, в том числе крахмал и целлюлоза, при полном сгорании в кислороде образуют углекислый газ и воду:

Образование глюкозы

При полном гидролизе как крахмала, так и целлюлозы образуется один и тот же моносахарид – глюкоза:

Качественная реакция на крахмал

При действии йода на что-либо, в чем содержится крахмал, появляется синее окрашивание. При нагревании синяя окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.

При сухой перегонке целлюлозы, в частности древесины, происходит ее частичное разложение с образованием таких низкомолекулярных продуктов как метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и т.д.

Поскольку и в молекулах крахмала, и в молекулах целлюлозы имеются спиртовые гидроксильные группы, данные соединения способны вступать в реакции этерификации как с органическими, так и с неорганическими кислотами:

Углеводы простые и сложные — источник энергии

Приветствую Вас, дорогие читательницы!

Интересная вещь, каждая уважающая себя женщина считает, что она хорошо разбирается в вопросах питания и здорового образа жизни, однако на вопрос: «Что такое углеводы, зачем они организму и в каких продуктах они содержатся?» она нередко тушуется и старается увильнуть от ответа.

Поэтому я решила провести сегодня ликбез на тему этих сложных и простых компонентов, чтобы вы могли блеснуть своими безупречными знаниями в очередной беседе с подружками за чашкой ароматного экспрессо, тем самым утвердив свой непоколебимый авторитет в сфере здорового питания.

Для начала хочу сказать, что мы живем благодаря регулярному, а у некоторых  не особо,  поступлению основных питательных нутриентов, из которых состоит любой продукт. А именно:

• белки
• жиры
• углеводы

Из этих веществ, и не только, строится и функционирует весь наш организм. У каждого нутриента имеется своя роль. Сегодня мы поговорим об углеводах, а следующие статьи будут посвящены белкам и жирам. Еще позже я буду рассказывать о других биологически значимых нутриентах, но эти три составляющие — основа нашей жизни. Так что подписывайтесь на новости блога, чтобы читать новые статьи , как только они будут опубликованы.

Углеводы — это русскоязычное обозначение от слова carbohydrates (лат. carbo — уголь, греч. hydоr — вода). Другими словами это органическое вещество, состоящее из атомов углерода, водорода и кислорода, а по сути это соединение углерода и воды. Углеводы являются важнейшим компонентом в строении всего живого на Земле. В растительном мире доля углеводов составляет до 80 % от сухой массы растения, в животном — всего лишь 2-3 %. Именно поэтому углеводы чаще встречаются в растительной пище и практически незаметны в животной.

Этот класс биологических веществ очень разнообразен, но мы привыкли называть углеводами что-то, что входит или не входит в состав определенного продукта и указан на этикетке. Углеводы могут выполнять множество разнообразных функций и я об этом остановлюсь подробнее, но чуть позже.

По своему биохимическому строению углеводы могут быть:

• простыми
• сложными

Есть еще понятие медленных и быстрых углеводов, но оно уже относится к скорости всасывания или усвоения, а не строению. Такое разделение я буду рассматривать в статье про гликемический индекс, которая скоро будет опубликована. Сразу оговорюсь, что сложные углеводы могут быть как медленными, так и быстрыми. Заинтриговала? Ждите следующую статью.

Простые углеводы ↑

Углеводы состоят из отдельных единиц, которые называют сахаридами. Самым простым и распространенным углеводом является глюкоза. Глюкоза — это моносахарид, т. е. состоит из одной молекулы и в природе встречается в свободном виде. Соединяясь еще с одной такой же молекулой или другим видом моносахарида образуется дисахарид, а при присоединении еще одной — трисахарид и т.д.

Когда цепочка углевода состоит из множества соединенных между собой моносахаридов, то ее называют полисахарид и это уже сложный углевод, о котором я буду говорить ниже.

К простым сахарам относят не только глюкозу. Моносахаридов очень много в природе, но они редко встречаются в свободном виде, а чаще в составе ди- или полисахаридов, гликопротеинов, нуклеиновых кислот. Широко известными и часто встречающимися являются:

фруктоза
манноза
галактоза
ксилоза
рибоза

Дисахаридов тоже великое множество, я перечислю только наиболее значимые:

лактоза (молочный сахар) состоит из глюкозы и галактозы
сахароза (обычный сахар) состоит из глюкозы и фруктозы
мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух молекул глюкозы

Все эти дисахариды вы встречаете в повседневной жизни и они сладкие на вкус, однако бывают углеводы не имеющие сладкий вкус.

Разновидностью простых углеводов являются олигосахариды (от греч. олигос — немногий). Обычно они состоят из 3-10 остатков моносахаридов. Самый известный олигосахарид — рафиноза, состоящая из трех остатков (глюкоза, галактоза и фруктоза). Этот углевод содержится в сахарной свекле. Вероятно поэтому наш кусковой сахар называют рафинадом, потому как весь сахар в России производят именно из сахарной свеклы.

Простые углеводы находятся в тех продуктах питания, которые имеют сладкий вкус. Например, все конфеты и шоколад, сладкая выпечка, варенье, мед, обычный сахарный песок, фрукты и ягоды.

↑

Новая статья на блоге: «В чем разница между обменом веществ и метаболизмом?«

Сложные углеводы ↑

К сложным углеводам относят полисахариды, имеющие в своем составе десятки, сотни и даже тысячи моносахаридов, соединенные между собой разными связями. Полисахаридами являются следующие вещества и вы их отлично знаете:

крахмал (резервный углевод, синтезирующийся в растениях при фотосинтезе и распадающийся на молекулы глюкозы)

инулин (резервный углевод растений, распадающийся на молекулы фруктозы)

гликоген (резервный углевод, синтезирующийся в печени и мышцах высших животных и человека и распадающийся на молекулы глюкозы)

целлюлоза или клетчатка (структурный углевод в растительном мире, оказывает опорную функцию, входит в состав клеточной стенки)

пектин (структурный углевод растений, обеспечивает тургор и засухоустойчивость)

хитин (структурный углевод в составе оболочки членистоногих, беспозвоночных и некоторых грибов и бактерий)

В контексте питания сложными углеводами называют те продукты, которые имеют несладкий вкус. Например, крупы и зерновые, овощи, имеющие много клетчатки и крахмала, макаронные и хлебобулочные изделия, бобовые и пр.

Сложные углеводы являются одним из основных, но не единственным, источником энергии растений, животных и человека, которая образуется в процессе их метаболизма. Все сложные углеводы, попадая в организм расщепляются до простейших моносахаридов. Только в таком виде из моносахаридов образуется энергия. При окислении 1 г углеводов образуется 4 Ккал энергии. Помимо энергетической функции полисахариды выполняют много других функций, таких как:

• Опорная и строительная функция. Клетчатка структурный компонент клеточной стенки растений, а хитин защищает внутренние органы членистоногих и входит в состав клеточной стенки грибов.
• Участвуют во внутренней жизни клетки, участвуют в построении носителей генетической информации (ДНК и РНК).
• Регулируют осмотическое давление крови, которое зависит от концентрации глюкозы крови.
• Входят в состав множества рецепторов, чтобы принимать и передавать сигналы клетке от других клеток и молекул.
• У растений оказывают защитную роль. Шипы и колючки — это отмершие и высохшие клетки, а точнее их клеточные стенки.
• Участие в работе иммунной системы. Клетчатка и другие полисахариды являются источником питания для флоры кишечника, участвующей в непосредственном иммунном ответе.
• Резервные энергетические запасы углеводов создаются в виде гликогена у животных и человека, а в растительном мире это крахмал и инулин.

Вступайте в наш здоровый клуб и читайте новые статьи по уходу за лицом и телом, а также советы по здоровью и спорту.

В человеческом организме углеводы выполняют в основном роль энергетического субстрата, для синтеза АТФ — вещества, которое и является той самой мерой энергии, которое используется для всех процессов происходящих в организме. Однако, углеводы не единственные.

Другими словами, без АТФ ничего не синтезируется и не распадается в организме. Также небольшое количество углеводов входит в состав сложных молекул, например, гликопротеинов, нуклеиновых кислот, в состав рецепторов клеток. А клетчатка помогает хорошему пищеварению и работе иммунной системы.

И напоследок супер полезное видео от Константина Монастырского об углеводах.

На этом я хочу закончить свою статью. Теперь вы знаете, что такое углеводы с биохимической точки зрения и для чего они нужны. В своей следующей статье я хочу поговорить о том, почему же простые углеводы такие вредные и чем полезны сложные? Поделитесь статьей с подругами через кнопки соц. сетей, вам пустяк, а мне приятно)

С теплотой и заботой, Равила.

Похожие записи

 

Что такое углеводы и какие из них простые

Что происходит с оставшейся глюкозой

Когда клетки получили питание, излишек глюкозы упаковывается в сложный углевод гликоген. Гликоген похож на крахмал. В отличие от глюкозы он не окисляется в клетках, поэтому организм использует гликоген для краткосрочного хранения глюкозы. Этот запас позволяет поддерживать баланс энергии в перерывах между едой, когда уровень глюкозы в крови снижается.

Гликоген запасается в печени и мышцах. Когда его запасы созданы, неизрасходованная глюкоза трансформируется в жир.

Когда организм использует гликоген

Через 1-2 часа после еды уровень глюкозы и инсулина в крови снижается. На это реагирует поджелудочная железа и начинает синтезировать гормон глюкагон.

Этот гормон передает печени и мышцам сигнал о том, что пора распаковывать гликоген. Гликоген в мышцах используется локально. Глюкоза из печени снова попадает в кровь и обеспечивает энергией клетки, только теперь не из внешних продуктов, а из внутренних запасов. Это позволяет дождаться следующего приема пищи, в который уже восполнить запасы глюкозы и гликогена.

Тогда что не так с простыми углеводами?

С точки зрения эволюции, сахар – это супер. Он помогал выжить в суровых условиях, когда будущее полностью зависело от поиска еды.

Проблемы с простыми углеводами начались недавно, когда сахара в рационе человека стало неоправданно много, а его источником стали искусственные продукты, которые не содержат других полезных веществ. Количество поступающего в организм сахара резко возросло, а его избыток стал приводить к ожирению и сердечно-сосудистым заболеваниям. У сахаров есть два больших минуса: они вызывают резкий скачок глюкозы в крови и занимают значительную долю суточной нормы калорий, не принося организму никакой пользы.

Организм очень быстро усваивает простые углеводы, а поджелудочная железа не может сразу же ответить нужным количеством инсулина. Глюкоза остается в кровеносных сосудах и чрезмерно стимулирует бета-клетки поджелудочной железы, но как только синтезируется достаточное количество инсулина, глюкоза врывается в клетки и уровень сахара в крови резко падает. Эти взлеты и падения делают нас более восприимчивыми к голоду и пищевым пристрастиям; они также могут вызвать перепады настроения и продуктивности. Этих американских горок можно было бы избежать, если бы углеводы усваивались медленнее, как это делают сложные углеводы.

Всё, что нужно знать об углеводах — Wonderzine

Стоит ли исключать углеводы из рациона

Существенно ограничивать углеводы — значит лишать мозг питательных веществ, истощать нервную систему и наносить вред мышечной ткани. Именно к ней организм обращается за запасами энергии, когда она нужна срочно, в частности для бытовых физических нагрузок не дольше 2–3 минут. Во время активности интенсивностью пониже (например, ходьбы), расходуется в основном жир, но в качестве второй составляющей энергетического коктейля у тех, кто отказался от углеводов и не ест достаточно белков, тело будет использовать мышечную ткань. Как следствие, она уменьшится в объёме.

В свою очередь, чрезмерное количество белка в условно «безуглеводном» рационе со временем может привести к чрезмерной нагрузке почек и печени. Связь недостатка углеводов и повышенной ломкости костей, скорее всего, очередной миф. Зато понятно, что в непродуманном рационе с низким содержанием углеводов нередко бывает повышена дневная доля не только белков, но и насыщенных жиров и трансжиров. Это может привести к скачку «вредного» холестерина в крови и, как следствие, повышению риска сердечно-сосудистых заболеваний. 

Заменяя жирные и сладкие продукты на пищу с высоким содержанием клетчатки и цельные крахмалистые продукты, можно существенно повысить питательность рациона, при этом уменьшив привычную порцию без вреда для организма. Считается, что в более-менее сбалансированном меню взрослого человека, в зависимости от индивидуальных особенностей организма и уровня физической активности, около 20–35 % калорий должно поступать из жиров, 10–35 % — из белков и 45–65 % — из углеводов. Налегайте на продукты, богатые «медленными» углеводами, а «быстрые» приберегите для экстренной подзарядки. Впрочем, зацикливаться на цифрах не стоит: самым верным ориентиром служит не подсчёт калорий, а здоровая мера, и углеводы — простые и сложные — её важная часть.

Фотографии: Yeko Photo Studio — stock.adobe.com (1, 2), MovingMoment — stock.adobe.com, Nik_Merkulov — stock.adobe.com

Углеводы: MedlinePlus

Что такое углеводы?

Углеводы, или углеводы, представляют собой молекулы сахара. Наряду с белками и жирами углеводы являются одним из трех основных питательных веществ, содержащихся в продуктах питания и напитках.

Ваше тело расщепляет углеводы до глюкозы. Глюкоза, или сахар в крови, является основным источником энергии для клеток, тканей и органов вашего тела. Глюкозу можно использовать немедленно или хранить в печени и мышцах для дальнейшего использования.

Какие бывают углеводы?

Есть три основных типа углеводов:

• Сахар. Их также называют простыми углеводами, потому что они находятся в самой простой форме. Их можно добавлять в такие продукты, как сахар в конфеты, десерты, полуфабрикаты и обычные газированные напитки. Они также включают виды сахара, которые естественным образом содержатся во фруктах, овощах и молоке.
• Крахмалы. Это сложные углеводы, состоящие из множества простых сахаров, соединенных вместе. Вашему организму необходимо расщеплять крахмал на сахар, чтобы использовать его для получения энергии. Крахмалы включают хлеб, крупы и макароны.В их состав также входят некоторые овощи, такие как картофель, горох и кукуруза.
• Волокно. Это также сложный углевод. Ваше тело не может расщеплять большинство волокон, поэтому употребление продуктов с клетчаткой может помочь вам почувствовать себя сытым и снизить вероятность переедания. Диеты с высоким содержанием клетчатки имеют и другие преимущества для здоровья. Они могут помочь предотвратить проблемы с желудком или кишечником, такие как запор. Они также могут помочь снизить уровень холестерина и сахара в крови. Клетчатка содержится во многих продуктах растительного происхождения, в том числе во фруктах, овощах, орехах, семенах, бобах и цельнозерновых.

Какие продукты содержат углеводы?

Общие продукты, содержащие углеводы, включают

• Зерновые, такие как хлеб, лапша, макаронные изделия, крекеры, крупы и рис
• Фрукты, такие как яблоки, бананы, ягоды, манго, дыни и апельсины
• Молочные продукты, такие как молоко и йогурт
• Бобовые, включая сушеную фасоль, чечевицу и горох
• Закуски и сладости, такие как торты, печенье, конфеты и другие десерты
• Соки, газированные напитки, морсы, спортивные и энергетические напитки, содержащие сахар
• Крахмалистые овощи, такие как картофель, кукуруза и горох

Некоторые продукты не содержат много углеводов, например мясо, рыба, птица, некоторые виды сыра, орехи и масла.

Какие углеводы мне следует есть?

Вам действительно нужно съесть немного углеводов, чтобы дать вашему телу энергию. Но для вашего здоровья важно употреблять правильные углеводы:

• При употреблении зерен выбирайте в основном цельнозерновые, а не очищенные зерна:
  • Цельнозерновые продукты — это цельнозерновой хлеб, коричневый рис, цельнозерновая мука и овсянка. Они содержат множество необходимых организму питательных веществ, таких как витамины, минералы и клетчатка. Чтобы выяснить, много ли в продукте цельного зерна, проверьте список ингредиентов на упаковке и посмотрите, является ли цельное зерно одним из первых нескольких перечисленных продуктов.
  • Очищенные зерна — это продукты, из которых удалена часть зерен. Это также удаляет некоторые полезные для вашего здоровья питательные вещества.
• Ешьте продукты, богатые клетчаткой. Этикетка с информацией о пищевой ценности на обратной стороне пищевых пакетов сообщает вам, сколько клетчатки содержится в продукте.
• Старайтесь избегать продуктов с большим содержанием сахара. Эти продукты могут содержать много калорий, но не очень питательны. Употребление слишком большого количества добавленного сахара повышает уровень сахара в крови и может привести к увеличению веса.Вы можете определить добавленный сахар в еде или напитке, посмотрев на этикетку «Пищевая ценность» на обратной стороне упаковки с едой. Он сообщает вам, сколько всего сахара и добавленного сахара содержится в этой еде или напитке.

Сколько углеводов мне нужно есть?

Не существует универсального количества углеводов, которое люди должны есть. Это количество может варьироваться в зависимости от таких факторов, как ваш возраст, пол, состояние здоровья, а также от того, пытаетесь ли вы сбросить или набрать вес. В среднем люди должны получать от 45 до 65% калорий из углеводов каждый день.На этикетках Nutrition Facts дневная норма углеводов составляет 275 г в день. Это основано на ежедневной диете в 2000 калорий. Ваша дневная норма может быть выше или ниже в зависимости от ваших потребностей в калориях и состояния здоровья.

Безопасно ли придерживаться низкоуглеводной диеты?

Некоторые люди придерживаются низкоуглеводной диеты, чтобы попытаться похудеть. Обычно это означает ежедневное употребление 25-150 г углеводов. Такая диета может быть безопасной, но вам следует поговорить со своим врачом, прежде чем начинать ее. Одна из проблем низкоуглеводных диет заключается в том, что они могут ограничивать количество клетчатки, которую вы получаете каждый день.Их также может быть трудно удерживать в течение длительного времени.

Углеводы: типы и польза для здоровья

Что такое углеводы?

Углеводы (также называемые углеводами) — это тип макроэлементов, содержащихся в определенных продуктах питания и напитках. Сахар, крахмал и клетчатка — это углеводы.

Другие макроэлементы включают жир и белок. Эти макроэлементы необходимы вашему организму, чтобы оставаться здоровым.

Как организм перерабатывает углеводы?

Ваша пищеварительная система расщепляет углеводы до глюкозы или сахара в крови.Ваш кровоток поглощает глюкозу и использует ее в качестве энергии для подпитки вашего тела.

Количество потребляемых углеводов влияет на уровень сахара в крови. Потребление большого количества углеводов может повысить уровень сахара в крови. Высокий уровень сахара в крови (гипергликемия) может подвергнуть вас риску развития диабета. У некоторых людей, которые не потребляют достаточное количество углеводов, наблюдается низкий уровень сахара в крови (гипогликемия).

Что такое общие углеводы?

Еда и напитки могут содержать три типа углеводов: крахмал, сахар и клетчатку. Слова «общее количество углеводов» на этикетке пищевых продуктов относятся к комбинации всех трех типов.

В чем разница между простыми и сложными углеводами?

Химическая структура пищи и то, как быстро ваше тело ее переваривает, определяют, является ли пища сложным или простым углеводом. Сложные углеводы с меньшей вероятностью вызывают скачки сахара в крови. Они также содержат витамины, минералы и клетчатку, которые необходимы вашему организму. (Возможно, вы знакомы с термином «хорошие углеводы», но, возможно, лучше думать о них как о здоровых углеводах.)

Слишком много простых углеводов может способствовать увеличению веса.Они также могут увеличить риск диабета, сердечных заболеваний и высокого уровня холестерина.

Что такое крахмалы?

Крахмалы — это сложные углеводы. Многие крахмалы (но не все) подходят под эту категорию. Они содержат витамины и минералы. Вашему организму требуется больше времени, чтобы расщепить сложные углеводы. В результате уровень сахара в крови остается стабильным, а чувство сытости длится дольше.

Крахмалистые углеводы можно найти в:

• Фасоль и бобовые , такие как черная фасоль, нут, чечевица и фасоль.
• Фрукты , такие как яблоки, ягоды и дыни.
• Цельнозерновые продукты , такие как коричневый рис, овсяные хлопья, цельнозерновой хлеб и макаронные изделия.
• Овощи , такие как кукуруза, фасоль, горох и картофель.

Что такое волокно?

Продукты растительного происхождения, такие как фрукты, овощи и цельнозерновые продукты, содержат клетчатку. Продукты животного происхождения, включая молочные продукты и мясо, не содержат клетчатки.

Клетчатка — это сложный здоровый углевод.Ваше тело не может расщеплять клетчатку. Большая часть его проходит через кишечник, стимулируя пищеварение и помогая ему. Клетчатка также регулирует уровень сахара в крови, снижает уровень холестерина и дольше сохраняет чувство сытости.

Эксперты рекомендуют взрослым потреблять от 25 до 30 граммов клетчатки каждый день. Большинство из нас получает половину этой суммы.

К продуктам с высоким содержанием клетчатки относятся:

• Фасоль и бобовые , такие как черная фасоль, нут, чечевица и фасоль пинто.
• Фрукты , особенно со съедобной кожурой (яблоки и персики) или семенами (ягоды).
• Орехи и семена, включая миндаль, арахис, грецкие орехи, семена тыквы и семена подсолнечника.
• Цельнозерновые продукты , такие как коричневый рис, овсянка, киноа, зерновые и цельнозерновой хлеб и макаронные изделия.
• Овощи , такие как кукуруза, фасоль лима, брокколи, брюссельская капуста и кабачки.

Что такое сахар?

Сахар — это простой углевод. Ваше тело быстро расщепляет простые углеводы. В результате уровень сахара в крови быстро повышается, а затем быстро падает.После употребления сладких продуктов вы можете заметить прилив энергии, за которым следует чувство усталости.

Есть два типа сахаров:

• Сахара природного происхождения , например, содержащиеся в молоке и свежих фруктах.
• Добавленные сахара , например, содержащиеся в сладостях, фруктовых консервах, соках и газированных напитках. Сладости включают такие вещи, как выпечка, шоколадные батончики и мороженое. Выбирайте консервированные в соке фрукты по сравнению с другими сортами. Обратите внимание, что доступна газировка без сахара.

Ваш организм перерабатывает все сахара одинаково.Он не видит разницы между натуральным и добавленным сахаром. Но наряду с энергией продукты с натуральным сахаром содержат витамины, минералы и иногда клетчатку.

У сахара много названий. На этикетках продуктов сахар может быть указан как

.

• Нектар агавы.
• Тростниковый сироп или кукурузный сироп.
• Декстроза, фруктоза или сахароза.
• Мед.
• Патока.
• Сахар.

Ограничение сахара необходимо для поддержания нормального уровня сахара в крови.Кроме того, сладкие продукты и напитки часто содержат больше калорий, что может способствовать увеличению веса. Ограничьте употребление рафинированных продуктов и продуктов с добавлением сахара, таких как белая мука, десерты, конфеты, соки, морсы, газированные напитки и сладкие напитки. Американская кардиологическая ассоциация рекомендует:

• Не более 25 г (6 чайных ложек или 100 калорий) в день добавленного сахара для большинства женщин.
• Не более 36 г (9 чайных ложек или 150 калорий) в день добавленного сахара для большинства мужчин.

Какая рекомендуемая суточная доза (RDA) углеводов?

Не существует установленного рекомендуемого суточного количества углеводов.Ваш возраст, пол, состояние здоровья, уровень активности и вес — все это влияет на количество, которое подходит вам. Подсчет углеводов помогает некоторым людям с диабетом контролировать уровень сахара в крови.

Для большинства людей Министерство сельского хозяйства США (USDA) рекомендует использовать «здоровую тарелку» или подход MyPlate. Вам необходимо заполнить:

• Половина тарелки с фруктами и овощами.
• Цельнозерновые продукты на четверть тарелки.
• Четверть вашей тарелки с белком (мясо, рыба, бобы, яйца или молочные продукты).

Здорова ли диета с низким или нулевым содержанием углеводов?

Некоторые люди сокращают потребление углеводов, чтобы способствовать снижению веса. Популярные низкоуглеводные диеты включают диету Аткинса и кетогенную (кето) диету. Некоторые врачи рекомендуют кето-диету при эпилепсии и других заболеваниях.

Строгие диетические ограничения трудно соблюдать в течение длительного времени. Некоторые диеты с ограничением углеводов включают большое количество животных жиров и масел. Эти продукты могут увеличить риск сердечных заболеваний.Эксперты до сих пор не уверены, полезна ли диета с низким или нулевым содержанием углеводов. Поговорите со своим врачом, прежде чем переходить на низкоуглеводную или безуглеводную диету.

Записка из клиники Кливленда

Возможно, вы думали об углеводах как о «хороших» или «плохих». Как и в случае с любой другой едой, секрет углеводов заключается в том, чтобы принимать разумные решения и ограничивать те, которые не так полезны для вас. Лучше всего выбирать углеводы, богатые питательными веществами, которые содержат клетчатку, витамины и минералы. Ешьте продукты с добавлением сахара в умеренных количествах.Ваш лечащий врач может помочь определить правильное количество углеводов для ваших нужд.

углеводов | Определение, классификация и примеры

Классификация и номенклатура

Узнайте о структурах и использовании простых сахаров глюкоза, фруктоза и галактоза

Моносахариды играют важную роль в передаче энергии.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео для этой статьи

Хотя для углеводов был разработан ряд схем классификации, разделение на четыре основные группы — моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды — используется здесь среди наиболее распространенных. .Большинство моносахаридов или простых сахаров содержится в винограде, других фруктах и ​​меде. Хотя они могут содержать от трех до девяти атомов углерода, наиболее распространенные представители состоят из пяти или шести, соединенных вместе в цепочечную молекулу. Три наиболее важных простых сахара — глюкоза (также известная как декстроза, виноградный сахар и кукурузный сахар), фруктоза (фруктовый сахар) и галактоза — имеют одинаковую молекулярную формулу (C ₆ H _{1 2} O ₆ ), но поскольку их атомы имеют разное структурное расположение, сахара имеют разные характеристики; я.е., они изомеры.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Незначительные изменения в структурном расположении, обнаруживаемые живыми существами, влияют на биологическое значение изомерных соединений. Известно, например, что степень сладости различных сахаров различается в зависимости от расположения гидроксильных групп (OH), составляющих часть молекулярной структуры. Однако прямая корреляция, которая может существовать между вкусом и каким-либо конкретным структурным устройством, еще не установлена; то есть еще невозможно предсказать вкус сахара, зная его конкретное структурное расположение.Энергия в химических связях глюкозы косвенно снабжает большинство живых существ большей частью энергии, необходимой им для продолжения своей деятельности. Галактоза, которая редко встречается в виде простого сахара, обычно сочетается с другими простыми сахарами с образованием более крупных молекул.

Две связанные друг с другом молекулы простого сахара образуют дисахарид или двойной сахар. Дисахарид сахароза или столовый сахар состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы; Наиболее известные источники сахарозы — сахарная свекла и тростниковый сахар.Молочный сахар или лактоза и мальтоза также являются дисахаридами. Прежде чем энергия дисахаридов может быть использована живыми существами, молекулы должны быть разбиты на соответствующие моносахариды. Олигосахариды, которые состоят из трех-шести моносахаридных единиц, довольно редко встречаются в природных источниках, хотя было идентифицировано несколько производных растений.

Кристаллы лактозы

Кристаллы лактозы показаны взвешенными в масле. Их отличная форма позволяет идентифицировать их в пищевых продуктах, исследуемых для исследования.

© Кайла Саслоу, любезно предоставлено Университетом Висконсин-Мэдисон

Полисахариды (термин означает много сахаров) представляют собой большинство структурных и энергетических углеводов, встречающихся в природе. Большие молекулы, которые могут состоять из 10 000 связанных вместе моносахаридных единиц, полисахариды значительно различаются по размеру, сложности структуры и содержанию сахара; К настоящему времени идентифицировано несколько сотен различных типов. Целлюлоза, основной структурный компонент растений, представляет собой сложный полисахарид, состоящий из множества глюкозных единиц, связанных вместе; это наиболее распространенный полисахарид.Крахмал, содержащийся в растениях, и гликоген, содержащийся в животных, также представляют собой сложные полисахариды глюкозы. Крахмал (от древнеанглийского слова stercan , что означает «застывать») в основном содержится в семенах, корнях и стеблях, где он хранится в качестве доступного источника энергии для растений. Растительный крахмал может быть переработан в такие продукты, как хлеб, или может потребляться напрямую, например, в картофеле. Гликоген, состоящий из разветвленных цепочек молекул глюкозы, образуется в печени и мышцах высших животных и хранится в качестве источника энергии.

Окончание общей номенклатуры моносахаридов — -оза ; таким образом, термин пентоза ( пент = пять) используется для моносахаридов, содержащих пять атомов углерода, а гексоза ( гекс, = шесть) используется для тех, которые содержат шесть. Кроме того, поскольку моносахариды содержат химически реактивную группу, которая представляет собой либо альдегидную группу, либо кетогруппу, их часто называют альдопентозами, или кетопентозами, или альдогексозами, или кетогексозами.Альдегидная группа может находиться в положении 1 альдопентозы, а кетогруппа может находиться в другом положении (например, 2) внутри кетогексозы. Глюкоза представляет собой альдогексозу, то есть она содержит шесть атомов углерода, а химически реактивная группа представляет собой альдегидную группу.

3.5: Углеводы — Биология LibreTexts

Целлюлоза нашей жизни

Где бы мы были без джинсов? На протяжении десятилетий они были популярными штанами для многих людей, и они по-прежнему популярны как никогда.Джинсы изготовлены из джинсовой ткани, разновидности хлопчатобумажной ткани. Хлопок — это мягкое пушистое волокно, которое растет в защитном футляре вокруг семян хлопчатника. Волокно — почти чистая целлюлоза. Целлюлоза — это самое распространенное биохимическое соединение, обнаруженное в живых существах Земли, и один из нескольких типов углеводов.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): краска для тела и джинсы

Что такое углеводы?

Углеводы — наиболее распространенный класс биохимических соединений. В их состав входят сахара и крахмалы.Углеводы используются, помимо прочего, для обеспечения или хранения энергии. Как и большинство биохимических соединений, углеводы состоят из небольших повторяющихся единиц или мономеров, которые образуют связи друг с другом, образуя более крупные молекулы, называемые полимерами. В случае углеводов небольшие повторяющиеся звенья известны как моносахариды . Каждый моносахарид состоит из шести атомов углерода, как показано в модели моносахарида глюкозы ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Шесть черных шаров в этой модели моносахарида глюкозы представляют собой атомы углерода.Эти шесть атомов углерода составляют основу глюкозы. Красные шары — это кислород, а белые — водород.

Сахар

Сахар — общее название сладких растворимых углеводов с короткой цепью, которые содержатся во многих продуктах питания. Их функция в живых существах — давать энергию. Простейшие сахара состоят из одного моносахарида. Они включают глюкозу, фруктозу и галактозу. Глюкоза — это простой сахар, который используется клетками живых существ для получения энергии.Фруктоза — это простой сахар, содержащийся во фруктах, а галактоза — это простой сахар, содержащийся в молоке.

Другие сахара содержат две молекулы моносахаридов и называются дисахаридами. Примером может служить сахароза или столовый сахар. Он состоит из одной молекулы фруктозы и одной молекулы глюкозы. Другие дисахариды включают мальтозу (две молекулы глюкозы) и лактозу (одна молекула глюкозы и одна молекула галактозы). Лактоза естественным образом содержится в молоке. Некоторые люди не могут переваривать лактозу. Если они пьют молоко, это вызывает газы, судороги и другие неприятные симптомы, если молоко не было обработано для удаления лактозы.

Сложные углеводы

Простые сахара составляют основу более сложных углеводов. Циклические формы двух сахаров могут быть связаны друг с другом посредством реакции конденсации. На рисунке ниже показано, как молекула глюкозы и молекула фруктозы объединяются, образуя молекулу сахарозы. Атом водорода одной молекулы и гидроксильная группа другой молекулы удаляются в виде воды, в результате чего образуется ковалентная связь, связывающая два сахара вместе в этой точке.

Глюкоза и фруктоза объединяются с образованием дисахарида сахарозы в реакции конденсации, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \).Сахароза, широко известная как столовый сахар, является примером дисахарида.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): глюкоза и фруктоза объединяются, образуя дисахарид сахарозу в реакции конденсации. На диаграмме показано, как при реакции образуется вода. Это потому, что кислород в глюкозе связывается с углеродом фруктозы. Это удаляет кислород и два атома водорода из новой молекулы.

Дисахарид представляет собой углевод, образованный соединением двух моносахаридов.Другие распространенные дисахариды включают лактозу и мальтозу. Лактоза, компонент молока, образуется из глюкозы и галактозы, а мальтоза — из двух молекул глюкозы. Во время пищеварения эти дисахариды гидролизуются в тонком кишечнике с образованием составляющих моносахаридов, которые затем абсорбируются через стенку кишечника и попадают в кровоток для транспортировки к клеткам.

Некоторые углеводы состоят из сотен или даже тысяч моносахаридов, связанных вместе в длинные цепи.Эти углеводы называются полисахаридами и («многие сахариды»). Полисахариды также называют комплексными углеводами . Сложные углеводы, которые содержатся в живых существах, включают крахмал, гликоген, целлюлозу и хитин. Каждый тип сложных углеводов выполняет разные функции в живых организмах, но обычно они либо накапливают энергию, либо составляют определенные структуры живых существ.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): (слева) Картофель — это наполненные крахмалом клубни растений картофеля.Их собирают, выкапывая из-под земли. (в центре) Хлопковые волокна представляют собой чистейшую природную форму целлюлозы, содержащую более 90 процентов этого полисахарида. (справа) Прочный внешний скелет (экзоскелет) этого жука с десятью линиями частично состоит из сложного углеводного хитина.

Крахмал

Крахмал — это сложный углевод, который вырабатывается растениями для хранения энергии. Например, картофель, изображенный ниже, наполнен крахмалом, который состоит в основном из повторяющихся единиц глюкозы и других простых сахаров.Листья картофеля производят сахар путем фотосинтеза, и сахар переносится в подземные клубни, где они хранятся в виде крахмала. Когда мы едим крахмалистые продукты, такие как картофель, наша пищеварительная система расщепляет крахмал до сахара, который обеспечивает наши клетки энергией. Крахмал легко и быстро переваривается с помощью пищеварительных ферментов, таких как амилаза, которая содержится в слюне. Если вы будете жевать крахмалистый соленый крекер в течение нескольких минут, вы можете почувствовать вкус сахара, выделяемого при переваривании крахмала.

Гликоген

Животные не хранят энергию в виде крахмала. Вместо этого животные хранят дополнительную энергию в виде сложного углеводного гликогена. Гликоген — полисахарид глюкозы. Он служит формой хранения энергии у грибов, а также у животных и является основной формой хранения глюкозы в организме человека. У человека гликоген вырабатывается и хранится в основном в клетках печени и мускулов. Когда энергия необходима из любого хранилища, гликоген расщепляется на глюкозу для использования клетками.Мышечный гликоген превращается в глюкозу для использования мышечными клетками, а гликоген печени превращается в глюкозу для использования во всем остальном теле. Гликоген образует запас энергии, который можно быстро мобилизовать для удовлетворения внезапной потребности в глюкозе, но он менее компактен, чем запасы энергии липидов, которые являются основной формой хранения энергии у животных.

Гликоген играет важную роль в гомеостазе уровня глюкозы в крови. Когда уровень глюкозы в крови повышается слишком высоко, избыток глюкозы может накапливаться в печени, превращая ее в гликоген.Когда уровень глюкозы в крови падает слишком низко, гликоген в печени может расщепляться на глюкозу и попадать в кровь.

Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): крахмал, гликоген и целлюлоза имеют разное расположение моносахаридов.

Целлюлоза

Целлюлоза представляет собой полисахарид, состоящий из линейной цепи от нескольких сотен до многих тысяч связанных единиц глюкозы. Целлюлоза — важный структурный компонент клеточных стенок растений и многих водорослей.Человечество использует целлюлозу для производства картона и бумаги, которые в основном состоят из целлюлозы из дерева и хлопка. Изображенные ниже хлопковые волокна на 90 процентов состоят из целлюлозы.

Некоторые животные, включая термитов и жвачных, таких как коровы, могут переваривать целлюлозу с помощью микроорганизмов, обитающих в их кишечнике. Люди не могут переваривать целлюлозу, но, тем не менее, она играет важную роль в нашем рационе. Он действует как притягивающий воду агент для фекалий в пищеварительном тракте и часто упоминается как «диетическая клетчатка».«

Хитин

Хитин — длинноцепочечный полимер производного глюкозы. Он содержится во многих живых существах. Например, он является компонентом клеточных стенок грибов, экзоскелетов членистоногих, таких как ракообразные и насекомые (включая жука, изображенного на рисунке \ (\ PageIndex {7} \)), а также клювов и внутренних панцирей животных, таких как как кальмары и осьминоги. По структуре хитин похож на целлюлозу.

Характеристика: Моя человеческая биология

Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Бобы — отличный источник как растворимой, так и нерастворимой клетчатки.

Вы, наверное, знаете, что должны есть много клетчатки, но знаете ли вы, сколько клетчатки вам нужно, как клетчатка способствует хорошему здоровью или какие продукты являются хорошими источниками клетчатки? Пищевые волокна состоят в основном из целлюлозы, поэтому они содержатся в основном в растительных продуктах, включая фрукты, овощи, цельнозерновые и бобовые. Пищевые волокна не могут расщепляться и усваиваться пищеварительной системой. Вместо этого он проходит через желудочно-кишечный тракт в относительно неизменном виде и выводится с калом.Вот как это помогает сохранить ваше здоровье.

Пищевые волокна обычно подразделяются на растворимые и нерастворимые.

• Растворимая клетчатка растворяется в воде с образованием гелеобразного вещества при прохождении через желудочно-кишечный тракт. Его преимущества для здоровья включают снижение уровня холестерина и глюкозы в крови. Хорошие источники растворимой клетчатки — цельный овес, горох, фасоль и яблоки.
• Нерастворимая клетчатка не растворяется в воде. Этот тип клетчатки увеличивает объем фекалий в толстой кишке и помогает удерживать пищевые отходы, что может помочь предотвратить или исправить запор.Хорошие источники нерастворимой клетчатки — это цельная пшеница, пшеничные отруби, бобы и картофель.

Сколько клетчатки вам нужно для хорошего здоровья? Это зависит от вашего возраста и пола. Институт медицины рекомендует взрослым ежедневное потребление клетчатки, указанное в таблице ниже. Большинство диетологов также рекомендуют ежедневно составлять примерно 3 части нерастворимой клетчатки на 1 часть растворимой клетчатки. Большинство продуктов, богатых клетчаткой, содержат оба типа клетчатки, поэтому обычно нет необходимости отслеживать эти два типа клетчатки, если общее количество потребляемой клетчатки является достаточным.

Используйте этикетки на пищевых продуктах и ​​онлайн-счетчики пищевых волокон, чтобы узнать, сколько общего количества клетчатки вы потребляете в течение обычного дня. Достаточно ли вы потребляете клетчатки для хорошего здоровья? Если нет, подумайте, как увеличить потребление этого важного вещества. Например, замените очищенные зерна цельными злаками, ешьте больше бобовых, таких как фасоль, и старайтесь употреблять не менее пяти порций фруктов и овощей каждый день.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Рекомендуемое суточное потребление клетчатки для мужчин и женщин

Пол	Возраст 50 и младше	Возраст 51 и старше
Мужской	38 граммов	30 граммов
Женский	25 граммов	21 грамм

Базовое понимание углеводов — Медицинский центр Боулдера

Углеводы — основы

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

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

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

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

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

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

Д-р Эрик Захариас

Определение и примеры углеводов — Биологический онлайн-словарь

Углеводы
существительное
множественное число: углеводы
[car · bo · hy · drate, kɑːbəʊˈhaɪdɹeɪt]
Определение: любое из группы органических соединений, состоящих из углерода, водорода, и кислород, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ O) _n

Определение углеводов

Биомолекула относится к любой молекуле, которая производится живыми организмами. организмы.Таким образом, большинство из них являются органическими молекулами. Четыре основные группы биомолекул включают аминокислоты и белки, углеводы (особенно полисахариды), липиды и нуклеиновые кислоты. Углевод относится к любой группе органических соединений, состоящей из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ O) _n . Углеводы являются наиболее распространенными среди основных классов биомолекул.

Углеводы (определение биологии): любое из группы органических соединений, состоящих из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ О) _п . Синонимы: сахарид, карб.

Характеристики углеводов

Углеводы — это органические соединения. Органическое соединение — это соединение, которое, как правило, содержит углерод, ковалентно связанный с другими атомами, особенно углерод-углерод (C-C) и углерод-водород (C-H). Углеводы являются примером многих типов органических соединений. Его четыре основных составляющих элемента — это углерод, водород, кислород и азот. Большинство из них следуют общей формуле: C _n (H ₂ O) _n , откуда они и получили свое название, углеводы (что означает гидратов углерода ).Это потому, что отношение атомов водорода к атомам кислорода часто составляет 2: 1. Однако не все углеводы соответствуют этой формуле. По сути, это органические соединения, которые представляют собой альдегиды или кетоны с добавлением многих гидроксильных групп, обычно на каждый атом углерода, не являющийся частью функциональной группы альдегида или кетона.

Углеводы — это биомолекулы, богатые энергией . Они являются одними из основных питательных веществ, необходимых многим живым организмам, поскольку обеспечивают организм источником химической энергии.АТФ — это химическая энергия, вырабатываемая в ходе метаболических процессов клеточного дыхания. Вкратце, глюкоза (моносахарид) «сбивается» для извлечения энергии, прежде всего в форме АТФ. Во-первых, ряд реакций приводит к превращению глюкозы в пируват. Затем он использует пируват, превращая его в ацетилкофермент А для окисления с помощью ферментативной циклической реакции, называемой циклом Кребса . Наконец, каскад реакций ( окислительно-восстановительных реакций, ) с участием цепи переноса электронов приводит к производству АТФ (посредством хемиосмоса). ¹ Молекулы глюкозы, используемые в гликолизе, происходят из углеводсодержащей диеты. Сложные углеводы расщепляются на более простые моносахариды, такие как глюкоза, путем осахаривания во время пищеварения.
Углеводы — один из основных источников питания животных, в том числе человека. Однако многие другие углеводы находятся в форме волокон. И как клетчатка, она не переваривается людьми. Обычно волокнистые углеводы включают слизи, пектины, камеди и нерастворимые компоненты, такие как те, которые содержатся в лигнине и целлюлозе.Жвачные животные, такие как крупного рогатого скота , овцы , олени и козы , способны переваривать растительные материалы, которые в противном случае неудовлетворительны для человека. Некоторые симбиотические бактерии (например, Ruminococcus , Fibrobacter , Streptococcus , Escherichia ) обитают в их рубце, которые могут разлагать целлюлозные материалы до более простых углеводов для жвачных животных.

Классификация углеводов

Многие углеводы представляют собой полимеры .Полимер — это соединение, состоящее из нескольких повторяющихся звеньев ( мономеров ) или протомеров и полученное полимеризацией . Сахарид — структурная (мономерная) единица углеводов. Углеводы можно разделить на моносахаридов , дисахаридов , олигосахаридов и полисахаридов на основе количества сахаридных единиц.
Самый фундаментальный тип — это простые сахара, называемые моносахаридами .Эти простые сахара могут сочетаться друг с другом, образуя более сложные типы. Примерами являются глюкоза , галактоза и фруктоза . Комбинация двух простых сахаров называется дисахаридом . Примерами являются сахароза , мальтоза и лактоза . Углеводы, состоящие из трех-десяти простых сахаров, называются олигосахаридами . Примерами являются рафиноза , мальтотриоза и мальтотетраоза .Углеводы, состоящие из нескольких сахаридных единиц, называются полисахаридами . Когда полисахарид состоит из сахаридных единиц одного и того же типа, он упоминается как гомополисахарид (или гомогликан), тогда как полисахарид состоит из более чем одного типа сахаридов, он называется гетерополисахаридом (или гетерогликаном). Примерами полисахаридов являются крахмал , целлюлоза и гликоген .
С точки зрения питания углеводы делятся на две основные группы пищевых продуктов: простые и сложные . Простые углеводы — иногда называемые просто «сахаром» — это те углеводы, которые легко усваиваются и служат быстрым источником энергии. Сложные углеводы — это те углеводы, которым требуется больше времени для переваривания и метаболизма. Они часто богаты клетчаткой и, в отличие от простых углеводов, с меньшей вероятностью вызывают скачки сахара в крови.

Функции углеводов

Как отмечалось ранее, одна из основных функций углеводов — обеспечивать организм энергией.В частности, моносахариды являются основным источником энергии для обмена веществ. Когда они еще не нужны, они превращаются в полисахариды, запасающие энергию, такие как крахмал у растений и гликоген у животных.

В растениях крахмал присутствует в большом количестве в амилопластах внутри клеток различных органов растений, например плоды, семена, корневища и клубни. У животных гликоген хранится в печени и мышечных клетках.
Кроме того, углеводы также являются важными структурными компонентами.

На клеточном уровне полисахариды (например, целлюлоза ) являются составными частями клеточных стенок растительных клеток и многих водорослей . Клетки без клеточных стенок более подвержены структурным и механическим повреждениям. У растений клеточная стенка предотвращает разрыв клетки в гипотоническом растворе.

Осмотическое давление заставляет воду диффундировать в клетку. Клеточная стенка сопротивляется осмотическому давлению и тем самым предотвращает разрыв клетки.

В стенках бактериальных клеток структурный углевод является мышиным, тогда как в грибах полисахарид хитин является компонентом клеточной стенки.У некоторых бактерий есть полисахаридная «капсула», которая помогает им уклоняться от обнаружения иммунными клетками. У некоторых животных есть экзоскелеты из хитина, которые обеспечивают силу и защиту мягкотелым животным.

Нуклеиновые кислоты, такие как РНК и ДНК, содержат сахарный компонент, то есть рибозу и дезоксирибозу соответственно. Многие другие биологические молекулы также содержат сахарные компоненты, такие как гликопротеины, гликолипиды, протеогликаны, которые, в свою очередь, выполняют жизненно важные роли, например в иммунном ответе, детоксикации, свертывании крови, оплодотворении, биологическом распознавании, и т. д. .

Общие биологические реакции с участием углеводов

Ниже приведены некоторые из общих биологических реакций с участием углеводов.

Фотосинтез

У растений и других фотосинтетических автотрофов синтез простых сахаров (например, глюкозы) осуществляется посредством фотосинтеза . В этом процессе используются углекислый газ, вода, неорганические соли и световая энергия (солнечного света), захваченная светопоглощающими пигментами, такими как хлорофилл и другие вспомогательные пигменты, для производства молекул глюкозы, воды и кислорода.

Процесс фотосинтеза

Дегидратационный синтез

Моносахарид образует углеводы, соединяясь в гликозидные связи посредством процесса, называемого дегидратационным синтезом . Например, при образовании дисахарида соединение двух моносахаридов приводит к выделению воды в качестве побочного продукта. Точно так же полисахариды образуются из длинной цепи моносахаридных единиц в процессе дальнейшей дегидратации. Образующиеся крахмал и гликоген служат молекулами, богатыми энергией.Эти сложные углеводы расщепляются на более простые формы (например, глюкозу), когда организму требуется больше энергии. Этот процесс называется осахариванием.

Осахаривание

Процесс, при котором сложные углеводы разлагаются до более простых форм, таких как глюкоза, называется осахариванием. Влечет за собой гидролиз . У людей и других высших животных это связано с ферментативным действием. Во рту глюкозосодержащие сложные углеводы расщепляются на более простые формы под действием амилазы слюны.В тонком кишечнике продолжается переваривание сложных углеводов. Ферменты, такие как мальтаза , лактаза и сахараза , расщепляют дисахариды на моносахаридные составляющие. Глюкозидазы представляют собой другую группу ферментов, которые катализируют удаление концевой глюкозы из полисахарида, состоящего в основном из длинных цепей глюкозы.

Ассимиляция

Моносахариды из переваренных углеводов абсорбируются эпителиальными клетками тонкого кишечника.Клетки забирают их из просвета кишечника через систему симпорта ионов натрия и глюкозы (через транспортеры глюкозы или GluT). GluT — это белки, облегчающие транспортировку моносахаридов, таких как глюкоза, в клетку. Затем они высвобождаются в капилляры за счет облегченной диффузии . Клетки тканей снова забирают их из кровотока через GluT. Находясь внутри клетки, глюкоза фосфорилируется, чтобы удерживать ее внутри клетки. В результате глюкозо-6-фосфат может быть использован в любом из следующих метаболических путей: (1) гликолиз, чтобы синтезировать химическую энергию, (2) гликогенез, когда глюкоза доставляется в печень через портовые вены. хранится как клеточный гликоген , или (3) пентозофосфатный путь с образованием НАДФН для синтеза липидов и пентоз для синтеза нуклеиновых кислот.

Клеточное дыхание

Глюкоза метаболизируется клеткой в ​​процессе, называемом клеточное дыхание . Основными этапами или процессами клеточного дыхания являются (1) гликолиз, (2) цикл Кребса и (3) окислительное фосфорилирование. На начальной стадии (например, гликолиз , ) серия реакций в цитозоле приводит к превращению моносахарида, часто глюкозы, в пируват и сопутствующему образованию относительно небольшого количества высокоэнергетических биомолекул, таких как АТФ. .Также производится НАДН, молекула , несущая электроны, . В присутствии достаточного количества кислорода пируват от гликолиза превращается в органическое соединение, которое полностью окисляется внутри митохондрии. Электронные носители (например, NADH и FADH ₂ ) перемещают электроны по цепи переноса электронов . Серия окислительно-восстановительных реакций происходит вдоль цепи и завершается на конечном акцепторе электронов , то есть молекулярном кислороде. Больше АТФ производится через механизм связывания через хемиосмос во внутренней митохондриальной мембране.

Из одного только гликолиза чистый АТФ равен двум (из-за фосфорилирования на уровне субстрата). При окислительном фосфорилировании чистый АТФ составляет примерно 34. Таким образом, общий чистый АТФ на глюкозу составляет примерно 36. ² При отсутствии или недостаточности кислорода происходит анаэробный катаболизм (например, путем ферментации). Ферментация — это анаэробный процесс, при котором в результате гликолиза образуется АТФ. Однако вместо того, чтобы перемещать электроны в цепи переноса электронов, НАДН передает электроны пирувату, восстанавливая НАД ⁺ , который поддерживает гликолиз. ² Общее количество АТФ, произведенных на глюкозу в результате ферментации, составляет всего около двух.

Читать: Клеточное дыхание — Гликолиз

Глюконеогенез

Глюконеогенез кажется обратным гликолизу: глюкоза превращается в пируват, тогда как при глюконеогенезе пируват превращается в глюкозу. По сути, глюконеогенез — это метаболический процесс, при котором глюкоза образуется из неуглеводных предшественников, например пируват , лактат , глицерин и глюкогенные аминокислоты .У человека и многих других позвоночных глюконеогенез происходит в основном в клетках печени. Это часто происходит во время голодания, низкоуглеводных диет или интенсивных физических упражнений. Цитологически процесс начинается в митохондриях, затем заканчивается в просвете эндоплазматической сети. Глюкоза, образованная при гидролизе глюкозо-6-фосфата ферментом глюкозо-6-фосфатазой, перемещается из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму.

Гликогенез

Гликогенез — это метаболический процесс производства гликогена из глюкозы для хранения, главным образом, в клетках печени и мышц в ответ на высокий уровень глюкозы в кровотоке.Короткие полимеры глюкозы, особенно экзогенная глюкоза , превращаются в длинные полимеры, которые хранятся внутри клеток, главным образом в печени и мышцах. Когда организму требуется метаболическая энергия, гликоген расщепляется на субъединицы глюкозы в процессе гликогенолиза. Таким образом, гликогенез — это процесс, противоположный гликогенолизу.

Гликогенолиз

Гликогенолиз — это процесс расщепления накопленного гликогена в печени, чтобы глюкоза могла быть произведена для использования в энергетическом обмене.Накопленный в клетках печени гликоген расщепляется на предшественники глюкозы. Отдельная молекула глюкозы отсекается от гликогена и превращается в глюкозо-1-фосфат , который, в свою очередь, превращается в глюкозо-6-фосфат , который может участвовать в гликолизе .

Пентозофосфатный путь

Пентозофосфатный путь — это путь метаболизма глюкозы, в котором пятиуглеродные сахара (пентозы) и НАДФН синтезируются в цитозоле.Путь пентозофосфата служит альтернативным метаболическим путем при расщеплении глюкозы. У животных это происходит в печени, коре надпочечников, жировой ткани, семенниках и т. Д. Этот путь является основным путем метаболизма нейтрофилов. Таким образом, врожденная недостаточность этого пути вызывает чувствительность к инфекции. У растений часть этого пути участвует в образовании гексоз из углекислого газа в процессе фотосинтеза.

Путь Лелуара (метаболизм галактозы)

В этом метаболическом пути галактоза вступает в гликолиз, сначала фосфорилируясь с помощью фермента галактокиназы , а затем превращаясь в глюкозо-6-фосфат .Галактоза производится из лактозы (молочный сахар, состоящий из молекулы глюкозы и молекулы галактозы).

Фруктозо-1-фосфатный путь

В этом метаболическом пути фруктоза вместо глюкозы вступает в гликолиз. Тем не менее, перед гликолизом фруктозе необходимы дополнительные действия. У животных это происходит в мышцах, жировой ткани и почках.

Глюкорегуляция

Правильный метаболизм углеводов важен для правильного усвоения и катаболизма углеводов в организме.Поддержание постоянного уровня глюкозы в организме называется глюкорегуляцией . Гормоны поджелудочной железы, такие как инсулин и глюкагон, регулируют правильный метаболизм глюкозы. Уровень сахара в крови означает количество глюкозы, циркулирующей в организме. Когда уровень глюкозы в крови низкий, глюкагон высвобождается. И наоборот, высокий уровень глюкозы в крови стимулирует высвобождение инсулина. Инсулин регулирует метаболизм углеводов (а также жиров), способствуя захвату глюкозы из кровотока в скелетные мышцы и жировые ткани, которые хранятся в виде гликогена для последующего использования в гликогенолизе.Глюкагон, в свою очередь, стимулирует производство сахара. В частности, он заставляет хранящийся в печени гликоген превращаться в глюкозу, которая попадает в кровоток.
Неправильный углеводный обмен может привести к определенным метаболическим заболеваниям или нарушениям, например сахарный диабет, непереносимость лактозы, галактоземия, болезнь накопления гликогена и мальабсорбция фруктозы.

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы узнали об углеводах.

Следующий

Общие сведения об углеводах и сахаре — Food Insight

Углеводы и сахара

Углеводы — это один из трех основных макроэлементов, необходимых для поддержания жизни (два других — это белки и жиры). Они содержатся в широком спектре продуктов, которые содержат множество других важных питательных веществ, таких как витамины и минералы, фитохимические вещества, антиоксиданты и пищевые волокна. Фрукты, овощи, зерновые продукты и многие молочные продукты, естественно, содержат углеводы в различных количествах, включая сахара, которые являются одним из видов углеводов, которые могут добавить вкусовую привлекательность питательной диете.

Классификация углеводов

Углеводы включают широкий спектр сахаров, крахмалов и клетчатки. Основной строительный блок углеводов — это простой союз углерода, водорода и кислорода. Химическое определение углевода — это любое соединение, содержащее эти три элемента и имеющее в два раза больше атомов водорода, чем кислород и углерод.

Сахар в продуктах питания

Когда люди слышат слово «сахар», они часто думают о знакомом подсластителе в сахарнице.Этот сахар представляет собой сахарозу и является наиболее привычной формой сахара для домашних пекарей. Но существует много типов сахаров, которые ученые классифицируют в соответствии с их химической структурой. Сахар естественным образом содержится во многих фруктах, овощах и молочных продуктах. Их также можно производить в промышленных масштабах и добавлять в пищевые продукты для усиления сладости и для многих технических функций, которые они выполняют, в том числе: улучшение структуры и текстуры пищевых продуктов, подслащивание и усиление вкуса, контроль кристаллизации, обеспечение среды для роста дрожжей в выпечке. товары и предотвращение порчи.Подслащивающая способность сахара может способствовать потреблению продуктов, богатых питательными веществами, которые иначе нельзя было бы употреблять. Некоторые примеры — это добавление сахара в овсянку или добавление сахара в клюкву в процессе приготовления сока.

Сахар бывает нескольких форм, большинство из которых содержат примерно четыре калории на грамм. Простые сахара, называемые моносахаридами, состоят из отдельных молекул сахара. Примерами их являются глюкоза, фруктоза и галактоза. Когда два простых сахара соединяются химической связью, они называются дисахаридами, наиболее распространенным из которых является сахароза или столовый сахар.Столовый сахар состоит из равных количеств простых сахаров, глюкозы и фруктозы, которые связаны друг с другом химическими связями. Крахмал и клетчатка состоят из множества простых сахаров, химически соединенных вместе. Любой углевод, состоящий из более чем двух простых сахаров, называется полисахаридом. Некоторые распространенные сахара, содержащиеся в пищевых продуктах:

• Кукурузный сироп : Изготовлен из кукурузы и обычно 100% глюкозы. Согласно Управлению по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), термин «кукурузный сироп» можно использовать для описания многих продуктов, полученных из кукурузы.
• Фруктоза : простой сахар, содержащийся во фруктах, меде и корнеплодах. Он используется в качестве калорийного подсластителя, добавляется в пищевые продукты и напитки в виде кристаллической фруктозы (сделанной из кукурузного крахмала) и составляет около половины сахара в сахарозе или кукурузном сиропе с высоким содержанием фруктозы (см. Ниже). Фруктоза не вызывает гликемического ответа, поэтому иногда ее используют в качестве подсластителя для продуктов, предназначенных для людей с диабетом. Однако из-за опасений по поводу воздействия чрезмерного употребления на липиды крови Академия питания и диетологии не рекомендует фруктозу в качестве подсластителя для людей с диабетом.
• Галактоза : простой сахар, содержащийся в молоке и молочных продуктах. Галактоза и глюкоза образуют дисахарид лактозу.
• Глюкоза : основной источник энергии для тела и единственный, используемый клетками мозга. Глюкоза образуется при переваривании или метаболизме углеводов. Глюкозу иногда называют декстрозой. Крахмал состоит из длинных цепочек глюкозы. Глюкоза составляет ровно половину сахара в сахарозе и почти половину сахара в кукурузном сиропе с высоким содержанием фруктозы.
• Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы : Смесь глюкозы и фруктозы, полученная из кукурузы. Наиболее распространенная форма кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы (HFCS) содержит 55 процентов фруктозы и 45 процентов глюкозы.
• Лактоза : Сахар, содержащийся в молоке, представляет собой дисахарид, состоящий из одной единицы галактозы и одной единицы глюкозы; иногда называют молочным сахаром.
• Мальтоза : дисахарид, состоящий из двух единиц глюкозы. Он содержится в патоке и используется при брожении.
• Сахароза : Дисахарид или двойной сахар, состоящий из равных частей глюкозы и фруктозы. Сахароза, известная как столовый или белый сахар, естественным образом содержится во фруктах и ​​овощах. Сахароза, наиболее часто встречающаяся в сахарном тростнике и сахарной свекле, поступает из этих продуктов для коммерческого использования.

Сахарные спирты

Сахарный спирт не является ни сахаром, ни спиртом, но на самом деле представляет собой углевод с химической структурой, которая частично напоминает сахар, а частично — спирт.Другой термин для сахарных спиртов — полиолы. Они представляют собой группу калорийных подсластителей, которые не полностью усваиваются и метаболизируются организмом и, следовательно, содержат меньше калорий, чем сахара. Сахарные спирты или полиолы, обычно используемые в США, включают сорбит, маннит, ксилит, мальтит, сироп мальтита, лактит, эритрит, изомальт и гидролизаты гидрированного крахмала. Их калорийность колеблется от 0,02 до 3 калорий на грамм по сравнению с 4 калориями на грамм сахара. Большинство сахарных спиртов менее сладкие, чем сахароза; мальтит и ксилит такие же сладкие, как сахароза.

Из-за неполного всасывания полиоловые подсластители вызывают более низкий гликемический ответ, чем глюкоза или сахароза, и могут быть полезны людям с диабетом. Продукты, подслащенные сахарным спиртом, могут иметь меньше калорий, чем сопоставимые продукты, подслащенные сахарозой или кукурузным сиропом, и, следовательно, могут играть полезную роль в управлении весом.

Рекомендации по потреблению углеводов и сахаров

В отчете Института медицины о рекомендуемом рационе питания (DRI) американцы рекомендуют получать большую часть своих ежедневных калорий из углеводов.Отчет DRI установил допустимый диапазон распределения макроэлементов (AMDR) для углеводов на уровне от 45 до 65 процентов дневного потребления калорий. Детям и взрослым для нормальной работы мозга необходимо минимум 130 граммов углеводов в день.

Еще один источник рекомендаций по потреблению сахаров взят из Руководства по питанию для американцев. В 2010 году DGA рекомендовало американцам ограничить потребление твердых жиров и добавленных сахаров (которые в то время ласково назывались SoFAS Консультативным комитетом по диетическим рекомендациям 2010 года (DGAC). , но теперь «пустые калории» согласно DGAC 2015 г.) до «не более 5–15 процентов калорий.«В то время американцы потребляли около 35% своих калорий (или около 800 в день) из SoFAS. Сегодня количество «пустых калорий», которые мы потребляем за день, уменьшилось и составляет 25–30% от общего количества калорий. Рекомендуется снизить его до 8-19%.

DGA рекомендует на 2015-2020 годы ограничить потребление добавленных сахаров до менее 10% от общего количества калорий в день. В настоящее время мы получаем 13-17% калорий из добавленных сахаров.

DGA на 2015-2020 годы отмечает, что эта рекомендация «является целью, основанной на моделировании структуры питания и национальных данных о потреблении калорий из добавленных сахаров, которые демонстрируют потребность общественного здравоохранения в ограничении калорий из добавленных сахаров для удовлетворения пищевых групп и потребностей в питательных веществах. пределы калорий.Предел калорий из добавленных сахаров не является допустимым верхним уровнем потребления (UL), установленным Институтом медицины (IOM) ». Другими словами, рекомендация ограничить добавленный сахар до менее 10% от общего количества калорий не основана на исследованиях, демонстрирующих причины и отрицательные последствия для здоровья. Скорее, считается, что этот уровень потребления дает потребителям достаточно места в их рационе для включения основных питательных веществ, сохраняя при этом общее потребление калорий на соответствующем уровне.

Хотя доказательства, лежащие в основе рекомендации 10%, горячо обсуждаются, нет никаких сомнений в том, что некоторым людям было бы полезно снизить общее количество калорий (включая калории, содержащие сахар) в попытке достичь и / или поддерживать здоровый вес.На вес тела влияют все калории, а не только сахара.

Углеводы и сахара в рационе

• Безопасность : Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) проверило множество сахаров, включая глюкозу, декстрозу, фруктозу, сахарозу, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, лактозу и мальтозу, а также определили, что они «в целом признаны безопасными» (GRAS). Согласно FDA, сахара для использования в пищевых продуктах имеют подтвержденный послужной список безопасности, основанный либо на истории использования, либо на опубликованных научных данных, и могут использоваться в пищевых продуктах без дальнейшего одобрения FDA.
• Метаболизм : При попадании в организм большинство углеводов и сложных сахаров расщепляются на простую сахарную глюкозу. Однако при переваривании сахарозы и глюкоза, и фруктоза попадают в кровоток. Глюкоза — это основное топливо, используемое мозгом и работающими мышцами. Чтобы защитить мозг от потенциальной нехватки топлива, организм поддерживает довольно постоянный уровень глюкозы в крови. Пищевая глюкоза может храниться в клетках печени и мышц в единицах, называемых гликогеном.Когда уровень глюкозы в крови начинает падать, гликоген может быть преобразован в глюкозу для поддержания уровня глюкозы в крови. Некоторые гормоны, в том числе инсулин, быстро регулируют поток глюкозы в кровь и из крови, чтобы поддерживать его на постоянном уровне. Инсулин также позволяет мышцам получать необходимую глюкозу из крови. В процессе расщепления углеводов на глюкозу организм не может различить сахара, которые добавляются в пищу, и сахара, которые естественным образом встречаются в пищевых продуктах, поскольку они химически одинаковы.
• Углеводы, сахар и контроль веса : Калории необходимы для нормальных процессов в организме. Однако люди будут набирать вес, если будут есть больше калорий, чем они расходуют в повседневной деятельности и упражнениях. Эти лишние калории могут быть получены из всех макроэлементов — жиров, белков, углеводов и даже алкоголя. Углеводы или сахар, потребляемые в пределах суточной потребности в калориях, по определению не вызывают увеличения веса. Согласно отчету Консультативного комитета по диетическим рекомендациям от 2010 г., , «здоровая диета с высоким содержанием углеводов» — 45-65% калорий должны поступать из углеводов в зависимости от уровня активности.Что касается сахаров, в последних рекомендациях на 2015-2020 годы предлагается ограничить потребление добавленных сахаров до менее 10% от общего количества калорий в день.
• Диабет : Диабет — это нарушение обмена веществ, которое возникает, когда организм не может должным образом регулировать уровень глюкозы в крови. При диабете либо поджелудочная железа не вырабатывает достаточно инсулина (диабет 1 типа), либо организм не может нормально реагировать на вырабатываемый инсулин (диабет 2 типа). Причины диабета по-прежнему остаются загадкой, хотя генетические факторы и факторы окружающей среды, похоже, играют определенную роль.Ожирение и отсутствие физических упражнений играют важную роль в предрасположенности к диабету 2 типа. Интересно, что сахар не является запретным для людей с диабетом. Фактически, Американская диабетическая ассоциация (ADA) заявила, что «миф о том, что сахар вызывает диабет, широко принят многими людьми». Что касается сахаров, ADA заявляет, что диабетикам не нужно избегать сахара, но следует сосредоточиться на контроле порций и размерах порций как углеводов, так и сахаров, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови. Кроме того, ADA также рекомендует ограничения на употребление диетических жиров и диетических насыщенных жиров для диабетиков.
• Гликемический индекс : Гликемический индекс (ГИ) был разработан в начале 1980-х годов как способ классификации пищевых продуктов по углеводам. Это мера повышения уровня глюкозы в крови после приема пищи, содержащей определенное количество углеводов, по сравнению с потреблением того же количества глюкозы или белого хлеба. На протяжении более 20 лет проводились исследования, чтобы оценить, является ли ГИ полезным инструментом для планирования диеты для похудания, профилактики диабета или контроля уровня глюкозы в крови у людей с диабетом.Польза GI остается спорной во всем мире. В США профессиональные группы, такие как Американская диабетическая ассоциация, Академия питания и диетологии и Рекомендации по питанию для американцев на 2015-2020 годы, не рекомендовали использовать ГИ в качестве инструмента планирования диеты для людей с диабетом, населения в целом. или люди, пытающиеся похудеть. Фактически даже те, кто поддерживает использование ГИ в качестве полезного инструмента, говорят, что о продуктах не следует судить только по их ГИ. Необходимо учитывать другие факторы, такие как плотность питательных веществ и содержание жира.Население.
• Здоровье зубов : Сахар и вареные крахмалы (например, хлеб, макаронные изделия, крекеры и чипсы) представляют собой ферментируемые углеводы, которые повышают риск кариеса зубов. Степень риска от пищи, богатой углеводами, связана с несколькими факторами, такими как время воздействия и частота потребления. Однако, по данным Американской стоматологической ассоциации, риск можно снизить с помощью нескольких практик, наиболее важными из которых являются надлежащая гигиена полости рта и использование местных фторидов, фторированной зубной пасты и фторированной воды.Что касается сахаров, ADA рекомендует «ограничивать потребление сладких напитков и продуктов между приемом пищи и перекусыванием». Если вам необходимо съесть сладкую пищу или питье, употребляйте их во время еды ». Также важным для снижения риска кариеса является сбалансированное питание в соответствии с действующими диетическими рекомендациями.
• Сахар, умственная деятельность и поведение : Многочисленные исследования с участием различных групп населения показывают, что потребление сахара не влияет на гиперактивность, продолжительность концентрации внимания или когнитивные способности у детей.