Углево́ды (сахариды) — общее название обширного класса природных органических соединений. Название происходит от основных составляющих: «уголь» (углерод) и «вода». Углеводы являются важнейшим питательным веществом в диете. Для достижения различных спортивных целей требуется индивидуальный расчет потребности в углеводах.
Калорийность углеводов: 4,1 ккал в 1 грамме.
С точки зрения бодибилдинга углеводы являются источником легкодоступной энергии. Однако присутствующие в организме углеводы составляют лишь 2% от его общих энергетических запасов, тогда как 80% запаса энергии содержится в жировых отложениях, а оставшиеся 18% - в белках (скелетных мышцах).
Поскольку каждый грамм углеводов накапливается в теле вместе с 4 граммами воды, тогда как отложение жира воды не требует, организм легче накапливает жиры и именно на них полагается как на основной резервный источник энергии.
Биологическое значение углеводов[Править]
Углеводы выполняют структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например, клеточных стенок растений).
Выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).
Выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.
Являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 г углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.
Участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.
Выполняют рецепторную функцию — многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул-лигандов.
Номенклатура: что такое D-, L- и d-, I- углеводы[Править]
Первые исследователи химии углеводов описывали их структурные различия по оптической активности (способности вращать плоскость поляризованного света по часовой стрелке или против нее). Они обнаружили, что глюкоза вращает плоскость поляризации света вправо, а фруктоза — влево. Это свойство стали отображать в названии углеводов буквами «d» (правовращающие, от лат. dexter— правый) и «l» (левовращающие, от лат. laevus — левый). Впоследствии было установлено, что асимметричный атом С5 и d-глюкозы, и 1-фруктозы находится в D-конфигурации (D заглавная), т.е. ОН-группа расположена с правой стороны от С5. Поэтому буквы «d» и «I» вышли из употребления: вместо них для описания оптической активности стали использовать знаки «+» и «-».
В природе глюкоза существует в форме D-глюкозы. Этот энантиомер также называют декстрозой, что нередко приводит к путанице: так, при внутривенных вливаниях врачи часто называют глюкозу декстрозой, а при анализе крови измеряют концентрацию «глюкозы крови». Даже в одной медицинской статье могут употребляться оба термина!
Когда глюкоза растворяется в воде, она подвергается мутаротации и может существовать как в виде циклических форм, так и в виде молекул с линейной структурой. Почти все молекулы глюкозы в растворе принимают одну из двух циклических форм: 36% процентов глюкозы находится в форме a-D-глюкозы, а 64% — в форме β-D-глюкозы. Эти формы различаются положением ОН-группы относительно аномерного атома углерода С1.
У a-аномера ОН-группа направлена вниз, у β-аномера — вверх. Ациклическая промежуточная форма (с линейной структурой) составляет лишь 0,003% всей глюкозы в растворе.
Если белки организма долгое время подвержены воздействию высокой концентрации глюкозы, происходит гликозилирование белков, при котором нарушаются их структура и функции. Этот эффект определяет токсичность глюкозы. Гликозилирование белков — причина многих осложнений сахарного диабета.
Природную фруктозу (D-фруктозу) называют также устаревшим названием «левулоза». Как и глюкоза, в растворе она существует в а- и β-формах, которые, в свою очередь, могут обратимо принимать пиранозную (шестичленный цикл) и фуранозную (пятичленный цикл) формы. Фосфаты фруктозы существуют в фуранозной форме.
Инулин. Некоторые растения запасают полимер фруктозы — инулин (только не путайте его с инсулином). Это питательное вещество, аналогичное крахмалу. Инулин содержится в репчатом луке, луке-порее, бананах; особенно богаты инулином клубни топинамбура (Helianthus tuberosus). Инулин плохо переваривается и иногда вызывает метеоризм. Но в этом есть и свои плюсы: клиренс инулина — «золотой стандарт» измерения скорости клубочковой фильтрации, так как после внутривенного вливания инулин полностью выводится с мочой.
Растения обычно запасают углеводы в виде крахмала. Крахмал — полимер глюкозы, состоящий из амилозы и амилопектина. Амилоза представляет собой цепочку из остатков глюкозы, объединенных а-(1-й) связью.
В амилопектине некоторые глюкозные остатки объединяются связью а-(1->6) благодаря чему возникают точки ветвления. При употреблении крахмала с пищей он расщепляется а-амилазой слюны и а-амилазой поджелудочной железы. Линейные участки расщепляются с образованием дисахарида мальтозы, а остатки глюкозы в точках ветвления, связанные а-(1-»6) — изомальтозы.Ингибиторы а-глюкозидазы Акарбоза (прекоза) и миглитол (глизет) ингибируют а-глюкозидазу. Эти лекарства назначаются больным сахарным диабетом II типа. Они увеличивают время переваривания поступающего с пищей крахмала, поэтому повышение содержания глюкозы в крови после приема пищи происходит медленнее и выражено не так сильно.
Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы, объединенных а-(1-»2) связью. Сахароза содержится в растениях, например в сахарном тростнике и фруктах
Лактоза состоит из остатков галактозы и глюкозы, объединенных β-(1 -й) связью. Ее еще называют молочным сахаром
Лактулоза — синтетический дисахарид, состоящий из галактозы и фруктозы. Это легкое слабительное средство. Помимо того что лактулоза вызывает разжижение стула, она также подкисляет содержимое толстой кишки и поэтому удаляет аммоний из крови при печеночной недостаточности.
D-Ксилоза содержится в зернах и фруктах. Это пентоза, которая по строению сходна с близкой ей гексозой — глюкозой. После всасывания практически вся D-ксилоза выводится в неизмененном виде, поэтому проба на толерантность к ксилозе используется при диагностике нарушения всасывания в кишечнике.
Рибоза — пентоза рибонуклеиновой кислоты (РНК)
Дезоксирибоза входит в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Это производное рибозы, в которой гидроксильная группа у второго атома углерода замещена атомом водорода.
Трегалоза была обнаружена в куколках жука Trehala manna. Полагают, что это и есть манна небесная из известного библейского сюжета. Трегалоза — дисахарид из 2 молекул глюкозы, объединенных а-1-связью. Именно она придает сладкий вкус манне. Трегалоза содержится в гемолимфе насекомых и в грибах. Это вещество стабилизирует третичную структуру белков, не позволяя им денатурировать при обезвоживании. Например, содержащая трегалозу селагинелла чешуелистная (Selaginella lepidophylla) может несколько лет находиться в полностью высушенном состоянии, но, если ее размочить водой, она расправится и зазеленеет. Это свойство трегалозы используется для хранения белков — гормонов и антител.
Спирты углеводов — многоатомные спирты (полиолы)
Сорбитол. Ранее больные диабетом использовали вместо сахара сорбитол. Однако сейчас считается, что сорбитол не полезен.
Маннитол при внутривенном вливании является мочегонным средством. Галактитол накапливается в организме при галактоземии.
Ксилитол — спирт ксилозы; его добавляют в жевательную резинку в качестве подсластителя, предупреждающего развитие кариеса.
Сукралоза — недавно разработанный сахарозаменитель. Она синтезируется из сахарозы путем замещения трех гидроксильных групп атомами хлора. Считается, что сукралоза плохо всасывается и не метаболизируется в организме
Виды углеводов[Править]
Виды углеводов
Классификация по усваиваемости
Углеводы делятся на:
Простые углеводы или сахара: моно- и дисахариды
Сложные углеводы: олиго- и полисахариды
Неусваиваемые, или волокнистые, углеводы определяются как пищевая клетчатка.
Сахара
Различают два вида сахаров: моносахариды и дисахариды. Моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, глюкоза, фруктоза или галактоза. Дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой. Отдельно, следует упомянуть дисахарид изомальтулозу, которая является медленным углеводом и может служить безвредным заменителем сахара.
Сложные углеводы
Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К полисахаридам относятся, в частности, декстрины, крахмалы (амилопектин, амилоза, инулин), гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи.
Быстрые (простые) углеводы[Править]
Быстрые или простые углеводы - это соединения, которые состоят из одной или двух молекул моносахаридов.
Продукты с наивысшим содержанием сахара
Простые углеводы делятся на две группы:
Моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза);
Дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза).
Моносахариды обладают самой простой химической структурой, отчего они очень легко расщепляются и усваиваются. Простые углеводы водорастворимы. Также они обладают ярко выраженным сладким привкусом.
Пищевой сахар состоит из глюкозы и фруктозы. Фруктоза, по сравнению с другими простыми углеводами, в меньшей степени откладывается в гликоген и в большей в жир. Также фруктоза меньше стимулирует секрецию анаболического гормона инсулина.[1]
Глюкоза всасывается наиболее быстро. Глюкоза является основным источником для синтеза гликогена в печени и в мышцах, а также источником энергии для всего организма. В первую очередь, глюкозу потребляет головной мозг, а за ним следуют печень, мышцы, почки, сердце и другие органы. Вначале все сложные углеводы расщепляются до глюкозы и лишь потом усваиваются всем организмом. Глюкоза является основным энергетическим метаболитом организма.
При употреблении сахара вкусовые рецепторы, кишечник и мозг активируют систему поощрений. Эта активация ничем не отличается от того, как организм будет реагировать на наркотики
Быстрые углеводы и фигура[Править]
Быстрые углеводы имеют очень высокую скорость усвоения из желудочно-кишечного тракта, поэтому они вызывают немедленное повышение уровня сахара в крови и значительный выброс инсулина. Инсулин снижает сахар крови, превращая его в жир. Иногда это приводит к падению уровня сахара ниже нормы и возникновению углеводного голода. Вследствие чего, человек вновь потребляет сладкое, таким образом, возникает замкнутый круг, который приводит к ожирению.
"Внимание" Быстрые углеводы не рекомендуется принимать как при похудении, так и при наборе мышечной массы, в любой ситуации они будут оказывать свое негативное влияние. Употребление быстрых углеводов считается оправданным (в небольших количествах) только при наборе массы сразу после тренинга, в период так называемого белково-углеводного окна.
Наибольшую опасность для фигуры быстрые углеводы представляют во вторую половину дня. В это время организм в большей степени предрасположен к конверсии их в жир.
Исключение из правил представляет манноза - этот углевод не включается в метаболизм и не опасен для фигуры.
К длинному списку, доказывающему вред фаст-фуда, исследователи в 2016 году добавили еще одно новое доказательство: они обнаружили в нем химические соединения фталаты, которые, попадая в организм, нарушают репродуктивную функцию и могут приводить к бесплодию.[2]
"Внимание" Практически все продукты с быстрыми углеводами имеют сладкий вкус:
Столовый сахар
Кондитерские изделия (конфеты, торты, печенье, кексы, пирожное и т.д.)
Варенье и повидло
Шоколад
Мед
Сладкие напитки
Сладкие фрукты (виноград и др.)
Если вы хотите иметь красивую фигуру, постарайтесь употреблять как можно меньше этих продуктов.
Виды углеводов[Править]
Выделяют три основных вида углеводов:
Южаков Антон Виды углеводов с 0:16
Простые (быстрые) углеводы или сахара: моно- и дисахариды
Сложные (медленные) углеводы: олиго- и полисахариды
Неусваеваемые, или волокнистые, углеводы определяются как пищевая клетчатка.
Сахара
Различают два вида сахаров: моносахариды и дисахариды. Моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, глюкоза, фруктоза или галактоза. Дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой.
Сложные углеводы
Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К данному виду углеводов относятся, в частности, декстрины, крахмалы, гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи.
ВИДЫ УГЛЕВОДОВ, ИХ ИСТОЧНИКИ И ФУНКЦИИ[Править]
ГРУППА
ВИДЫ УГЛЕВОДОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
ИСТОЧНИКИ
ФУНКЦИИ
МОНОСАХАРИДЫ
Глюкоза
Моносахарид, бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, содержится практически в каждой углеводной цепочке.
Виноград, хурма, бананы, яблоки, персики, все ягоды и свежие фруктовые соки.
В организме человека присутствует в крови.
1) Глюкоза вместе с кровью транспортируется для питания мозга, печени, работающих мышц, сердца при больших физических нагрузках используется как источник энергии.
2) Резервный запас глюкозы находится в мышцах и печени, он используется организмом при пиковых нагрузках, образуя глюкозу из аминокислот (изъятых из мышц) и триглицеридов (жировых молекул).
3) Все сложные углеводы сначала расщепляются до глюкозы и после усваиваются организмом.
Фруктоза
Фруктовый сахар в свободном виде присутствует почти во всех сладких ягодах и плодах, самый сладкий из сахаров.
Фрукты и ягоды (яблоки, груши, черная смородина, персики, малина, арбузы).
Мед.
1) Фруктоза медленнее усваивается в кишечнике, чем глюкоза, поступая в кровь, не вызывает перенасыщения крови сахаром.
2) Фруктоза быстрее, чем глюкоза, превращается в гликоген. Высокая сладость фруктозы позволяет использовать ее в малом количестве.
Галактоза
Не встречается в свободной форме; в связанном с глюкозой виде он образует лактозу, молочный сахар.
Присутствует в лактозе и лактулозе.
Процесс превращения галактозы в лучше усвояемую глюкозу происходит в печени.
ДИСАХАРИДЫ
Сахароза
Дисахарид, состоящий из комбинации фруктозы и глюкозы, имеет высокую растворимость. Попадая в кишечник, распадается на данные компоненты, которые затем всасываются в кровь.
1) Фрукты плоды и ягоды.
2) Сахарная свекла и тростник.
3) Кленовый сироп.
1) В организме расщепляется на глюкозу и фруктозу.
2) Сахароза имеет высокую растворимость. Иногда сахароза откладывается в качестве запасного питательного вещества.
Лактоза
Молочный сахар, углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах.
Молоко и молочные продукты.
Непереносимость молока вызывает нарушения в работе пищеварения и расстройства желудка, это происходит, когда в организме недостает лактазы - расщепляющего энзима.
Мальтоза
Солодовый сахар, легко усваивается организмом человека. Образуется в результате объединения двух молекул глюкозы. Мальтоза возникает в результате расщепления крахмалов в процессе пищеварения.
1) Злаки, проросшее зерно.
2) Пиво и дрожжи.
Мальтоза образуется при ферментативном расщеплении крахмала и гликогена в организме.
ПОЛИСАХАРИДЫ
крахмал
Порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Крахмал является наиболее распространенным углеводом в рационе человека и содержится во многих основных продуктах питания.
1) Пшеница, рис, бобовые, злаки.
2) Картофель
3) Хлеб, макароны, каши.
1) Длинные цепочки углеводов идеальны для создания долговременных запасов энергии.
2) В желудочном тракте человека крахмал поддается гидролизу и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом.
клетчатка
Сложные углеводы, представляющие собой жесткие растительные структуры. Составная часть растительной пищи, которая не переваривается в организме человека, но играет огромную роль в его жизнедеятельности и пищеварении.
1) Пектины, овсяные и пшеничные отруби, овощи капуста, свекла.
2) Семена, орехи, бобовые.
1) Потребление достаточного количества клетчатки нормализует работу кишечника и способствует, очищению организма от шлаков и токсинов.
2) Снижает риск тучности, гипертонии, кишечных и сердечнососудистых заболеваний.
3) Человеку необходимо в день 25-30 г различных видов клетчатки, в том числе за счет потребления фруктов и овощей. В соотношении растворимой и нерастворимой клетчатки 3/1.
мальтодекстрин
Порошок белого или кремового цвета, со сладковатым вкусом, хорошо растворим в воде. Представляет собой промежуточный продукт ферментного расщепления растительного крахмала, в результате чего молекулы крахмала делятся на фрагменты - декстрины.
Получают искусственным путем ферментативного расщепления растительного крахмала.
1) Мальтодекстрин обычно используется в качестве компонента в производстве спортивных добавок, как источник энергии в гейнерах.
2) Добавляют в состав с целью улучшения консистенции, улучшения растворимости смесей и однородности.
ГЛИКОГЕН
Полисахарид, образованный остатками глюкозы; основной запасной углевод человека, нигде кроме организма не встречается Гликоген, образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы.
Запасы образуются в организме в печени и мышцах.
Излишки глюкозы организм откладывает в виде гликогена, при выполнении физических нагрузок организм расщепляет гликоген с помощью ферментов для производства энергии для питания.
