At være hovedkomponenten fungerer kulhydrater. Kulhydrater

Kulhydrater i maden.

Kulhydrater er den vigtigste og let tilgængelige energikilde for den menneskelige krop. Alle kulhydrater er komplekse molekyler bestående af kulstof (C), brint (H) og oxygen (O), kommer navnet fra ordene "kul" og "vand".

Af de vigtigste energikilder, vi kender til, kan vi skelne mellem tre:

Kulhydrater (op til 2% af reserverne)
- fedtstoffer (op til 80% af reserverne)
- proteiner (op til 18% af reserverne )

Kulhydrater er mest hurtigt brændstof, som primært bruges til energiproduktion, men deres reserver er meget små (i gennemsnit 2 % af det samlede beløb) pga. deres ophobning kræver meget vand (4g vand er nødvendigt for at tilbageholde 1g kulhydrater), men vand er ikke nødvendigt for at lagre fedt.

Kroppens hovedreserver af kulhydrater lagres i form af glykogen (komplekst kulhydrat). Det meste af det er indeholdt i musklerne (ca. 70%), resten i leveren (30%).
Du kan finde ud af alle de andre funktioner af kulhydrater samt deres kemiske struktur

Kulhydrater i fødevarer er klassificeret som følger.

Typer af kulhydrater.

Kulhydrater er i en simpel klassificering opdelt i to hovedklasser: simple og komplekse. Simple består til gengæld af monosaccharider og oligosaccharider, komplekse af polysaccharider og fibrøse.

Simple kulhydrater.

Monosaccharider

Glukose("druesukker", dextrose).
Glukose er den vigtigste af alle monosaccharider, som den er strukturel enhed de fleste fødevarer di- og polysaccharider. I den menneskelige krop er glukose den vigtigste og mest universelle energikilde til metaboliske processer. Alle celler i dyrekroppen har evnen til at metabolisere glukose. Samtidig er det ikke alle kroppens celler, men kun nogle af deres typer, der har evnen til at bruge andre energikilder – for eksempel frie fedtsyrer og glycerol, fruktose eller mælkesyre. Under stofskifteprocessen nedbrydes de til individuelle molekyler af monosaccharider, som gennem flertrins kemiske reaktioner omdannes til andre stoffer og i sidste ende oxideres til kuldioxid og vand - brugt som "brændstof" til celler. Glukose er en nødvendig komponent i stofskiftet kulhydrater. Når dets niveau i blodet falder, eller dets koncentration er høj, og det er umuligt at bruge, som det sker ved diabetes, opstår døsighed, og der kan opstå bevidsthedstab (hypoglykæmisk koma).
Glukose "i sin rene form", som et monosaccharid, findes i grøntsager og frugter. Druer er særligt rige på glukose - 7,8%, søde kirsebær - 5,5%, hindbær - 3,9%, jordbær - 2,7%, blommer - 2,5%, vandmelon - 2,4%. Blandt grøntsager indeholder græskar mest glukose - 2,6%, hvidkål - 2,6% og gulerødder - 2,5%.
Glucose er mindre sødt end det mest berømte disaccharid, saccharose. Hvis vi tager sødmen af ​​saccharose som 100 enheder, så er sødmen af ​​glucose 74 enheder.

Fruktose(frugtsukker).
Fruktose er en af ​​de mest almindelige kulhydrater frugt. I modsætning til glukose kan det trænge fra blodet ind i vævsceller uden deltagelse af insulin (et hormon, der reducerer glukoseniveauet i blodet). Af denne grund anbefales fruktose som den sikreste kilde kulhydrater for diabetespatienter. Noget af fruktosen kommer ind i levercellerne, som omdanner det til et mere alsidigt "brændstof" - glucose, så fruktose kan også øge blodsukkeret, dog i meget mindre grad end andre simple sukkerarter. Fruktose er lettere at omdanne til fedt end glukose. Den største fordel ved fruktose er, at den er 2,5 gange sødere end glucose og 1,7 gange sødere end saccharose. Dens brug i stedet for sukker hjælper med at reducere det samlede forbrug kulhydrater.
De vigtigste kilder til fructose i fødevarer er druer - 7,7%, æbler - 5,5%, pærer - 5,2%, kirsebær - 4,5%, vandmeloner - 4,3%, solbær - 4,2%, hindbær - 3,9%, jordbær - 2,4%, meloner – 2,0 %. Fruktoseindholdet i grøntsager er lavt - fra 0,1 % i rødbeder til 1,6 % i hvidkål. Fruktose er indeholdt i honning - omkring 3,7%. Det er pålideligt bevist, at fruktose, som har en væsentlig højere sødme end saccharose, ikke forårsager huller i tænderne, hvilket fremmes af sukkerforbrug.

Galaktose(en type mælkesukker).
Galaktose findes ikke i fri form i produkter. Det danner et disaccharid med glucose - laktose (mælkesukker) - det vigtigste kulhydrat mælk og mejeriprodukter.

Oligosaccharider

saccharose(bordsukker).
saccharose er et disaccharid (et kulhydrat bestående af to komponenter), dannet af molekyler glukose og fruktose. Den mest almindelige type saccharose er - sukker. Sukroseindholdet i sukker er 99,5%; faktisk er sukker ren saccharose.
Sukker nedbrydes hurtigt mavetarmkanalen, glucose og fructose absorberes i blodet og tjener som energikilde og den vigtigste forløber for glykogen og fedtstoffer. Det kaldes ofte en "tom kaloriebærer", fordi sukker er rent kulhydrat og indeholder ikke andre næringsstoffer, såsom for eksempel vitaminer, mineralsalte. Af planteprodukterne er den mest saccharose indeholdt i roer - 8,6%, ferskner - 6,0%, meloner - 5,9%, blommer - 4,8%, mandariner - 4,5%. I grøntsager, undtagen rødbeder, er et betydeligt saccharoseindhold noteret i gulerødder - 3,5%. I andre grøntsager varierer saccharoseindholdet fra 0,4 til 0,7%. Ud over selve sukkeret er de vigtigste kilder til saccharose i fødevarer marmelade, honning, konfekture, søde drikkevarer og is.

Laktose(mælkesukker).
Laktose nedbrydes i mave-tarmkanalen til glucose og galactose under påvirkning af et enzym laktase. En mangel på dette enzym fører til mælkeintolerance hos nogle mennesker. Ufordøjet laktose tjener som et godt næringsstof til tarmmikrofloraen. I dette tilfælde er rigelig gasdannelse mulig, maven "svulmer". I fermenterede mælkeprodukter mest af laktose er fermenteret til mælkesyre, så personer med laktasemangel kan tåle syrnede mælkeprodukter uden ubehagelige konsekvenser. Derudover undertrykker mælkesyrebakterier i fermenterede mælkeprodukter aktiviteten af ​​tarmmikroflora og reducerer laktoses negative virkninger.
Galactose, dannet under nedbrydningen af ​​laktose, omdannes til glukose i leveren. Med en medfødt arvelig mangel eller fravær af enzymet, der omdanner galactose til glukose, udvikles en alvorlig sygdom - galaktosæmi , hvilket fører til mental retardering.
Laktoseindhold i komælk er 4,7%, i hytteost - fra 1,8% til 2,8%, i creme fraiche - fra 2,6 til 3,1%, i kefir - fra 3,8 til 5,1%, i yoghurt - omkring 3%.

Maltose(maltsukker).
Dannes når to glukosemolekyler kombineres. Indeholdt i produkter som: malt, honning, øl, melasse, bageri og konfektureprodukter fremstillet med tilsætning af melasse.

Atleter bør undgå at indtage ren glukose og fødevarer rige på simple sukkerarter i store mængder, da de udløser processen med fedtdannelse.

Komplekse kulhydrater.

Komplekse kulhydrater består primært af gentagne enheder af glucoseforbindelser. (glukose polymerer)

Polysaccharider

Plante polysaccharider (stivelse).
Stivelse- det vigtigste fordøjelige polysaccharid, det er en kompleks kæde bestående af glucose. Det tegner sig for op til 80 % af de kulhydrater, der indtages i maden. Stivelse er et komplekst eller "langsomt" kulhydrat, så det er den foretrukne energikilde til både vægtøgning og vægttab. I mave-tarmkanalen hydrolyseres stivelse (nedbrydning af et stof under påvirkning af vand) og nedbrydes til dextriner (stivelsesfragmenter) og i sidste ende til glukose og optages i denne form af kroppen.
Kilden til stivelse er urteprodukter, hovedsageligt korn: korn, mel, brød og kartofler. Korn indeholder mest stivelse: fra 60% i boghvede (kerne) til 70% i ris. Af kornsorterne er den mindste mængde stivelse indeholdt i havregryn og dets forarbejdede produkter: havregryn, Hercules havreflager - 49%. Pasta indeholder fra 62 til 68% stivelse, brød lavet af rugmel, afhængig af type - fra 33% til 49%, hvedebrød og andre produkter fremstillet af hvedemel - fra 35 til 51% stivelse, mel - fra 56 (rug ) til 68 % (præmiehvede). Der er også meget stivelse i bælgfrugter – fra 40 % i linser til 44 % i ærter. Du kan også bemærke det høje stivelsesindhold i kartofler (15-18%).

Animalske polysaccharider (glykogen).
Glykogen- består af stærkt forgrenede kæder af glukosemolekyler. Efter at have spist begynder en stor mængde glukose at komme ind i blodet, og den menneskelige krop lagrer overskydende glukose i form af glykogen. Når dit blodsukkerniveau begynder at falde (f.eks. mens du gør fysisk træning), nedbryder kroppen glykogen ved hjælp af enzymer, som et resultat af hvilket glukoseniveauet forbliver normalt, og organer (inklusive muskler under træning) får nok af det til at producere energi. Glykogen aflejres hovedsageligt i leveren og musklerne Det findes i små mængder i animalske produkter (i leveren 2-10%, i muskelvæv - 0,3-1%). Samlet lagerbeholdning glykogen er 100-120 g. I bodybuilding er det kun det glykogen, der er indeholdt i muskelvæv, der har betydning.

Fibrøst

Kostfibre (ufordøjelig, fibrøst)
Kostfibre eller kostfibre henviser til næringsstoffer, der ligesom vand og mineralsalte ikke forsyner kroppen med energi, men spiller en kæmpe rolle i dens liv. Kostfibre findes primært i vegetabilske fødevarer, der er lavt eller meget lavt i sukker. Det er normalt kombineret med andre næringsstoffer.

Fibertyper.

Cellulose og hemicellulose
Cellulose findes i fuldkornshvedemel, klid, kål, unge ærter, grønne og voksagtige bønner, broccoli, rosenkål, agurkeskaller, peberfrugt, æbler, gulerødder.
Hemicellulose findes i klid, korn, uraffinerede korn, rødbeder, rosenkål, sennepsgrønne skud.
Cellulose og hemicellulose absorberer vand, hvilket gør det lettere for tyktarmen at fungere. I det væsentlige "bulker" de affald og flytter det hurtigere gennem tyktarmen. Dette forhindrer ikke kun forstoppelse, men beskytter også mod divertikulose, spastisk colitis, hæmorider, tyktarmskræft og åreknuder.

Lignin
Denne type fibre findes i korn, der spises til morgenmad, i klid, uaktuelle grøntsager (når grøntsager opbevares, stiger ligninindholdet i dem, og de er mindre fordøjelige), såvel som i auberginer, grønne bønner, jordbær, ærter, og radiser.
Lignin reducerer fordøjeligheden af ​​andre fibre. Derudover binder det sig til galdesyrer, hvilket hjælper med at sænke kolesterolniveauet og fremskynder passagen af ​​mad gennem tarmene.

Gummi og pektin
Komedie findes i havregryn og andre havreprodukter og tørrede bønner.
Pektin findes i æbler, citrusfrugter, gulerødder, blomkål og kål, tørrede ærter, grønne bønner, kartofler, jordbær, jordbær, frugtdrikke.
Tandkød og pektin påvirker absorptionsprocesser i maven og tyndtarmen. Ved at binde sig til galdesyrer reducerer de fedtoptagelsen og sænker kolesterolniveauet. De forsinker mavetømningen og ved at belægge tarmene bremser de optagelsen af ​​sukker efter måltider, hvilket er nyttigt for diabetikere, da det reducerer den nødvendige dosis insulin.

Ved at kende typerne af kulhydrater og deres funktioner opstår det næste spørgsmål –

Hvilke kulhydrater og hvor meget skal du spise?

I de fleste produkter er hovedbestanddelen kulhydrater, så der burde ikke være problemer med at få dem fra mad, så kulhydrater udgør hovedparten af ​​de fleste menneskers daglige kost.
Kulhydrater, der kommer ind i vores krop med mad, har tre metaboliske veje:

1) Glykogenese(Kompleks kulhydrat mad, der kommer ind i vores mave-tarmkanal, nedbrydes til glukose og opbevares derefter i form komplekse kulhydrater– glykogen i muskel- og leverceller, og bruges som backup-kilde til ernæring, når blodsukkerkoncentrationen er lav)
2) Glukoneogenese(dannelsesprocessen i leveren og nyrebarken (ca. 10%) - glucose, fra aminosyrer, mælkesyre, glycerol)
3) Glykolyse(nedbrydning af glukose og andre kulhydrater for at frigive energi)

Kulhydratmetabolisme er primært bestemt af tilstedeværelsen af ​​glukose i blodbanen, en vigtig og alsidig energikilde i kroppen. Tilstedeværelsen af ​​glukose i blodet afhænger af det sidste måltid og fødevarens ernæringsmæssige sammensætning. Det vil sige, hvis du for nylig har spist morgenmad, så vil koncentrationen af ​​glukose i blodet være høj, hvis lang tid afholde sig fra mad – lavt. Mindre glukose betyder mindre energi i kroppen, dette er indlysende, hvorfor du føler et tab af styrke på tom mave. På et tidspunkt, hvor glukoseindholdet i blodbanen er lavt, og dette observeres meget godt i morgentimer, efter en lang søvn, hvor du ikke på nogen måde opretholdt niveauet af eksisterende glukose i blodet med portioner af kulhydratmad, begynder kroppen at genopbygge sig selv i en tilstand af faste ved hjælp af glykolyse - 75%, og 25% ved hjælp af gluconeogenese, det vil sige nedbrydning af komplekse lagrede kulhydrater, samt aminosyrer, glycerin og mælkesyre.
Også ikke lidt vigtig bugspytkirtelhormon regulerer koncentrationen af ​​glukose i blodet - insulin. Insulin er et transporthormon; det transporterer overskydende glukose ind i muskelceller og andre væv i kroppen og regulerer derved det maksimale niveau af glukose i blodet. Hos mennesker, der er tilbøjelige til fedme og ikke passer på deres kost, omdanner insulin overskydende kulhydrater, der kommer ind i kroppen med mad, til fedt, dette er hovedsageligt typisk for hurtige kulhydrater.
For at vælge de rigtige kulhydrater fra hele rækken af ​​fødevarer, bruges et sådant koncept som - glykæmisk indeks.

Glykæmisk indeks- dette er absorptionshastigheden af ​​kulhydrater, der tilføres mad i blodbanen, og bugspytkirtlens insulinrespons. Det viser effekten af ​​fødevarer på blodsukkerniveauet. Dette indeks måles på en skala fra 0 til 100, afhængig af typen af ​​mad, forskellige kulhydrater optages forskelligt, nogle hurtigt, og følgelig vil de have et højt glykæmisk indeks, nogle langsomt, standarden for hurtig absorption er ren glukose, det har et glykæmisk indeks svarende til 100.

Et produkts GI afhænger af flere faktorer:

- Type kulhydrater (enkle kulhydrater har et højt GI, komplekse kulhydrater har et lavt GI)
- Mængde af fibre (jo mere der er i mad, jo lavere GI)
- Metode til fødevareforarbejdning (for eksempel øger varmebehandling GI)
- Indhold af fedtstoffer og proteiner (jo flere af dem i fødevarer, jo lavere GI)

Der er mange forskellige tabeller, der bestemmer det glykæmiske indeks for fødevarer, her er en af ​​dem:

Det glykæmiske indeks over fødevarer giver dig mulighed for at tage rigtige beslutninger, at vælge hvilke fødevarer der skal inkluderes i din daglige kost, og hvilke der bevidst skal udelukkes.
Princippet er enkelt: Jo højere det glykæmiske indeks er, jo sjældnere inkluderer du sådanne fødevarer i din kost. Omvendt, jo lavere det glykæmiske indeks er, jo oftere spiser du sådanne fødevarer.

Hurtige kulhydrater vil dog også være nyttige for os i sådanne vigtige teknikker mad som:

- om morgenen (efter lang søvn er koncentrationen af ​​glukose i blodet meget lav, og den skal genopfyldes så hurtigt som muligt for at forhindre kroppen i at modtage den nødvendige energi for livet ved hjælp af aminosyrer, ved at ødelægge muskelfibre)
- og efter træning (når energiforbrug på intenst fysisk arbejde reducerer koncentrationen af ​​glukose i blodet markant, efter træning perfekt mulighed acceptere hurtigere kulhydrater, for at genopbygge dem så hurtigt som muligt og forhindre katabolisme)

Hvor meget kulhydrater skal du spise?

I bodybuilding og fitness bør kulhydrater udgøre mindst 50% af alle næringsstoffer (naturligvis overvejer vi ikke at "klippe" eller tabe sig).
Der er masser af grunde til at fylde dig selv op med masser af kulhydrater, især når det kommer til hele, uforarbejdede fødevarer. Men først og fremmest skal du forstå, at der er en vis grænse for kroppens evne til at akkumulere dem. Forestil dig en benzintank: den kan kun rumme et vist antal liter benzin. Hvis du forsøger at hælde mere i det, vil overskydende uundgåeligt løbe ud. Når kulhydratlagrene er blevet omdannet til påkrævet beløb glykogen, begynder leveren at bearbejde overskuddet til fedt, som derefter lagres under huden og i andre dele af kroppen.
Mængden af ​​muskelglykogen du kan opbevare afhænger af din grad af muskelmasse. Ligesom nogle benzintanke er større end andre, varierer musklerne fra person til person. Jo mere muskuløs du er, jo mere glykogen kan din krop lagre.
For at sikre, hvad du modtager korrekte beløb kulhydrater - ikke mere end foreskrevet - beregn dit daglige forbrug ved hjælp af følgende formel. For at opbygge muskelmasse om dagen bør du tage -

7g kulhydrater pr. kg kropsvægt (gang din vægt i kg med 7).

Når du har hævet dit kulhydratindtag til det nødvendige niveau, skal du tilføje yderligere styrketræning. At spise masser af kulhydrater, når du træner til bodybuilding, vil give dig mere energi, så du kan træne hårdere, længere og opnå bedre resultater.
Du kan beregne din daglige kost ved at studere denne artikel mere detaljeret.

Kulhydraters generelle karakteristika, struktur og egenskaber.

Kulhydrater - det er polyvalente alkoholer, der udover alkoholgrupper indeholder en aldehyd- eller ketogruppe.

Afhængigt af typen af ​​gruppe i molekylet skelnes aldoser og ketoser.

Kulhydrater er meget udbredte i naturen, især i planteverdenen, hvor de udgør 70-80 % af cellernes tørstofmasse. I dyrekroppen udgør de kun omkring 2% af kropsvægten, men her er deres rolle ikke mindre vigtig.

Kulhydrater kan lagres i form af stivelse i planter og glykogen i kroppen hos dyr og mennesker. Disse reserver bruges efter behov. I den menneskelige krop aflejres kulhydrater hovedsageligt i leveren og musklerne, som er dens depot.

Blandt andre komponenter i kroppen af ​​højere dyr og mennesker tegner kulhydrater sig for 0,5% af kropsvægten. Kulhydrater er dog vigtige for kroppen. Disse stoffer, sammen med proteiner i form proteoglykaner danne grundlag for bindevæv. Kulhydratholdige proteiner (glykoproteiner og mukoproteiner) er en integreret del af kroppens slim (beskyttende, omsluttende funktioner), plasmatransportproteiner og immunologisk aktive forbindelser(blodgruppespecifikke stoffer). Nogle kulhydrater tjener som "reservebrændstof" for organismer til at opnå energi.

Funktioner af kulhydrater:

• Energi – Kulhydrater er en af ​​kroppens vigtigste energikilder, der giver mindst 60 % af energiomkostningerne. Til aktiviteten af ​​hjernen, blodcellerne og nyremarven tilføres næsten al energi gennem oxidation af glucose. Ved fuldstændig nedbrydning frigives 1 g kulhydrater 4,1 kcal/mol(17,15 kJ/mol) energi.

• Plast – kulhydrater eller deres derivater findes i alle kroppens celler. De er en del af biologiske membraner og celleorganeller, deltager i dannelsen af ​​enzymer, nukleoproteiner mv. I planter tjener kulhydrater hovedsageligt som støttemateriale.

• Beskyttende – tyktflydende sekreter (slim), der udskilles af forskellige kirtler, er rige på kulhydrater eller deres derivater (mucopolysaccharider osv.). De beskytter de indre vægge i de hule organer i mave-tarmkanalen og luftvejene mod mekaniske og kemiske påvirkninger og indtrængen af ​​patogene mikrober.

• Regulatorisk – menneskeføde indeholder en betydelig mængde fibre, hvis ru struktur forårsager mekanisk irritation af slimhinden i maven og tarmene, og dermed deltager i reguleringen af ​​peristaltikken.

• Bestemt – individuelle kulhydrater udfører særlige funktioner i kroppen: de deltager i ledning af nerveimpulser, dannelse af antistoffer, sikring af specificiteten af ​​blodgrupper osv.

Kulhydraternes funktionelle betydning bestemmer behovet for at forsyne kroppen med disse næringsstoffer. Det daglige behov for kulhydrater for en person er i gennemsnit 400 - 450 g, under hensyntagen til alder, arbejdstype, køn og nogle andre faktorer.

Elementær sammensætning. Kulhydrater består af følgende kemiske elementer: kulstof, brint og oxygen. De fleste kulhydrater har den generelle formel C n (H 2 O ) n. Kulhydrater er forbindelser bestående af kulstof og vand, som er grundlaget for deres navn. Men blandt kulhydrater er der stoffer, der ikke svarer til den givne formel, for eksempel rhamnose C 6 H 12 O 5 osv. Samtidig kendes stoffer, hvis sammensætning svarer til den generelle formel for kulhydrater, men mht. af deres egenskaber hører de ikke til dem (eddikesyre C 2 H 12 O 2). Derfor er navnet "kulhydrater" ret vilkårligt og svarer ikke altid til den kemiske struktur af disse stoffer.

Kulhydrater- det er organiske stoffer, der er aldehyder eller ketoner af polyvalente alkoholer.

Monosaccharider

Monosaccharider er polyvalente alifatiske alkoholer, der indeholder en aldehydgruppe (aldoser) eller en ketogruppe (ketoser).

Monosaccharider er faste, krystallinske stoffer, der er opløselige i vand og har en sød smag. Under visse forhold oxideres de let, hvorved aldehydalkoholer omdannes til syrer, hvorved aldehydalkoholer omdannes til syrer og ved reduktion til de tilsvarende alkoholer.

Kemiske egenskaber af monosaccharider :

• Oxidation til mono-, dicarboxylsyre og glycuronsyre;

• Reduktion til alkoholer;

• Dannelse af estere;

• Dannelse af glykosider;

• Fermentering: alkohol, mælkesyre, citronsyre og smørsyre.

Monosaccharider, der ikke kan hydrolyseres til enklere sukkerarter. Typen af ​​monosaccharid afhænger af længden af ​​kulbrintekæden. Afhængigt af antallet af kulstofatomer er de opdelt i trioser, tetroser, pentoser og hexoser.

Trioser: glyceraldehyd og dihydroxyacetone, de er mellemprodukter ved nedbrydning af glukose og er involveret i syntesen af ​​fedtstoffer. begge trioser kan fremstilles ud fra alkoholen glycerol ved dehydrogenering eller hydrogenering.

Tetroser: erythrose - deltager aktivt i metaboliske processer.

Pentoser: ribose og deoxyribose er komponenter i nukleinsyrer, ribulose og xylulose er mellemprodukter af glucoseoxidation.

Hexoser: de er mest repræsenteret i dyre- og planteverdenen og spiller en stor rolle i metaboliske processer. Disse omfatter glucose, galactose, fruktose osv.

Glukose (druesukker) . Det er det vigtigste kulhydrat for planter og dyr. Glucosens vigtige rolle forklares ved, at det er den vigtigste energikilde, danner grundlaget for mange oligo- og polysaccharider og er involveret i at opretholde osmotisk tryk. Transporten af ​​glukose ind i cellerne reguleres i mange væv af bugspytkirtelhormonet insulin. I cellen omdannes glucose i løbet af kemiske reaktioner i flere stadier til andre stoffer (mellemprodukter dannet under nedbrydningen af ​​glucose bruges til syntese af aminosyrer og fedtstoffer), som i sidste ende oxideres til kuldioxid og vand , som frigiver energi, som kroppen bruger til at understøtte livet. Niveauet af glukose i blodet bruges normalt til at bedømme tilstanden af ​​kulhydratmetabolisme i kroppen. Når niveauet af glukose i blodet falder, eller dets koncentration er høj, og det er umuligt at bruge det, som det sker ved diabetes, opstår døsighed og bevidsthedstab (hypoglykæmisk koma). Den hastighed, hvormed glucose trænger ind i hjernens og leverens væv, afhænger ikke af insulin og bestemmes kun af dets koncentration i blodet. Disse væv kaldes insulin-uafhængige. Uden tilstedeværelsen af ​​insulin vil glucose ikke komme ind i cellen og vil ikke blive brugt som brændstof.

Galaktose. En rumlig isomer af glucose, der adskiller sig i placeringen af ​​OH-gruppen ved det fjerde carbonatom. Det er en del af laktose, nogle polysaccharider og glykolipider. Galactose kan isomerisere til glucose (i leveren, mælkekirtlen).

Fruktose (frugtsukker). Findes i store mængder i planter, især frugter. Der er meget af det i frugt, sukkerroer og honning. Isomeriserer nemt til glukose. Nedbrydningsvejen for fructose er kortere og energimæssigt mere gunstig end for glukose. I modsætning til glukose kan det trænge fra blodet ind i vævsceller uden deltagelse af insulin. Af denne grund anbefales fruktose som den sikreste kilde til kulhydrater for diabetikere. Noget af fruktosen kommer ind i levercellerne, som omdanner det til et mere alsidigt "brændstof" - glukose, så fruktose kan også øge blodsukkerniveauet, dog i meget mindre grad end andre simple sukkerarter.

Ifølge deres kemiske struktur er glucose og galactose aldehydalkoholer, fruktose er en ketonalkohol. Forskelle i strukturen af ​​glucose og fructose karakteriserer også forskelle i nogle af deres egenskaber. Glucose reducerer metaller fra deres oxider; fruktose har ikke denne egenskab. Fruktose absorberes fra tarmen cirka 2 gange langsommere end glucose.

Når det sjette carbonatom i et hexosemolekyle oxideres, hexuronsyrer (uronsyrer). : fra glukose - glukuron, fra galactose - galakturonisk.

Glucuronsyre tager aktivt del i metaboliske processer i kroppen, for eksempel i neutralisering af giftige produkter, indgår i mucopolysaccharider osv. Dens funktion er, at den forenes til organiske lav med stoffer, der er dårligt opløselige i vand. Som følge heraf bliver det bundne stof vandopløseligt og udskilles i urinen. Denne elimineringsvej er især vigtig for vand opløselige steroidhormoner, deres nedbrydningsprodukter og også til frigivelse af nedbrydningsprodukter af medicinske stoffer. Uden interaktion med glucuronsyre forstyrres yderligere nedbrydning og frigivelse af galdepigmenter fra kroppen.

Monosaccharider kan have en aminogruppe .

Når OH-gruppen i det andet carbonatom i et hexosemolekyle erstattes med en aminogruppe, dannes aminosukkere - hexosaminer: glucosamin syntetiseres fra glucose, galactosamin syntetiseres fra galactose, som er en del af cellemembraner og slimhinder polysaccharider både i fri form og i kombination med eddikesyre.

Aminosukker kaldes monosaccharider, derI stedet for OH-gruppen er der en aminogruppe (- N H 2).

Aminosukker er den vigtigste komponent glykosaminoglycaner.

Monosaccharider danner estere . OH-gruppe af et monosaccharidmolekyle; som enhver alkohol gruppe kan reagere med syre. I mellemtiden udveksleSukkerestere er af stor betydning. For at tænde deni stofskiftet skal sukker blivefosforester. I dette tilfælde er de terminale carbonatomer phosphorylerede. For hexoser er disse C-1 og C-6, for pentoser er disse C-1 og C-5 osv. SmerteMere end to OH-grupper er ikke genstand for phosphorylering. Derfor spilles hovedrollen af ​​mono- og diphosphater af sukkerarter. I navnet phosphorester angiver sædvanligvis positionen af ​​esterbindingen.

Oligosaccharider

Oligosaccharider indeholde to eller flere monosaccharid. De findes i celler og biologiske væsker, både i fri form og i kombination med proteiner. Disaccharider har stor betydning for kroppen: saccharose, maltose, laktose osv. Disse kulhydrater udfører en energifunktion. Det antages, at de, som en del af celler, deltager i processen med "genkendelse" af celler.

saccharose(roer eller rørsukker). Består af glukose- og fructosemolekyler. Hun er er et planteprodukt og den vigtigste komponent nent af mad, har den sødeste smag sammenlignet med andre disaccharider og glukose.

Sukroseindholdet i sukker er 95%. Sukker nedbrydes hurtigt i mave-tarmkanalen, glukose og fruktose optages i blodet og fungerer som energikilde og den vigtigste forløber for glykogen og fedtstoffer. Det kaldes ofte en "bærer af tomme kalorier", da sukker er et rent kulhydrat og ikke indeholder andre næringsstoffer, såsom vitaminer og mineralsalte.

Laktose(mælkesukker) består af glucose og galactose, syntetiseret i mælkekirtlerne under amning. I mave-tarmkanalen nedbrydes det af enzymet laktase. En mangel på dette enzym fører til mælkeintolerance hos nogle mennesker. Mangel på dette enzym forekommer hos cirka 40 % af den voksne befolkning. Ufordøjet laktose tjener som et godt næringsstof til tarmmikrofloraen. I dette tilfælde er rigelig gasdannelse mulig, maven "svulmer". I syrnede mælkeprodukter er det meste af laktosen gæret til mælkesyre, så personer med laktasemangel kan tåle syrnede mælkeprodukter uden ubehagelige konsekvenser. Derudover undertrykker mælkesyrebakterier i fermenterede mælkeprodukter aktiviteten af ​​tarmmikroflora og reducerer laktoses negative virkninger.

Maltose består af to mdr glukosemolekyler og er den vigtigste strukturelle komponent i stivelse og glykogen.

Polysaccharider

Polysaccharider - kulhydrater med høj molekylvægt, bestående af et stort antal monosaccharider. De har hydrofile egenskaber og danner kolloide opløsninger, når de er opløst i vand.

Polysaccharider er opdelt i homo- og hete ropolysaccharider.

Homopolysaccharider. Indeholder monosaccharider Ja, kun én type. Gak, stivelse og glykogen faste fremstilles kun af glukosemolekyler, inulin - fructose. Homopolysaccharider er stærkt forgrenede struktur og er en blanding af to limere - amylose og amylopectin. Amylose består af 60-300 glucoserester forbundet til lineær kæde ved hjælp af en iltbro, dannet mellem det første carbonatom i et molekyle og det fjerde carbonatom i et andet (1,4-binding).

Amylose Det er opløseligt i varmt vand og giver en blå farve med jod.

Amylopectin - en forgrenet polymer bestående af både uforgrenede kæder (1,4-binding) og forgrenede kæder, som dannes på grund af bindinger mellem det første carbonatom i et glukosemolekyle og det sjette carbonatom i et andet ved hjælp af en iltbro (1 ,6-binding).

Repræsentanter for homopolysaccharider er stivelse, fiber og glykogen.

Stivelse(plante polysaccharid)– består af flere tusinde glukoserester, hvoraf 10-20% er amylose, og 80-90% amylopektin. Stivelse er uopløselig i koldt vand, og når det er varmt, dannes det kolloid opløsning, kaldet i hverdagen stivelsespasta. Stivelse tegner sig for op til 80% af de kulhydrater, der indtages i maden. Kilden til stivelse er planteprodukter, hovedsageligt korn: korn, mel, brød og kartofler. Korn indeholder mest stivelse (fra 60 % i boghvede (kerne) til 70 % i ris).

Cellulose eller cellulose,- det mest almindelige plantekulhydrat på jorden, produceret i en mængde på cirka 50 kg for hver indbygger på jorden. Fiber er et lineært polysaccharid, der består af 1000 eller flere glukoserester. I kroppen er fibre involveret i at aktivere bevægeligheden i maven og tarmene, stimulerer udskillelsen af ​​fordøjelsessaft og skaber en mæthedsfornemmelse.

Glykogen(animalsk stivelse) er menneskekroppens vigtigste lagringskulhydrat. Det består af cirka 30.000 glukoserester, som danner en forgrenet struktur. De væsentligste mængder glykogen ophobes i leveren og muskelvævet, herunder hjertemusklen. Funktionen af ​​muskelglykogen er, at det er en let tilgængelig kilde til glukose, der bruges i energiprocesser i selve musklen. Leverglykogen bruges til at opretholde fysiologiske blodsukkerkoncentrationer, primært mellem måltider. 12-18 timer efter spisning er glykogenforsyningen i leveren næsten fuldstændig opbrugt. Indholdet af muskelglykogen falder først mærkbart efter længerevarende og anstrengende fysisk arbejde. Når der er mangel på glukose, nedbrydes det hurtigt og genopretter sit normale niveau i blodet. I celler er glykogen forbundet med cytoplasmatisk protein og delvist med intracellulære membraner.

Heteropolysaccharider (glykosaminoglycaner eller mucopolysaccharider) (præfikset "muco-" angiver, at de først blev afledt af mucin). De består af forskellige typer monosaccharider (glucose, galactose) og deres derivater (aminosukkere, hexuronsyrer). Andre stoffer blev også fundet i deres sammensætning: nitrogenholdige baser, organiske syrer og nogle andre.

Glycosaminoglycaner De er geléagtige, klæbrige stoffer. De udfører forskellige funktioner, herunder strukturelle, beskyttende, regulerende osv. Glycosaminoglycaner udgør for eksempel hovedparten af ​​det intercellulære stof i væv og er en del af huden, brusken, ledvæsken og øjets glaslegeme. I kroppen findes de i kombination med proteiner (proteoglycaner og glycoprotsider) og fedtstoffer (glycolipider), hvori polysaccharider udgør hovedparten af ​​molekylet (op til 90 % eller mere). Følgende er vigtige for kroppen.

Hyaluronsyre- hoveddelen af ​​det intercellulære stof, en slags "biologisk cement", der forbinder celler og fylder hele det intercellulære rum. Det fungerer også som et biologisk filter, der fanger mikrober og forhindrer deres indtrængning i cellen og deltager i udvekslingen af ​​vand i kroppen.

Det skal bemærkes, at hyaluronsyre nedbrydes under påvirkning af et specifikt enzym, hyaluronidase. I dette tilfælde er strukturen af ​​det intercellulære stof forstyrret, "revner" dannes i dets sammensætning, hvilket fører til en stigning i dets permeabilitet for vand og andre stoffer. Dette er vigtigt i processen med befrugtning af et æg med sædceller, som er rige på dette enzym. Nogle bakterier indeholder også hyaluronidase, hvilket i høj grad letter deres indtrængning i cellen.

X ondroitinsulfater- chondroitinsvovlsyrer tjener som strukturelle komponenter i brusk, ledbånd, hjerteklapper, navlestreng osv. De fremmer aflejringen af ​​calcium i knogler.

Heparin dannes i mastceller, som findes i lunger, lever og andre organer, og frigives til blodet og det intercellulære miljø. I blodet binder det sig til proteiner og forhindrer blodpropper og fungerer som et antikoagulant. Derudover har heparin en antiinflammatorisk virkning, påvirker metabolismen af ​​kalium og natrium og udfører en antihypoxisk funktion.

En særlig gruppe af glycosaminoglycaner er forbindelser, der indeholder neuraminsyrer og kulhydratderivater. Forbindelser af neuraminsyre med eddikesyre kaldes opalsyrer. De findes i cellemembraner, spyt og andet biologiske væsker.

§ 1. KLASSIFIKATION OG FUNKTIONER AF KULHYDRATTER

Selv i oldtiden stiftede menneskeheden bekendtskab med kulhydrater og lærte at bruge dem i deres Hverdagen. Bomuld, hør, træ, stivelse, honning, rørsukker er blot nogle af de kulhydrater, der har spillet en rolle vigtig rolle i civilisationens udvikling. Kulhydrater er blandt de mest udbredte i naturen organiske forbindelser. De er integrerede komponenter i cellerne i alle organismer, herunder bakterier, planter og dyr. I planter udgør kulhydrater 80-90% af tørmassen, hos dyr - omkring 2% af kropsvægten. Deres syntese fra kuldioxid og vand udføres af grønne planter, der bruger energi sollys (fotosyntese ). Den overordnede støkiometriske ligning for denne proces er:

Glucose og andre simple kulhydrater omdannes derefter til mere komplekse kulhydrater såsom stivelse og cellulose. Planter bruger disse kulhydrater til at frigive energi gennem respirationsprocessen. Denne proces er i bund og grund det omvendte af fotosyntese:

Interessant at vide! Grønne planter og bakterier absorberer årligt cirka 200 milliarder tons kuldioxid fra atmosfæren gennem fotosynteseprocessen. I dette tilfælde frigives omkring 130 milliarder tons ilt til atmosfæren, og 50 milliarder tons organiske kulstofforbindelser, hovedsageligt kulhydrater, syntetiseres.

Dyr er ikke i stand til at syntetisere kulhydrater fra kuldioxid og vand. Ved at indtage kulhydrater sammen med mad, bruger dyr den energi, der er akkumuleret i dem, til at opretholde vitale processer. Højt indhold kulhydrater karakteriserer sådanne typer af vores mad som bagværk, kartofler, korn osv.

Navnet "kulhydrater" er historisk. De første repræsentanter for disse stoffer blev beskrevet opsummerende formel C m H 2 n O n eller C m (H 2 O) n. Et andet navn for kulhydrater er Sahara – forklares med den søde smag af de simpleste kulhydrater. Med hensyn til deres kemiske struktur er kulhydrater en kompleks og forskelligartet gruppe af forbindelser. Blandt dem er der en del enkle forbindelser med en molekylvægt på omkring 200, og gigantiske polymerer, hvis molekylvægt når adskillige millioner. Sammen med kulstof-, brint- og oxygenatomer kan kulhydrater indeholde atomer af fosfor, nitrogen, svovl og, mindre almindeligt, andre grundstoffer.

Klassificering af kulhydrater

Alle kendte kulhydrater kan deles i to store grupper – simple kulhydrater Og komplekse kulhydrater. En separat gruppe består af kulhydratholdige blandede polymerer, f.eks. glykoproteiner- kompleks med et proteinmolekyle, glykolipider - kompleks med lipid osv.

Simple kulhydrater (monosaccharider eller monosaccharider) er polyhydroxycarbonylforbindelser, der ikke er i stand til at danne simplere kulhydratmolekyler ved hydrolyse. Hvis monosaccharider indeholder en aldehydgruppe, hører de til klassen af ​​aldoser (aldehydalkoholer), hvis de indeholder en ketongruppe, tilhører de klassen af ​​ketoser (ketoalkoholer). Afhængigt af antallet af kulstofatomer i monosaccharidmolekylet skelnes der mellem trioser (C 3), tetroser (C 4), pentoser (C 5), hexoser (C 6) osv.:

De mest almindelige forbindelser, der findes i naturen, er pentoser og hexoser.

Kompleks kulhydrater ( polysaccharider, eller poliose) er polymerer bygget af monosacchariderester. Når de hydrolyseres, danner de simple kulhydrater. Afhængigt af polymerisationsgraden opdeles de i lavmolekylær vægt ( oligosaccharider, hvis polymerisationsgrad sædvanligvis er mindre end 10) og høj molekylvægt. Oligosaccharider er sukkerlignende kulhydrater, der er opløselige i vand og har en sød smag. Baseret på deres evne til at reducere metalioner (Cu 2+, Ag +) inddeles de i genoprettende Og ikke-genoprettende. Polysaccharider, afhængigt af deres sammensætning, kan også opdeles i to grupper: homopolysaccharider Og heteropolysaccharider. Homopolysaccharider er bygget af monosaccharider af samme type, og heteropolysaccharider er bygget af rester af forskellige monosaccharider.

Ovenstående med eksempler på de mest almindelige repræsentanter for hver gruppe af kulhydrater kan præsenteres i følgende diagram:

Funktioner af kulhydrater

De biologiske funktioner af polysaccharider er meget forskellige.

Energi- og lagringsfunktion

Kulhydrater indeholder hovedparten af ​​kalorier, som en person indtager gennem maden. Det vigtigste kulhydrat, der tilføres mad, er stivelse. Det er indeholdt i bageriprodukter, kartofler, som en del af korn. Den menneskelige kost indeholder også glykogen (i lever og kød), saccharose (som tilsætningsstoffer til forskellige retter), fructose (i frugt og honning) og laktose (i mælk). Polysaccharider skal, før de absorberes af kroppen, hydrolyseres ved hjælp af fordøjelsesenzymer til monosaccharider. Kun i denne form optages de i blodet. Med blodbanen kommer monosaccharider ind i organer og væv, hvor de bruges til at syntetisere deres egne kulhydrater eller andre stoffer, eller nedbrydes for at udvinde energi fra dem.

Den energi, der frigives som følge af nedbrydningen af ​​glukose, lagres i form af ATP. Der er to processer til nedbrydning af glukose: anaerob (i fravær af ilt) og aerob (i nærvær af ilt). Som et resultat af den anaerobe proces dannes mælkesyre

som er svær fysisk aktivitet ophobes i musklerne og forårsager smerter.

Som et resultat af den aerobe proces oxideres glucose til kulilte (IV) og vand:

Som følge af aerob nedbrydning af glukose frigives meget mere energi end som følge af anaerob nedbrydning. Generelt frigiver oxidationen af ​​1 g kulhydrater 16,9 kJ energi.

Glukose kan være genstand for alkoholisk gæring. Denne proces udføres af gær under anaerobe forhold:

Alkoholisk gæring bruges i vid udstrækning i industrien til fremstilling af vine og ethylalkohol.

Mennesket lærte at bruge ikke kun alkoholisk gæring, men fandt også brugen af ​​mælkesyregæring, for eksempel til at opnå mælkesyreprodukter og syltede grøntsager.

Der er ingen enzymer i menneske- eller dyrekroppen, der kan hydrolysere cellulose, men cellulose er hovedbestanddelen af ​​fødevarer for mange dyr, især drøvtyggere. Disse dyrs maver indeholder store mængder bakterier og protozoer, der producerer enzymet cellulase katalyserer hydrolysen af ​​cellulose til glucose. Sidstnævnte kan undergå yderligere omdannelser, hvorved der dannes smørsyre, eddikesyre og propionsyre, som kan optages i drøvtyggeres blod.

Kulhydrater udfører også en reservefunktion. Således er stivelse, saccharose, glukose i planter og glykogen hos dyr er de deres cellers energireserve.

Strukturelle, støttende og beskyttende funktioner

Cellulose i planter og kitin hos hvirvelløse dyr og svampe udfører de støttende og beskyttende funktioner. Polysaccharider danner en kapsel i mikroorganismer og styrker derved membranen. Lipopolysaccharider af bakterier og glycoproteiner på overfladen af ​​dyreceller giver selektivitet af intercellulær interaktion og immunologiske reaktioner i kroppen. Ribose tjener som byggemateriale til RNA og deoxyribose til DNA.

Udfører en beskyttende funktion heparin. Dette kulhydrat, der er en blodkoagulationshæmmer, forhindrer dannelsen af ​​blodpropper. Det findes i blodet og bindevævet hos pattedyr. Bakteriecellevægge dannet af polysaccharider, holdt sammen af ​​korte aminosyrekæder, beskytter bakterieceller mod negative virkninger. Hos krebsdyr og insekter deltager kulhydrater i konstruktionen af ​​eksoskeletet, som udfører en beskyttende funktion.

Regulerende funktion

Fiber forbedrer tarmens motilitet og forbedrer derved fordøjelsen.

Muligheden for at bruge kulhydrater som kilde til flydende brændstof – ethanol – er interessant. MED i lang tid De brugte træ til at opvarme deres hjem og lave mad. I moderne samfund denne type brændstof bliver erstattet af andre typer - olie og kul, som er billigere og mere bekvemme at bruge. Planteråvarer er dog på trods af nogle gener ved brug, i modsætning til olie og kul, en vedvarende energikilde. Men dets brug i motorer intern forbrænding svært. Til disse formål foretrækkes det at bruge flydende brændstof eller gas. Fra lavkvalitets træ, halm eller andre plantematerialer indeholdende cellulose eller stivelse kan flydende brændsel fås - ethanol. For at gøre dette skal du først hydrolysere cellulose eller stivelse for at opnå glukose:

og derefter udsætte den resulterende glucose for alkoholisk gæring til fremstilling af ethylalkohol. Når det er renset, kan det bruges som brændstof i forbrændingsmotorer. Det skal bemærkes, at i Brasilien til dette formål produceres milliarder af liter alkohol årligt fra sukkerrør, sorghum og kassava og bruges i forbrændingsmotorer.

Kemiske egenskaber celler, der udgør levende organismer, afhænger primært af antallet af kulstofatomer, der udgør op til 50 % af tørmassen. Kulstofatomer findes i de vigtigste organiske stoffer: proteiner, nukleinsyrer ah, lipider og kulhydrater. Den sidste gruppe omfatter forbindelser af kulstof og vand svarende til formlen (CH 2 O) n, hvor n er lig med eller større end tre. Ud over kulstof, brint og oxygen kan molekylerne indeholde atomer af fosfor, nitrogen og svovl. I denne artikel vil vi studere kulhydraternes rolle i menneskekroppen, såvel som funktionerne i deres struktur, egenskaber og funktioner.

Klassifikation

Denne gruppe af forbindelser i biokemi er opdelt i tre klasser: simple sukkerarter (monosaccharider), polymerforbindelser med en glykosidbinding - oligosaccharider, og biopolymerer med høj molekylvægt - polysaccharider. Stoffer af ovenstående klasser findes i forskellige typer celler. For eksempel findes stivelse og glukose i plantestrukturer, glykogen findes i humane hepatocytter og svampecellevægge, og kitin findes i leddyrs eksoskelet. Alle ovenstående stoffer er kulhydrater. Kulhydraternes rolle i kroppen er universel. De er hovedleverandøren af ​​energi til de vitale manifestationer af bakterier, dyr og mennesker.

Monosaccharider

De har en generel formel C n H 2 n O n og er opdelt i grupper afhængigt af antallet af kulstofatomer i molekylet: trioser, tetroser, pentoser og så videre. Inkluderet celleorganeller og cytoplasmaet, simple sukkerarter har to rumlige konfigurationer: cyklisk og lineær. I det første tilfælde er kulstofatomer forbundet med hinanden ved kovalente sigmabindinger og danner lukkede cyklusser; i det andet tilfælde er kulstofskelettet ikke lukket og kan have forgreninger. For at bestemme kulhydraternes rolle i kroppen, lad os overveje de mest almindelige af dem - pentoser og hexoser.

Isomerer: glucose og fructose

De har det samme molekylær formel C 6 H 12 O 6, men anderledes strukturelle synspunkter molekyler. Tidligere nævnte vi allerede kulhydraternes hovedrolle i en levende organisme - energi. Ovenstående stoffer nedbrydes af cellen. Som følge heraf frigives energi (17,6 kJ fra et gram glucose). Derudover syntetiseres 36 ATP-molekyler. Nedbrydningen af ​​glukose sker på membranerne (cristae) af mitokondrier og er en kæde enzymatiske reaktioner- Krebs cyklus. Det er det vigtigste led i dissimilation, der forekommer i alle celler af heterotrofe eukaryote organismer uden undtagelse.

Glukose dannes også i pattedyrs myocytter på grund af nedbrydningen af ​​glykogenreserver i muskelvæv. I fremtiden bruges det som et let desintegrerende stof, da at forsyne celler med energi er kulhydraternes hovedrolle i kroppen. Planter er fototrofer og producerer deres egen glukose under fotosyntesen. Disse reaktioner kaldes Calvin-cyklussen. Udgangsmaterialet er kuldioxid, og acceptoren er ribolosediphosphat. Glukosesyntese sker i kloroplastmatrixen. Fructose, der har samme molekylære formel som glucose, indeholder i molekylet funktionel gruppe ketoner. Det er sødere end glukose og findes i honning, såvel som saften af ​​bær og frugter. Dermed, biologisk rolle kulhydrater i kroppen er primært at bruge dem som hurtig kilde at få energi.

Pentosernes rolle i arvelighed

Lad os dvæle ved en anden gruppe af monosaccharider - ribose og deoxyribose. Deres unikke ligger i det faktum, at de er en del af polymerer - nukleinsyrer. For alle organismer, inklusive ikke-cellulære livsformer, er DNA og RNA de vigtigste bærere arvelige oplysninger. Ribose findes i RNA-molekyler, og deoxyribose findes i DNA-nukleotider. Følgelig er kulhydraters biologiske rolle i menneskekroppen, at de deltager i dannelsen af ​​arvelige enheder - gener og kromosomer.

Eksempler på pentoser indeholdende en aldehydgruppe og almindelige i flora, er xylose (findes i stængler og frø), alfa-arabinose (findes i tyggegummiet på stenfrugttræer). Således er fordelingen og den biologiske rolle af kulhydrater i kroppen af ​​højere planter ret stor.

Hvad er oligosaccharider

Hvis resterne af monosaccharidmolekyler, såsom glucose eller fructose, er forbundet kovalente bindinger, så dannes oligosaccharider - polymerkulhydrater. Kulhydraternes rolle i kroppen hos både planter og dyr er forskelligartet. Dette gælder især for disaccharider. De mest almindelige blandt dem er saccharose, lactose, maltose og trehalose. Således findes saccharose, ellers kaldet rørsukker, i planter i form af en opløsning og opbevares i deres rødder eller stængler. Som et resultat af hydrolyse dannes molekyler af glucose og fruktose. er af animalsk oprindelse. Nogle mennesker oplever intolerance over for dette stof på grund af hyposekretion af lactase-enzymet, som nedbryder mælkesukker til galactose og glucose. Kulhydraternes rolle i kroppens liv er varieret. For eksempel er disaccharidet trehalose, der består af to glukoserester, en del af hæmolymfen hos krebsdyr, edderkopper og insekter. Det findes også i cellerne hos svampe og nogle alger.

Et andet disaccharid, maltose eller maltsukker, findes i korn af rug eller byg under spiringen og er et molekyle, der består af to glukoserester. Det dannes som et resultat af nedbrydning af plante- eller dyrestivelse. I tyndtarmen hos mennesker og pattedyr nedbrydes maltose af enzymet maltase. I dets fravær i bugspytkirtelsaft opstår en patologi på grund af intolerance over for glykogen eller plantestivelse i fødevarer. I dette tilfælde anvendes en speciel diæt, og selve enzymet tilsættes kosten.

Komplekse kulhydrater i naturen

De er meget udbredte, især i planteverdenen, er biopolymerer og har en stor molekylær vægt. For eksempel i stivelse er det 800 000, og i cellulose - 1 600 000. Polysaccharider adskiller sig i sammensætningen af ​​monomerer, graden af ​​polymerisation og længden af ​​kæderne. I modsætning til simple sukkerarter og oligosaccharider, som er meget opløselige i vand og har en sød smag, er polysaccharider hydrofobe og smagløse. Lad os overveje kulhydraternes rolle i den menneskelige krop ved at bruge eksemplet med glykogen - animalsk stivelse. Det syntetiseres fra glukose og er reserveret i hepatocytter og skeletmuskelceller, hvor dets indhold er dobbelt så højt som i leveren. Subkutant fedtvæv, neurocytter og makrofager er også i stand til at producere glykogen. Et andet polysaccharid, plantestivelse, er et produkt af fotosyntese og dannes i grønne plastider.

Helt fra begyndelsen af ​​den menneskelige civilisation var de vigtigste leverandører af stivelse værdifulde landbrugsafgrøder: ris, kartofler, majs. De er stadig grundlaget for kosten for langt de fleste af verdens indbyggere. Det er derfor kulhydrater er så værdifulde. Kulhydraternes rolle i kroppen er, som vi ser, i deres anvendelse som energikrævende og hurtigt fordøjelige organiske stoffer.

Der er en gruppe polysaccharider, hvis monomerer er hyaluronsyrerester. De kaldes pektiner og er strukturelle stoffer i planteceller. Æbleskræller og roekød er særligt rige på dem. Cellulære stoffer pektiner regulerer intracellulært tryk - turgor. I konfektureindustrien bruges de som geleringsmidler og fortykningsmidler til fremstilling af skumfiduser og marmelader af høj kvalitet. I diæternæring bruges de både biologisk aktive stoffer, fjerner godt toksiner fra tyktarmen.

Hvad er glykolipider

Dette er en interessant gruppe af komplekse forbindelser af kulhydrater og fedtstoffer, der findes i nervevæv. Den består af hovedet og rygrad pattedyr. Glykolipider findes også i cellemembraner. For eksempel er de i bakterier involveret i nogle af disse forbindelser er antigener (stoffer, der påviser blodgrupper i Landsteiner AB0-systemet). I cellerne hos dyr, planter og mennesker er der udover glykolipider også uafhængige molekyler fed De udfører primært en energifunktion. Når et gram fedt nedbrydes, frigives 38,9 kJ energi. Lipider er også karakteriseret ved en strukturel funktion (de er en del af cellemembraner). Disse funktioner udføres således af kulhydrater og fedtstoffer. Deres rolle i kroppen er ekstremt vigtig.

Kulhydraters og lipiders rolle i kroppen

I humane og animalske celler kan der observeres gensidige transformationer af polysaccharider og fedtstoffer, der forekommer som følge af metabolisme. Ernæringseksperter har fundet ud af, at overdreven indtagelse af stivelsesholdige fødevarer fører til fedtophobning. Hvis en person har problemer med bugspytkirtlen med hensyn til amylasesekretion eller fører en stillesiddende livsstil, kan hans vægt stige betydeligt. Det er værd at huske på, at kulhydratrige fødevarer hovedsageligt nedbrydes i tolvfingertarmen til glukose. Det absorberes af kapillærerne i tyndtarmens villi og aflejres i leveren og musklerne i form af glykogen. Jo mere intenst stofskiftet er i kroppen, jo mere aktivt nedbryder det til glukose. Det bruges derefter af celler som hoved energisk materiale. Denne information tjener som et svar på spørgsmålet om, hvilken rolle kulhydrater spiller i den menneskelige krop.

Betydningen af ​​glykoproteiner

Forbindelser af denne gruppe af stoffer er repræsenteret af et kulhydrat + proteinkompleks. De kaldes også glykokonjugater. Disse er antistoffer, hormoner, membranstrukturer. Den seneste biokemiske forskning har fastslået, at hvis glykoproteiner begynder at ændre deres naturlige (naturlige) struktur, fører dette til udviklingen af ​​så komplekse sygdomme som astma, leddegigt og kræft. Glykokonjugaternes rolle i cellemetabolismen er stor. Således undertrykker interferoner reproduktionen af ​​vira, immunglobuliner beskytter kroppen mod patogene stoffer. Blodproteiner hører også til denne gruppe af stoffer. De giver beskyttende og bufferegenskaber. Alle de ovennævnte funktioner bekræftes af det faktum, at kulhydraternes fysiologiske rolle i kroppen er forskelligartet og ekstremt vigtig.

Hvor og hvordan dannes kulhydrater?

De vigtigste leverandører af simple og komplekse sukkerarter er grønne planter: alger, højere sporer, gymnospermer og blomstrende planter. Alle af dem indeholder pigmentet klorofyl i deres celler. Det er en del af thylakoiderne - kloroplasternes strukturer. Den russiske videnskabsmand K. A Timiryazev studerede processen med fotosyntese, som resulterer i dannelsen af ​​kulhydrater. Kulhydraternes rolle i plantekroppen er akkumuleringen af ​​stivelse i frugter, frø og løg, det vil sige i vegetative organer. Mekanismen for fotosyntese er ret kompleks og består af en række enzymatiske reaktioner, der opstår både i lys og i mørke. Glucose syntetiseres fra kuldioxid under påvirkning af enzymer. Heterotrofe organismer bruger grønne planter som føde- og energikilde. Det er således planter, der er det første led i alt og kaldes producenter.

I cellerne i heterotrofe organismer syntetiseres kulhydrater på kanalerne i det glatte (agranulære) endoplasmatiske retikulum. De bruges så som energi og byggemateriale. I planteceller dannes der desuden kulhydrater i Golgi-komplekset, og går derefter til dannelse af cellulosecellevæggen. Under fordøjelsen af ​​hvirveldyr bliver forbindelser rige på kulhydrater delvist nedbrudt til mundhulen og mave. De vigtigste dissimilationsreaktioner forekommer i tolvfingertarmen. Det udskiller bugspytkirtelsaft indeholdende enzymet amylase, som nedbryder stivelse til glukose. Som tidligere nævnt optages glukose i blodet i tyndtarmen og fordeles til alle celler. Her bruges det som energikilde og strukturelt stof. Dette forklarer den rolle, kulhydrater spiller i kroppen.

Supramembrankomplekser af heterotrofe celler

De er karakteristiske for dyr og svampe. Den kemiske sammensætning og molekylære organisation af disse strukturer er repræsenteret af forbindelser som lipider, proteiner og kulhydrater. Kulhydraternes rolle i kroppen er at deltage i konstruktionen af ​​membraner. Menneske- og dyreceller har en særlig strukturel komponent kaldet glycocalyx. Dette tynde overfladelag består af glykolipider og glykoproteiner forbundet med cytoplasmatisk membran. Det giver direkte kommunikation mellem celler og det eksterne miljø. Opfattelsen af ​​irritationer og ekstracellulær fordøjelse forekommer også her. Takket være deres kulhydratskal klæber celler sammen og danner væv. Dette fænomen kaldes adhæsion. Lad os også tilføje, at "halerne" af kulhydratmolekyler er placeret over overfladen af ​​cellen og rettet ind i den interstitielle væske.

En anden gruppe af heterotrofe organismer, svampe, har også et overfladeapparat kaldet en cellevæg. Det inkluderer komplekse sukkerarter - kitin, glykogen. Nogle typer svampe indeholder også opløselige kulhydrater såsom trehalose, kaldet svampesukker.

Hos encellede dyr, såsom ciliater, indeholder overfladelaget, pelliklen, også komplekser af oligosaccharider med proteiner og lipider. I nogle protozoer er pelliklen ret tynd og forstyrrer ikke ændringen i kropsform. Og i andre tykner den og bliver stærk, som en skal, der udfører en beskyttende funktion.

Plantecellevæg

Den indeholder også store mængder kulhydrater, især cellulose, opsamlet i form af fiberbundter. Disse strukturer danner en ramme indlejret i en kolloid matrix. Den består hovedsageligt af oligo- og polysaccharider. Plantecellers cellevægge kan blive lignificerede. I dette tilfælde er mellemrummene mellem cellulosebundterne fyldt med et andet kulhydrat - lignin. Det forbedrer støttefunktionerne celle membran. Ofte, især hos flerårige træagtige planter, er det yderste lag, der består af cellulose, dækket af et fedtlignende stof - suberin. Det forhindrer vand i at trænge ind i plantevæv, så underliggende celler dør hurtigt og bliver dækket af et lag kork.

Ved at opsummere ovenstående ser vi, at kulhydrater og fedt er tæt forbundne i plantecellevæggen. Deres rolle i kroppen af ​​fototrofer er svær at undervurdere, da glycolipidkomplekser giver støtte og beskyttende funktioner. Lad os studere de forskellige kulhydrater, der er karakteristiske for organismer i kongeriget Drobyanka. Dette omfatter prokaryoter, især bakterier. Deres cellevæg indeholder et kulhydrat - murein. Afhængigt af overfladeapparatets struktur opdeles bakterier i gram-positive og gram-negative.

Strukturen af ​​den anden gruppe er mere kompleks. Disse bakterier har to lag: plastik og stiv. Den første indeholder mucopolysaccharider, såsom murein. Dens molekyler ligner store maskestrukturer, der danner en kapsel omkring bakteriecellen. Det andet lag består af peptidoglycan, en forbindelse af polysaccharider og proteiner.

Cellevægslipopolysaccharider tillader bakterier at binde sig fast til forskellige substrater, såsom tandemalje eller membranen af ​​eukaryote celler. Derudover fremmer glykolipider bakteriecellernes adhæsion til hinanden. På denne måde dannes for eksempel kæder af streptokokker og klynger af stafylokokker, desuden har nogle typer prokaryoter en ekstra slimhinde - peplos. Det indeholder polysaccharider og ødelægges let under påvirkning af hård stråling eller ved kontakt med visse kemikalier, såsom antibiotika.

Kulhydrater er en af ​​de væsentlige elementer nødvendigt for at opretholde den optimale tilstand af den menneskelige krop. Disse er hovedleverandørerne af energi, bestående af kulstof, brint og ilt. De findes hovedsageligt i fødevarer planteoprindelse, nemlig i sukkerarter, bagværk, fuldkornskorn og korn, kartofler, fibre (grøntsager, frugter). Det er en fejl at tro, at mælkeprodukter og andre overvejende proteinprodukter ikke indeholder kulhydrater. For eksempel indeholder mælk også kulhydrater. De er mælkesukker - laktose. Fra denne artikel vil du lære, hvilke grupper kulhydrater er opdelt i, eksempler og forskelle mellem disse kulhydrater, og du vil også være i stand til at forstå, hvordan du beregner deres nødvendige daglige indtag.

Hovedgrupper af kulhydrater

Så lad os nu finde ud af, hvilke grupper kulhydrater er opdelt i. Eksperter skelner mellem 3 hovedgrupper af kulhydrater: monosaccharider, disaccharider og polysaccharider. For at forstå deres forskelle, lad os se på hver gruppe mere detaljeret.

• Monosaccharider er også simple sukkerarter. Indeholdt i store mængder i (glukose), frugtsukker (fruktose) osv. Monosaccharider opløses godt i væske, hvilket giver den en sød smag.
• Disaccharider er en gruppe af kulhydrater, der nedbrydes til to monosaccharider. De er også fuldstændig opløselige i vand og har en sød smag.
• Polysaccharider er den sidste gruppe, som er uopløselige i væsker, ikke har en tydelig smag og består af mange monosaccharider. Kort sagt er disse glukosepolymerer: den velkendte stivelse, cellulose (planters cellevæg), glykogener (et lagerkulhydrat i svampe såvel som dyr), kitin, peptidoglycan (murein).

Hvilken gruppe kulhydrater har den menneskelige krop mest brug for?

I betragtning af spørgsmålet om, hvilke grupper kulhydrater er opdelt i, er det værd at bemærke, at de fleste af dem findes i produkter af vegetabilsk oprindelse. De indeholder en enorm mængde vitaminer og næringsstoffer, så kulhydrater skal være til stede i den daglige kost for enhver person, der fører en sund og aktiv livsstil. For at forsyne kroppen med disse stoffer er det nødvendigt at indtage så meget korn (grød, brød, knækbrød osv.), grøntsager og frugter som muligt.

Glukose, dvs. almindeligt sukker er en særlig nyttig komponent for mennesker, da det har en gavnlig effekt på mental aktivitet. Disse sukkerarter absorberes næsten øjeblikkeligt i blodet under fordøjelsen, hvilket hjælper med at øge insulinniveauet. På dette tidspunkt oplever en person glæde og eufori, så sukker anses for at være et stof, der, hvis det indtages i overkant, forårsager afhængighed og påvirker negativt almen tilstand sundhed. Derfor bør indtaget af sukker i kroppen kontrolleres, men det kan ikke helt opgives, fordi glukose er en reservekilde til energi. I kroppen omdannes det til glykogen og aflejres i leveren og musklerne. I øjeblikket for nedbrydning af glykogen udføres muskelarbejde, derfor er det nødvendigt konstant at opretholde sin optimale mængde i kroppen.

Normer for kulhydratforbrug

Da alle kulhydratgrupper har deres egen karakteristiske træk, bør deres forbrug være strengt doseret. For eksempel skal polysaccharider i modsætning til monosaccharider ind i kroppen i større mængder. I overensstemmelse med moderne ernæringsstandarder bør kulhydrater udgøre halvdelen af ​​den daglige kost, dvs. cirka 50 % - 60 %.

Beregning af mængden af ​​kulhydrater, der kræves for livet

Hver gruppe mennesker kræver en forskellig mængde energi. For eksempel for børn i alderen 1 til 12 måneder fysiologisk behov i kulhydrater svinger inden for 13 gram pr. kilo vægt, men man skal ikke glemme, i hvilke grupper kulhydraterne, der er til stede i barnets kost, er opdelt. For voksne i alderen 18 til 30 år varierer det daglige indtag af kulhydrater afhængigt af aktivitetsområdet. Så for mænd og kvinder involveret i psykisk arbejde, forbrugshastigheden er omkring 5 gram pr. 1 kg vægt. Derfor med normal kropsvægt sund mand har brug for cirka 300 gram kulhydrater om dagen. Dette tal varierer også afhængigt af køn. Hvis en person primært er engageret i tungt fysisk arbejde eller sport, bruges det, når man beregner normen for kulhydrater følgende formel: 8 gram pr. 1 kg normalvægt. Desuden tager det i dette tilfælde også højde for, hvilke grupper kulhydraterne, der leveres med mad, er opdelt i. Ovenstående formler giver dig mulighed for hovedsageligt at beregne mængden af ​​komplekse kulhydrater - polysaccharider.

Omtrentlig sukkerforbrugsstandarder for visse grupper af mennesker

Hvad angår sukker, er det i sin rene form saccharose (glukose- og fructosemolekyler). For en voksen anses kun 10% af sukker fra antallet af kalorier, der indtages om dagen, for at være optimalt. For at være præcis har voksne kvinder brug for cirka 35-45 gram rent sukker om dagen, mens mænd har brug for cirka 45-50 gram rent sukker. For dem, der er aktivt involveret i fysisk arbejde, varierer den normale mængde saccharose fra 75 til 105 gram. Disse tal vil tillade en person at udføre aktiviteter og ikke opleve et tab af styrke og energi. Hvad angår kostfibre (fibre), bør deres mængde også bestemmes individuelt under hensyntagen til køn, alder, vægt og aktivitetsniveau (mindst 20 gram).

Efter at have bestemt i hvilke tre grupper kulhydrater er opdelt og forstå vigtigheden i kroppen, vil hver person således være i stand til selvstændigt at beregne deres nødvendige mængde for livet og normal ydeevne.