Углеводы: быстрые и медленные. Насколько быстры быстрые углеводы и почему так тормозят медленные? Развеиваем мифы об углеводах! Процесс усвоения углеводов
На процесс всасывания углеводов в кровь человека влияет ряд факторов, и это не только процесс расщепления.
- Простые углеводы имеют простейшую структуру молекулы, а поэтому легко усваиваются в организме. Результатом этого процесса является быстрое увеличение уровня сахара в составе крови.
- Молекулярная структура сложных углеводов несколько иная. Для их усвоения необходимо предварительное расщепление до простых сахаров.
Для больного диабетом опасно не просто увеличение уровня сахара, а его быстрое повышение. При такой ситуации происходит стремительное всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте в кровь, которая так же быстро насыщается глюкозой. Все это приводит к появлению .
Факторы, которые влияют на всасывание углеводов
Назовем все те факторы, от которых напрямую зависит скорость, с которой всасываются углеводы.
- Структура углеводов – сложная или простая.
- Консистенция принимаемой пищи – еда с большим содержанием клетчатки способствует более медленному всасыванию углеводов.
- Температурный режим пищи – охлажденная еда значительно снижает процесс всасывания.
- Наличие в составе пищи жиров – продукты с большим содержанием жира ведут к медленному всасыванию углеводов.
- Специальные препараты , которые замедляют процесс всасывания – например, Глюкобай.
Продукты с содержанием углеводов
Исходя из скорости всасывания, все продукты с содержанием углеводов можно условно разделить такие группы:
- Имеющие в составе «мгновенный» сахар. В результате их употребления концентрация сахара в крови повышается моментально, то есть сразу же после приема пищи или вовремя него. «Моментальный» сахар есть в составе , глюкозы, сахарозы и мальтозы.
- Имеющие в своем составе сахар «быстрый». При употреблении таких продуктов сахар в крови начинает повышаться примерно через 15 минут после приема пищи. Эти продукты перерабатываются в желудочно-кишечном тракте в течение одного-двух часов. «Быстрый» сахар содержится в составе сахарозы и фруктозы, которые дополняются пролонгаторами процесса всасывания (сюда можно отнести ).
- Имеющие в своем составе сахар «медленный». Концентрация сахара в крови начинает медленно повышаться примерно через 30 минут после еды. Продукты перерабатываются в желудочно-кишечном тракте в течение двух и более часов. «Медленный» сахар – это крахмал, лактоза, сахароза, фруктоза, которые сочетаются с сильным пролонгатором всасывания.
Приведем примеры для пояснения вышесказанного:
- Всасывание чистой глюкозы, например, принятой в виде таблеток, происходит мгновенной. С подобной скоростью происходит всасывание фруктозы, содержащейся во фруктовом соке, а также мальтозы из кваса или пива. В этих напитках полностью отсутствует клетчатка, которая могла бы замедлить процесс всасывания.
- Во фруктах же клетчатка присутствует, а поэтому мгновенное всасывание уже невозможно. Углеводы всасываются быстро, однако, не моментально, как в случае с соками, полученными из фруктов.
- Пища, приготовленная из муки, содержит в себе не только клетчатку, но и крахмал. Поэтому здесь процесс всасывания существенно замедленный.
Вконтакте
Одноклассники
Давайте сначала разберемся, зачем нужны углеводы вообще.
Как известно, углеводы обеспечивают наш организм энергией, которую мы тратим на все основные процессы: обогрев тела, двигательную активность, умственную деятельность. Почему же тогда диетологи не разрешают нам есть булочки или вкусные чипсы? Ведь это тоже углеводы, а они, по утверждению тех же диетологов, нам совершенно необходимы.
Дело в том, что углеводы, по скорости усваивания организмом, подразделяются на быстрые и медленные .
Быстрые углеводы (или простые) — это те, которые усваиваются буквально сразу, как попадают в желудок.
За переработку углеводов отвечает инсулин, вырабатываемый поджелудочной железой. Когда мы съедаем какое-то количество, например, сахара, он тут же начинает свою работу: быстренько захватывают всю партию углеводов и перерабатывают в энергию.
А если мы ели не сахар, а скажем, пончик? Тогда вместе с сахаром в организм поступило некоторое (довольно внушительное) количество жира. В этом случае, инсулин изымает углеводы, насыщая тело энергией, а жир ему перерабатывать «лень». И правда, зачем, ему ковыряться в жирах, если наш мозг дает сигнал, что получил достаточно топлива.
Но инсулин также отвечает и за обмен жиров, поэтому, недолго думая, весь жир он переносит в запасники, которые мы видим в зеркале или воочию, пытаясь в очередной раз застегнуть юбку.
И что нам делать, совсем не есть углеводов? Оказывается, нет, употреблять углеводы нужно, но выбирать лучше медленные углеводы.
Медленные (или сложные) углеводы — это те, которые усваиваются организмом постепенно, сахар они выделяют медленно, а значит, мозг дольше не подаст сигнал о голоде.
Именно с этим явлением мы сталкиваемся, когда садимся на диету. Неправильно подобранные углеводы заставляют нас страдать от чувства голода. Быстрые моментально усваиваются, а излишки уносятся в кладовые. И только медленные способны сохранить чувство сытости надолго.
У вас могло создаться немного неверное представление о том, что быстрые углеводы это именно сахар. Нет, тут есть еще один немаловажный нюанс.
Быстрые углеводы характеризуются не просто быстрой усвояемостью, но и способностью быстро и на короткий промежуток времени поднимать уровень глюкозы в крови, который затем так же стремительно падает.
Медленные углеводы обладают другим качеством, они поднимают уровень глюкозы не столь стремительно и способны поддерживать его на должном уровне достаточно продолжительное время, не позволяя мозгу требовать еще еды.
На основании скорости, с которой усваиваются углеводы из тех или иных продуктов, была выведена новая единица — гликемический индекс. Чем он выше, тем быстрее углевод.
И возглавляет топ быстрых углеводов отнюдь не сахар, как можно было предположить. До него идут печеный картофель, кукурузные хлопья, мед и другие продукты, включая даже морковь. В чем же причина?
По всей видимости, в крахмале. Вам, наверное, приходилось слышать выражение «крахмалистые овощи и фрукты», к ним относятся бананы, свекла, морковь и многое другое. Так вот, все это — тоже быстрые углеводы.
Значит, подбирая рацион для диетического питания, нам нужно ориентироваться не столько на калорийность, сколько на значение гликемического индекса продуктов. Овощи и фрукты, близкие по калорийности, могут существенно различаться по содержанию быстрых и медленных углеводов. А значит, салат из морковки задержится в желудке на более короткий срок, чем, скажем, фруктовый из фруктов с низким гликемическим индексом.
Если сильно не вдаваться в подробности, то можно выделить основные признаки большинства продуктов с быстрыми углеводами.
В первую очередь, конечно, сладкие продукты . Сахар хоть и не первое место занимает, но все же достаточно быстро усваивается. Если продукт сладкий на вкус, в нем обязательно есть много простых углеводов.
Затем следует обратить внимание на, скажем, консистенцию продукта . Твердый фрукт или овощ чаще всего содержит больше медленных углеводов, а мягкий — быстрых. Хотя та же морковка в этом плане вреднее бананов.
Следующий момент — консервированные и обработанные продукты. Для консервации часто используют глюкозу, а значит, гликемический индекс у такой пищи будет выше. То же самое можно сказать про продукты быстрого питания. То количество простых углеводов, которое вы съедите вместе с сухариками и чипсами, не идет ни в какое сравнение с тем, что вы употребите с тарелкой жареной картошки с куском черного хлеба.
Конечно, по этим признакам хорошо определять вредность готовых продуктов или пищи, калорийность и сладость которой, не вызывают сомнений.
Если же вы собираетесь сесть на диету, основанную на разграничении быстрых и медленных углеводов, то лучше ориентироваться на специальные таблицы, где указан гликемический индекс продуктов. Такая есть в диете раздельного питания и других, похожих на этот методах.
Если у вас уже есть опыт использования такого метода, будем рады услышать ваши рекомендации.
Некоторые полагают, что углеводы, жиры и белки всегда полностью усваиваются организмом. Многие думают, что абсолютно все присутствующие на их тарелке (и, конечно, подсчитанные) калории поступят в кровь и оставят свой след в организме. На самом деле все обстоит иначе. Давайте рассмотрим усвоение каждого из макронутриентов по отдельности.
Переваривание (усвоение)
– это совокупность механических и биохимических процессов, благодаря которым поглощаемая человеком пища преобразуется в вещества, необходимые для функционирования организма.
Процесс переваривания обычно начинается уже во рту, после чего пережеванная пища попадает в желудок, где подвергается различным биохимическим обработкам (в основном на данном этапе обрабатывается белок). Продолжается процесс в тонком кишечнике, где под воздействием различных пищевых ферментов происходит превращение углеводов в глюкозу, расщепление липидов на жирные кислоты и моноглицериды, а белков – на аминокислоты. Все эти вещества, всасываясь через стенки кишечника, попадают в кровь и разносятся по всему организму.
Усвоение макронутриентов
Всасывание макронутриентов не длится часами и не растягивается на все 6,5 метров тонкой кишки. Усвоение углеводов и липидов на 80%, а белков – на 50% осуществляется на протяжении первых 70 сантиметров тонкого кишечника.
Усвоение углеводов
Усвоение различных типов происходит по-разному, так как они имеют различную химическую структуру . Для визуализации этой разницы и принципов переваривания основные этапы для простых и сложных углеводов представлены в инфографике ниже.
Как и почему отличается скорость усвоения различных углеводов? |
Высокий гликемический индекс продукта означает, что в результате его переваривания подъём уровня глюкозы в крови будет значительным. Низкий гликемический индекс продукта указывает, что его усвоение организмом изменит содержание глюкозы в крови незначительно.
Диета, основанная на продуктах питания с низким ГИ, является крайне эффективной для людей с сахарным диабетом. |
Для того чтобы определить гликемический индекс продукта, берется порция, содержащая 50 г или 25 г подлежащего усвоению углевода (т. е. вычитаются все неусваиваемые углеводы в продукте). Эти продукты предлагаются обычно группе из 8-10 человек, которые не ели со вчерашнего дня (т. е. соблюдали ночной пост). Замеры уровня сахара в крови (методом пробы крови из пальца) делаются с интервалами в 15-30 минут в течение двух часов.
Результаты замеров позволяют воспроизвести график (см. картинку), на котором вся площадь под полученной кривой отражает общий рост уровня сахара в крови. Эта величина делится на число, полученное от стандарта (глюкоза или белый хлеб), и умножается на 100 для получения процентной величины.
На графике вы можете видеть, как продукты с различным значением ГИ изменяют уровень глюкозы (гликемию) в крови после употребления. У завтрака с высокий гликемическим индексом — высокий пик подъема уровня глюкозы, у завтрака с низким ГИ — кривая более пологая.
Важно отметить, что пик гликемии наступает примерно в одно и то же время для всех видов углеводов, вне зависимости от того, сложен или прост состав их молекулы.
Таким образом, популярные понятия быстрых и медленных углеводов не являются корректными.
Множество исследований показало, что в первоначальной теории скорость попадания глюкозы в кровь была ошибочно принята за скорость переваривания, действительно отличающуюся у разных углеводов.
За последние три десятилетия исследователи измерили гликемический индекс нескольких тысяч продуктов.
Важно понимать, что гликемический индекс не является постоянной величиной . Его значение зависит от ряда параметров: происхождение, сорт и разновидность продукта (для злаковых, фруктов), степень созревания (для фруктов), термическая и гидротермическая обработка, вид переработки продукта (дробление, измельчение до муки), а также индивидуальные особенности организма каждого человека и другие факторы.
Гликемический индекс определенных продуктов может также зависеть от того, с чем эти продукты употребляются . Оливковое масло или что-то кислое, например, уксус или лимонный сок, могут замедлить превращение крахмала в сахар и таким образом снизить гликемический индекс.
Смотреть только на какой-то один параметр не имеет смысла - необходимо комплексно рассматривать картину. |
«Некоторые продукты (например, морковь, арбуз) имеют высокий ГИ, но их стандартная порция содержит так мало углеводов, что влияние на уровень сахара в крови незначительно. Другие (например, сладкая газировка) имеют умеренный ГИ, поскольку содержат достаточное количество фруктозы, которая имеет относительно незначительное влияние на уровень сахара в крови. Но они при этом могут содержать большое количество глюкозы, которая повышает уровень сахара», – предупреждает доктор Франк Ху, профессор питания и эпидемиологии в Гарвардской школе общественного здравоохранения.
Помимо ГИ для регуляции уровня глюкозы в крови диетологами было предложено также учитывать и гликемическую нагрузку продуктов (ГН) .
Гликемическая нагрузка (ГН) принимает в расчет и ГИ продукта, и количество углеводов в нём. Нередко у продуктов с высоким ГИ будет маленькая ГН. Формула подсчета ГН:
Пример:
- Кабачки готовые (ГИ=75). ГН = 75*4,9/100 = 3,68.
- Бублик пшеничный (ГИ=72). ГН = 72*58,5/100=42,12.
Шкала уровней ГН:
- ГН≤10 - минимальный уровень;
- ГН = 11-19 - умеренный уровень;
- ГН ≥20 - повышенный.
В последние годы в научной среде появилось мнение о необходимости пересмотра оценки ГИ.
Исследования показывают, что ГИ и ГН не являются достаточно надежными критериями для выбора углеводосодержащих продуктов, так как не позволяют с высокой точностью оптимизировать уровень глюкозы при составлении рациона.
Гликемический индекс продуктов и похудение
Есть достаточное количество научных данных о том, что системы питания, основанные на употреблении продуктов с низким ГИ, могут положительно влиять на снижение веса. Биохимических механизмов, которые в этом участвуют, множество, но назовем наиболее актуальные для нас:
- Продукты с низким ГИ вызывают большее чувство сытости, нежели продукты с высоким ГИ.
- После употребления продуктов с высоким ГИ поднимается уровень инсулина, который стимулирует всасывание глюкозы и липидов в мышцы, жировые клетки и печень, параллельно приостанавливая расщепление жиров. Как следствие, уровень глюкозы и жирных кислот в крови падает, и это стимулирует голод и новый прием пищи.
- Продукты с разными ГИ по-разному влияют на расщепление жиров во время отдыха и во время спортивных тренировок. Глюкоза из продуктов с низким ГИ не так активно откладывается в гликоген, но зато во время тренировок гликоген не так активно сжигается, что указывает на повышенное использование жиров для этой цели.
Почему цельная пшеница предпочтительнее пшеничной муки? |
- Чем продукт более измельчен (в основном относится к зерновым), тем выше ГИ продукта.
Различия между пшеничной мукой (ГИ 85) и зерном пшеницы (ГИ 15) попадают под оба этих критерия. Это значит, что уровень глюкозы в крови после употребления муки вырастает более резко, чем после употребления цельного зерна, например, булгура или полбы.
Почему мы рекомендуем свеклу и другие овощи с высоким ГИ? |
- Чем больше в продукте содержится клетчатки, тем ниже его ГИ.
- Количество углеводов в продукте не менее важно, чем ГИ.
Свекла – это источник углеводов с более высоким содержанием клетчатки, чем мука. Несмотря на то что у нее высокий гликемический индекс, у нее низкое содержание углеводов, т. е. более низкая гликемическая нагрузка. В данном случае , несмотря на то, что ГИ у нее такой же, как и у зернового продукта, количество глюкозы, поступившее в кровь, будет намного меньше. Когда мы сравниваем цельные культуры с переработанными, важно не забывать обо всех микро- и фитонутриентах, которые присутствуют в натуральных продуктах и которых нет в полученных промышленным способом.
Обмен и функции углеводов.
В организме человека имеется несколько десятков разных моносахаридов и очень много разных олиго – и полисахаридов. Функции углеводов в организме заключаются в следующем:
1) Углеводы служат источником энергии: за счет их окисления удовлетворяется примерно половина всей потребности человека в энергии. В энергетическом обмене главная роль принадлежит глюкозе и гликогену.
2) Углеводы входят в состав структурно – функциональных компонентов клеток. К ним относятся пентозы нуклеотидов и нуклеиновых кислот, углеводы гликолипидов и гликопротеинов, гетерополисахариды межклеточного вещества.
3) Из углеводов в организме могут синтезироваться соединения других классов, в частности липиды и некоторые аминокислоты.
Таким образом, углеводы выполняют многообразные функции, и каждая из них жизненно важна для организма. Но если говорить о количественной стороне, то первое место принадлежит использованию углеводов в качестве источника энергии.
Наиболее распространенный углевод животных – глюкоза. Она играет роль связующего звена между энергетическими и пластическими функциями углеводов, поскольку из глюкозы могут образоваться все другие моносахариды, и наоборот – разные моносахариды могут превращаться в глюкозу.
Источником углеводов организма служат углеводы пищи – главным образом крахмал, а также сахароза и лактоза. Кроме того, глюкоза может образовываться в организме из аминокислот, а также из глицерина, входящего в состав жиров.
Переваривание углеводов
Углеводы пищи в пищеварительном тракте распадаются на мономеры при действии гликозидаз – ферментов, катализирующих гидролиз гликозидных связей.
Переваривание крахмала начинается уже в ротовой полости: в слюне содержится фермент амилаза (α-1,4-гликозидаза), расщепляющий α-1,4-гликозидные связи. Поскольку пища в ротовой полости находится недолго, то крахмал здесь переваривается лишь частично. Основным местом переваривания крахмала служит тонкий кишечник, куда поступает амилаза в составе сока поджелудочной железы. Амилаза не гидролизует гликозидную связь в дисахаридах.
Мальтоза, лактоза и сахароза гидролизуются специфическими гликозидазами - мальтазой, лактазой и сахаразой соответственно. Эти ферменты синтезируются в клетках кишечника. Продукты переваривания углеводов (глюкоза, галактоза, фруктоза) поступают в кровь.
Рис.1 Переваривание углеводов
Сохранение постоянства концентрации глюкозы в крови является результатом одновременного протекания двух процессов: поступления глюкозы в кровь из печени и потребления ее из крови тканями, где она и используется на энергетический материал.
Рассмотрим синтез гликогена .
Гликоген – сложный углевод животного происхождения, полимер, мономером которого являются остатки α-глюкозы, которые связаны между собой через 1-4, 1-6 гликозидными связями, но имеют более ветвистое строение, чем крахмал (до 3000 остатков глюкозы). Молекулярный вес гликогена очень велик – ОН лежит в пределах от 1 до 15 миллионов. Очищенный гликоген – белый порошок. Он хорошо растворяется в воде, может быть осажден из раствора спиртом. С «I» дает бурую окраску. В печени находится в виде гранул в комплексе с белками клеток. Количество гликогена в печени может достигнуть 50-70 г – это общий резерв гликогена; составляет от 2 до 8 % массы печени. Гликоген также содержится в мышцах, где он образует локальный резерв , в незначительном количестве он содержится в других органах и тканях, включая жировую ткань. Гликоген в печени представляет собой мобильный резерв углеводов, голодание в течение 24 часов полностью его истощает. По данным Уайта и соавторов, скелетная мышца содержит примерно 2/3 всего гликогена тела (в связи с большой массой мышц большая часть гликогена находится в них) – до 120 г (для мужчины весом 70 кг), но в скелетных мышцах его содержание от 0,5 до 1 % от массы. В отличие от гликогена печени мышечный гликоген не истощается так легко при голодании даже в течение длительного времени. Механизм синтеза гликогена в печени из глюкозы в настоящее время выяснен. В печеночных клетках глюкоза подвергается фосфорилированию при участии фермента гексокиназы с образованием глюкозы-6-Ф.
Рис.2 Схема синтеза гликогена
1. Глюкоза + АТФ гексоки наза Глюкоза-6-Ф + АДФ
2. Глюкоза-6-Ф фосфоглюкомутаза Глюкоза-1-Ф
(вовлекается в синтез)
3. Глюкоза-1-Ф + УТФ глюкозо-1-Ф уридил трансфераза УДФ-1-глюкоза + Н 4 Р 2 О 7
4. УДФ-1-глюкоза + гликоген гликогенсинтаза Гликоген + УДФ
(затравка)
Образовавшийся УДФ может вновь фосфорилироваться за счет АТФ и весь цикл превращений глюкозы-1-Ф повторяется снова.
Активность фермента гликогенсинтазы регулируется путем ковалентной модификации. Этот фермент может находиться в двух формах: гликогенсинтазы I (independent – независимая от глюкозы-6-Ф) и гликогенсинтазы D (dependent – зависимая от глюкозы-6-Ф).
Протеинкиназа фосфорилирует при участии АТФ (не фосфорилирует форму I-фермента, переводя ее в фосфорилированную форму D-фермента, у которого фосфорилированы гидроксильные группы серина).
АТФ + ГС – ОН протеинкиназа АДФ + ГС – О – Р – ОН
Гликогенсинтаза I Гликогенсинтаза D
I-форма гликогенсинтазы более активна, чем D-форма, однако, D-форма является аллостерическим ферментов, активируемым специфическим оферентом – глюкоза-6-Ф . В покоящейся мышце фермент находится в I-форме не фосфорилир. активной форме , в сокращающей мышце фермент фосфорилирован D-формой и почти неактивен. В присутствии достаточно высокой концентрации глюкозо-6-фосфата D-форма проявляет полную активность. Следовательно , фосфорилирование и дефосфорилирование гликоген синтазы играет ключевую роль в тонкой регуляции синтеза гликогена.
Регуляция синтеза гликогена :
В регуляции сахара в крови большую роль играет ряд эндокринных желез, в частности поджелудочная железа.
Инсулин образуется в В-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы в виде проинсулина . При превращении в инсулин полипептидная цепь проинсулина расщепляется в двух точках, вычленяется средний неактивный фрагмент из 22 аминокислотных остатков.
Инсулин снижает содержание сахара в крови, задерживает распад гликогена в печени и способствует отложению гликогена в мышцах.
Гормон глюкагон действует в противоположность инсулину как гиперглинемический.
Надпочечники также принимают участие в регуляции содержания сахара в крови. Импульсы со стороны ЦНС вызывают добавочное выделение адреналина, образующегося в мозговом веществе надпочечников. Адреналин повышает активность фермента фосфогилазы , который стимулирует расщепление гликогена. В результате содержание сахара в крови повышается. Наступает так называемый гипергликелин (эмоциональное возбуждение перед стартом, перед экзаменом).
Кортикостероиды в отличие от адреналина стимулируют образование глюкозы из безазотистых остатков аминокислот.
Гликогенолиз
Благодаря способности к отложению гликогена в основном в печени и мышцах, и в меньшей степени в других органах и тканях создаются условия для накопления в норме резервов углеводов. При повышении энергозатрат происходит усиление распада гликогена до глюкозы.
Мобилизация гликогена может протекать двумя путями: 1-й – фосфоролитическим и 2-ой – гидролитическим .
Фосфоролиз играет ключевую роль в мобилизации гликогена, переводя его из запасной в метаболически активную форму в присутствии фермента фосфорилазы.
Рис.3 Гормональная регуляция фосфоролитического отщепления остатка глюкозы от гликогена.
Процесс распада гликогена начинается с действия гормонов адреналина и глюкагона, которые неактивную аденилатциклазу переводят в активную. Она в свою очередь способствует образованию из АТФ – цАМФ. Под действием активной протеинкиназы и киназы фосфорилазы «в» происходит превращение неактивной фосфорилазы «в» в активную «а».
Фермент фосфорилаза существует в двух формах: фосфорилазы «в» - неактивная (димер), фосфорилазы «а» - активная (тетрамер). Каждая из субъединиц содержит остаток фосфосерина, который имеет важное значение для каталитической активности и молекулу кофермента пиридоксальфосфата, связанную ковалентной связью с остатком лизина.
2 м. фосфорилазы «в» + 4 АТФ Mg ++ 1м. фосфорилазы «а» + 4 АДФ
Киназа фосфорилазы активная действует на гликоген в присутствии Н 3 РО 4 , что приводит к образованию глюкозо-1-фосфата. Образовавшийся глюкозо-1-фосфат под действием фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-6-фосфат. Образование свободной глюкозы происходит под действием глюкозо-6-фосфатазы.
Глюконеогенез
Синтез гликогена может осуществляться и из неуглеводных субстратов, этот процесс получил название глюконеогенеза . Субстратом в глюконеогенезе может выступить лактат (молочная кислота), образовавшаяся при анаэробном окислении глюкозы
(гликолизе). За счет простого обращения реакций гликолиза этот процесс протекать не может из-за нарушения констант равновесия, катализируемых рядом ферментов .
Рис.4 Гликолиз и глюконеогенез
Обращение этих реакций достигается в результате следующих процессов:
Основной путь превращения ПВК в оксалоацетат локализован в митохондриях . После прохождения через мембрану митохондрий
ПВК карбоксилируется до оксалоацетата и выходит из митохондрий в форме малата (этот путь в количественном отношении более важен) и вновь в цитоплазме превращается в оксалоацетат . Образовавшийся оксалоацетат в цитоплазме происходит его превращение до глюкозы-6-Ф. Дефосфорилирование ее осуществляется глюкозо-6-фосфатазой в эндоплазматической ретикулуме, до глюкозы .
Гликолиз
Гликолиз – сложный ферментативный процесс превращения глюкозы, протекающий при недостаточном потреблении О 2 . Конечным продуктом гликолиза является молочная кислота.
Рис.4 Гликолиз и глюконеогенез
Суммарное уравнение гликолиза можно представить следующим образом:
С 6 Н 12 О 6 + 2АДФ + 2Ф Н 2CН 3 СН(ОН)СООН + 2АТФ + 2Н 2 О
Биологическое значение гликолиза :
I. Обратимость гликолиза – из молочной кислоты вследствие глюконеогенеза может образоваться глюкоза.
II. Образование фосфорилированных соединений – гексоз и триоз, которые легче превращаются в организме.
III. Процесс гликолиза очень важен в условиях высокогорья, при кратковременной физической нагрузке, а так же при заболеваниях, сопровождающихся гипоксией.
Основные функции углеводов
Углеводы являются основной составной частью пищегого рациона человека, так как их потребляют примерно в 4 раза больше, чем жиров и белков. Они выполняют в организме многие разнообразные функции но главная из них – энергетическая (рис. 1). На протяжении жизни человек в среднем потребляет около 14 т углеводов, в том числе более 2,5 т моно- и дисахаридов. За счет углеводов обеспечивается около 60% суточной энергоценности, тогда как за счет белков и жиров вместе взятых – только 40%
Рис. 1. Основные функции углеводов в человеческом организме.
Средняя потребность в углеводах составляет 350-500 г/сутки. При увеличении физической нагрузки доля углеводов должна возрастать.
Углеводы необходимы для биосинтеза нуклеиновых кислот, заменимых аминокислот, как составная структурная часть клеток. Они входят в состав гормонов, ферментов и секретов слизистых желез.
Регуляторная функция углеводов разнообразна. Они противодействуют накоплению кетоновых тел при окислении жиров, регулируют обмен углеводов и деятельность центральной нервной системы. Важную роль играют углеводы, выполняя защитные функции. Так, глюкуроновая кислота, соединяясь с некоторыми токсическими веществами, образует растворимые в воде нетоксические сложные эфиры, легко удаляемые из организма.
По пищевой ценности углеводы делят на усвояемые инеусвояемые. Усвояемые углеводы перевариваются и метаболизируются в организме человека. К ним относятся глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, мальтоза, α-глюкановые полисахариды – крахмал, декстрины и гликоген. Неусвояемые углеводы не расщепляются ферментами, секретируемыми в пищеварительном тракте человека. К неусвояемым углеводам относятся рафинозные олигосахариды и не-α-глюконовые полисахариды – целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, лигнин, камеди и слизи.
Усвояемые углеводы
Известно более 200 различных природных моносахаридов, однако только некоторые из них используются в питании. Наибольшей пищевой ценностью обладают альдозы (глюкоза, галактоза, манноза, ксилоза), а также кетозы (фруктоза). Потребление глюкозы и фруктозы – двух наиболее распространенных в природе моносахаридов – достигает 20% общего потребления углеводов. Из кишечника углеводы всасываются в кровь только в виде глюкозы и фруктозы. Глюкозу в качестве питательного материала в организме человека используют в основном нервные клетки, мозговое вещество почек и эритроциты.
Депонируется глюкоза в виде гликогена печени (100 г) и мышц (250 г). В организме постоянный уровень концентрации глюкозы в крови поддерживается с помощью гормонов поджелудочной железы – инсулина и глюкагона.
Фруктоза менее распространена, чем глюкоза, и так же быстро окисляется. Фруктоза обладает наибольшей сладостью из всех известных сахаров. Поступая в организм, большая ее часть быстро усваивается тканями без инсулина, другая, меньшая, превращается в глюкозу. То, что фруктоза способна усваиваться без инсулина, делает ее незаменимой в питании больных диабетом. Основными пищевыми источниками глюкозы и фруктозы служат мед, сладкие овощи и фрукты. В семечковых преобладает фруктоза, а в косточковых (абрикосы, персики, сливы) – глюкоза. Количество фруктозы и глюкозы в ягодах приблизительно одинаково (табл. 1).
Табл. 1. Углеводы плодов
Пектиновые вещества |
Клетчатка |
Всего углеводов |
|||||
Сахароза |
Фруктоза |
||||||
Виноград |
|||||||
Земляника |
В современных условиях целесообразно удовлетворять потребность в углеводах, используя нерафинированные продукты, а также продукты, содержащие фруктозу (мед, некоторые плоды и овощи), поскольку фруктоза, как указывалось выше, медленнее усваивается, обмен ее практически не связан с инсулином и она не вызывает гипергликемии (увеличение содержания глюкозы в крови). Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшие ее количества по сравнению с сахарозой и глюкозой для достижения сладости продуктов и напитков и снизить таким образом общее потребление сахаров.
Основные пищевые дисахариды в питании человека – сахароза и лактоза.
Сахар, основным компонентом которого является сахароза, выполняет в организме роль энергоносителя.
За последние 150 лет потребление сахара стремительно увеличилось – в гораздо большей степени, чем считает полезным медицина. В России и странах СНГ его реальное потребление достигло 70-100 г в сутки. В других странах еще выше: в Англии – 130 г, а среди подростков – 156 г в сутки.
За сахаром закрепилось название «белая смерть». В литературе по диетологии появилось понятие «сахаролик». Дело в том, что сахар представляет собой рафинированный продукт, что приводит к недополучению человеком сотен, а возможно, и тысяч разнообразных биологически-активных веществ, которые усваивали наши предки с пищей в течение миллионов лет. При попадании в кишечник сахароза быстро распадается на глюкозу и фруктозу и всасывается в кровь. В крови заметно повышается концентрация глюкозы. Это своеобразный удар по поджелудочной железе, от которой требуется поставлять организму достаточное количество гормона инсулина, чтобы отрегулировать содержание глюкозы в крови. Подобные резкие колебания уровня глюкозы в крови требуют от организма напряженной работы, и даже включения резервных регуляторных возможностей.
Наиболее частое и серьезное последствие избыточного потребления рафинированного сахара – нарушение обмена веществ, прежде всего обмена углеводов (рис. 2).
Неслучайно сахарный диабет пожилых людей называли «болезнью кондитеров». Задолго до появления диабета как заболевания у людей, потребляющих много сахара, понижается уровень сахара в крови (гипогликемия). Постоянное поступление сахара в организм вызывает повышенную активность ферментных систем, утилизирующих его. Для поддержания необходимого уровня глюкозы в крови сахара требуется все больше и больше. По мере истощения от чрезмерной нагрузки ферментных механизмов переработки сахара гипогликемия переходит в гипергликемию и диабет, которые нередко осложняются другими нарушениями обмена веществ, приводящих к ожирению, сердечно-сосудистым заболеваниям.
По данным ВОЗ, потребление сахара в странах с низкой смертностью от заболеваний органов кровообращения колеблется от 25 до 81 г в сутки, в странах с высокой смертностью – от 87 до 136 г.
Однако недопустимо сахар считать вредным продуктом, вредно лишь злоупотребление им. В суточном рационе питания доля сахара от общего количества углеводов должна составлять 15-20%. От такого количества сахара организм не будет испытывать излишних нагрузок.
Лактоза – наиболее важный углевод в период грудного вскармливания и при искусственном кормлении маленьких детей. Основным источником лактозы в пищевых продуктах являются молоко (4,8-5,2%), сливки (3,7%), сметана и кефир (3,1-3,6%).
При отсутствии или уменьшении фермента лактазы, расщепляющей лактозу до глюкозы и галактозы, наступает непереносимость молока.
Рис. 2 Основные опасности недостатка или избытка усвояемых углеводов
Большое значение для жизнедеятельности организма имеют олигосахариды, содержащие более двух моносахаридов. В силу более сложной химической структуры данная группа пищевых компонентов значительно медленнее подвергается действию пищеварительных ферментов. Вследствие этого большая их часть переходит в толстый кишечник, где активно используется в качестве питательного субстрата представителями естественной микрофлоры кишечника и в особенности бифидобактериями. В свою очередь это способствует восстановлению нормальных микробных соотношений и щелочно-кислотного баланса в кишечнике, а также обеспечивают организм целым рядом витаминов микробного происхождения. По этой причине данная группа соединений относится к группе бифидогенных факторов и отчасти компенсирует недостаток пищевых волокон.
Среди полисахаридов растительных продуктов наибольшее значение в питании человека имеет крахмал.
В организме человека крахмал сырых растений постепенно распадается в пищеварительном тракте, при этом распад начинается уже во рту. Ввиду того, что процесс гидролиза крахмала в кишечнике происходит постепенно, прием его с пищей не вызывает такого резкого подъема сахара в крови и черезмерного напряжения инсулярного аппарата поджелудочной железы, как глюкоза. Установлено, что крахмал снижает содержание холестерина в печени и в сыворотке крови, способствует синтезу рибофлавина кишечными бактериями, который, входя в ферменты способствует превращению холестерина в желчные кислоты и выведению его из организма, что имеет большое значение для предотвращения атеросклероза. Крахмал способствует интенсификации обмена жирных кислот.
Больше всего крахмала содержится в хлебопродуктах (40-73%), семенах бобовых растений (40-45%) и картофеле (15%).
В животных продуктах содержится относительно небольшое количество другого усвояемого полисахарида, близкого по химическому строению к крахмалу, – гликогена (в печени – 2-10%, в мышечной ткани – 0,3-1,0%).
При недостатке углеводов в организме появляются слабость, головокружение, головная боль, чувство голода, сонливость, потливость, дрожь в руках.