Биологическая роль белка и углеводов в организме

Углеводные соединения, также как белки и жиры, относятся к макронутриентам (от латинского nutria — «питание»). Эти соединения органического происхождения обеспечивают полноценную жизнедеятельность, выполняют необходимые для человека функции.
Функции углеводов:

Состав и роль сложных углеводов

Построенные из органических цепочек простых сахаров, полисахара (сложные сахара)  претерпевают ряд превращений, образуя соединения, питающие организм. По-другому их еще называют «медленными», поскольку их расщепление идет постепенно и энергия высвобождается не сразу. Зато чувство насыщения наступает быстро.

К ним относятся крахмал, клетчатка и гликоген. В их состав входят простые углеводы разного строения.

Крахмал

Это источник питания, который распадается постепенно с выделением энергии. При употреблении продуктов, в которых он содержится, глюкоза поступает в кровеносное русло небольшими порциями (глюкоза образуется при распаде крахмала).

Он переваривается медленно, если входит в состав цельных продуктов питания. Если же они подвергались обработке, то их распад идет значительно быстрее. К ним относятся различные полуфабрикаты, в которых сахара (рафинированные или очищенные) имеют несколько иную структуру.

Клетчатка

Клетчатку трудно отнести к питательным веществам. Ее калорийность близка к нулю. Это пищевые волокна, которые практически не перевариваются. Есть волокна малорастворимые и нерастворимые. Нерастворимые улучшают перистальтику кишечника, выводят продукты распада, замедляют всасывание глюкозы. Растворимые «тормозят» работу пищеварительного тракта и удаляют излишний холестерин за счет выведения из организма желчных кислот.

Этот углевод помогает предотвратить рак толстой кишки, болезни сердечно-сосудистой системы, диабета. Он поддерживает нормальную микрофлору кишечника и снижает риск раковых заболеваний. Его источниками служит грубая пища из злаковых, овощей и фруктов. Употребление клетчатки дает быстрое чувство насыщения.

Состав и роль сложных углеводов

Гликоген

Построен из собранных в цепочку молекул глюкозы. При употреблении пищи из простых сахаров кровь насыщается избыточным количеством глюкозы. Ее излишки откладываются в печени в виде гликогена и расходуются по мере необходимости, когда организм нуждается в дополнительных источниках энергии.

Запасы гликогена содержатся в печени и мышцах. Именно мышечный запас позволяет выдерживать нагрузки во время тренировок и тяжелой физической работы, поэтому в организме всегда должен присутствовать излишний гликоген. Если его не хватает, то спутниками человека становятся слабость, усталость, истощение.

Важно! Регулярное употребление в пищу простых или «быстрых» углеводов, таких как глюкоза или фруктоза, ведет к диабету и ожирению. Сложные являются наиболее полезными, поскольку энергия в них высвобождается постепенно. Самое разумное – включать в рацион продукты, которые их содержат.

Многие жизненно важные процессы в организме протекают с участием полисахаров, поэтому их роль трудно переоценить. Они выполняют следующие функции:

  1. Необходимый энергетический источник, который дает запасы сил, бодрости и выносливости на длительное время. При расщеплении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии.
  2. Участвуют в формировании и усвоении белков. Без углеводов организм расходует мышечные белки — белки тела.
  3. Создают психоэмоциональную устойчивость и улучшают умственную деятельность.
  4. Их нехватка ведет к падению сахара в крови, при котором возникает гипогликемия. Человек испытывает упадок сил, обморочные состояния, общую слабость.
  5. Полный вывод их из рациона ведет к перестройке обменных процессов и серьезному стрессу для организма. Безуглеводная диета опасна для здоровья.

Таким образом, роль углеводов сводится к энергетической, структурной, защитной и запасающей. Причем их значение нисколько не меньше для любого живого организма.

Последствия неправильного питания↑

Помимо недостатка еды, вреден и переизбыток вредных продуктов питания. Дефицит белка или полинасыщенных жиров, витаминов и минералов способен привести к заболеваниям отдельных органов человеческого тела.

Влияние питания на организм столь велико, что затрагивает не только физиологию, но и психику человека. Неразвитость культуры питания провоцирует следующие негативные изменения:

  • торможение роста;
  • отставание в умственном и физическом развитии;
  • повышенная утомляемость, вялость;
  • апатия и сонливость;
  • иссушение кожных покровов и слизистых;
  • ломкость волос, ногтей и зубов;
  • проблемы в работе внутренних органов (особенно ЖКТ);
  • психологическое угнетение.
Последствия неправильного питания↑

В первой половине ХХ века доктор Уэстон Прайс совершил ряд поездок в разные страны мира. Его наблюдения стали толчком для последующих исследований в области диетологии, гигиены питания и физиологии. Вот основные выводы, сделанные доктором Прайсом:

  • положительное влияние питания на здоровье обеспечивают цельные продукты натурального происхождения;
  • современные продукты питания (в частности, консервы, полуфабрикаты, сладости) провоцируют развитие проблем умственного развития;
  • рафинированные продукты негативно влияют на качество зубов, разрушают их;
  • цельная, богатая протеинами пища стимулирует выработку гормонов счастья, в результате чего снижается уровень стресса, усталости, психической напряженности.
Читайте также:  Шалфей — пряный горький вкус и терпкий аромат ваших блюд

Если после еды вы ощущаете физиологический или психический дискомфорт, задумайтесь о качестве питания. Скорее всего, в рационе присутствуют вредные и даже опасные продукты.

В каких продуктах содержится?

Важное биологическое значение белков не вызывает сомнений. Это фундамент и строительный материал для человеческого организма. По этой причине важно правильно составлять рацион и не допускать дефицита аминокислот.

При этом белки условно делятся на две категории:

  1. Животные – мясо, сыворотка, творог, молоко, сыры, яйца и прочие.
  2. Растительные — орехи, картошка, крупы и бобовые.

Норма колеблется в зависимости от ряда факторов — веса, состояния здоровья и поставленных целей. Минимальный объем — 1 грамм на килограмм веса. У спортсменов этот параметр часто достигает 2,5-3 г на кило.

Чтобы питание было правильным, стоит знать не только классификацию протеина, но и его содержание в продуктах питания. Если привести в норму количество белка в организме человека, удается быстрее набрать мышечный вес, похудеть, исключить дефицит и так далее.

Приведем классификацию по содержанию белка в продуктах:

  • Очень большое (15 грамм и более на 100 г) — орехи, мясо птицы и животных, нежирный творог, горох, соя. Также много протеина содержит рыба и морепродукты.
  • Большое (10-15 грамм) — гречневая каша, овсянка, пшенка, манная крупа, жирный творог и сыр. Здесь же стоит выделить пшеничную муку и макароны.
  • Умеренное (5-9,9 грамм) — ржаной хлеб, перловая крупа, зеленый горох, рис.
  • Низкое (2-4,9 грамм) — шпинат, сметана, молоко, цветная капуста и картофель.
  • Крайне низкое (0,4-1,9 грамм) — ягоды, фрукты, овощи, грибы и сливочное масло.

Переизбыток углеводов – заболевания и последствия

Основной проблемой, с которой человек может столкнуться в случае избытка углеводов в его организме является нарушенный обмен веществ. А при данном нарушении запускаются другие процессы, пагубно влияющие на состояние здоровья в целом. Среди них:

  • замедление процесса расщепления питательных элементов и веществ;
  • нарушения гормонального фона;
  • повышенный уровень отложения жиров, что можно объяснить переходом углеводов в жировые молекулы;
  • развитие или усугубление сахарного диабета, что происходит из-за истощения клеток щитовидной железы, отвечающих да выработку инсулина.

Из-за повышения уровня глюкозы в крови, в организме человека активизирует я множество негативных процессов и изменений. Среди них можно отметить увеличение вероятности склеивания тромбоцитов, что часто становится основной первопричиной тромбоза.

Переизбыток углеводов – заболевания и последствия

Сосуды становятся более хрупкими, в результате чего увеличивается риск возникновения патологий органов сердечно-сосудистой системы, в частности сердечной мышцы. Люди с избытком данных веществ чаще сталкиваются с проблемой инсультов и инфарктов.

Среди менее опасных последствий можно выделить развитие патогенной микрофлоры в ротовой полости под воздействием сочетания глюкозы и фруктозы с кислотой средой. Это провоцирует разрушение зубной эмали, развитие кариеса, при этом значительно ухудшается цвет зубов и их состояние в целом.

Сколько нужно углеводов?

ВОЗ и РАМН рекомендует есть по 4 г углеводов на каждый кг массы тела. То есть для девушки весом 60 кг нужно съедать 240 г углеводов. Это примерно 360 г отваренного круглого риса, или 1,5 кг варёной картошки, или 2,6 кг сладких яблок, или 12 кг сельдерея.

4 г на каждый кг веса – это рекомендации для малоактивных людей. Для незначительно умеренно активных норма 5-6г, для умеренно активных (например, 3 силовых тренировки в неделю по часу) – 6-7 г. Спортсменам же рекомендуют есть не менее 8-10 г углеводов на каждый кг их мускулистого тела.

Продукты без углеводов

В полезное меню следует включать медленные углеводные соединения, то есть те, которые усваиваются постепенно. Каши лучше готовить из круп, не подвергавшихся обработке, использовать для этого не молоко, а воду. Есть без сахара. Не стоит отказываться от отрубей, мюсли, потому что они усваиваются медленно, улучшают работу пищеварительной системы. Горох, фасоль, нут, чечевица содержат медленные углеводные соединения, поэтому их можно смело включить в пищевой рацион. Отсутствие сладкого вкуса поможет определить продукты, имеющие низкий гликемический индекс. Меню для здоровья должно включать продукты с низким содержанием углеводов. Это овощные, фруктовые, молочные продукты, зелень, орехи.

Кроме продуктов с низким содержанием углеводных соединений есть продукты, которые их не содержат совсем.

  • Мясные: курица, индейка, кролик, телячья, свиная, баранья вырезка.
  • Ливер: печень, почки, сердце.
  • Рыба: речная, морская нежирных сортов.
  • Морепродукты: креветки, крабы, кальмары.
  • Растительное масло: подсолнечное, оливковое, кунжутное.
  • Грибы. Незначительное количество содержат только белые грибы, подберезовики: не более 1-2 грамм на 100 грамм продукта.
  • Сыр: Рокфор, Бри, Чеддер, Пармезан, Тильзитер и другие.
  • Алкогольные напитки: водка, коньяк, джин, бренди, ром.

Химические свойства

Итоговые характеристики углеводов зависят от их структуры. Моносахариды (особенно глюкоза) можно подвергать многоступенчатому окислению в присутствии и отсутствии O2. На уроках химии в 10 классе изучают следующие свойства Cn (H2O)m:

  1. В результате окисления углеводов можно получить воду и газ. Эту химическую реакцию записывают так: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 +6H2O.
  2. Под действием определённых ферментов и при условии отсутствия кислорода происходит брожение Cn (H2O)m: C6H12O6 → 2CH3-CH (OH) — COOH (молочная кислота); C6H12O6 → 2C2H5OH (этанол) + 2CO2.
  3. В присутствии кислорода полисахариды сгорают до воды и углекислого газа. Химическая реакция: (C6H10O5)n + 6O2 → 6nCO2 + 5nH2O.
  4. В процессе гидролиза полисахариды и олигосахариды разлагаются до моносахаридов: C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6; (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6.
  5. Глюкоза вступает в химическую реакцию с аммиачным раствором оксида серебра и гидроксидом меди: CH2ОН — (CHOH)4-CH=O + 2[Ag (NH3)2] OH → CH2OH — (CHOH)4-COONH4 + 2Ag↓ +3NH3 + H2O; CH2OH — (CHOH)4-CH=O + 2Cu (OH)2 → CH2OH — (CHOH)4-COOH + Cu2O↓ + 2H2O.

Углеводы играют важную биологическую роль в жизни человека. Эти органические соединения являются неотъемлемой частью полноценного рациона. Благодаря Cn (H2O)m организм получает большую часть энергии, много различных витаминов и питательных веществ. Больше всего углеводов содержится в рисе, картофеле, макаронах.

Избыток углеводов вреден для здоровья. Частое употребление продуктов с высокой концентрацией Cn (H2O)m чревато повышением уровня сахара в крови. Иногда часть органических веществ не используется организмом, из-за чего происходит накопление жировых отложений. Это грозит развитием кариеса, сахарного диабета, атеросклероза, ожирения. Дополнительно существует риск возникновения патологий сердечно-сосудистой системы.

Функции белков, жиров, углеводов и витаминов в организме человека

В этой статье мы поговорим с вами о важности для человеческого организма белков, жиров и углеводов. Практически все жизненные процессы в нашем теле находятся в зависимости от того, что мы употребляем в пищу.

Рациональное питание имеет существенное значение  – и это подразумевает не только своевременное употребление вкусно приготовленной еды, но и включение в ежедневный рацион оптимального соотношения таких важных для правильной жизнедеятельности веществ, как белки, жиры, углеводы и витамины.

Читайте также:  Для чего нужны Омега-3 жирные кислоты?

Организм человека на 19,6% состоит из белков, на 14,7% – из жиров, на 1% – из углеводов, на 60% из воды.

Существуют также органические соединения, которые не включены в структуру тканей, однако без их участия не выполнялись бы многие жизненно важные функции, происходящие в человеческом организме, и эти вещества – витамины. Именно от гармоничного сочетания всех этих веществ и зависит поддержание жизни человека.

Ведущим назначением этих органических веществ является энергообеспечение организма. И хотя традиционно считается, что жиры достаточно вредны (их избыток в организме снижает усвояемость белков, приводит к образованию ядовитых веществ, а порой и отлагается в виде жировых запасов), не стоит забывать и об их полезных свойствах.

Например, помимо того, что они являются ценнейшим энергетическим материалом, их недостаток также приводит к снижению усвояемости пищи, а жирорастворимые вещества, источником которых являются именно жиры, играют немаловажную роль во многих процессах жизнедеятельности, отчего их недостаток в пище может привести к нарушению обмена веществ.

Жирные кислоты бывают двух видов – насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные содержатся в твёрдых жирах (которые при комнатном температуре пребывают в твёрдом состоянии: говяжий и бараний жиры, пальмовое и кокосовое масла).

Их биологические свойства невысоки, так как они оказывают отрицательное влияние на жировой обмен и функции печени, могут способствовать тому, что повышается уровень холестерина в крови, отчего развивается атеросклероз.

Ненасыщенные кислоты относятся к жизненно важным веществам – они принимают участие в холестериновом и жировом обмене, снижают проницаемость и повышают пластичность кровеносных сосудов. Рекомендуемая норма в сутки для взрослого – 90-110 гр. жира, желательно при этом, чтобы 1/3 составляли растительные жиры.

Источники: растительное, оливковое, рапсовое, соевое масла, масло кедровых и грецких орехов, морская рыба. Вредными считаются жиры, содержащиеся в сливочном масле, сале, говяжьем жире и т.д.

Углеводы

Углеводы тоже являются источником энергии, покрывая 58% от общей потребности в ней организма. Они выполняют в организме человека также  такие функции, как запасающая (откладываясь “про запас”) и пластическая (участвуют в построении молекул ДНК, РНК и АТФ).

Поступая в достаточном количестве, углеводы в основном  откладываются  в мышцах и печени в виде гликогена – животного крахмала, который в дальнейшем расщепляется до глюкозы и поступает в ткани, используясь для нужд организма. Однако при избытке их в пище углеводы переходят в жир.

К углеводам относятся глюкоза, сахароза, фруктоза, целлюлоза, крахмал, а также клетчатка, которая организмом используется мало, но при этом необходима для правильного пищеварения. Средняя норма потребления – 500 гр., при умственных или физических нагрузках – 700 гр.

Углеводами богаты крупы, картофель, хлеб, макаронные изделия, овощи, фрукты, а также молоко.

Витамины

Витамины – вещества, не менее нужные человеческому организму, чем белки, жиры и углеводы.

Они содействуют многим процессам, происходящим в нём: способствуют синтезу гормонов, принимают участие в усвоении пищи, восстановлении клеток, росте, помогают организму противостоять заболеваниям, повышают работоспособность.

Достаточно лишь в общей сложности нескольких сот миллиграммов различных витаминов, чтобы поддерживать биологическую жизнедеятельность – причём, каждого из витаминов организму требуется своя норма. Большинство из них не синтезируется в человеческом организме, поэтому так важно их поступление с продуктами питания.

Подведем итог. Каждый процесс, происходящий в нашем организме, каждая деятельность, осуществляемая человеком, неизбежно ведут к тому, что расходуется энергия. Полноценное питание призвано к тому, чтобы полностью возмещать эти затраты. Полноценность же рациона определяется в первую очередь достаточным количеством содержащихся в нём белков, жиров, углеводов и витаминов.

Роль белков, жиров, углеводов, витаминов и минералов в организме человека