Углеводы -Carbohydrate
Углевод ( / ˌ k ɑːr b oʊ ˈ h aɪ d r eɪ t / ) представляет собой биомолекулу , состоящую из атомов углерода (C), водорода (H) и кислорода (O), обычно с соотношением атомов водорода и кислорода, равным 2 : 1 (как в воде) и, таким образом, с эмпирической формулой C m (H 2 O) n (где m может отличаться или не отличаться от n). Однако не все углеводы соответствуют этому точному стехиометрическому определению (например, уроновые кислоты , дезоксисахара, такие как фукоза ), и не все химические вещества, которые соответствуют этому определению, автоматически классифицируются как углеводы (например, формальдегид и уксусная кислота ).
Этот термин наиболее распространен в биохимии , где он является синонимом сахарида , группы, в которую входят сахара , крахмал и целлюлоза . Сахариды делятся на четыре химические группы: моносахариды , дисахариды , олигосахариды и полисахариды . Моносахариды и дисахариды, мельчайшие ( низкомолекулярные ) углеводы, обычно называют сахарами. Слово сахарид происходит от древнегреческого слова σάκχαρον ( сакхарон ), что означает «сахар». В то время как научная номенклатура углеводов сложна, названия моносахаридов и дисахаридов очень часто заканчиваются суффиксом -ose , который первоначально был взят от глюкозы , от древнегреческого слова γλεῦκος ( gleûkos ), означающего «вино, сусло», и используется почти для всех сахаров, например, фруктозы (фруктовый сахар), сахарозы ( тростниковый или свекловичный сахар), рибозы , лактозы (молочный сахар) и т. д.
Углеводы выполняют многочисленные роли в живых организмах. Полисахариды служат источником энергии (например, крахмал и гликоген ) и структурными компонентами (например, целлюлоза у растений и хитин у членистоногих). 5-углеродный моносахарид рибоза является важным компонентом коферментов (например , АТФ , ФАД и НАД ) и основой генетической молекулы, известной как РНК . Родственная дезоксирибоза является компонентом ДНК. Сахариды и их производные включают многие другие важные биомолекулы , играющие ключевую роль в иммунной системе , оплодотворении , предотвращении патогенеза , свертывании крови и развитии .
Углеводы занимают центральное место в питании и содержатся в большом количестве натуральных и обработанных пищевых продуктов. Крахмал является полисахаридом. Его много в злаках (пшенице, кукурузе, рисе), картофеле и обработанных пищевых продуктах на основе муки из злаков , таких как хлеб , пицца или макароны. Сахара присутствуют в рационе человека в основном в виде столового сахара (сахароза, извлеченная из сахарного тростника или сахарной свеклы ), лактозы (в изобилии содержится в молоке), глюкозы и фруктозы, которые естественным образом содержатся в меде , многих фруктах и некоторых овощах. Столовый сахар, молоко или мед часто добавляют в напитки и многие готовые продукты, такие как варенье, печенье и пирожные.
Целлюлоза , полисахарид, обнаруженный в клеточных стенках всех растений, является одним из основных компонентов нерастворимых пищевых волокон . Хотя целлюлоза и нерастворимые пищевые волокна не усваиваются человеком, они обычно помогают поддерживать здоровье пищеварительной системы, облегчая дефекацию . Другие полисахариды, содержащиеся в пищевых волокнах, включают резистентный крахмал и инулин , которые питают некоторые бактерии микробиоты толстого кишечника и метаболизируются этими бактериями с образованием короткоцепочечных жирных кислот .
Терминология
В научной литературе термин «углевод» имеет множество синонимов, таких как «сахар» (в широком смысле), «сахарид», «оза», «глюцид», «гидрат углерода» или « полигидроксисоединения с альдегидом или кетоном » . . Некоторые из этих терминов, особенно «углеводы» и «сахар», также используются в других значениях.
В пищевой науке и во многих неформальных контекстах термин «углеводы» часто означает любую пищу, которая особенно богата сложным углеводом крахмалом (например, крупы, хлеб и макаронные изделия) или простыми углеводами, такими как сахар (содержится в конфетах, джемах и т. и десерты). Эта неформальность иногда сбивает с толку, поскольку она смешивает химическую структуру и усвояемость у людей.
Часто в списках информации о питании , таких как Национальная база данных питательных веществ Министерства сельского хозяйства США , термин «углеводы» (или «углеводы по разнице») используется для всего, кроме воды, белка, жира, золы и этанола. Сюда входят химические соединения, такие как уксусная или молочная кислота , которые обычно не считаются углеводами. Он также включает пищевые волокна , которые представляют собой углеводы, но которые не дают пищевой энергии ( килокалорий ) в организме человека, даже несмотря на то, что они часто включаются в расчет общей пищевой энергии так, как если бы они это делали (т. легкоусвояемых углеводов, таких как сахар). В строгом смысле « сахар » применяется к сладким, растворимым углеводам, многие из которых используются в пище человека.
История
Структура
Раньше название «углевод» использовалось в химии для любого соединения с формулой C m (H 2 O) n . Следуя этому определению, некоторые химики считали формальдегид (CH 2 O) простейшим углеводом, в то время как другие претендовали на это название для гликолевого альдегида . Сегодня этот термин обычно понимается в биохимическом смысле, который исключает соединения только с одним или двумя атомами углерода и включает многие биологические углеводы, которые отклоняются от этой формулы. Например, в то время как приведенные выше репрезентативные формулы, казалось бы, охватывают общеизвестные углеводы, вездесущие и обильные углеводы часто отклоняются от этого. Например, углеводы часто содержат химические группы, такие как: N -ацетильные (например , хитин ), сульфатные (например , гликозаминогликаны ), карбоновые кислоты и дезокси-модификации (например , фукоза и сиаловая кислота ).
Природные сахариды обычно состоят из простых углеводов, называемых моносахаридами , с общей формулой (CH 2 O) n , где n равно трем или более. Типичный моносахарид имеет структуру H–(CHOH) x (C=O)–(CHOH) y –H, то есть альдегид или кетон с добавлением многих гидроксильных групп, обычно по одной на каждый атом углерода , который не является частью альдегидная или кетоновая функциональная группа . Примерами моносахаридов являются глюкоза , фруктоза и глицеральдегиды . Однако некоторые биологические вещества, обычно называемые «моносахаридами», не соответствуют этой формуле (например , уроновые кислоты и дезоксисахара, такие как фукоза ), и есть много химических веществ, которые соответствуют этой формуле, но не считаются моносахаридами (например, формальдегид CH 2 O и инозитол (CH 2 O) 6 ).
Форма моносахарида с открытой цепью часто сосуществует с формой с закрытым кольцом , где углеродная группа альдегида / кетона (C = O) и гидроксильная группа (-OH) реагируют с образованием полуацеталя с новым мостом C-O-C.
Моносахариды могут быть связаны друг с другом в так называемые полисахариды (или олигосахариды ) самыми разными способами. Многие углеводы содержат одну или несколько модифицированных моносахаридных единиц, в которых одна или несколько групп заменены или удалены. Например, дезоксирибоза , компонент ДНК , представляет собой модифицированную версию рибозы ; хитин состоит из повторяющихся звеньев N-ацетилглюкозамина , азотсодержащей формы глюкозы.
Разделение
Углеводы — это полиоксиальдегиды, кетоны, спирты, кислоты, их простые производные и их полимеры, имеющие связи ацетального типа. Они могут быть классифицированы в соответствии со степенью их полимеризации и могут быть первоначально разделены на три основные группы, а именно сахара, олигосахариды и полисахариды.
Класс (степень полимеризации) |
Подгруппа | Составные части |
---|---|---|
Сахара (1–2) | Моносахариды | глюкоза , галактоза , фруктоза , ксилоза |
дисахариды | Сахароза , лактоза , мальтоза , изомальтулоза , трегалоза | |
Полиолы | сорбитол , маннит | |
Олигосахариды (3–9) | Мальтоолигосахариды | Мальтодекстрины |
Другие олигосахариды | Рафиноза , стахиоза , фруктоолигосахариды | |
Полисахариды (>9) | Крахмал | Амилоза , амилопектин , модифицированные крахмалы |
Некрахмальные полисахариды | Гликоген , Целлюлоза , Гемицеллюлоза , Пектины , Гидроколлоиды |
Моносахариды
Моносахариды являются простейшими углеводами, поскольку они не могут гидролизоваться до более мелких углеводов. Это альдегиды или кетоны с двумя или более гидроксильными группами. Общая химическая формула немодифицированного моносахарида - (C•H 2 O) n , что буквально означает «углеводород». Моносахариды являются важными топливными молекулами, а также строительными блоками для нуклеиновых кислот. Наименьшими моносахаридами, для которых n=3, являются дигидроксиацетон и D- и L-глицеральдегиды.
Классификация моносахаридов
Моносахариды классифицируются по трем различным характеристикам: расположение карбонильной группы, количество содержащихся в них атомов углерода и хиральность . Если карбонильная группа представляет собой альдегид , моносахарид представляет собой альдозу ; если карбонильная группа представляет собой кетон , моносахарид представляет собой кетозу . Моносахариды с тремя атомами углерода называются триозами , с четырьмя — тетрозами , с пятью — пентозами , с шестью — гексозами и так далее. Эти две системы классификации часто комбинируют. Например, глюкоза представляет собой альдогексозу (шестиуглеродный альдегид), рибоза представляет собой альдопентозу (пятиуглеродный альдегид), а фруктоза представляет собой кетогексозу (шестиуглеродный кетон).
Каждый атом углерода, несущий гидроксильную группу (-ОН), за исключением первого и последнего атомов углерода, асимметричен , что делает их стереоцентрами с двумя возможными конфигурациями каждый (R или S). Из-за этой асимметрии для любой данной формулы моносахаридов может существовать ряд изомеров . Используя правило Ле Бель-Вант-Гоффа , альдогексоза D-глюкоза, например, имеет формулу (C·H 2 O) 6 , в которой четыре из шести атомов углерода являются стереогенными, что делает D-глюкозу одним из 2 4 =16 возможных стереоизомеров . В случае глицеральдегидов , альдотриоз, существует одна пара возможных стереоизомеров, которые представляют собой энантиомеры и эпимеры . 1,3-дигидроксиацетон , кетоза, соответствующая альдозоглицериновым альдегидам, представляет собой симметричную молекулу без стереоцентров. Назначение D или L производится в соответствии с ориентацией асимметричного углерода, наиболее удаленного от карбонильной группы: в стандартной проекции Фишера, если гидроксильная группа находится справа, молекула представляет собой сахар D, в противном случае это сахар L. Префиксы «D-» и «L-» не следует путать с «d-» или «l-», которые указывают направление, в котором сахар вращается в плоскости поляризованного света . Такое использование «d-» и «l-» больше не используется в химии углеводов.
Кольцевая изомерия с прямой цепью
Альдегидная или кетоновая группа моносахарида с прямой цепью будет обратимо реагировать с гидроксильной группой другого атома углерода с образованием полуацеталя или полукеталя , образуя гетероциклическое кольцо с кислородным мостиком между двумя атомами углерода. Кольца с пятью и шестью атомами называются фуранозной и пиранозной формами соответственно и существуют в равновесии с прямоцепочечной формой.
При переходе из прямоцепочечной формы в циклическую атом углерода, содержащий карбонильный кислород, называемый аномерным углеродом , становится стереогенным центром с двумя возможными конфигурациями: атом кислорода может занимать положение либо выше, либо ниже плоскости атома кислорода. звенеть. Полученная возможная пара стереоизомеров называется аномеры . В α-аномере заместитель -ОН на аномерном углероде находится на противоположной стороне ( транс ) кольца от бокового ответвления CH 2 OH. Альтернативная форма, в которой заместитель CH 2 OH и аномерный гидроксил находятся на одной стороне (цис) плоскости кольца, называется β-аномером .
Использование в живых организмах
Моносахариды являются основным источником топлива для метаболизма , они используются как в качестве источника энергии ( глюкоза является наиболее важной в природе, так как она является продуктом фотосинтеза в растениях), так и в биосинтезе . Когда моносахариды не нужны немедленно, их часто превращают в более компактные (т. е. менее водорастворимые) формы, часто в полисахариды . У многих животных, включая человека, такой формой хранения является гликоген , особенно в клетках печени и мышц. В растениях крахмал используется с той же целью. Наиболее распространенный углевод, целлюлоза , является структурным компонентом клеточной стенки растений и многих форм водорослей. Рибоза входит в состав РНК . Дезоксирибоза является компонентом ДНК . Ликсоза является компонентом ликсофлавина, обнаруженного в сердце человека. Рибулоза и ксилулоза встречаются в пентозофосфатном пути . Галактоза , компонент лактозы молочного сахара , содержится в галактолипидах мембран растительных клеток и в гликопротеинах многих тканей . Манноза участвует в метаболизме человека, особенно при гликозилировании некоторых белков. Фруктоза , или фруктовый сахар, содержится во многих растениях и у человека, она метаболизируется в печени, всасывается непосредственно в кишечнике при пищеварении и содержится в сперме . Трегалоза , основной сахар насекомых, быстро гидролизуется до двух молекул глюкозы, что обеспечивает непрерывный полет.
дисахариды
Два соединенных моносахарида называются дисахаридом , и это простейшие полисахариды. Примеры включают сахарозу и лактозу . Они состоят из двух моносахаридных звеньев, связанных вместе ковалентной связью, известной как гликозидная связь , образованная в результате реакции дегидратации , что приводит к потере атома водорода из одного моносахарида и гидроксильной группы из другого. Формула немодифицированных дисахаридов C 12 H 22 O 11 . Хотя существует множество видов дисахаридов, некоторые из них особенно примечательны.
Сахароза , изображенная справа, является наиболее распространенным дисахаридом и основной формой, в которой углеводы транспортируются в растениях. Он состоит из одной молекулы D-глюкозы и одной молекулы D-фруктозы . Систематическое название сахарозы, O -α-D-глюкопиранозил-(1→2)-D-фруктофуранозид, указывает на четыре вещи:
- Его моносахариды: глюкоза и фруктоза
- Типы их колец: глюкоза — пираноза , фруктоза — фураноза .
- Как они связаны друг с другом: кислород на углероде номер 1 (C1) α-D-глюкозы связан с C2 D-фруктозы.
- Суффикс -озид указывает на то, что аномерный углерод обоих моносахаридов участвует в гликозидной связи.
Лактоза , дисахарид, состоящий из одной молекулы D-галактозы и одной молекулы D-глюкозы , естественным образом встречается в молоке млекопитающих. Систематическое название лактозы — O -β-D-галактопиранозил-(1→4)-D-глюкопираноза. Другие известные дисахариды включают мальтозу (две D-глюкозы, связанные α-1,4) и целлобиозу (две D-глюкозы, связанные β-1,4). Дисахариды можно разделить на два типа: восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. Если функциональная группа присутствует в связи с другим сахарным звеном, ее называют восстанавливающим дисахаридом или биозой.
Питание
Углеводы, потребляемые с пищей, дают 3,87 килокалорий на грамм простых сахаров и от 3,57 до 4,12 килокалорий на грамм сложных углеводов в большинстве других продуктов. Относительно высокий уровень углеводов связан с обработанными пищевыми продуктами или рафинированными продуктами, изготовленными из растений, включая сладости, печенье и леденцы, столовый сахар, мед, безалкогольные напитки, хлеб и крекеры, джемы и фрукты, макаронные изделия и сухие завтраки. Меньшее количество углеводов обычно связано с нерафинированными продуктами, включая бобы, клубнеплоды, рис и нерафинированные фрукты. Продукты животного происхождения обычно имеют самый низкий уровень углеводов, хотя молоко содержит большое количество лактозы .
Обычно организмы не могут метаболизировать все типы углеводов для получения энергии. Глюкоза является почти универсальным и доступным источником энергии. Многие организмы также обладают способностью метаболизировать другие моносахариды и дисахариды , но глюкоза часто метаболизируется первой. У Escherichia coli , например, оперон lac будет экспрессировать ферменты для переваривания лактозы, если она присутствует, но если присутствуют и лактоза, и глюкоза, оперон lac репрессируется, в результате чего сначала используется глюкоза (см.: Diauxie ). Полисахариды также являются распространенными источниками энергии. Многие организмы могут легко расщеплять крахмалы до глюкозы; однако большинство организмов не могут метаболизировать целлюлозу или другие полисахариды, такие как хитин и арабиноксиланы . Эти типы углеводов могут метаболизироваться некоторыми бактериями и простейшими. Например, жвачные животные и термиты используют микроорганизмы для переработки целлюлозы. Несмотря на то, что эти сложные углеводы плохо усваиваются, они представляют собой важный пищевой элемент для человека, называемый пищевыми волокнами . Клетчатка улучшает пищеварение, помимо других преимуществ.
Институт медицины рекомендует взрослым американцам и канадцам получать от 45 до 65% калорийности рациона из цельнозерновых углеводов. Продовольственная и сельскохозяйственная организация и Всемирная организация здравоохранения совместно рекомендуют, чтобы в национальных рекомендациях по питанию устанавливалась цель получать 55–75% общей энергии из углеводов, но только 10% непосредственно из сахаров (их термин для простых углеводов). Кокрановский систематический обзор 2017 года пришел к выводу, что недостаточно доказательств в поддержку утверждения о том, что цельнозерновые диеты могут влиять на сердечно-сосудистые заболевания.
Классификация
Диетологи часто называют углеводы простыми или сложными. Однако точное различие между этими группами может быть неоднозначным. Термин « сложные углеводы» был впервые использован в публикации Специального комитета Сената США по питанию и потребностям человека « Диетические цели для Соединенных Штатов » (1977), где он предназначался для отличия сахаров от других углеводов (которые считались более питательными). Однако в отчете «фрукты, овощи и цельнозерновые продукты» помещены в колонку сложных углеводов, несмотря на то, что они могут содержать сахара, а также полисахариды. Эта путаница сохраняется, поскольку сегодня некоторые диетологи используют термин «сложные углеводы» для обозначения любого вида усваиваемого сахарида, присутствующего в цельной пище, где также содержатся клетчатка, витамины и минералы (в отличие от обработанных углеводов, которые дают энергию, но мало других питательных веществ). . Стандартное использование, однако, заключается в химической классификации углеводов: простые, если они представляют собой сахара ( моносахариды и дисахариды ), и сложные, если они являются полисахаридами (или олигосахаридами ).
В любом случае, различие между простыми и сложными химическими веществами не имеет большого значения для определения питательной ценности углеводов. Некоторые простые углеводы (например , фруктоза ) быстро повышают уровень глюкозы в крови, в то время как некоторые сложные углеводы (крахмалы) повышают уровень сахара в крови медленно. Скорость пищеварения определяется множеством факторов, в том числе тем, какие другие питательные вещества потребляются вместе с углеводами, способом приготовления пищи, индивидуальными различиями в обмене веществ и химическим составом углеводов. Углеводы иногда делят на «доступные углеводы», которые всасываются в тонком кишечнике , и «недоступные углеводы», которые проходят в толстый кишечник , где подвергаются ферментации микробиотой желудочно - кишечного тракта .
Диетические рекомендации Министерства сельского хозяйства США для американцев 2010 г. призывают к потреблению углеводов от умеренного до высокого из сбалансированной диеты, которая включает шесть порций зерновых продуктов по одной унции каждый день, по крайней мере, половина из источников цельного зерна , а остальное - из обогащенных .
Понятия гликемического индекса (ГИ) и гликемической нагрузки были разработаны для характеристики поведения пищи во время пищеварения человека. Они ранжируют продукты, богатые углеводами, на основе скорости и величины их влияния на уровень глюкозы в крови. Гликемический индекс — это показатель того, насколько быстро усваивается пищевая глюкоза , а гликемическая нагрузка — это показатель общего количества усваиваемой глюкозы в пищевых продуктах. Инсулиновый индекс — это аналогичный, более поздний метод классификации, который ранжирует продукты на основе их влияния на уровень инсулина в крови, что вызвано глюкозой (или крахмалом) и некоторыми аминокислотами в пище.
Влияние на здоровье диетического ограничения углеводов
Низкоуглеводные диеты могут упустить преимущества для здоровья, такие как повышенное потребление пищевых волокон , обеспечиваемое высококачественными углеводами, содержащимися в бобовых и зернобобовых , цельных зернах , фруктах и овощах. «Мета-анализ среднего качества» включил в качестве побочных эффектов диеты неприятный запах изо рта , головную боль и запор .
Диеты с ограничением углеводов могут быть столь же эффективными, как и диеты с низким содержанием жиров, помогая достичь потери веса в краткосрочной перспективе, когда общее потребление калорий снижается. В научном заявлении эндокринного общества говорится, что «когда потребление калорий поддерживается постоянным [...], на накопление жира в организме, по-видимому, не влияют даже очень выраженные изменения количества жира по сравнению с углеводами в рационе». В долгосрочной перспективе эффективная потеря или поддержание веса зависит от ограничения калорий , а не от соотношения макронутриентов в рационе. Рассуждения сторонников диеты о том, что углеводы вызывают чрезмерное накопление жира за счет повышения уровня инсулина в крови и что низкоуглеводные диеты имеют «метаболическое преимущество», не подтверждаются клиническими данными . Кроме того, неясно, как низкоуглеводная диета влияет на здоровье сердечно- сосудистой системы , хотя два обзора показали, что ограничение углеводов может улучшить липидные маркеры риска сердечно- сосудистых заболеваний .
Диеты с ограничением углеводов не более эффективны, чем обычная здоровая диета , для предотвращения развития диабета 2 типа , но для людей с диабетом 2 типа они являются жизнеспособным вариантом для снижения веса или помощи в контроле гликемии . Имеются ограниченные доказательства в поддержку рутинного использования низкоуглеводной диеты при лечении диабета 1 типа . Американская диабетическая ассоциация рекомендует людям с диабетом придерживаться в целом здоровой диеты, а не диеты, ориентированной на углеводы или другие макроэлементы.
Крайняя форма низкоуглеводной диеты — кетогенная диета — признана лечебной диетой для лечения эпилепсии . Благодаря одобрению знаменитостей в начале 21 века она стала причудливой диетой как средством для похудения, но с риском нежелательных побочных эффектов , таких как низкий уровень энергии и повышенный голод, бессонница , тошнота и желудочно- кишечный дискомфорт (нужна научная ссылка). ) Британская ассоциация диетологов назвала эту диету одной из «пяти худших диет, которых знаменитости должны избегать в 2018 году».
Источник
Большинство пищевых углеводов содержат глюкозу либо в качестве единственного строительного элемента (как в полисахаридов крахмала и гликогена), либо вместе с другим моносахаридом (как в гетерополисахаридах сахарозе и лактозе). Несвязанная глюкоза является одним из основных ингредиентов меда. Глюкоза чрезвычайно распространена и была выделена из различных природных источников по всему миру, включая мужские шишки хвойного дерева Wollemia nobilis в Риме, корни растений Ilex asprella в Китае и соломинки риса в Калифорнии.
Продукт питания |
Углеводы, всего, включая пищевые волокна |
Всего сахаров |
Свободная фруктоза |
Свободная глюкоза |
сахароза | Соотношение фруктоза/ глюкоза |
Сахароза как доля от общего количества сахаров (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Фрукты | |||||||
Яблоко | 13,8 | 10.4 | 5,9 | 2,4 | 2.1 | 2.0 | 19,9 |
Абрикос | 11.1 | 9.2 | 0,9 | 2,4 | 5,9 | 0,7 | 63,5 |
Банан | 22,8 | 12.2 | 4.9 | 5,0 | 2,4 | 1,0 | 20,0 |
Инжир , сушеный | 63,9 | 47,9 | 22,9 | 24,8 | 0,9 | 0,93 | 0,15 |
Виноград | 18.1 | 15,5 | 8.1 | 7.2 | 0,2 | 1.1 | 1 |
Оранжевый пупок | 12,5 | 8,5 | 2,25 | 2.0 | 4.3 | 1.1 | 50,4 |
Персик | 9,5 | 8.4 | 1,5 | 2.0 | 4,8 | 0,9 | 56,7 |
Груша | 15,5 | 9,8 | 6.2 | 2,8 | 0,8 | 2.1 | 8,0 |
Ананас | 13.1 | 9,9 | 2.1 | 1,7 | 6,0 | 1.1 | 60,8 |
слива | 11,4 | 9,9 | 3.1 | 5.1 | 1,6 | 0,66 | 16.2 |
Овощи | |||||||
Свекла , красный | 9,6 | 6,8 | 0,1 | 0,1 | 6,5 | 1,0 | 96,2 |
Морковь | 9,6 | 4.7 | 0,6 | 0,6 | 3,6 | 1,0 | 77 |
Красный перец , сладкий | 6,0 | 4.2 | 2.3 | 1,9 | 0,0 | 1,2 | 0,0 |
лук , сладкий | 7.6 | 5,0 | 2.0 | 2.3 | 0,7 | 0,9 | 14.3 |
Сладкий картофель | 20.1 | 4.2 | 0,7 | 1,0 | 2,5 | 0,9 | 60,3 |
сладкий картофель | 27,9 | 0,5 | Следы | Следы | Следы | — | Следы |
Сахарный тростник | 13–18 | 0,2–1,0 | 0,2–1,0 | 11–16 | 1,0 | высокая | |
Сахарная свекла | 17–18 | 0,1–0,5 | 0,1–0,5 | 16–17 | 1,0 | высокая | |
Зерновые | |||||||
Кукуруза , сладкая | 19,0 | 6.2 | 1,9 | 3.4 | 0,9 | 0,61 | 15,0 |
^ A Значение углеводов рассчитывается в базе данных USDA и не всегда соответствует сумме сахаров, крахмала и «пищевых волокон».
Метаболизм
Углеводный обмен — это ряд биохимических процессов, обеспечивающих образование , расщепление и взаимопревращение углеводов в живых организмах .
Наиболее важным углеводом является глюкоза , простой сахар ( моносахарид ), который метаболизируется почти всеми известными организмами. Глюкоза и другие углеводы являются частью самых разных метаболических путей у разных видов: растения синтезируют углеводы из углекислого газа и воды путем фотосинтеза , сохраняя поглощенную энергию внутри, часто в форме крахмала или липидов . Компоненты растений потребляются животными и грибами и используются в качестве топлива для клеточного дыхания . Окисление одного грамма углеводов дает около 16 кДж (4 ккал) энергии , а окисление одного грамма липидов дает около 38 кДж (9 ккал). Человеческое тело хранит от 300 до 500 г углеводов в зависимости от массы тела, причем скелетные мышцы составляют большую часть запасов. Энергия, полученная в результате метаболизма (например, окисления глюкозы), обычно временно хранится внутри клеток в форме АТФ . Организмы, способные к анаэробному и аэробному дыханию , метаболизируют глюкозу и кислород (аэробно) для высвобождения энергии с углекислым газом и водой в качестве побочных продуктов.
Катаболизм
Катаболизм — это метаболическая реакция, в которой клетки расщепляют более крупные молекулы с извлечением энергии. Существует два основных метаболических пути катаболизма моносахаридов : гликолиз и цикл лимонной кислоты .
При гликолизе олиго- и полисахариды сначала расщепляются до более мелких моносахаридов ферментами, называемыми гликозидгидролазами . Затем моносахаридные звенья могут вступать в катаболизм моносахаридов. Вложение 2 АТФ требуется на ранних стадиях гликолиза для фосфорилирования глюкозы в глюкозо-6-фосфат ( G6P ) и фруктозо-6-фосфата ( F6P ) в фруктозо-1,6-бифосфат ( FBP ), тем самым необратимо продвигая реакцию вперед. В некоторых случаях, как и у людей, не все типы углеводов можно использовать, так как отсутствуют необходимые пищеварительные и метаболические ферменты.
Химия углеводов
Химия углеводов — крупный и экономически важный раздел органической химии. Некоторые из основных органических реакций , в которых участвуют углеводы:
Смотрите также
- Биопластик
- ЯМР углеводов
- Глюконеогенез – процесс синтеза глюкозы из неуглеводных источников.
- гликобиология
- Гликоген
- Гликоинформатика
- гликолипид
- Гликом
- Гликомикс
- гликозил
- Макромолекула
- Сахарная кислота
использованная литература
дальнейшее чтение
- «Состав продуктов сырых, обработанных, приготовленных» (PDF) . Министерство сельского хозяйства США . Сентябрь 2015 . Проверено 30 октября 2016 г. .
внешние ссылки
- Углеводы, включая интерактивные модели и анимацию (требуется MDL Chime )
- Совместная комиссия IUPAC-IUBMB по биохимической номенклатуре (JCBN): Номенклатура углеводов
- Углеводы подробные
- Углеводы и гликозилирование — Виртуальная библиотека биохимии, молекулярной биологии и клеточной биологии
- Functional Glycomics Gateway , результат сотрудничества Консорциума функциональных Glycomics и издательской группы Nature Publishing Group .