Основным источником ценной энергии для живого организма являются углеводы. Полное их исключение из дневного рациона чревато тем, что человек будет испытывать повышенную утомляемость и постоянное чувство голода. Специалисты считают, что недостаток органических веществ при соблюдении строгих диет является основной причиной повышенной тяги к сладкой пище. В школьную программу включено изучение таблицы классификации углеводов по химии в 10 классе.
Научное определение
Чтобы больше не возникало вопросов по поводу того, какие химические соединения называют углеводами, нужно учесть, что речь идет о веществах природного происхождения. Состоят они из гидроксильных, а также карбонильных групп. Категорию углеводных соединений принято называть углеродными гидратами. Огромный процент органических веществ на планете Земля в массовом соотношении состоит именно из природных соединений. Их строение отличается своей неоднородностью.
Углеводные соединения состоят из Н2О, СО2, О2. Общая формула выглядит следующим образом: Cn(H2O)m. Водород с кислородом образуют гидроксильные группы, а углерод в сочетании с О2 — карбонильные. Углеводы состоят из отдельных элементов, которые называются сахаридами. Гидролизная реакция на низкомолекулярные вещества довольно разная. По этой причине углеводы по составу делятся на сложные и простые. По степени усвоения органические соединения могут быть медленными и быстрыми.
Среди основных свойств можно выделить:
- Интенсивность растворения природных соединений в Н2О зависит от строения и массы. Это правило изучают на уроках химии в 10 классе. Питательные вещества с элементарной структурой и небольшой массой растворяются в воде гораздо лучше, нежели углеводные соединения с противоположными характеристиками.
- Cn(H2O)m представляют собой твёрдые прозрачные кристаллы белого цвета, многие из которых отличаются сладким вкусом.
- Углеводы имеют низкую температуру кипения, плавления.
- Под воздействием микроорганизмов (например, дрожжей, молочных бактерий) моносахариды могут сбраживаться.
- Наибольшей сладостью обладают те углеводные соединения, которые имеют простой принцип строения.
- Природные соединения повышают уровень глюкозы в крови, но при этом помогают ликвидировать жиры.
- При охлаждении полисахариды расщепляются на моносахариды.
- Углеводы входят в состав тканей, клеток и межклеточных жидкостей.
- Помогают синтезировать нуклеиновые кислоты.
- Углеводные соединения отличаются своей гидрофильностью (способностью связывать молекулы Н2О). На этом правиле основана высокая гигроскопичность органических веществ, на которой базируются негативные изменения качества пищи.
В результате чрезмерного употребления углеводов может ухудшиться состояние эмали зубов, не исключено развитие кариеса.
Значение органических веществ
Чтобы разбираться в том, почему углеводы важны для человека, нужно изучить их свойства и принцип воздействия на организм. Те вещества, которые поступают в организм вместе с пищей, обладают следующим принципом действия:
- Формирование различных структурных единиц. Именно благодаря углеводам в организме образуются клеточные мембраны, которые отвечают за выработку ферментов, нуклеиновых кислот, а также нуклеотидов.
- Восстановление энергетических ресурсов. Состояние человека существенно улучшается благодаря окислению химического соединения. Всего 1 г углеводов способен выработать 17 килоджоулей либо 4.1 калорию. Окисление сопровождается расходом глюкозы или гликогена.
- Поступление в организм антикоагулянтов. Эти вещества важны для организма человека, так как они снижают риск образования тромбов.
- Формирование энергетических запасов для организма. Углеводы преобразуются в гликогены, которые откладываются в тканях печени.
- Природные вещества содержат в своём составе полезные микроэлементы, которые позволяют улучшить пищеварительные процессы, а также помогают организму противостоять опасным бактериям и вирусам.
- Углеводы положительно влияют на работу всех органов желудочно-кишечного тракта. Органические вещества стимулируют выработку пищеварительных ферментов, повышают качество усвоения ценных и питательных веществ, а также активизируют перистальтику желудка.
Проведённые исследования показали, что органические соединения повышают защитные функции организма, а также снижают риск развития онкологических заболеваний.
Основная классификация
Итоговые свойства органических соединений зависят от их склонности к разложению в жидкой среде и гидролизу (формированию новых веществ). Углеводы бывают нескольких видов:
- сложные (полисахариды, дисахариды, олигосахариды);
- простые (моносахариды).
Дисахаридами принято называть сложные вещества природного происхождения, которые могут расщепляться во время гидролизного процесса. Это основное различие сахара. Мальтоза (C12H22O11) является основным элементом для изготовления кваса, пива. Дисахарид используется как пищевой сахар. Например, соки, мучные изделия, варенье. Лактоза — молочные продукты.
Сложные высокомолекулярные углеводные соединения называются полисахаридами. В их структуре содержится от 1 до нескольких тысяч единиц моносахаридов. К этой категории относится крахмал ((C₆H₁0O5)n). Больше всего этого пищевого продукта содержится в перловке, гречке, хлебе, овощах, фруктах, а также овсянке. В мышцах, тканях печени человека накапливается полисахарид гликогена, используемый в качестве энергетического ресурса.
К олигосахаридам относятся углеводные соединения со сложной структурой, которые синтезированы более чем из двух остатков моносахарида. В природе чаще всего встречается раффиноза (C18H32O16), состоящая из фруктозы, глюкозы, а также галактозы. Это органическое вещество содержится в брюссельской и белокочанной капусте, бобах, брокколи и цельных злаках.
Моносахаридами принято называть простейшие углеводные соединения, которые неспособны образовывать ещё более простые вещества. За их синтез отвечают растения. Все известные науке моносахариды легко соединяются с Н2О. К этой категории относится глюкоза (C6H12O6), которая содержится в винограде, мёде. Фруктоза является глюкозным изомером, который тоже относится к моносахаридам. Если у человека недостаток глюкозы, тогда ему нужно включить в свой рацион цитрусовые, яблоки, сухофрукты, компоты, персики.
Для сложных углеводов свойственен пониженный индекс гликемии, благодаря чему повышение глюкозы происходит постепенно. Полезные натуральные вещества позволяют создать в организме оптимальный запас энергии.
Принцип метаболизма
Усвоение организмом углеводов зависит от того, сколько именно глюкозы находится в кровеносной системе человека. Макромолекулы, составляющие около 90% массы обезвоженной клетки, синтезируются из более простых молекул, называемых мономерами. Получение углеводов происходит из двуокиси углерода и воды в процессе сложной реакции фотосинтеза, осуществляемой за счёт солнечной энергии с участием зелёного пигмента растений — хлорофилла.
Углеводный метаболизм можно разделить на 3 категории:
- Гликогенез. Организмом синтезируются глюкоза и гликоген.
- Гликолиз. Благодаря метаболизму удаётся расщепить глюкозу и другие сахара, за счёт чего вырабатывается оптимальное количество энергии.
- Глюконеогенез. В результате расщепления аминокислот, глицерина, а также молочной кислоты в почках и печени образуется глюкоза.
После пробуждения у человека снижены запасы глюкозы. Это связано с отсутствием подпитки в виде овощей, фруктов и других продуктов питания, содержащих в своём составе C6H12O6. Организм вынужден брать энергию из собственных запасов: 75% обеспечивает процесс гликолиза, 25% – глюконеогенез. Это значит, что именно утро является лучшим временем для того, чтобы израсходовать имеющиеся запасы жира. Если регулярно выполнять спортивные упражнения, тогда можно будет избавиться от нескольких лишних килограммов без особых усилий.
Последствия избытка и недостатка углеводов
Для хорошего самочувствия органические вещества должны поступать в умеренном количестве. Если человек употребляет много углеводной пищи, тогда в его крови резко возрастает концентрация инсулина, из-за чего начинается ускоренное образование жиров. Проведённые специалистами исследования показали, что основной причиной сахарного диабета, ожирения и других заболеваний, которые связаны с лишним весом, является чрезмерное употребление углеводных продуктов.
Недостаток веществ не менее опасен для организма. Если максимально снизить количество употребляемых углеводов, тогда имеющиеся резервы ценного гликогена будут постепенно истощаться. В тканях печени будут накапливаться жиры, что повлечёт за собой различные нарушения в работе этого органа. Недостаток питательных веществ чреват повышенной утомляемостью, общим недомоганием, а также существенным снижением интеллектуальной и физической активности.
Если человек испытывает нехватку углеводов, тогда энергию, которая необходима для поддержания жизненно важных функций, организм будет вынужден брать из жировых тканей. Интенсивное расщепление подкожной клетчатки является основной причиной стремительного развития кетоацидоза. Такая ситуация чревата развитием кетоацидотической комы.
Если у человека начали проявляться первые признаки острого дефицита органических веществ, нужно пересмотреть и внести необходимые поправки в ежедневный рацион. Только правильно составленное меню позволит исключить риск возникновения негативных последствий, связанных с недостатком либо переизбытком углеводов.
