Сахарный диабет (сахарная болезнь) — сложное расстройство обмена веществ в организме, при котором, в первую очередь, нарушается углеводный обмен. Наряду с этим нарушается и обмен жиров, белков, витаминов и воды.
Из этого определения следует, что начинать наше исследование необходимо с краткого рассмотрения обмена веществ вообще и особенно углеводного обмена в организме человека.
«Обмен веществ и энергии является основным свойством живой материи. Жизнедеятельность возможна лишь при беспрерывном поступлении энергии в организм и использовании им этой энергии.
Энергия необходима для деятельности всех систем и органов, даже если человек находится в полном покое. …Организм получает и использует энергию за счёт поступления с пищей органических веществ, богатых энергией, в процессе расщепления их до конечных продуктов.
Таким образом, обмен веществ заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их для нужд жизнедеятельности и в выделении образующихся продуктов распада в окружающую среду» (А. В. Логинов, 1983).
«Обменом веществ называют всю совокупность реакций, происходящих в организме при его развитии, работе, а также в процессе расщепления тканей или пищи; эти реакции служат источником энергии» (Дж. Роут, 1966).
Обмен веществ начинается с поступления в организм питательных органических веществ, неорганических веществ (кислород воздуха и др.), витаминов и воды.
Питательные органические вещества не только обеспечивают организм необходимой для его жизнедеятельности энергией, но и дают необходимые исходные материалы для так называемых пластических процессов, т. е. обеспечивают построение клеточных структур.
Питательные вещества, поступающие в организм, состоят главным образом из больших, сложных молекул, которые не могут всасываться в пищеварительном тракте, т. к. не проходят через биологические мембраны. «Для того чтобы питательные вещества могли всосаться и затем использоваться организмом, эти молекулы должны быть расщеплены на более мелкие, относительно простые молекулы. Процесс, при котором происходит превращение сложных пищевых веществ в простые молекулы, называется пищеварением. В процессе пищеварения под действием гидролитических ферментов происходит гидролиз углеводов в моносахариды, жиров — в глицерин и жирные кислоты, белков — в аминокислоты» (Дж. Роут, 1966).
Получаемые в результате пищеварения вещества всасываются в кровь и лимфу. При прохождении глицерина и жирных кислот через кишечный эпителий происходит синтез из них специфических для человека жиров. Полученные из пищи водорастворимые простые молекулы попадают в кровь, а синтезированные в кишечном эпителии жиры попадают в лимфу и затем все эти вещества транспортируются кровью и лимфой к клеткам тканей и межклеточному веществу.
Углеводы, жиры (липиды) и белки представляют собой три главных типа пищевых веществ, необходимых для жизнедеятельности организма, и являются также основными составными частями организма.
Обмен веществ (метаболизм) и, в частности, обмен углеводов, жиров и белков в организме происходит в тесном взаимодействии. «Однако в метаболизме каждого из них имеются свои особенности и физиологическое значение их различно. Поэтому принято обмен тех или иных веществ рассматривать отдельно, хотя такое обособление в известной степени искусственно» (А. В. Логинов, 1983).
В основе сахарного диабета лежит расстройство углеводного обмена в организме.
Углеводы очень широко распространены в природе, особенно в растительном мире. Растительные вещества являются основным источником углеводов. Из углеводов состоит около 75% твердого вещества растений (70—80% массы сухого вещества клеток). «В животном организме на их долю приходится всего около 2% массы тела, однако и здесь их роль не менее важна» (М. В. Ермолаев, Л. П. Ильичёва, 1989).
Углеводы входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле.
Углеводы составляют основную часть пищи млекопитающих. Углевод глюкоза является обязательным компонентом крови и тканей животных и непосредственным источником энергии для клеточных реакций.
К углеводам относятся простые сахара, дисахарид сахароза, полисахариды крахмал, клетчатка (целлюлоза), гликоген (животный крахмал).
Простые сахара глюкоза (виноградный сахар), фруктоза (плодовый сахар) и дисахарид сахароза (окончание «оза» обозначает «сахар») содержатся во многих фруктах и овощах. Много фруктозы содержится в мёде, сладкий вкус мёда обусловлен фруктозой.
Пищевой сахар, которым пользуются в домашнем хозяйстве, производят из сахарной свёклы или сахарного тростника. В процессе их переработки получают сахарозу; по химическому составу она является углеводом-дисахаридом, молекула которого состоит из молекулы глюкозы, химически присоединённой к молекуле фруктозы. Дисахарид состоит из двух моносахаридов, при соединении которых происходит выделение молекулы воды. Сахароза не содержит ни витаминов, ни минеральных солей, ни каких-либо иных биологически активных веществ, которые имеются практически во всех других продуктах питания растительного и животного происхождения.
Полисахариды — сложные углеводы, состоящие из многих молекул моносахаридов, поэтому их молекулярный вес очень высок. Они во многом отличаются от простых сахаров, не обладают сладким вкусом.
Углеводы в виде крахмала откладываются в запас растениями, в виде гликогена — в организме животных и человека. В организме человека углеводы откладываются в основном в печени, а также в скелетных мышцах, которые являются углеводными депо организма (гликоген растворим в воде, он найден в печени и скелетной мышечной ткани, а также в мышце сердца).
Крахмал и гликоген построены только из молекул глюкозы. При недостатке глюкозы гликоген быстро расщепляется и восстанавливает её нормальный уровень в крови.
Целлюлоза (клетчатка) образует опорные структуры растений, формирует основные структуры деревьев и растений, придающих им устойчивость. В растениях углеводы служат в основном опорным материалом. Клетчатка — самый распространённый на Земле углевод растений.
Углеводы в организме человека являются главным источником энергии, обеспечивая не менее 60% энергозатрат. «Для деятельности мозга, клеток крови, мозгового вещества почек практически вся энергия поставляется за счёт окисления глюкозы» (М. В. Ермолаев, Л. П. Ильичёва, 1989).
«Важная роль углеводов в энергетических процессах связана с тем, что они способны быстро расщепляться и окисляться с выделением энергии, откладываться в депо и легко из него извлекаться и проникают в виде моносахаридов в кровь, тканевую жидкость и клетки. Использование организмом углеводов в качестве энергетического материала особенно выгодно в случаях экстренной потребности в энергии, например, при эмоциях, сильных мышечных усилиях и других состояниях» (А. В. Логинов, 1983).
Такова энергетическая функция углеводов в организме человека.
Пластическую функцию в организме человека углеводы выполняют, входя в состав биологических мембран и органоидов клеток, участвуя в образовании ферментов и т. д., а защитную функцию — входя непосредственно или в виде производных (мукополисахаридов и др.) в состав секретов (слизей), выделяемых различными железами. «Они защищают внутренние стенки полых органов желудочно-кишечного тракта, воздухоносных путей и др. от механических и химических воздействий, проникновения патогенных микробов» (М. В. Ермолаев, Л. П. Ильичёва, 1989).
Регуляторную функцию углеводов в организме человека связывают с клетчаткой. Этот полисахарид нерастворим в воде, практически не поддается действию ферментов, присутствующих в пищеварительном тракте человека. Но пища человека содержит значительное количество клетчатки, грубая структура которой вызывает механическое раздражение слизистой оболочки желудка и кишечника, активируя таким образом перистальтику, моторику желудка и кишечника, создаёт ощущение сытости.
«Отдельные углеводы выполняют в организме особые функции: участвуют в проведении нервных импульсов, образовании антител, обеспечении специфичности групп крови и т. д.». Эту функцию углеводов в организме именуют специфической.
«Суточная потребность в углеводах для человека составляет в среднем 400—450 г с учётом возраста, рода трудовой деятельности, пола и некоторых других факторов» (М. В. Ермолаев, Л. П. Ильичёва, 1989).
Наиболее богаты углеводами в пище человека сахар, сладости, хлеб, хлебопродукты, крупы и крупяные изделия, картофель. Углеводы всех этих разных продуктов превращаются в кишечнике в глюкозу, которая, в свою очередь, при усвоении клетками тканей окисляется, т. е. распадается до углекислого газа и воды. Процесс окисления углеводов в тканях сопровождается освобождением энергии, которая используется для жизнедеятельности организма.
Простейшие углеводы называют моносахаридами или простыми сахарами. Моносахариды состоят из одной молекулы сахара и представляют собой твёрдые кристаллические вещества, растворимые в воде и сладкие на вкус. Моносахариды гидролизу не подвергаются и, таким образом, являются элементарными составными частицами всех других углеводов.
«Три важнейших моносахарида — глюкоза, фруктоза и галактоза — главные конечные продукты переваривания углеводов. Эти моносахариды поступают в кровь и с током крови, через воротную вену, попадают в печень».
Галактоза в природных условиях в свободном виде не встречается, этот сахар вместе с глюкозой образует дисахарид лактозу (молочный сахар). Лактоза синтезируется в молочных железах животных в период лактации из глюкозы крови.
Глюкозу иногда называют также декстрозой (виноградным сахаром), а фруктозу — левулёзой (фруктовым сахаром).
Из известных сахаров самый сладкий — фруктоза. Его сладость вдвое превосходит сладость глюкозы и в пять раз — галактозы. Глюкоза по сладости занимает третье место, уступая в этом отношении только фруктозе и сахарозе.
Фруктоза примерно в 2 раза медленнее всасывается из кишечника по сравнению с глюкозой.
И снова здравствуйте, дорогие посетители портала о здоровье «сайт». Продолжаем рубрику , и сегодня речь пойдет об углеводах. В этой статье Вы узнаете о том, что такое углеводы, какие бывают виды углеводов, а также какую роль они играют в человеческом организме.
Углеводы — что это такое?
В статье про мы уже упоминали об углеводах, как о макронутриентах , которые являются наиболее важным источником энергии для жизнедеятельности клеток нашего тела. Да и, вообще, если взять рацион среднестатистического человека, то именно углеводы занимают большую часть его рациона.
— это целый класс химических соединений, которые относятся к органическим и имеют общую структурную формулу Сm (H2O) n, где значения «m» и «n» всегда должны быть больше «трех» .
Иными словами, в молекуле углеводов на каждый атом углерода приходится молекула воды. Например, формула глюкозы будет выглядеть так: C6H12O6 .
В природе углеводы встречаются фактически во всех видов организмов:
- растительных
- животных
- бактериях
- грибах
Если отдельно рассматривать растительные организмы, то в них на углеводы приходится 80-90 процентов из расчета на сухое вещество клетки, то есть, у растений углеводы являются одним из основных структурных материалов. В животных организмах цифра будет гораздо ниже — от 1 до 5 процентов. Ну и в микроорганизмах, соответственно, на углеводы приходится примерно 12-30 процентов.
Термин "углеводы" для данного класса органических веществ предложил известный отечественный ученый немецко-балтийского происхождения Карл Шмидт в 1844 году.
Виды углеводов
В зависимости от молекулярной сложности углевода или, если быть точнее, от количества структурных единиц (сахаридов) различают 3 класса углеводов:
- Моносахариды
- Олигосахариды
- Полисахариды
1. Моносахариды
Моносахаридами называют простые углеводы, которые содержат всего одну структурную единицу. Моносахариды также часто называют «простыми сахарами».
По сути моносахариды представляют собой кристаллические вещества, которые неплохо растворяются в воде, а если их попробовать на вкус, то они окажутся очень даже сладкими!
К важнейшим представителям моносахаридов относятся:
- Пентозы . К ним относятся: рибоза — моносахарид, который входит в состав нуклеоновых кислот РНК, а также в состав молекул АТФ. Дезоксирибоза — входит в состав молекулы ДНК
- Гексозы . Одним из наиболее распространенных представителей является простой сахар — глюкоза . Именно глюкоза является основным энергетическим субстратом для клеток нашего тела, а также основным мономером главного эндогенного углеводного резерва — гликогена .
- Галактоза — простой углевод, который входит в состав лактозы — углевода, который по своей природе является дисахаридом и содержится в молочных продуктах.
- Фруктоза . Также, как и глюкоза, фруктоза встречается как в свободном, так и связанном виде. На вкус фруктоза примерно в полтора раза слаще сахарозы и примерно в два с половиной раза слаще глюкозы. Именно поэтому фруктозу часто добавляют в различные диетические продукты, так как она, в сравнении с другими моносахаридами, дает такую же сладость при меньшем количестве, что позволяет снизить общую калорийность продукта. Помимо этого фруктоза лучше, чем глюкоза и сахароза растворяется в воде.
2. Олигосахариды
По сути олигосахариды являются сахароподобными веществами, особенностью которых является относительно небольшая молекулярная масса, а также неплохая растворимость в воде. Как правило, олигосахариды сладки на вкус.
Число структурных единиц, входящих в состав олигосахаридов составляет от «2» до «10» сахаридов .
Самые распространенные из них — дисахариды (две структурные единицы). К ним относятся прежде всего:
- Мальтоза — его еще называют «солодовый сахар». Очень много мальтозы содержится в представителях зерновых культур.
- Лактоза (глюкоза плюс галактоза) - дисахарид, который содержится в молоке
- Сахароза (глюкоза плюс фруктоза) - содержится в огромном количестве растений, но особо много ее в таких растениях, как сахарный тростник и сахарная свекла.
3. Полисахариды
Полисахариды представляют собой сложные высокомолекулярные вещества, которые состоят из более, чем 10 остатков моносахаридов.
Количество структурных единиц, входящих в состав моносахаридов может составлять сотни и даже тысячи моносахаридов. Давайте рассмотрим важнейшие из полисахаридов:
- Крахмал — строится из остатков глюкозы, является основным сложным углеводом у растений. В человеческом теле крахмал очень даже неплохо усваивается.
- Гликоген — сложный углевод животного происхождения. Его еще часто называют «животным крахмалом». Он также состоит из остатков глюкозы, как и крахмал, только его цепь более разветвленная, чем у крахмала. Гликоген является главным внутреннем «депо» глюкозы для человека. Значительная его часть откладывается в наших мышцах и в печени, а также в других органах.
- Целлюлоза (клетчатка) — представляет собой сложный линейный полисахарид. В отличие от крахмала и гликогена остатки глюкозы в молекуле целлюлозы соединены немного иначе. Данный полисахарид является структурным компонентом клеточных стенок растений. В организме человека клетчатка не переваривается, зато невероятно полезна для кишечника.
- Хитин — азотсодержащее вещество, которое входит в состав панцирей многих членистоногих, а также входит в состав клеточных стенок бактериальных организмов и грибов.
Роль углеводов в организме человека
Углеводы, как правило, обеспечивают до 50-80 процентов потребности организма в энергии . При окислении одного грамма глюкозы выделяется 17,6 килоджоулей энергии, что эквивалентно 4,1 килокалориям .
Помимо покрытия текущих энергетических затрат клеток нашего тела, углеводы также выполняют запасающую функцию . В человеческом теле глюкоза, образованная в процессе гидролиза углеводов, принимаемых с пищей, откладывается на запас в виде сложного полисахарида — гликогена . У растений глюкоза депонируется в виде растительного полисахарида — крахмала, а у грибов — также, как и у нас, в виде гликогена.
Некоторые клетки нашего организма используют глюкозу в качестве главного энергетического материала (например, мозг). Когда таким клеткам нужна энергия, а человек давно не ел углеводов с пищей, происходит следующее: гликоген, хранящийся в печени, отдает свою глюкозу в кровь, тем самым, повышая сахар в крови.
Некоторые сложные углеводистые соединения выполняют защитную функцию . Например, такое вещество, как гепарин, участвует в предотвращении свертываемости крови.
В организме грибов, растений и микроорганизмов углеводы также выполняют структурную функцию — то есть, являются стройматериалом для их клеток. У людей же улеводы особо не являются строительным материалом. Разве что некоторые углеводы входят в состав нуклеиновых кислот (рибоза — РНК, дезоксирибоза — ДНК) и других веществ.
Также огромную роль для работы желудочно-кишечного тракта играют неперевариваемые углеводы — клетчатка. Про клетчатку я, вообще, напишу отдельную статью в ближайшее время.
В этой статье мы вкратце рассмотрели углеводы и их роль в человеческом организме. В следующем выпуске я расскажу Вам про такой важный показатель пищевой ценности углеводов, как гликемический индекс .
Углеводы — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Они синтезируются в растениях из воды и углекислого газа под действием солнечного света.
С пищей поступают простые и сложные, усвояемые и неусвояемые углеводы. Основными простыми углеводами являются глюкоза, галактоза и фруктоза (моносахариды), сахароза, лактоза и мальтоза (дисахариды). К сложным углеводам (полисахариды) относятся крахмал, гликоген, клетчатка, пектины, гемицеллюлоза.
Углеводы необходимы для нормального обмена белков и жиров в организме человека . В комплексе с белками они образуют некоторые гормоны и ферменты, секреты слюнных и других образующих слизь желез, а также другие важные соединения.
Особое значение имеют клетчатка, пектины, гемицеллюлоза, которые только частично перевариваются в кишечнике и являются незначительным источником энергии. Однако эти полисахариды составляют основу пищевых волокон и играют важную роль в питании. Содержатся углеводы в основном в продуктах растительного происхождения.
Глюкоза
Глюкоза — главный поставщик энергии для мозга. Она содержится в плодах и ягодах и необходима для снабжения энергией и образования в печени гликогена.
Фруктоза
Фруктоза почти не требует для своего усвоения гормона инсулина, что позволяет рекомендовать ее источники при сахарном диабете, но в ограниченном количестве. Основными поставщиками сахарозы служат сахар, кондитерские изделия, варенье, мороженое, сладкие напитки, а также некоторые овощи и фрукты: свекла, морковь, абрикосы , персики, сладкая слива и другие. В кишечнике сахароза расщепляется на глюкозу и фруктозу.
Лактоза
Лактоза содержится в молочных продуктах. При врожденном или приобретенном (чаще всего в результате заболеваний кишечника) недостатке фермента лактозы в кишечнике нарушается распад лактозы на глюкозу и галактозу и возникает непереносимость молочных продуктов.
В кисломолочных продуктах лактозы меньше, чем в молоке, так как при сквашивании молока из лактозы образуется молочная кислота.
Мальтоза
Мальтоза (солодовый сахар) — промежуточный продукт расщепления крахмала пищеварительными ферментами и ферментами проросшего зерна (солода). Образующаяся мальтоза распадается до глюкозы. В свободном виде мальтоза содержится в меде, экстракте из солода (патоке мальтозной), пиве.
Крахмал
Крахмал составляет 80% и более от всех углеводов в питании человека. Его источниками являются мука, крупы, макаронные изделия, хлеб, бобовые и картофель.
Крахмал относительно медленно переваривается, расщепляясь до глюкозы. Легче и быстрее переваривается крахмал из риса и манной крупы, чем из пшена, гречневой, перловой и ячневой круп, из картофеля и хлеба.
Сложный углевод
Сложный углевод клетчатка не переваривается в организме человека, но стимулирует работу кишечника, создает условия для развития полезных бактерий. В продуктах питания она должна присутствовать обязательно (содержится в овощах, фруктах, пшеничных отрубях).
Пектины
Пектины стимулируют пищеварение и способствуют выведению вредных веществ. Особенно много их в яблоках, сливе, крыжовнике, клюкве.
Недостаток углеводов приводит к нарушению обмена жиров и белков , расходу белков пищи и тканевых белков. В крови накапливаются вредные продукты неполного окисления жирных кислот и некоторых аминокислот, кислотно-основное состояние организма сдвигается в кислую сторону. При сильном дефиците углеводов возникают слабость, сонливость, головокружение, головные боли, чувство голода, тошнота, потливость, дрожь в руках. Эти явления быстро проходят после приема сахара. При длительном ограничении углеводов в диете их количество все же не должно быть ниже 100 г.
Избыток углеводов может приводить к ожирению . Систематическое чрезмерное потребление сахара и других легкоусвояемых углеводов способствует проявлению скрытого сахарного диабета из-за перегрузки, а затем истощения клеток поджелудочной железы, вырабатывающих необходимый для усвоения глюкозы инсулин.
Но сам сахар и содержащие его продукты не вызывают сахарный диабет, а только могут быть факторами риска развития уже возникшего заболевания.
