1.2 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. 2.1).

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. 2.2).

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.

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. 2.2 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.

5Взаимоотношения функционального и пластического обмена в различных возрастных периодах

6Чем объясняются буферные свойства белков? При каких состояниях они блокируются?

Буферные свойства белков обусловлены обусловлены наличием в составляющих их аминокислотах (карбоксикислотах) аминогруппы (NH2-группы). Благодаря ей аминокислоты могут реагировать не только как слабые кислоты, но и как основания, то есть сами проявлять буферные свойства, присоединяя или отдавая ион водорода. Отщепляемый от карбоксильной группы протон может присоединиться к аминогруппе. В результате - молекула аминокислоты принимает дипольную форму (или форму цвиттер-иона), заряжаясь с одной стороны отрицательно, а с другой - положительно, но оставаясь в целом нейтральной. Именно в этой форме аминокислота и проявляет свои буферные свойства. При повышении концентрации протонов в среде (снижение рН) они фиксируются карбоксильной группой, а молекула оказывается положительно заряженной. Наоборот, при падении концентрации протонов третий протон с положительно заряженной стороны молекулы отдается, а вся молекула заряжается отрицательно.  NН2-R-СООН NН2-R-СОО + Н+  аминокислота диссоциирует с образованием протона и диссоциированной карбоксильной группы.  Н+ + NH2-R-СOО- NHз+-R-СOО-  аминогруппа принимает свободный протон и приобретает форму цвиттер-иона. В избытке протонов молекула заряжается положительно:  NHз-R-СОО- + Н+ NHз-R-СОО-  При дефиците протонов - молекула приобретает отрицательный заряд:  NНз-R-СОО- Н+ + NН2-R-СОО- 

Буферные свойства белков основаны на их амфотерности . В кислой среде белки проявляют слабощелочные свойства и нейтрализуют кислоты.  В щелочной среде они реагируют как слабые кислоты. Фосфатный буфер крови состоит из смеси двузамещенного и однозамещенного фосфата натрия (Na₂HPO₄: NaH₂PO₄). Однозамещенный фосфат натрия слабо диссоциирует и проявляет кислые свойства. Двузамещенный фосфат натрия обладает выраженными щелочными свойствами.  При накоплении в крови избытка кислот двузамещенный фосфат натрия образует с ними соответствующие соли и однозамещенный фосфат натрия:

Na₂HPO₄ + H2CO₃↔NaHCO₃ + NaH₂PO₄.  При напряженной мышечной работе буферные системы оказываются не в состоянии нейтрализовать накапливающиеся в крови продукты неполного обмена (в частности, молочную кислоту). Реакция крови сдвигается в кислую сторону. Это явление называется метаболическим ацидозом. Последствия ацидоза ликвидируются в восстановительном периоде. 

7Сложные углеводы. На примерах отдельных представителей олигосахаридов и полисахаридов объяснить свойства и функции сложных углеводов.