Węglowodany: norma, rodzaje, metabolizm węglowodanów, znaczenie biologiczne

Węglowodany, zwane również sacharydami, to ogólna nazwa związków organicznych, które zawierają zarówno atomy węgla, jak i związki wodoru i tlenu.

Cukry słusznie uważane są za główne źródło zasobów energetycznych organizmu – dostarczają energii niemal natychmiast, ale jej nie magazynują, w przeciwieństwie do tłuszczów, które kontrolują podaż ponad 80% zasobów energetycznych, i białek, które magazynują energię w mięśniach szkieletowych.

Ze względu na różnorodność gatunkową sacharydy mogą pełnić wiele funkcji w organizmie człowieka, a ich biologiczna rola w procesach metabolicznych jest niezwykle istotna.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Węglowodany, rola i znaczenie biologiczne

• Cukry biorą udział w budowie komórek ciała.
• Węglowodany, gdy są utleniane, dostarczają organizmowi energii. Utlenianie zaledwie jednego grama węglowodanów uwalnia 4 kilokalorie.
• Cukry mogą pełnić funkcję ochronną ścian komórkowych.
• Związki węglowodanowe uczestniczą w regulacji osmozy (ciśnienia osmotycznego).
• Węglowodany stanowią część struktury niektórych monosacharydów (rybozy, pentozy) uczestnicząc w budowie adenozynotrójfosforanu (ATP).
• Oligosacharydy mają właściwości receptorowe (percepcyjne).

[ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Jak działają węglowodany?

1. Wszystkie sacharydy są najlepszym „paliwem” i źródłem energii dla normalnego, aktywnego funkcjonowania organizmu. Być może dla mózgu, a raczej dla jego odżywiania i funkcji życiowych, nie ma ważniejszego składnika niż węglowodany.
2. Źródłami węglowodanów mogą być: cukier, miód, syrop kukurydziany, niektóre rodzaje warzyw, produkty mleczne, produkty mączne i fasola.
3. W organizmie zachodzi przemiana sacharydów w główny rodzaj „paliwa” – glukozę. Są węglowodany, które po rozbiciu szybko zamieniają się w glukozę, a są takie, których trawienie trwa nieco dłużej, co oznacza, że przepływ glukozy do krwi będzie stopniowy.
4. Glukoza wnika do komórek za pomocą insuliny, część sacharydów odkłada się w wątrobie jako rezerwa na ewentualne aktywne działania. Jeśli norma rezerwowa zostanie przekroczona lub ta rezerwa nie zostanie wykorzystana (siedzący tryb życia), zaczyna tworzyć się tkanka tłuszczowa.

Rodzaje węglowodanów

Węglowodany dzielimy na następujące kategorie:

• Prosty
  • Monosacharydy to galaktoza, fruktoza, glukoza
  • Disacharydy to laktoza i sacharoza
• Kompleks (polisacharydy) – błonnik (sacharydy włókniste), skrobia i glikogen.

Cukry proste są wchłaniane bardzo szybko i rozpuszczają się w wodzie; to właśnie one są obecne w cukrach i innych produktach, które je zawierają.

Wśród węglowodanów glukoza, która jest częścią niemal wszystkich rodzajów owoców i jagód, zajmuje „zaszczytne” miejsce. Glukoza jest monosacharydem, który po wchłonięciu stymuluje produkcję glikogenu. Glukoza jest niezbędnym dla organizmu sacharydem, który dostarcza składników odżywczych do mięśni, mózgu, utrzymuje równowagę cukru we krwi i kontroluje poziom rezerw glikogenu w wątrobie.

Fruktoza jest zasadniczo bardzo podobna pod względem funkcji i właściwości do glukozy i jest uważana za cukier łatwo przyswajalny, który różni się od glukozy tylko tym, że jest wydalana szybciej i nie ma czasu, aby zostać w pełni wchłonięta przez organizm. Nasycenie wątroby fruktozą nie jest niebezpieczne, ponadto fruktoza jest łatwiej przekształcana w glikogen niż glukoza. W zasadzie nie może być nadmiaru fruktozy we krwi, ponieważ szybko ją opuszcza.

Sacharoza to rodzaj węglowodanów, który sprzyja gromadzeniu się tłuszczu, powodując, że wszystkie składniki odżywcze, nawet białko, zamieniają się w lipidy. Sacharoza jest w rzeczywistości prekursorem fruktozy i glukozy, które „rodzą się” podczas hydrolizy sacharozy.

Ilość sacharozy jest w pewnym stopniu wskaźnikiem metabolizmu tłuszczów w organizmie. Ponadto nadmiar cukru prędzej czy później wpłynie na skład surowicy krwi i stan mikroflory jelitowej. Mikroflora jelitowa jest początkowo zasiedlana przez mikroorganizmy, których ilość jest regulowana przez proces kwasowo-zasadowy i enzymatyczny. Przekroczenie poziomu sacharozy prowadzi do szybkiego rozmnażania się mykobakterii, co stanowi ryzyko dysbakteriozy i innych dysfunkcji przewodu pokarmowego.

Galaktoza jest rzadkim monosacharydem, który nie występuje w żywności jako samodzielny składnik. Galaktoza powstaje wyłącznie podczas rozpadu, dysymilacji węglowodanów mleka – laktozy.

Metabolizm węglowodanów

Węglowodany są w stanie dostarczyć organizmowi energię szybko i wydajnie, a także w taki sposób, że niezbędne aminokwasy, z resztek których powstają białka, nie są wykorzystywane. Jeśli człowiek otrzymuje wystarczającą ilość sacharydów z pożywieniem, jego metabolizm białkowo-węglowodanowy jest w stanie normalnym.

Jeśli cukry nie pochodzą z zewnątrz, organizm zaczyna je wytwarzać z glicerolu i własnych kwasów organicznych (aminokwasów), wykorzystując zapasy białek i tłuszczów, rozwija się ketoza - utlenianie krwi, aż do trwałego zaburzenia metabolicznego.

Jeśli węglowodany w postaci cukrów dostaną się do organizmu w zbyt dużych ilościach, nie zdążą rozłożyć się na glikogeny i zostaną przekształcone w trójglicerydy, powodując gromadzenie się tłuszczu. Różnorodność gatunków sacharydów jest również ważna dla prawidłowego metabolizmu węglowodanów; szczególną uwagę należy zwrócić na równowagę cukrów, glikogenu i skrobi (wolno wchłanianych węglowodanów).

Istnieją trzy typy metabolizmu sacharydów:

1. Synteza glikogenu w wątrobie i mięśniach z glukozy – glikogeneza
2. Synteza glikogenu z białek i kwasów tłuszczowych – glukoneogeneza
3. Rozkład cukrów (glukozy i innych), produkcja energii – glikoliza

Metabolizm węglowodanów zależy bezpośrednio od ilości glukozy we krwi. Poziom glukozy zależy z kolei od diety, ponieważ glukoza dostaje się do organizmu tylko z pożywieniem. Minimalna zawartość cukru we krwi występuje zazwyczaj rano, a metabolizm węglowodanów jest odpowiednio niski. Podczas snu spożycie cukru jest regulowane przez rezerwy glikogenu (glikoliza i glukoneogeneza).

[ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Normy węglowodanowe

Zapotrzebowanie na sacharydy zależy od wielu czynników - płci, wieku, rodzaju pracy, stanu zdrowia. Średnia norma dzienna dla kobiet wynosi 300-350 gramów, dla mężczyzn jest wyższa - 400-450 gramów. Łatwo przyswajalne węglowodany należy wykluczyć z diety w cukrzycy, zaostrzeniu choroby niedokrwiennej serca, zminimalizować w miażdżycy, alergiach, niedoczynności tarczycy i chorobach pęcherzyka żółciowego.

Węglowodany w postaci błonnika, mimo swojej popularności, również powinny być zgodne z normą - nie więcej niż 30-35 gramów dziennie, zarówno dla mężczyzn, jak i kobiet. Szczególnie ostrożnie z błonnikiem powinni postępować pacjenci z zaostrzeniem chorób przewodu pokarmowego. Błonnik można spożywać bez ograniczeń w cukrzycy, otyłości, zaparciach.

Udział cukrów skrobiowych i glikogenu w diecie powinien wynosić co najmniej 80% całkowitej objętości pożywienia, ponieważ węglowodany te są rozkładane w przewodzie pokarmowym stopniowo i nie powodują produkcji tłuszczów.

Tak zwane „szkodliwe” sacharydy są zawarte w cukrze, wszystkich produktach mącznych i makaronowych, z wyjątkiem produktów z mąki grubej (lub z dodatkiem otrąb). Bardziej użyteczne i energochłonne węglowodany znajdują się w suszonych owocach, miodzie, mleku i produktach mlecznych, owocach i jagodach.