Биохимические основы жизнедеятельности организма человека - Волков Н.И., Несен Э.Н. 2000

Биохимические основы жизнедеятельности организма человека
Биохимия углеводов
Химический состав и биологическая роль углеводов

Важнейшая роль углеводов в энергообеспечении мы­шечной деятельности была определена еще в первой половине XX ст. Углеводы — главные энергетические субстраты для ресинтеза АТФ при интенсивных и дли­тельных физических нагрузках. От их содержания в скелетных мышцах и печени зависит физическая ра­ботоспособность, развитие процессов утомления. Уг­леводы занимают важное место в питании спортсме­нов, поскольку должны постоянно поступать в орга­низм. В этой связи необходимо рассмотреть строе­ние и функции отдельных классов углеводов, их внут­ритканевой обмен и влияние на энергетику мышечной деятельности.

Углеводы — это класс органических веществ, в состав которых входят атомы углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О) в соотношении 1:2:1. Общая формула углеводов — С_nН_2nО_n или (СН₂O)_n, где n = 3—9 атомов углерода. Согласно Международной классификации, углеводы называются глицидами, однако такое назва­ние употребляется редко. В состав отдельных углево­дов могут входить и другие химические элементы, например азот, сера, фосфор.

По химическому строению углеводы являются альдегидоспиртами (альдозы) или кетоспиртами (ке­тозы). Альдозы содержат одну альдегидную функцио­нальную группу

при первом углеродном атоме и несколько гидро­ксильных групп (-ОН) при других атомах углерода. Кетозы содержат одну кетогруппу при втором углеродном атоме и гидроксильные груп­пы. Примером альдоз является глюкоза, а кетоз — фруктоза.

Содержание углеводов в организме человека относительно небольшое и составляет до 2—3 % общей массы тела. Они откладываются в виде гли­когена в печени (от 5 до 10 % общей массы), скелетных мышцах (1—3 %) и сердце (до 0,5 %). Запасы гликогена в организме взрослого человека с мас­сой тела 70 кг составляют в среднем 500 г. Кроме гликогена, в организме присутствует свободная глюкоза, содержание которой в крови относитель­но невелико — около 5 г. В углеводах запасается примерно 2000 ккал энергии, за счет которой организм может физически интенсивно работать в течение 30 мин — 1 ч, а не интенсивно — в течение нескольких часов (до 12).

В организме человека углеводы синтезируются только в незначитель­ном количестве в процессе глюконеогенеза, поэтому основное их количес­тво поступает в организм с продуктами питания. Углеводы находятся преимущественно в продуктах растительного происхождения, так как их первичный синтез осуществляется в зеленых растениях в процессе фото­синтеза:

В отдельных растениях, например в злаках, содержание углеводов достигает 80 % их сухой массы. Суточная потребность человека в углево­дах составляет 300—400 г, а спортсменов — 400—700 г.

В организме человека углеводы выполняют следующие биологические функции: энергетическую, пластическую, питательную, специфическую, защитную, регуляторную.

✵ Энергетическая. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50—60 % суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %. При окислении 1 г углеводов выделяется 17 кДж энергии (4,1 ккал). В качестве основно­го энергетического источника в организме используется свободная глюко­за или запасенные углеводы в виде гликогена.

✵ Пластическая. Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав поли­сахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.

✵ Запас питательных веществ. Углеводы накапливаются (запасаются) в скелетных мышцах, печени и других тканях в виде гликогена. Запасы гли­когена зависят от массы тела, функционального состояния организма, ха­рактера питания. При мышечной деятельности запасы гликогена сущес­твенно снижаются, а в период отдыха после работы восстанавливаются в основном за счет продуктов питания. Систематическая мышечная деятель­ность приводит к увеличению запасов гликогена, что повышает энергети­ческие возможности организма.

✵ Специфическая. Отдельные углеводы участвуют в обеспечении спе­цифичности групп крови, выполняют роль антикоагулянтов, являются ре­цепторами ряда гормонов или фармакологических веществ, оказывают противоопухолевое действие.

✵ Защитная. Сложные углеводы входят в состав компонентов иммун­ной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, кото­рые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и ви­русов, а также от механических повреждений.

✵ Регуляторная. Клетчатка пищи не расщепляется в кишечнике, но ак­тивирует перистальтику кишечника, ферменты пищеварительного тракта, улучшает пищеварение, усвоение питательных веществ.