Węglowodany to związek składający się zasadniczo z węgla (C), wodoru (H) i tlenu (O). Dlatego chemicznie nazywa się to węglowodanem, którego ogólny wzór to Cx(H2O)tak.
Są to liczne biocząsteczki występujące w przyrodzie, zwane również węglowodanami lub cukrami, które wahają się od cukru, którego używamy do słodzenia, po celulozę obecną w komórkach roślinnych.
Trzy główne funkcje węglowodanów
1. Źródło energii
Istoty ludzkie czerpią energię z pożywienia. Po spożyciu węglowodany są rozkładane przez określone enzymy na mniejsze jednostki cukrowe, aż do wyprodukowania glukozy.
W komórkach energia pozyskiwana jest z glukozy, zgodnie z poniższym globalnym równaniem.
DO6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 godz2O + energia
Ta uwolniona energia jest wykorzystywana na przykład przez układ nerwowy, którego głównym konsumentem jest mózg. Energia neuronów pochodzi prawie wyłącznie z glukozy.
2. magazynowanie energii
Rośliny mają zielony pigment zwany chlorofilem, który jest w stanie pochłaniać energię świetlną ze słońca.
Wykorzystując dwutlenek węgla z powietrza i wody przechwyconej przez korzenie, rośliny są w stanie przekształcić energię słoneczną w energię chemiczną w procesie fotosyntezy.
Fotosynteza zachodzi zgodnie z następującą reakcją chemiczną.
6 CO2(sol) + 6 godz2O(1) + światło słoneczne → C6H12O6(aq) + 6 O2(sol)
Cząsteczki glukozy (C6H12O6) produkowane łączą się w skrobię, polisacharyd odpowiedzialny za magazynowanie energii w organach roślin.
3. strukturyzacja komórek
Komórka roślinna to jednostka tworząca tkankę roślinną, składająca się z organelli i materiału genetycznego, ograniczona ścianą komórkową.
Głównym składnikiem ściany komórkowej jest celuloza, polisacharyd złożony z wielu cząsteczek glukozy.
Celuloza sprawia, że komórki roślinne mają stałą strukturę, która odpowiada za ochronę, wsparcie i odporność. Węglowodan ten reguluje również dostęp wody do komórki i interakcję między sąsiadującymi komórkami.
Aby zdobyć więcej wiedzy, przeczytaj: węglowodany lub węglowodany: czym one są?
Klasyfikacja węglowodanów
W zależności od wielkości łańcucha i jego złożoności węglowodany można podzielić na:
- monosacharydy
- oligosacharydy
- Polisacharydy
Monosacharydy, zwane również asy, są prostszymi węglowodanami i dlatego nie ulegają hydrolizie. Oligosacharydy i polisacharydy odpowiadają osid, złożone węglowodany, które po hydrolizie mogą przekształcać się w mniejsze cząsteczki.
1. monosacharydy
Są to węglowodany składające się z aldoz, które mają w łańcuchu grupę aldehydową (-CHO) oraz ketozy, które mają ketonową grupę funkcyjną (C=O).
Według liczby węgli monosacharydy dzieli się na triozy (3C), tetrozy (4C), pentozy (5C), heksozy (6C) i heptozy (7C).
Przykłady:
Glukoza to aldoheksoza wytwarzana w procesie fotosyntezy. Fruktoza to ketoheksoza występująca w owocach.
Dowiedz się więcej o monosacharydy.
2. oligosacharydy
Oligosacharydy odpowiadają rozpuszczalnym węglowodanom utworzonym przez więcej niż jeden monosacharyd połączony wiązaniami O-glikozydowymi.
Ta grupa obejmuje disacharydy, połączenie dwóch monosacharydów i trisacharydy, które odpowiadają połączeniu trzech monosacharydów w jednej cząsteczce.
Przykłady:
Maltoza to disacharyd, który jest częścią słodu używanego do produkcji piwa. Raffinoza to trisacharyd znajdujący się w żywności, takiej jak fasola.
Dowiedz się więcej o disacharydy.
3. Polisacharydy
Polisacharydy to kilka monosacharydów połączonych wiązaniami glikozydowymi w długim łańcuchu polimerowym.
Przykłady:
- Skrobia: zapas energii warzyw.
- glikogen: rezerwa energetyczna zwierząt.
- Celuloza: składnik strukturalny ściany komórkowej roślin.
Trzy powyższe polisacharydy to polimery o wzorze cząsteczkowym (C6H10O6)Nie, ponieważ są tworzone przez połączenie kilku cząsteczek glukozy.
Dowiedz się więcej o polisacharydy.
Główne źródła węglowodanów w pożywieniu
Węglowodany znajdują się głównie w warzywach, ponieważ są jednym z produktów fotosyntezy. Jednak produkty zwierzęce mogą zawierać węglowodany, takie jak mleko zawierające cukier laktozę.
Węglowodany to jedna z trzech grup makroskładników, wraz z białkami i tłuszczami, które należy uwzględnić w diecie, ponieważ organizm ich nie wytwarza. Niezależnie od źródła, na każdy 1 g spożytych węglowodanów przypada 4,02 kcal.
W żywności kalorie spożywane w ciągu dnia powinny odpowiadać 45% do 65% węglowodanów. Zalecana dzienna ilość to 135 gramów. To spożycie zmienia się, jeśli dana osoba cierpi na choroby, takie jak cukrzyca lub inne schorzenia, takie jak ciąża.
Węglowodany proste kontra węglowodany złożone
Węglowodany proste i złożone różnią się budową i dlatego są w różny sposób przyswajane przez organizm. Węglowodany proste, składające się z jednego lub dwóch cukrów, zwykle trawią się szybko, podczas gdy węglowodany złożone trwają dłużej.
Węglowodany proste występują w żywności sklasyfikowanej jako przetworzona, w której brakuje witamin, składników mineralnych czy błonnika. Dlatego nazywane są „pustymi kaloriami” i mogą prowadzić do przybierania na wadze. Czy oni są:
- Ciasto
- cukierek
- Soda
- Lody
- frytki
Węglowodany złożone zawierają więcej niż trzy cukry i są bogate w skrobię. Sprawdź kilka przykładów poniżej.
- Fasola
- Soczewica
- Ziemniak
- kukurydza
- Płatki
Na uwagę zasługuje fakt, że węglowodany proste, ze względu na szybkie wchłanianie, dostarczają w krótkim czasie dużą ilość energii, natomiast kompleksy mają energię uwalnianą w sposób ciągły.
Dobre węglowodany kontra złe węglowodany
Ogólnie węglowodany są klasyfikowane jako dobre lub złe ze względu na ich wartość odżywczą. Analizując skład żywności, dobre węglowodany różnią się od złych węglowodanów tym, że mają:
- Umiarkowana ilość kalorii
- Mnóstwo składników odżywczych
- dużo włókien
- niska zawartość sodu
- niska zawartość tłuszczów nasyconych
- Brak tłuszczu trans
Pokarmy występujące w naturze, takie jak warzywa, są kojarzone z dobrymi węglowodanami. Produkty przetworzone i bogate w cukier, takie jak napoje bezalkoholowe, są klasyfikowane jako złe węglowodany.
Nadmiar węglowodanów x niedobór węglowodanów
Nadmiar węglowodanów w diecie, zwłaszcza rafinowanych, jest rozkładany przez enzymy w jelicie i szybko przekształcany w glukozę.
Może to przekształcić się w błędne koło w organizmie, ponieważ produkcja insuliny jest stymulowana z powodu wzrostu ilości cukru we krwi. Insulina z kolei gwałtownie obniża poziom glukozy we krwi, co może prowadzić do uczucia osłabienia i jeszcze większego głodu.
Z drugiej strony brak węglowodanów w organizmie powoduje, że tkanka tłuszczowa jest wykorzystywana jako źródło energii.
Jednak węglowodany są ważne w procesie spalania tłuszczu i bez niego proces jest niepełny, powodując powstawanie toksyn, które mogą prowadzić np. do obniżenia pH krwi i blood odwodnienie.
Innym alternatywnym dla węglowodanów źródłem energii jest białko, wykorzystywane do produkcji mięśni. Kiedy organizm wykorzystuje białka jako paliwo, może to obciążać nerki.
Sprawdź swoją wiedzę z pytania dotyczące węglowodanów.
