Зачем организму углеводы?
Энергия и материя – это всего лишь два проявления одной и той же сущности.
Кристофер Прист, «Престиж»
Углеводы являются одним из основных компонентов нашего ежедневного питания. В сбалансированном рационе человека углеводы обычно преобладают. Они должны составлять в среднем 50–60 % от суточной калорийности. Ниже представлены основные функции углеводов в нашем организме.
Структурная. Углеводы входят в состав клеточных и внутриклеточных мембран, в состав нуклеиновых кислот – носителей нашей генетической информации.
Энергетическая. Углеводы обеспечивают до 70 % всех энергозатрат, углеводы – наши батарейки, на которых мы можем существовать.
Защитная. Углеводы входят в состав соединительной ткани в виде хондроитинсульфата, поддерживают амортизирующую способность наших суставов.
Пластическая. Углеводы участвуют в обмене веществ (в образовании гормонов и ферментов).
Осмотическая. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови, которое обеспечивает течение крови в сосудах.
Рецепторная. Олигосахариды входят в состав клеточных рецепторов – специальных структур, которые способны распознавать молекулы определенных химических веществ: гормонов, ферментов или нейромедиаторов – передатчиков нервной системы.
Пребиотическая. Углеводы участвуют в моторике кишечника и желчевыводящих путей.
Глюкоза – это основной источник энергии в организме.
Энергия нужна человеку постоянно. Причем не только когда мы работаем, ходим, бегаем или прыгаем. Но и тогда, когда мы спим, – в это время она тратится на так называемый основной обмен: обеспечение нормальной работы сердечной мышцы, легких, печени, почек, головного мозга, т. е. на поддержание всех жизненных функций организма и постоянной температуры тела.
В процессе принятия пищи энергия тратится и на процесс пищеварения и переваривания.
Содержание глюкозы в крови здорового человека постоянно и является одним из основных параметров гомеостаза организма – состояния равновесия, при котором все органы и системы работают и взаимодействуют правильно, выполняя все потребности нашего организма. Нормальные значения глюкозы в капиллярной крови (из пальца): 3,3–5,5 ммоль/л.
Общее содержание свободной глюкозы в организме составляет всего лишь 20 г, из которых 5–5,5 г содержится в крови, а остальная глюкоза находится в клетках и межклеточных пространствах. 20 г глюкозы дают нам всего лишь 80 ккал.
В клетках головного мозга, печени, почек, кишечника (у беременных – плаценты) содержится около 14 г глюкозы. Если бы организм человека не запасал глюкозу в виде гликогена и жира, то он бы очень быстро тратил всю свободную глюкозу из крови и клеток, и просто не смог бы выжить.
Гликоген – это запас энергии быстрого реагирования.
Гликоген образуется из глюкозы в печени. Именно гликоген позволяет поддерживать уровень глюкозы на стабильном физиологическом уровне, быстро распадаясь с ее высвобождением. Гликоген содержится в большинстве клеток организма, но наибольшее его количество находится в печени и мышцах. В среднем у человека массой 70 кг содержится 400 г (1600 ккал) гликогена в мышцах и 80 г (320 ккал) – в печени; всего – 1920 ккал. Этого количества энергии хватит, чтобы пробежать 32 км.
Таким образом, основной запас гликогена у нас находится в мышцах. Количество мышечного гликогена зависит от уровня физической активности и объема мышечной массы.
В мышцах содержится в среднем 14 г (85 ммоль) глюкозы на 1 кг.
Количество глюкозы практически не меняется при голодании, приеме углеводной пищи или во время ночного сна. Но снижается на 1 ммоль на 1 кг после мышечной работы в течение 1–2 часов (Балаболкин М.И. «Диабетология»).
Именно поэтому снижать вес грамотнее регулярными физическими нагрузками в сочетании с оптимизацией питания, а не с помощью низкоуглеводных диет, на которых активно двигаться очень проблематично по той простой причине, что энергии не хватает.
Количество гликогена в печени зависит от диеты и подвержено значительным колебаниям. Через 24 часа полного голодания гликоген печени полностью расходуется, но как только поступает пища, снова восстанавливается.
Гораздо больший запас энергии содержится в организме в виде жиров. Из них образуется более 70 000 ккал.
В 1978 г. Том Ослер, всемирно известный бегун-марафонец, в Лаборатории по исследованию мышечной деятельности человека (университет Штата Болл (Индиана) добровольно подвергнулся исследованиям во время своего непрерывного бега и ходьбы в течение 72 ч.
Было выявлено, что в первые часы выполнения работы мышцы спортсмена в качестве источника энергии использовали в основном углеводы. Затем они стали все больше и больше сжигать жиры. В последние 24 ч исследования почти всю энергию для мышечной деятельности обеспечивали жиры, несмотря на то, что спортсмен постоянно пил молоко с сахаром и ел пирог размером 46´53 см. И, несмотря на то, что в первые 24 часа Том употребил пищу, энергетическая ценность которой превысила 9000 ккал, спортсмен, пробежав 200 миль, был вынужден остановиться на 70-м часу из-за состояния изнеможения и полного истощения запасов энергии.
Головной мозг – наш центр управления – является главным органом, потребляющим в качестве источника энергии глюкозу, причем только глюкозу.
В сутки головной мозг сжигает в среднем 115–180 г глюкозы.
Главным органом, генерирующим глюкозу, является печень – это наша биохимическая фабрика.
За сутки печень образует в среднем 220 г глюкозы: 70 % – за счет расщепления гликогена и 30 % – за счет образования глюкозы из других субстратов: лактата, пирувата, глюкогенных аминокислот и глицерина.
На обеспечение энергией центральной нервной системы и головного мозга идет 60 % (натощак может быть и до 80 %) глюкозы, которая образовалась в печени, 20 % расходуется на обеспечение энергией клеток крови (лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов). Остальное количество глюкозы снабжает энергией надпочечники – фабрику антистрессовых гормонов жизнеобеспечения.
Распад 1 молекулы глюкозы (в результате аэробного гликолиза или окислительного фосфорилирования) дает 38 молекул АТФ (аденозинтрифосфата) – высокоэнергетического субстрата. Это самый эффективный процесс получения энергии в организме. АТФ – это форма химической энергии, которая обеспечивает наше движение и жизнь.
Углеводы крайне важны в нашей жизни, они являются своего рода батарейками нашего организма, источником легкодоступной повседневной энергии.
