Вуглеводи є органічними, водорозчинними речовинами. Вони складаються з вуглецю, водню і кисню, з формулою (CH2O) n, де 'n' може варіювати від 3 до 7. Вуглеводи найбільше містяться в рослинних продуктах.

Виходячи з хімічної структури, вуглеводи діляться на три групи:

моносахариди
олігосахариди
полісахариди

Типи вуглеводів

Моносахариди

Моносахариди є "основними одиницями" вуглеводів. Число атомів вуглецю відрізняє ці основні одиниці один від одного. Суфікс "оза" використовується для визначення цих молекул в категорію цукрів :

тріоза - моносахарид з 3 атомами вуглецю
тетроза - моносахарид з 4 атомами вуглецю
пентоза - моносахарид з 5 атомами вуглецю
гексоза - моносахарид з 6 атомами вуглецю
гептоза - моносахарид з 7 атомами вуглецю

У групу гексози входять глюкоза, галактоза і фруктоза.

Глюкоза, також відома, як цукор, що міститься в крові, є тим цукром, на який перетворюються усі інші вуглеводи в організмі. Глюкоза може бути отримана шляхом травлення або утворена в результаті глюконеогенезу.

Галактоза у вільному виді не зустрічається, а частіше у поєднанні з глюкозою в молочному цукрі (лактозі).

Фруктоза, відома також як фруктовий цукор, є найсолодшою з простих цукрів. Як і виходить з назви, велика кількість фруктози міститься у фруктах. Тоді як певна кількість фруктози потрапляє безпосередньо в кров з травного тракту, в печінці вона рано чи пізно перетворюється на глюкозу.

Олігосахариди

Олігосахариди складаються з 2-10 пов'язаних між собою моносахаридів. Дисахариди, або подвійні цукри, утворюються з двох моносахаридів, пов'язаних між собою.

Лактоза (глюкоза + галактоза) - єдиний вид цукрів, який не зустрічається в рослинах, а міститься в молоці.

Мальтоза (глюкоза + глюкоза) - зустрічається в пиві, крупах і проростаючому насінні.

Сахароза (глюкоза + фруктоза) - відомий як столовий цукор, це найбільш поширений дисахарид, що потрапляє в організм разом з їжею. Він міститься у буряковому цукрі, тростинному цукрі, меді і кленовому сиропі.

Моносахариди і дисахариды утворюють групу простих цукрів.

Полісахариди

Полісахариди утворюються з 3 до 1000 моносахаридів, пов'язаних між собою.

Типи полісахаридів :

Крохмаль - рослинна форма зберігання вуглеводів. Крохмаль існує в двох формах: амілози або амінопектину. Амілоза є довгим нерозгалуженим ланцюгом спірально закручених молекул глюкози, тоді як амілопектин - це сильно розгалужена група пов'язаних моносахаридів.

Харчові волокна - це некрохмальний структурний полісахарид, який зустрічається в рослинах і зазвичай важко перетравлюється. Прикладами харчових волокон є целюлоза і пектин.

Глікоген - 100-30.000 сполучених разом молекул глюкози. Форма зберігання глюкози.

Переварювання і засвоєння вуглеводів

Більшість вуглеводів ми споживаємо у формі крохмалю. Переварювання крохмалю починається у роті під дією амілази слини. Цей процес переварювання за допомогою амілази триває у верхній частині шлунку, потім дія амілази блокується шлунковою кислотою.

Процес переварювання потім завершується в тонкій кишці за допомогою амілази підшлункової залози. В результаті розщеплювання крохмалю амілазою утворюються дисахарид мальтоза і короткі розгалужені ланцюжки глюкози.

Ці молекули, представлені тепер у формі мальтози і коротких розгалужених ланцюжків глюкози, далі будуть розщеплені на окремі молекули глюкози за допомогою ферментів в клітинах епітелію тонкої кишки. Ті ж процеси відбуваються при переварюванні лактози або сахарози. У лактозі порушений зв'язок між глюкозою і галактозою, внаслідок чого утворюються два окремі моносахариди.

У сахарозі зв'язок між глюкозою і фруктозою порушений, внаслідок чого утворюються два окремі моносахариди. Окремі моносахариди потім поступають через кишковий епітелій в кров. При поглинанні моносахаридів (таких, як декстроза, яка є глюкозою) переварювання не вимагається, і всмоктуються вони швидко.

Потрапивши в кров, ці вуглеводи, тепер у формі моносахаридів, використовуються за призначенням. Оскільки фруктоза і галактоза зрештою перетворюються на глюкозу, далі я посилатимуся на усі переварені вуглеводи, означаючи їх як "глюкозу".

Засвоєна глюкоза

Засвоюючись, глюкоза є основним джерелом енергії (у час або відразу після їди). Ця глюкоза катаболізується клітинами, щоб отримати енергію для АТФ. Глюкоза також може накопичуватися у формі глікогену в м'язах і клітинах печінки. Але перед цим необхідно, щоб глюкоза потрапила в клітини. Крім того, глюкоза поступає в клітину по-різному залежно від типу клітин.

Щоб засвоїтися, глюкоза повинна потрапити в клітину. У цьому їй допомагають транспортери. У клітинах, де глюкоза є основним джерелом енергії, наприклад, в мозку, нирках, печінці і еритроцитах, поглинання глюкози відбувається вільно. Це означає, що глюкоза може поступити в ці клітини у будь-який час. У жирових клітинах, серці і скелетних м'язах, з іншого боку, поглинання глюкози регулюється транспортером. Їх діяльність контролює гормон інсулін. Реагуючи на підвищений рівень глюкози в крові, з бета-клітин підшлункової залози вивільняється інсулін.

Інсулін зв'язується з рецептором на мембрані клітини, яка, за допомогою різних механізмів, призводить до транслокації рецепторів Glut, - 4 з внутрішньоклітинних сховищ до клітинної мембрани, дозволяючи глюкозі потрапити в клітину. Скорочення скелетних м'язів також посилює транслокацію транспортера Glut - 4.

При скороченні м'язів вивільняється кальцій. Це збільшення концентрації кальцію стимулює транслокацію рецепторів GLUT - 4, сприяючи поглинанню глюкози при недоліку інсуліну.
Хоча ефекти інсуліну і фізичного навантаження на транслокацію Glut - 4 є аддитивними, вони незалежні. Опинившись в клітині, глюкоза може бути використана для задоволення енергопотреб або синтезована в глікоген і збережена для подальшого використання. Глюкоза також може бути перетворена в жир і зберігатися в жирових клітинах.

Потрапивши в печінку, глюкоза може бути використана для задоволення енергетичних потреб печінки, збережена у вигляді глікогену або перетворена в тригліцериди для зберігання у вигляді жиру. Глюкоза є попередником фосфату гліцерину і жирних кислот. Печінка перетворить надлишок глюкози у фосфат гліцерину і жирні кислоти, які потім з'єднуються для синтезу тригліцеридів.

Деякі з цих освічених тригліцеридів зберігаються в печінці, але більшість з них разом з білками переходять в ліпопротеїни і секретується в кров.

Ліпопротеїни, які містять набагато більше жиру, ніж білка, називають ліпопротеїнами дуже низької щільності (ЛОНП). Ці ЛОНП потім транспортується через кров в жирову тканину, де зберігатимуться, як тригліцериди (жири).

Накопичена глюкоза

У організмі глюкоза зберігається у вигляді полісахариду глікогену. Глікоген складається з сотень пов'язаних одна з однією молекул глюкози і зберігається в м'язових клітинах (близько 300 грамів) і печінці (близько 100 грамів).

Накопичення глюкози у вигляді глікогену називається глікогенезом. Під час глікогенезу молекули глюкози по черзі додаються в існуючу молекулу глікогену.

Кількість запасеного в організмі глікогену визначається споживанням вуглеводів; у людини на низьковуглеводній дієті глікогену буде менше, ніж у людини на дієті з високим вмістом вуглеводів.

Для використання накопиченого глікогену він має бути розщеплений на окремі молекули глюкози в ході процесу, який званий глікогенолізом.

Значення глюкози

Для нормального функціонування глюкоза потрібна нервовій системі і головному мозку, оскільки мозок використовує її як основне джерело палива. При недостатньому забезпеченні глюкозою в якості джерела енергії мозок може також використовувати кетон (побічні продукти неповного розпаду жирів), але це швидше розглядається, як запасний варіант.

Скелетні м'язи і усі інші клітини використовують глюкозу для своїх енергетичних потреб. Коли в організм з їжею не поступає необхідна кількість глюкози, в хід йде глікоген. Після того, як запаси глікогену будуть вичерпані, організм вимушений знайти спосіб, щоб отримати більше глюкози, що досягається шляхом глюконеогенезу.

Глюконеогенезом є формування нової глюкози з амінокислот, гліцерину, лактати або пірувату (усіх неглюкозних джерел). Для того, щоб отримати амінокислоти для глюконеогенезу, може бути катаболізований м'язовий білок. При забезпеченні необхідною кількістю вуглеводів глюкоза служить "зберігачем білку" і може запобігти розщеплюванню м'язового білку. Тому спортсменам так важливо вживати достатню кількість вуглеводів.

Хоча для вуглеводів не існує певної норми споживання, вважається, що 40-50% споживаних калорій повинне поставлятися вуглеводами. Для спортсменів ця передбачувана норма складає 60%.

Як і з багатьох інших питань, люди продовжують сперечатися з приводу необхідного організму кількості вуглеводів. Для кожної людини воно повинне визначатися з урахуванням різноманітних чинників, включаючи: тип тренувань, інтенсивність, тривалість і частоту, загальну кількість споживаних калорій, цілі тренувань і бажаний результат з урахуванням конституції тіла.