Содержание
Углеводы
Углево́ды (сахариды) — общее название обширного класса природных органических соединений. Название происходит от основных составляющих: «уголь» (углерод) и «вода». Углеводы являются важнейшим питательным веществом в диете. Для достижения различных спортивных целей требуется индивидуальный расчет потребности в углеводах.
Калорийность углеводов: 4,1 ккал в 1 грамме.
С точки зрения бодибилдинга углеводы являются источником легкодоступной энергии. Однако присутствующие в организме углеводы составляют лишь 2% от его общих энергетических запасов, тогда как 80% запаса энергии содержится в жировых отложениях, а оставшиеся 18% - в белках (скелетных мышцах).
Поскольку каждый грамм углеводов накапливается в теле вместе с 4 граммами воды, тогда как отложение жира воды не требует, организм легче накапливает жиры и именно на них полагается как на основной резервный источник энергии.
Биологическое значение углеводов
- Углеводы выполняют структурную функцию, то есть участвуют в построении различных клеточных структур (например, клеточных стенок растений).
- Выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).
- Выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы (рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.
- Являются основным энергетическим материалом. При окислении 1 г углеводов выделяются 4,1 ккал энергии и 0,4 г воды.
- Участвуют в обеспечении осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови содержится 100—110 мг/% глюкозы. От концентрации глюкозы зависит осмотическое давление крови.
- Выполняют рецепторную функцию — многие олигосахариды входят в состав воспринимающей части клеточных рецепторов или молекул-лигандов.
Номенклатура: что такое D-, L- и d-, I- углеводы
Первые исследователи химии углеводов описывали их структурные различия по оптической активности (способности вращать плоскость поляризованного света по часовой стрелке или против нее). Они обнаружили, что глюкоза вращает плоскость поляризации света вправо, а фруктоза — влево. Это свойство стали отображать в названии углеводов буквами «d» (правовращающие, от лат. dexter— правый) и «l» (левовращающие, от лат. laevus — левый). Впоследствии было установлено, что асимметричный атом С5 и d-глюкозы, и 1-фруктозы находится в D-конфигурации (D заглавная), т.е. ОН-группа расположена с правой стороны от С5. Поэтому буквы «d» и «I» вышли из употребления: вместо них для описания оптической активности стали использовать знаки «+» и «-».
В природе глюкоза существует в форме D-глюкозы. Этот энантиомер также называют декстрозой, что нередко приводит к путанице: так, при внутривенных вливаниях врачи часто называют глюкозу декстрозой, а при анализе крови измеряют концентрацию «глюкозы крови». Даже в одной медицинской статье могут употребляться оба термина!
Когда глюкоза растворяется в воде, она подвергается мутаротации и может существовать как в виде циклических форм, так и в виде молекул с линейной структурой. Почти все молекулы глюкозы в растворе принимают одну из двух циклических форм: 36% процентов глюкозы находится в форме a-D-глюкозы, а 64% — в форме β-D-глюкозы. Эти формы различаются положением ОН-группы относительно аномерного атома углерода С1.
У a-аномера ОН-группа направлена вниз, у β-аномера — вверх. Ациклическая промежуточная форма (с линейной структурой) составляет лишь 0,003% всей глюкозы в растворе.
Если белки организма долгое время подвержены воздействию высокой концентрации глюкозы, происходит гликозилирование белков, при котором нарушаются их структура и функции. Этот эффект определяет токсичность глюкозы. Гликозилирование белков — причина многих осложнений сахарного диабета.
Природную фруктозу (D-фруктозу) называют также устаревшим названием «левулоза». Как и глюкоза, в растворе она существует в а- и β-формах, которые, в свою очередь, могут обратимо принимать пиранозную (шестичленный цикл) и фуранозную (пятичленный цикл) формы. Фосфаты фруктозы существуют в фуранозной форме.
Инулин. Некоторые растения запасают полимер фруктозы — инулин (только не путайте его с инсулином). Это питательное вещество, аналогичное крахмалу. Инулин содержится в репчатом луке, луке-порее, бананах; особенно богаты инулином клубни топинамбура (Helianthus tuberosus). Инулин плохо переваривается и иногда вызывает метеоризм. Но в этом есть и свои плюсы: клиренс инулина — «золотой стандарт» измерения скорости клубочковой фильтрации, так как после внутривенного вливания инулин полностью выводится с мочой.
Растения обычно запасают углеводы в виде крахмала. Крахмал — полимер глюкозы, состоящий из амилозы и амилопектина. Амилоза представляет собой цепочку из остатков глюкозы, объединенных а-(1-й) связью.
В амилопектине некоторые глюкозные остатки объединяются связью а-(1->6) благодаря чему возникают точки ветвления. При употреблении крахмала с пищей он расщепляется а-амилазой слюны и а-амилазой поджелудочной железы. Линейные участки расщепляются с образованием дисахарида мальтозы, а остатки глюкозы в точках ветвления, связанные а-(1-»6) — изомальтозы.Ингибиторы а-глюкозидазы Акарбоза (прекоза) и миглитол (глизет) ингибируют а-глюкозидазу. Эти лекарства назначаются больным сахарным диабетом II типа. Они увеличивают время переваривания поступающего с пищей крахмала, поэтому повышение содержания глюкозы в крови после приема пищи происходит медленнее и выражено не так сильно.
Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы, объединенных а-(1-»2) связью. Сахароза содержится в растениях, например в сахарном тростнике и фруктах
Лактоза состоит из остатков галактозы и глюкозы, объединенных β-(1 -й) связью. Ее еще называют молочным сахаром
Лактулоза — синтетический дисахарид, состоящий из галактозы и фруктозы. Это легкое слабительное средство. Помимо того что лактулоза вызывает разжижение стула, она также подкисляет содержимое толстой кишки и поэтому удаляет аммоний из крови при печеночной недостаточности.
D-Ксилоза содержится в зернах и фруктах. Это пентоза, которая по строению сходна с близкой ей гексозой — глюкозой. После всасывания практически вся D-ксилоза выводится в неизмененном виде, поэтому проба на толерантность к ксилозе используется при диагностике нарушения всасывания в кишечнике.
Рибоза — пентоза рибонуклеиновой кислоты (РНК)
Дезоксирибоза входит в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Это производное рибозы, в которой гидроксильная группа у второго атома углерода замещена атомом водорода.
Трегалоза была обнаружена в куколках жука Trehala manna. Полагают, что это и есть манна небесная из известного библейского сюжета. Трегалоза — дисахарид из 2 молекул глюкозы, объединенных а-1-связью. Именно она придает сладкий вкус манне. Трегалоза содержится в гемолимфе насекомых и в грибах. Это вещество стабилизирует третичную структуру белков, не позволяя им денатурировать при обезвоживании. Например, содержащая трегалозу селагинелла чешуелистная (Selaginella lepidophylla) может несколько лет находиться в полностью высушенном состоянии, но, если ее размочить водой, она расправится и зазеленеет. Это свойство трегалозы используется для хранения белков — гормонов и антител.
Спирты углеводов — многоатомные спирты (полиолы)
Сорбитол. Ранее больные диабетом использовали вместо сахара сорбитол. Однако сейчас считается, что сорбитол не полезен.
Маннитол при внутривенном вливании является мочегонным средством. Галактитол накапливается в организме при галактоземии.
Ксилитол — спирт ксилозы; его добавляют в жевательную резинку в качестве подсластителя, предупреждающего развитие кариеса.
Сукралоза — недавно разработанный сахарозаменитель. Она синтезируется из сахарозы путем замещения трех гидроксильных групп атомами хлора. Считается, что сукралоза плохо всасывается и не метаболизируется в организме
Виды углеводов
Углеводы делятся на:
- Простые углеводы или сахара: моно- и дисахариды
- Сложные углеводы: олиго- и полисахариды
- Неусваиваемые, или волокнистые, углеводы определяются как пищевая клетчатка.
Сахара
Различают два вида сахаров: моносахариды и дисахариды. Моносахариды содержат одну сахарную группу, как, например, глюкоза, фруктоза или галактоза. Дисахариды образованы остатками двух моносахаридов и представлены, в частности, сахарозой (обычный столовый сахар) и лактозой. Отдельно, следует упомянуть дисахарид изомальтулозу, которая является медленным углеводом и может служить безвредным заменителем сахара.
Сложные углеводы
Полисахариды представляют собой углеводы, содержащие три и более молекул простых углеводов. К полисахаридам относятся, в частности, декстрины, крахмалы (амилопектин, амилоза, инулин), гликогены и целлюлозы. Источниками полисахаридов являются крупы, бобовые, картофель и другие овощи.
Читайте подробнее: Виды углеводов - пищевые источники
Обмен (метаболизм) углеводов
Метаболизм углеводов представлен тремя типами процессов:
- гликогенезом, то есть синтезом гликогена из глюкозы;
- глюконеогенез, процесс образования в печени и корковом веществе почек(около 10%)- глюкозы, из аминокислот, молочной кислоты, глицерина
- гликолизом, то есть расщеплением глюкозы и других сахаров с выделением необходимой для организма энергии.
Метаболизм углеводов в существенной степени определяется содержанием глюкозы в крови, то есть наличием углеводов в кровотоке. Это в свою очередь зависит от времени и питательного состава вашего последнего приема пищи. В принципе содержание в крови глюкозы, или сахара, минимально в ранние утренние часы после обычного семи-девятичасового сна, в течение которого вы никак не поддерживали уровень имеющейся в крови глюкозы новыми порциями "горючего".
Собственная подпитка организма энергией в состоянии постабсорбции (голодания) на 75 процентов осуществляется за счет гликолиза и на 25 процентов - за счет гликонеогенеза. После пробуждения ваше тело находится в наилучшем состоянии для использования в качестве источника энергии запасенного жира. Так что старый совет совершать конные прогулки с утра пораньше и натощак имеет непреходящую ценность.
Утренние часы - время наиболее активной естественной выработки организмом катаболических гормонов. Наивысшая ночная концентрация соматропного гормона падает к утру, и уже к 8-9 часам катаболический гормон кортизол достигает своей наивысшей суточной концентрации.
Углеводы и инсулин
Инсулин - гормон, вырабатываемый поджелудочной железой. Выбросы инсулина вызываются повышением содержания в крови глюкозы и аминокислот. Инсулин поддерживает метаболизм глюкозы, а также промежуточный метаболизм жиров и протеина. Инсулин способствует снижению содержания глюкозы в крови, а также транспортировке и попаданию глюкозы и аминокислот в клетки мышц и другие ткани организма.
Углеводы в бодибилдинге
У здорового взрослого человека ускоренное формирование запасов поступивших в организм углеводов в форме внутримышечного гликогена наблюдается при приеме углеводов во временном интервале от четырех до шести часов после утреннего пробуждения. В более поздние часы способность организма накапливать углеводы последовательно снижается. Рекомендуем потреблять больше углеводов именно в первой половине дня с увеличением потребления белка в последующие дневные часы.
В суточном рационе человека преобладают углеводы. В бодибилдинге и фитнесе, углеводы должны составлять 50% от всех питательных веществ.
С тем чтобы правильно построить прием углеводов в бодибилдинге, используется такое понятие как гликемический индекс. Чем выше показатель гликемического индекса того или иного продукта, тем большим выбросом инсулина и, соответственно, более быстрым снижением изначально повышенного содержания глюкозы в крови сопровождается прием этого продукта. Такой массированный выброс инсулина с последующим скачком и падением содержания сахара в крови известен как "спайк сахара в крови". Кроме того, продукты с высоким глигемическим индексом, в виду их быстрого усвоения, легко переводятся организмом в жир.
Люди склонные к полноте, а также во время циклов похудения и работы на рельеф должны стараться потреблять пищу с наименьшими показателями гликемического индекса, так как простые углеводы (с высоким гликемическим индексом) способны запускать образование жира. Исключение в этом отношении представляет лишь двух-трехчасовой период времени с момента окончания тренировки, при наборе мышечной массы. В этом временном интервале способность тела накапливать углеводы в виде гликогена повышается, как повышается и впитывание аминокислот мышцами. Ваша цель в эти два-три часа должна состоять в закачке в мышцы как углеводов, так и протеина, поскольку именно в это время ваши мышцы наиболее восприимчивы к действию инсулина.
Подробные рекомендации по потреблению углеводов рассмотрены в статьях: диета для набора мышечной массы, диета для похудения, диета при сушке и работе на рельеф
Углеводы в спорте
Начиная с овсяных хлопьев на завтрак и заканчивая запеченным картофелем на ужин, ваш организм получает углеводы — свое главное питательное топливо. В процессе переваривания пищи последние превращаются в глюкозу. Она циркулирует в крови (другое ее название — кровяной сахар) и используется мозгом и нервной системой для выработки энергии. Если мозговые клетки лишены глюкозы, то умственная деятельность ослабевает. А поскольку мозг контролирует работу мышц, вы можете почувствовать слабость и вялость.
Глюкоза, полученная в результате распада углеводов, превращается в гликоген — для хранения в печени (треть его запаса) и мышцах (две трети его запаса). Начав использовать гликоген, мышцы — через целый ряд энергообразующих этапов — снова преобразуют его в глюкозу.
Неудивительно, что паста, блюда из зерновых продуктов (мюсли, хлопья), крупы, фрукты, овощи, спортивные напитки, питательные батончики и другие источники углеводов являются излюбленными продуктами атлетов, занимающихся теми видами спорта, где требуется выносливость. Для улучшения своих результатов во время соревнований они буквально пичкают себя углеводами. Кстати, последние необходимы и для спортсменов-силовиков — в правильных количествах, в сочетании с белком и жирами. Гликоген вместе с углеводами является главным источником топлива для работающих мышц. Когда запасы углеводов подходят к концу, ваши мышцы начинают уставать и тяжелеть. Углеводы, особенно в сочетании с белком и жирами, являются жизненно необходимыми питательными веществами, стимулирующими ваш мозг и мышцы к выполнению напряженной силовой тренировки и обеспечивающими наращивание мышечной массы.
Читайте также: Суточная норма углеводов в диете спортсмена
Углеводы при наборе мышечной массы и сжигании жира
Среди всех питательных веществ углеводы участвуют в процессе выработки энергии наиболее активно. Но помимо этого они обеспечивают наращивание мышечной массы и сжигание жира. Чтобы нарастить всего 0,5 кг мышечной массы, затрачивается примерно 2500 калорий. Это огромное количество энергии! Наилучшим ее источником и являются углеводы. Они наиболее быстро поставляют клеткам тела самую чистую энергию, и, конечно, организм предпочитает их жирам и белку. Углеводы, таким образом, позволяют сохранить запасы белка для выполнения его главной функции — наращивания и восстановления тканей тела, включая мышечную.
Углеводы также являются необходимым компонентом для эффективного сжигания жира. В процессе ряда сложных химических реакций, происходящих внутри клеток, организм преобразовывает жир в энергию. Представьте себе жиры дровами в камине, ожидающими того момента, когда их подожгут. Углеводы в бодибилдинге — это спичка, поджигающая жиры на клеточном уровне. И если на ключевых этапах энергообразующего процесса будет недостаточно углеводов, жиры будут просто тлеть. Иными словами, они не смогут сгорать чисто и полностью.
Сколько нужно употреблять углеводов?
Несомненно, существует масса причин для того, чтобы нагрузить себя большим количеством углеводов, в особенности если речь идет о цельных, необработанных продуктах. Однако в первую очередь вы должны понимать, что у способности организма накапливать их существует некий предел. Представьте себе бензобак: он может вместить в себя лишь определенное количество литров бензина. Если вы попробуете влить в него больше, лишний неизбежно прольется. Как только запасы углеводов преобразовались в необходимое количество гликогена, печень начинает перерабатывать их излишки в жир, который затем хранится под кожей и в других частях тела.
Объем мышечного гликогена, который вы можете хранить, зависит от степени вашей мышечной массы. Подобно тому, как одни бензобаки бывают больше других, отличаются и мышцы у разных людей. Чем вы мускулистее, тем большее количество гликогена может хранить ваш организм.
Чтобы убедиться в том, что вы получаете правильное количество углеводов — не больше положенного, — подсчитайте свое суточное их потребление по следующей формуле. Для наращивания мышечной массы в сутки вам следует принимать 7 г углеводов на килограмм собственного веса. Умножьте свой вес в килограммах на 7.
Подняв уровень потребления углеводов до необходимого, вы должны добавить дополнительную силовую нагрузку. Обильное количество углеводов при занятиях бодибилдингом обеспечит вас большей энергией, позволяющей заниматься интенсивнее и дольше и достигать лучших результатов.