Грязные игры чистых углеводов

Кроме того, из глюкозы и фруктозы как из строительных кирпичиков строятся сотни других более сложных углеводов, уже не имеющих никакого отношения к энергетическому обмену. Дело в том, что глюкоза и фруктоза достаются растениям почти даром – были бы вода и солнце! – и поэтому они стараются использовать этот материал везде, где только можно. Целлюлоза, состоящая из тысяч молекул глюкозы, утрачивает энергетическую функцию, но зато становится прекрасным опорным материалом, из которого можно строить каркас стеблей, стволов, листьев и плодов. Пектины, которые синтезируются из молекул галактозы, выполняют влагоудерживающую роль, способствуя созреванию и долгой сохранности плодов растений.

И такое положение дел вполне объясняет тот факт, что практически все растения состоят преимущественно из углеводов. Белки и жиры они синтезировать, конечно, тоже могут, но это уже гораздо более сложный процесс, требующий хорошего состава почвы и больших затрат энергии. И поэтому основная часть белков и жиров растений концентрируются в плодах и семенах, что требуется для обеспечения прорастания последних и для первых этапов роста молодых растений, пока еще не обладающих достаточным ресурсом для запуска процессов фотосинтеза. Однако даже если брать семена отдельно от всего растения, то даже в этом случае углеводы все равно будут главным химическим компонентом (за исключением, пожалуй, только орехов и семян масличных культур).

Углеводы в жизни животных и человека

Хотя животные и их древние предшественники никогда не обладали способностью к фотосинтезу, они просто не могли пройти мимо глюкозы. Слишком уж это быстрый, эффективный и универсальный энергоноситель, которому просто нет аналога в природе, если речь идет о «взрывной» работе мышц, высшей нервной деятельности, вынашивании или вскармливании потомства. По сравнению со всеми другими источниками энергии углеводы обладают очень простой молекулярной структурой и легко растворяются в воде. А это значит, что они легко и быстро могут проникнуть в любые клетки организма и обеспечить их энергией.

Именно поэтому организм животных и человека в нормальных условиях использует глюкозу в качестве главного, а иногда и единственного энергоносителя для обеспечения энергетических потребностей своих самых важных органов, таких как головной мозг, эритроциты (красные клетки крови), органы зрения, органы гормональной регуляции (например, надпочечники). Кроме того, глюкоза критически важна для питания плода, а также для образования материнского молока (так как главный сахар молока – лактоза – синтезируется из глюкозы). Конечно, в условиях длительного голодания человек и животные могут использовать в качестве источника энергии и другие вещества (например, жирные кислоты и такие продукты распада жиров, как кетоны), но даже в этих критических ситуациях полностью отказаться от глюкозы мы не можем.

И тут неизбежно возникает вопрос – откуда животные и человек получают эту самую глюкозу, если процессы фотосинтеза нам недоступны? Первый и самый, казалось бы, очевидный ответ, который сразу приходит на ум, является неверным. Нет, не из еды. Во-первых, как мы уже говорили, чистых углеводов в растениях крайне мало, а сложные углеводы крайне непросто переварить даже жвачным животным. Во-вторых, хищники вообще не едят никаких растений.

И именно поэтому все животные и человек научились синтезировать глюкозу самостоятельно. Правда, в отличие от растений это крайне небольшое количество глюкозы, необходимое только для самых первоочередных нужд. Это ведь растениям глюкоза достается почти даром, а вот в животном организме ее синтез представляет собой очень сложный и энергозатратный процесс. И именно поэтому у животных и человека наряду с глюкозой широко используются и другие источники энергии и в первую очередь жиры.

Но главным отличием обмена углеводов у животных является то, что они практически не способны запасать глюкозу для того, чтобы тратить ее в голодный период. Если растения запасают огромное количество глюкозы в виде крахмала, которого им может хватить на очень долгий период, животные и человек могут накапливать глюкозу в виде гликогена лишь на сутки-другие максимум. Именно поэтому любая животная пища содержит много белка и жиров, но практически не имеет в своем составе углеводов. И именно с отсутствием эффективных механизмов запасания избыточной глюкозы в организме человека как раз и связаны многие современные проблемы, связанные с большим количеством свободных углеводов в пище, о чем мы подробно поговорим ниже.

Кроме энергетической функции углеводы еще могут использоваться животными и как строительный материал. Как мы уже говорили выше, растения давно научились использовать для этой цели глюкозу и другие простые сахара, и огромные стволы деревьев – это не что иное, как сложные углеводы, такие как целлюлоза и лигнин. У человека и животных углеводы уступают место белкам как главному строительному материалу, но, тем не менее, участвуют в образовании многих очень важных соединений.