Kateri so glavni viri energije za telo. Vir energije za telo: beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati, hranila, procesi in vrste energije

Primarni vir energije za žive organizme je energija sončna svetloba. Fototrofi - rastline in fotosintetični mikroorganizmi - neposredno uporabljajo svetlobno energijo za sintezo kompleksnih organskih snovi (maščobe, beljakovine, ogljikovi hidrati itd.), Ki so sekundarni viri energije. Heterotrofi, kamor sodijo živali, uporabljajo kemično energijo, ki se sprošča med oksidacijo organskih snovi, ki jih sintetizirajo rastline.

Bioenergijske procese lahko razdelimo na procese proizvodnje in akumulacije energije ter procese, pri katerih se koristno delo opravlja z uporabo shranjene energije (slika 1.1). Fotosinteza - glavna bioenergetski proces na Zemlji. To je kompleksen večstopenjski sistem fotofizikalnih, fotokemičnih in temnobiokemičnih procesov, v katerih se energija sončne svetlobe pretvarja v kemične ali elektrokemične oblike energije. V prvem primeru gre za energijo, ki jo vsebujejo kompleksne organske molekule, v drugem pa za energijo protonskega gradienta na membranah, ki se prav tako pretvori v kemično obliko. V fotosintetskih organizmih kvante sončne svetlobe absorbirajo molekule klorofila in prenesejo svoje elektrone v vzbujeno stanje s povečano energijo. Zaradi energije vzbujenih elektronov v molekulah klorofila fotosintetski sistem fototrofov iz preprostih molekul ogljikovega dioksida in vode sintetizira glukozo in druge organske molekule (aminokisline, maščobne kisline, nukleotidi itd.), iz katerih se kasneje v telesu zgradijo ogljikovi hidrati, beljakovine, maščobe in nukleinske kisline. Produkt teh reakcij je tudi molekularni kisik.

Povzetek enačbe za glavne reakcije fotosinteze:

6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 (glukoza) + 6 O 2,

kje hn - fotonska energija.

Svetovna vloga fotosinteze je izjemno velika. Moč sončnega sevanja je približno 10 26 W. Od tega približno 2 10 17 W doseže površje Zemlje, od te vrednosti približno 4 10 13 W porabijo fotosintetični organizmi za sintezo organskih snovi (Samoilov, 2004). Ta energija podpira življenje na Zemlji. Zaradi njega se letno sintetizira okoli 7.510 10 ton biomase (preračunano na ogljik). Hkrati približno 4 10 10 ton ogljika fiksira fitoplankton v oceanu, 3.510 10 ton pa rastline in fotosintetični mikroorganizmi na kopnem.

Človeštvo porablja produkte fotosinteze v obliki hrane, pri čemer se prehranjuje z organskimi snovmi, ki jih primarno proizvajajo rastline ali sekundarno proizvajajo živali, ki jedo rastline, in v obliki goriva, od katerega se 90% porabi kot predhodno shranjeni produkti fotosinteze - nafta in premog. (ostalo energijo zagotavljajo jedrske in hidroelektrarne).

Pridobivanje energije, ki jo kopičijo fototrofni organizmi, in njena kasnejša uporaba se izvajata v procesih prehrane in dihanja. Pri prehodu skozi prebavni trakt hrana se zdrobi, celice se uničijo in biopolimeri (beljakovine, nukleinske kisline, maščobe in ogljikovi hidrati) se razgradijo v nizkomolekularne monomere (aminokisline, nukleotide, maščobne kisline in sladkorje), ki se v črevesju absorbirajo v kri in transportirajo po celem telesu. Iz njih celice izločajo vodikove atome, ki nosijo visokoenergijske elektrone, katerih energija se lahko delno shrani v obliki molekul adenozin trifosfata (ATP). ATP je univerzalen vir energije, ki se uporablja kot baterija, kjer in ko je treba delovati koristno delo.

Ogljikovi hidrati so naravne organske snovi, katerih formula vsebuje ogljik in vodo. Ogljikovi hidrati lahko našemu telesu zagotovijo energijo, potrebno za njegovo polno delovanje. Na svoj način kemijska struktura, ogljikove hidrate delimo na preprosto in kompleksen.

1. Enostavni ogljikovi hidrati vključujejo tiste, ki jih najdemo v mleku; sadje in sladkarije - mono- in oligosaharidi.
2. Kompleksni ogljikovi hidrati so spojine, kot so škrob, glikogen in celuloza. Najdemo jih v žitih, koruzi, krompirju in živalskih celicah.

ŽIVILA, BOGATA Z OGLJIKOVIMI HIDRATI:

Navedena količina je okvirna količina na 100 g izdelka

Rafiniran sladkor 99,9 g Čebelji med 80,3 g Marmelada 79,4 g

Medenjaki 77,7 g Slamice 69,3 Datlji 69,2 g

Testenine iz moke 1. razreda 68,4 g Biserni ječmen 66,9 g Rozine (rozine) 65,8 g

Jabolčna marmelada 65 g Riž 62,3 g ovseni kosmiči"Hercules" 61,8 g

Pšenična moka 61,5 g Koruzna 61,4 g Ajdova 60,4 g

Dnevna potreba po ogljikovih hidratih Da bi se počutili udobno, je potrebno, da vsaka celica našega telesa prejme potrebno količino energije. Brez tega možgani ne bodo mogli opravljati svojih analitičnih in koordinacijskih funkcij, zato ne bodo posredovali ustreznega ukaza mišicam, kar bo tudi neuporabno. V medicini se ta bolezen imenuje ketoza Da bi to preprečili, je treba v svoj dnevna prehrana potrebno količino ogljikovih hidratov. Za osebo, ki vodi aktiven življenjski slog, njihova dnevna količina ne sme biti nižja od 125 gramov.

Potreba po ogljikovih hidratih se poveča: Kot glavni vir energije, ki vstopa v telo s hrano, se ogljikovi hidrati uporabljajo predvsem med aktivno duševno in telesno dejavnostjo. Posledično je v času velike obremenitve potreba po ogljikovih hidratih največja. Potreba po ogljikovih hidratih se med nosečnostjo in med dojenjem poveča.

Potreba po ogljikovih hidratih se zmanjša: Nizka produktivnost dela in pasiven način življenja zmanjšujeta porabo energije telesa in posledično potrebo po ogljikovih hidratih. Preživljanje vikendov ob gledanju televizije, branju leposlovje ali početje sedeče delo, ki ne zahteva resne porabe energije, lahko varno zmanjšate količino ogljikovih hidratov v največjih dovoljenih mejah, brez škode za telo.

Prebavljivost ogljikovih hidratov Kot že omenjeno, ogljikove hidrate delimo na preprosto in kompleksen. Glede na stopnjo prebavljivosti - naprej hitro-, počasi- in neprebavljivo ogljikovi hidrati v telesu najprej vključujejo ogljikove hidrate, kot so glukoze, fruktoze in galaktoze. Ti ogljikovi hidrati spadajo v razred tako imenovanih monosaharidov in jih telo hitro absorbira. Izdelki, ki vsebujejo hitro prebavljive ogljikove hidrate: med, karamela, banane, čokolada, datumi itd. Najpomembnejši ogljikov hidrat za nas je glukoza. Ona je tista, ki je odgovorna za oskrbo telesa z energijo. Če pa vprašate, kaj se zgodi s fruktoza in galaktoza, potem ne skrbite, ne gredo v nič. Pod vplivom fizičnih kemične reakcije, ki prehajajo skozi telo, se ponovno pretvorijo v molekule glukoze kompleksni ogljikovi hidrati. Kot je navedeno zgoraj, jih najdemo v živalskih celicah in rastlinskih tkivih in se običajno absorbirajo počasi. Rastlinske ogljikove hidrate pa delimo na prebavljive in neprebavljive. Prebavljivi škrob je sestavljen iz molekul glukoze, ki so razporejene na poseben način, tako da se razgradijo dlje. Celuloza Vendar kljub temu, da spada tudi med ogljikove hidrate, našemu telesu ne daje energije, saj je netopen del rastlinske celice. Vendar pa aktivno sodeluje tudi v procesu prebave. Verjetno ste ga videli na policah trgovin, lekarn ali pri distributerjih omrežna podjetja zdravila, ki vsebujejo rastlinske vlaknine . To je rastlinska celuloza, ki deluje kot krtača in čisti stene našega prebavnega trakta vseh vrst onesnaževalcev. Glikogen stoji ločeno. Ko se sprošča po potrebi, deluje kot neke vrste skladišče glukoze, ki se v zrnati obliki odlaga v citoplazmi jetrnih celic, pa tudi v mišično tkivo. Ko naslednji del ogljikovih hidratov vstopi v telo, se nekateri od njih takoj pretvorijo v glikogen, tako rekoč "za deževen dan". Kar ni spremenjeno v molekule glikogena, gre v predelavo, katere namen je pridobivanje energije.

Koristne lastnosti ogljikovih hidratov in njihov učinek na telo Ogljikovi hidrati niso le odlični vir hrane energijo za telo, ampak tudi vključeni v strukturo celične membrane, čistijo telo toksinov (celuloze), sodelujejo pri zaščiti telesa pred virusi in bakterijami, igrajo pomembno vlogo pri ustvarjanju močne imunosti. Uporablja se v različnih vrstah proizvodnje. IN živilska industrija Uporabljajo se na primer škrob, glukoza in pektin. Za proizvodnjo papirja, tekstila ter aditiv za živila, uporablja se celuloza. Alkoholi, pridobljeni s fermentacijo ogljikovih hidratov, se uporabljajo v medicini in farmakologiji.

Katere ogljikove hidrate imate najraje? V prehrani je treba upoštevati delež hitro in počasi prebavljivih ogljikovih hidratov. Prvi so dobri, ko je treba hitro pridobiti določeno količino energije, namenjeno opravljanju določenega dela. Na primer zato, da bi se hitreje in bolje pripravili na izpite. V tem primeru lahko zaužijete določeno količino hitro prebavljivih ogljikovih hidratov (med, čokolada, sladkarije itd.). Športniki uživajo tudi "hitre" ogljikove hidrate med in po nastopih, za hitro okrevanje moč, če delo lahko traja dolgo časa, nato v v tem primeru Bolje je uživati ​​"počasne" ogljikove hidrate. Ker njihova cepitev zahteva več časa, bo sproščanje energije potekalo skozi celotno obdobje dela. Če v tem primeru uživate hitro prebavljive ogljikove hidrate, poleg tega v količini, ki je potrebna za delovanje dolgo delo, se lahko zgodi kaj nepopravljivega Energija se bo hitro in množično sprostila. In velika količina neobvladljive energije je podobna kroglasta strela, ki lahko povzroči nepopravljivo škodo zdravju. Pogosto živčni sistem trpi zaradi takšnega sproščanja energije, pri katerem lahko pride do preprostega kratkega stika, kot v običajnih električnih omrežjih. V tem primeru začne delovati nepravilno in oseba se spremeni v živčno bitje, ki ni sposobno izvajati natančnih dejanj, ki vključujejo fine motorične sposobnosti rok.

Znaki pomanjkanja ogljikovih hidratov v telesu

Depresija, apatija in izguba moči so lahko prvi znaki pomanjkanja ogljikovih hidratov v telesu. Če se prehrana ne normalizira s prilagoditvijo prehrane zahtevana količinaživila z ogljikovimi hidrati, se lahko stanje poslabša. Naslednja faza je uničenje vitalnih beljakovin v telesu. Vse to je posledica toksičnih poškodb možganov, ki trpijo zaradi pomanjkanja ogljikovih hidratov. Zdravniki to bolezen imenujejo ketoza.

Znaki presežka ogljikovih hidratov v telesu

hiperaktivnost, prekomerno telesno težo, tresenje telesa in nezmožnost koncentracije lahko kažejo na presežek ogljikovih hidratov v telesu. Prvič, živčni sistem trpi zaradi presežka ogljikovih hidratov, drugi organ, ki trpi zaradi presežka energije, je trebušna slinavka. Nahaja se v levem hipohondriju. Telo žleze je podolgovata tvorba dolžine 14-22 cm in širine 3-9 cm. Poleg tega, da proizvaja sok trebušne slinavke, bogat z encimi, potrebnimi za prebavo, sodeluje tudi pri presnovi ogljikovih hidratov. To se zgodi zaradi tako imenovanih Langenhartsovih otočkov, ki pokrivajo celotno zunanjo površino žleze. Proizvajajo snov, pogovorno imenovano insulin. Prav ta hormon trebušne slinavke je odgovoren za to, ali bo človek imel težave z ogljikovimi hidrati ali ne. Pogosto in prekomerno uživanje hrane, ki zvišuje raven insulina v krvi (»hitri« ogljikovi hidrati), lahko povzroči sladkorno bolezen tipa II, hipertenzijo in srčno-žilne bolezni.

KAJ JE GLIKEMIČNI INDEKS?

Danes velika pozornost se osredotoča na glikemični indeks živil. Najpogosteje takšne podatke uporabljajo športniki in drugi ljudje, ki sanjajo o tem, da bi bili zdravi in ​​shujšali. Glikemični indeks (GI) je merilo, koliko hrana zviša raven sladkorja v krvi. Glukoza se vzame kot absolutna vrednost z GI 100 %. Živila z visokim GI najpogosteje vključujejo živila, ki vsebujejo enostavni ogljikovi hidratiživila s kompleksnimi ogljikovimi hidrati imajo običajno nizek GI.

Mnogi od vas poznate bolezen, imenovano sladkorna bolezen. Pri nekaterih je na srečo minilo, drugi pa so prisiljeni piti in si vbrizgavati inzulin več let. Ta bolezen je posledica nezadostne količine hormona inzulina v telesu.

Kaj se zgodi, ko je količina dobavljene glukoze višja od zahtevane ravni? Za njegovo predelavo se pošljejo dodatne količine insulina. Vendar je treba upoštevati, da imajo otoki Langengarts, ki so odgovorni za njegovo proizvodnjo, eno neprijetno lastnost. Ko inzulin v enem ali drugem otočku hiti naproti delu ogljikovih hidratov, se sam otoček skrči in ne proizvaja več inzulina.

Zdi se, da bi morali drugi otoki prevzeti njegovo mesto in nadaljevati njegovo veliko poslanstvo. Ampak ne, zaradi sodobne ekologije je naše telo izgubilo sposobnost proizvajanja novih otočkov. Zato, da bi se izognili sladkorni bolezni na vrhuncu svojega življenja, ne bi smeli uživati ​​velikih količin hitro prebavljivih ogljikovih hidratov. Bolje je razmišljati o tistih ogljikovih hidratih, ki vam ne bodo škodovali, ampak vam bo njihovo uživanje koristilo dobre volje in dolga leta aktivnega življenjskega sloga.

OGLJIKOVI HIDRATI V BOJU ZA VITKOST IN LEPOTO

Tistim, ki želijo ostati vitki in fit, nutricionisti priporočajo uživanje počasi prebavljivih ogljikovih hidratov, ki jih najdemo v zelenjavi, vključno s stročnicami, nekaterim sadjem in žitaricami. Ta živila potrebujejo dlje časa, da jih telo absorbira, zato se občutek sitosti ohrani dlje časa.

Kar zadeva energijsko vrednost ogljikovih hidratov, se izračuna na naslednji način.

Ker je 1 gram ogljikovih hidratov sposoben proizvesti energijo v količini 4,1 kilokalorij, potem bo z aktivnim življenjskim slogom (dnevna norma 125 gramov) oseba prejela 512,5 kilokalorij iz zaužitih ogljikovih hidratov. Manj aktivna oseba zahteva le 410 kilokalorij, z dnevna norma ogljikovi hidrati 100 gramov.

OGLJIKOVI HIDRATI IN ZDRAVJE

Spodaj predstavljamo približen seznam izdelkov, na katere morate biti pozorni. posebna pozornost. To so počasi prebavljivi ogljikovi hidrati, ki lahko povzročijo največja korist na vaše zdravje.

Na prvem mestu imamo ovsene kosmiče, riž in ajdove kaše. Potem pridejo rž in pšenični kruh iz polnozrnate moke. Nato se naš seznam nadaljuje z grahom in fižolom. In konča se s krompirjem in testenine od trde sorte pšenica.

Kar zadeva »hitre« ogljikove hidrate, namesto tort in peciva pojejte eno banano, nekaj datljev, rozin ali žlico ajdovega ali lipovega medu. Ta količina bo zadostovala za izvedbo kratkega, a zahtevnega velika količina energija dela.

No, zaključimo in upamo, da bosta vaš razum in občutek za sorazmernost ohranila vaše zdravje več let. Želim vam zdravje in dolgo življenje!

Glavni viri energije za telo so ogljikovi hidrati, beljakovine, mineralne soli, maščobe, vitamini. Zagotavljajo njegovo normalno delovanje in omogočajo nemoteno delovanje telesa. Hranila so vir energije v človeškem telesu. Poleg tega delujejo kot gradbeni material, saj spodbujajo rast in razmnoževanje novih celic, ki se pojavijo namesto odmrlih. V obliki, kot jih zaužijemo, jih telo ne more absorbirati in uporabiti. Samo voda, pa tudi vitamini in mineralne soli, se prebavijo in absorbirajo v obliki, v kateri so dobavljeni.

Glavni viri energije za telo so beljakovine, ogljikovi hidrati in maščobe. V prebavnem traktu so podvrženi ne le fizičnim vplivom (zmleti in zdrobljeni), temveč tudi kemičnim pretvorbam, ki nastanejo pod vplivom encimov, ki jih najdemo v soku posebnih prebavnih žlez.

Struktura beljakovin

Rastline in živali vsebujejo določeno snov, ki je osnova življenja. Ta spojina je beljakovina. Proteinska telesa je leta 1838 odkril biokemik Gerard Mulder. On je bil tisti, ki je oblikoval teorijo beljakovin. Beseda "protein" izvira iz grščine in pomeni "prvo mesto". Približno polovico suhe teže katerega koli organizma sestavljajo beljakovine. Pri virusih se ta vsebnost giblje od 45 do 95 odstotkov.

Ko razpravljamo o tem, kaj je glavni vir energije v telesu, ne moremo prezreti beljakovinskih molekul. Zavzemajo posebno mesto v biološke funkcije in pomen.

Funkcije in lokacija v telesu

Približno 30 % beljakovinskih spojin se nahaja v mišicah, približno 20 % v kitah in kosteh, 10 % pa v koži. Najpomembnejši encimi za organizme so tisti, ki nadzorujejo presnovne kemijske procese: prebavo hrane, delovanje žlez notranje izločanje, delovanje možganov, mišična aktivnost. Tudi majhne bakterije vsebujejo na stotine encimov.

Beljakovine so bistveni del živih celic. Vsebujejo vodik, ogljik, dušik, žveplo, kisik, nekatere pa tudi fosfor. Bistveni kemični element, ki ga vsebujejo beljakovinske molekule, je dušik. Zato se te organske snovi imenujejo spojine, ki vsebujejo dušik.

Lastnosti in preoblikovanje beljakovin v telesu

Ko pridejo v prebavni trakt, se razgradijo v aminokisline, ki se absorbirajo v kri in uporabijo za sintezo za telo specifičnega peptida, nato pa oksidirajo v vodo in ogljikov dioksid. Ko se temperatura dvigne, beljakovinska molekula koagulira. Znane so molekule, ki se lahko v vodi raztopijo le pri segrevanju. Takšne lastnosti ima na primer želatina.

Po absorpciji hrana najprej konča v ustna votlina, nato se premika vzdolž požiralnika in vstopi v želodec. Vsebuje kislo reakcijo okolja, ki je zagotovljeno klorovodikova kislina. IN želodčni sok obstaja ena, ki razgradi proteinske molekule v albumoze in peptone. Ta snov je aktivna le v kislem okolju. Hrana, ki je vstopila v želodec, lahko tam ostane 3-10 ur, odvisno od njenega agregatnega stanja in narave. Pankreasni sok je alkalen in vsebuje encime, ki lahko razgradijo maščobe, ogljikove hidrate in beljakovine.

Med njegovimi glavnimi encimi je tripsin, ki se nahaja v soku trebušne slinavke v obliki tripsinogena. Ni sposoben razgraditi beljakovin, vendar se ob stiku s črevesnim sokom spremeni v učinkovina- enterokinaza. Tripsin razgradi beljakovinske spojine v aminokisline. Predelava hrane se konča v tankem črevesu. Če v dvanajstniku in želodcu maščobe, ogljikovi hidrati in beljakovine skoraj popolnoma razpadejo, se v tankem črevesu hranila popolnoma razgradijo in reakcijski produkti se absorbirajo v kri. Postopek poteka skozi kapilare, od katerih se vsaka približa resicam, ki se nahajajo na steni tankega črevesa.

Presnova beljakovin

Ko se beljakovine v prebavnem traktu popolnoma razgradijo na aminokisline, se te absorbirajo v kri. Vsebuje tudi majhno količino polipeptidov. Iz aminokislinskih ostankov v telesu živega bitja se sintetizira specifična beljakovina, ki jo potrebuje človek ali žival. Proces nastajanja novih beljakovinskih molekul poteka v živem organizmu neprekinjeno, saj se odmirajo celice kože, krvi, črevesja in sluznice, na njihovem mestu pa se oblikujejo mlade celice.

Da bi lahko potekala sinteza beljakovin, je potrebno, da pridejo v prebavni trakt skupaj s hrano. Če polipeptid vnesemo v krvni obtok mimo prebavnega trakta, ga človeško telo ne more uporabiti. Tak postopek lahko negativno vpliva na stanje človeško telo, povzročajo številne zaplete: vročino, paralizo dihanja, srčno popuščanje, splošne krče.

Beljakovin ni mogoče nadomestiti z drugimi hranili, saj so za njihovo sintezo v telesu potrebne aminokisline. Nezadostna količina teh snovi vodi do zamude ali začasne ustavitve rasti.

saharidi

Začnimo z dejstvom, da so ogljikovi hidrati glavni vir telesna energija. Predstavljajo eno glavnih skupin organske spojine ki jih naše telo potrebuje. Ta vir energije za žive organizme je primarni produkt fotosinteze. Ohranjanje pri življenju rastlinska celica ogljikovi hidrati lahko nihajo v območju 1-2 odstotka, v nekaterih primerih pa ta številka doseže 85-90 odstotkov.

Glavni viri energije za žive organizme so monosaharidi: glukoza, fruktoza, riboza.

Ogljikovi hidrati vsebujejo atome kisika, vodika in ogljika. Na primer, glukoza, vir energije v telesu, ima formulo C6H12O6. Obstaja delitev vseh ogljikovih hidratov (po strukturi) na preproste in kompleksne spojine: mono- in polisaharide. Glede na število ogljikovih atomov delimo monosaharide v več skupin:

• trioze;
• tetroze;
• pentoze;
• heksoze;
• heptoze.

Monosaharidi, ki imajo pet ali več ogljikovih atomov, lahko tvorijo obročasto strukturo, če se raztopijo v vodi.

Glavni vir energije v telesu je glukoza. Deoksiriboza in riboza sta ogljikova hidrata, ki sta posebej pomembna za nukleinske kisline in ATP.

Glukoza je glavni vir energije v telesu. Biosinteza številnih organskih spojin je neposredno povezana s procesi pretvorbe monosaharidov, pa tudi s procesom odstranjevanja strupenih spojin iz njih, ki prihajajo od zunaj ali nastanejo kot posledica razgradnje beljakovinskih molekul.

Posebnosti disaharidov

Monosaharidi in disaharidi so glavni vir energije za telo. Ko se monosaharidi združijo, pride do eliminacije in produkt interakcije je disaharid.

Tipični predstavniki te skupine so saharoza (trsni sladkor), maltoza (sladni sladkor), laktoza (mlečni sladkor).

Takšen vir energije za telo kot disaharidi si zasluži podrobno študijo. Dobro se topijo v vodi in imajo sladek okus. Prekomerna uporaba saharoza povzroča resne težave v telesu, zato je tako pomembno upoštevati pravila.

Polisaharidi

Odličen vir energije za telo so snovi, kot so celuloza, glikogen in škrob.

Prvič, katerega koli od njih je mogoče obravnavati kot vir energije za človeško telo. V primeru njihove encimske cepitve in razpada se sprosti velika količina energije, ki jo živa celica porabi.

Ta vir energije za telo opravlja tudi druge pomembne funkcije. Na primer, hitin in celuloza se uporabljata kot gradbeni material. Polisaharidi so odlični za telo kot rezervne spojine, saj se ne topijo v vodi in nimajo kemičnega ali osmotskega učinka na celico. Takšne lastnosti jim omogočajo dolgotrajno preživetje v živi celici. V dehidrirani obliki lahko polisaharidi povečajo maso shranjenih izdelkov zaradi prihranka prostornine.

Takšen vir energije za telo se lahko upre patogenim bakterijam, ki vstopajo v telo skupaj s hrano. Po potrebi hidroliza pretvori rezervne polisaharide v enostavni sladkorji.

Presnova ogljikovih hidratov

Kako se obnaša glavni vir energije v telesu? Ogljikovi hidrati so večinoma v obliki polisaharidov, na primer v obliki škroba. Zaradi hidrolize iz njega nastane glukoza. Monosaharid se absorbira v kri in se zaradi več vmesnih reakcij razgradi na ogljikov dioksid in vodo. Po končni oksidaciji se sprosti energija, ki jo telo porabi.

Proces razgradnje škroba poteka neposredno v ustni votlini, encim ptialin deluje kot katalizator reakcije. V tankem črevesju se ogljikovi hidrati razgradijo v monosaharide. V kri se absorbirajo predvsem v obliki glukoze. Postopek poteka v zgornji deličrevesja, nižjih ogljikovih hidratov pa skoraj ni. Skupaj s krvjo saharidi vstopijo v portalno veno in dosežejo jetra. V primeru, da je koncentracija sladkorja v človeška kri je 0,1%, ogljikovi hidrati prehajajo skozi jetra in končajo v splošnem krvnem obtoku.

Potrebno je vzdrževati stalno količino sladkorja v krvi približno 0,1%. Ko presežek saharidov vstopi v kri, se presežek kopiči v jetrih. Ta proces spremlja oster padec krvni sladkor.

Spremembe ravni sladkorja v telesu

Če je v hrani prisoten škrob, to ne vodi do velikih sprememb krvnega sladkorja, saj proces hidrolize polisaharida traja dolgo. Če odmerek sladkorja ostane približno 15-200 gramov, ga opazimo močno povečanje njegovo vsebnost v krvi. Ta proces se imenuje prehranska ali prehrambena hiperglikemija. Presežek sladkorja izločajo ledvice, zato urin vsebuje glukozo.

Ledvice začnejo odstranjevati sladkor iz telesa, če njegova raven v krvi doseže 0,15-0,18%. Podoben pojav se pojavi, ko se naenkrat zaužije velika količina sladkorja, mine dovolj hitro, ne da bi privedlo do resnih motenj presnovni procesi v telesu.

Če je intrasekretorna funkcija trebušne slinavke motena, se pojavi bolezen, kot je diabetes mellitus. Spremlja ga znatno povečanje količine sladkorja v krvi, zaradi česar jetra izgubijo sposobnost zadrževanja glukoze, posledično pa se sladkor iz telesa izloča z urinom.

Znatna količina glikogena se lahko odloži v mišicah, kjer je potrebna med kemičnimi reakcijami, ki nastanejo med krčenjem mišic.

O pomenu glukoze

Pomen glukoze za živ organizem ni omejen le na njeno energijsko funkcijo. Potreba po glukozi se poveča med težkimi napori fizično delo. Ta potreba se zadovolji z razgradnjo glikogena v jetrih v glukozo, ki vstopi v kri.

Ta monosaharid se nahaja tudi v protoplazmi celic, zato je potreben za tvorbo novih celic, glukoza je še posebej pomembna med rastjo. Ta monosaharid je še posebej pomemben za popolno delovanje centralnega živčnega sistema. Takoj, ko koncentracija krvnega sladkorja pade na 0,04 %, se pojavijo krči in oseba izgubi zavest. To je neposredna potrditev, da nizek krvni sladkor povzroči takojšnjo motnjo centralnega živčnega sistema. Če bolniku vbrizgamo glukozo v kri ali mu ponudimo sladko hrano, vse motnje izginejo. Pri dolgotrajnem nizkem krvnem sladkorju se razvije hipoglikemija. To vodi do resnih motenj v delovanju telesa, kar lahko povzroči njegovo smrt.

Na kratko o maščobah

Maščobe lahko štejemo za še en vir energije za živi organizem. Vsebujejo ogljik, kisik in vodik. Maščobe so kompleksne kemijska struktura, so spojine polihidričnega alkohola glicerola in maščobnih karboksilnih kislin.

Med prebavnimi procesi se maščoba razgradi na sestavne dele, iz katerih je pridobljena. To so maščobe sestavni del protoplazme najdemo v tkivih, organih in celicah živega organizma. Upravičeno veljajo za odličen vir energije. Razgradnja teh organskih spojin se začne v želodcu. Želodčni sok vsebuje lipazo, ki pretvarja molekule maščobe v glicerol in karboksilno kislino.

Glicerin se dobro absorbira, saj je dobro topen v vodi. Žolč se uporablja za raztapljanje kislin. Pod njegovim vplivom se učinkovitost lipaze na maščobo poveča do 15-20-krat. Hrana se premika iz želodca v dvanajstniku, kjer se pod vplivom soka nadalje razgradi na produkte, ki se lahko absorbirajo v limfo in kri.

Nato se živilska kaša premika skozi prebavni trakt in vstopi tanko črevo. Tu pride do njegove popolne razcepitve pod vplivom črevesni sok, kot tudi absorpcijo. Za razliko od produktov razgradnje beljakovin in ogljikovih hidratov se snovi, pridobljene s hidrolizo maščob, absorbirajo v limfo. Glicerin in milo se po prehodu skozi celice črevesne sluznice ponovno povežeta in tvorita maščobo.

Če povzamemo, ugotavljamo, da so glavni viri energije za človeško telo in živali beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati. Zahvaljujoč presnovi ogljikovih hidratov in beljakovin, ki jo spremlja tvorba dodatne energije, živi organizem deluje. Zato ne bi smeli dolgo časa hoditi na diete in se omejiti na določen mikroelement ali snov, sicer lahko to negativno vpliva na vaše zdravje in dobro počutje.

Povzetek o ekologiji

Glavni vir energije, ki določa toplotno bilanco in toplotni režim zemeljske biosfere, je sevalna energija Sonca.

Sonce osvetljuje in greje Zemljo ter oskrbuje z energijo, ki jo zelene rastline porabijo za sintezo spojin, ki podpirajo njihovo življenje in jih kot hrano zaužijejo skoraj vsi drugi organizmi. Poleg tega sončna energija podpira kroženje bistvenih kemikalije in je gonilna sila podnebnih in meteoroloških sistemov, ki prerazporejajo toploto in vlago na zemeljski površini.

Sončna energija se oddaja v vesolje kot spekter ultravijolične, vidne svetlobe, infrardečega sevanja in drugih oblik sevalne ali elektromagnetne energije.

Zemljino površje sega predvsem blizu ultravijolično sevanje, vidna svetloba in bližnje infrardeče sevanje. Približno 34 % sončne sevalne energije, ki doseže zemeljsko površje, se nemudoma odbije nazaj v vesolje od oblakov, prahu in drugih snovi v atmosferi, pa tudi od same zemeljske površine. Velika večina od preostalih 66 % gre za ogrevanje ozračja in zemlje, izhlapevanje in kroženje vode ter se pretvori v energijo vetra. In le majhen del te energije (0,5 %) zelene rastline zajamejo in uporabijo v procesu fotosinteze za tvorbo organskih spojin, potrebnih za ohranjanje življenja organizmov.

Glavni delež škodljivega ionizirajočega sevanja Sonca. Zlasti ultravijolično sevanje absorbirajo molekule ozona (O3) v zgornji atmosferi (stratosferi) in vodna para v spodnji atmosferi. Brez tega zaščitnega učinka večina moderne oblikeživljenje na Zemlji ne bi moglo obstajati.

Vse življenje na Zemlji torej obstaja zaradi neonesnažujoče in skoraj večne sončne energije, katere količina je relativno stalna in v izobilju.

Rastline porabijo le 0,5 % sončne svetlobe, ki doseže Zemljo. Tudi če bi ljudje živeli samo od sončne energije, bi je porabili še manj. Tako je sončna energija, ki doseže Zemljo, povsem dovolj za zadovoljitev vseh možnih potreb človeštva. Ker se vsa sončna energija na koncu spremeni v toploto, povečanje njene uporabe za gospodarske potrebe ne bi smelo vplivati ​​na dinamiko biosfere. Sončna energija je popolnoma čista energija, na voljo v neizčrpni količini in po stalni ceni (brezplačno). Na njen prejem ne vplivajo politični embargo in gospodarske težave. Hkrati je preveč razpršen: da bi lahko služil človeštvu, mora biti skoncentriran, in ta ovira je povsem premagljiva.

Ko govorimo o energiji, se je treba zavedati, da je energija sposobnost proizvajanja dela ali izmenjave toplote med dvema predmetoma, ki imata različne temperature. Energija se razlikuje glede na kakovost ali sposobnost opravljanja koristnega dela. Kakovost energije je merilo njegove učinkovitosti. Visoka kakovost energije za katero je značilna visoka stopnja urejenosti ali koncentracije in zato visoka sposobnost za ustvarjanje koristnega dela. Primeri nosilcev takih oblik energije so elektrika, premog, bencin, koncentrirana sončna energija, pa tudi visokotemperaturna toplota itd. Energija nizke kakovosti zanj je značilna motnja in nizka sposobnost za koristno delo. Primer nosilca takšne energije je nizkotemperaturna toplota v zraku okoli nas, v reki, jezeru ali oceanu. na primer skupna količina toplota noter Atlantski ocean znatno presega količino visokokakovostne energije v naftnih vrtinah Savdske Arabije. Toda toplota se v oceanu tako razprši, da je ne moremo uporabiti.

Ko govorimo o energiji, se moramo spomniti dveh zakonov narave, ki jima je energija podrejena.

Prvi zakon termodinamike (zakon o ohranitvi energije): energija ne nastaja in ne izginja, le prehaja iz ene oblike v drugo. Zakon nakazuje, da zaradi transformacije energije nikoli ne moremo pridobiti več, kot je bilo porabljeno: izhodna energija je vedno enaka njenemu vložku; Ne morete dobiti nekaj iz nič; za vse morate plačati.

Drugi zakon termodinamike: Pri vsaki transformaciji energije se del energije izgubi v obliki toplote. Ta nizkotemperaturna toplota se običajno razprši v okolju in ne more opravljati koristnega dela.

Ko bencin izgoreva visokokakovostno kemično energijo v avtomobilskem motorju, se približno 1 % pretvori v mehansko in električno energijo, preostalih 99 % pa se razprši v okolju kot odpadna toplota in se na koncu izgubi v vesolju. V žarnici z žarilno nitko 5% električna energija se pretvori v koristno svetlobno sevanje, 95 % pa se v obliki toplote razprši v okolju. Po prvem zakonu termodinamike energije nikoli ne more biti izčrpano, ker je ni mogoče niti ustvariti niti uničiti. Toda po drugem zakonu termodinamike se skupna količina koncentrirane visokokakovostne energije, ki jo lahko dobimo iz vseh virov, nenehno zmanjšuje in spreminja v nizkokakovostno energijo. Ne samo, da iz nič ne moremo dobiti nečesa, ne moremo motiti usklajenosti kakovosti energije.

Večina sončnega sevanja, ki ga zemeljsko površje ne odbije, se v skladu z drugim zakonom termodinamike pretvori v nizkotemperaturno toplotno energijo (dalečno IR sevanje) in seva nazaj v vesolje; Količina energije, vrnjene v vesolje kot toplota, je odvisna od prisotnosti molekul vode, ogljikovega dioksida, metana, dušikovega oksida, ozona in nekaterih oblik trdnih delcev v ozračju. Te snovi, ki delujejo kot selektivni filter, omogočajo nekaterim visokokakovostnim oblikam sončne sevalne energije, da preidejo skozi ozračje na zemeljsko površje, hkrati pa zadržijo in absorbirajo (in ponovno sevajo nazaj) del nastali tok toplotnega sevanja nizke kakovosti z Zemlje.

Eden od najpomembnejše lastnosti stanje termodinamičnega sistema je entropija (transformacija – <греч.>) - razmerje med količino toplote, vneseno v sistem ali odvzeto iz sistema, in termodinamično temperaturo: dS = dQ/T . Lahko trdimo, da entropija označuje količino energije v sistemu, ki ni na voljo za opravljanje dela, torej ni na voljo za uporabo. Sistem ima nizko entropijo, če nenehno razpršuje urejeno energijo in jo pretvarja v drugo, manj urejeno obliko, na primer pretvorba svetlobe ali energije hrane v toplotno energijo. Zato je entropija pogosto opredeljena kot merilo neurejenosti sistema. Najpomembnejša lastnost organizmov je njihova sposobnost ustvarjanja in vzdrževanja visoke stopnje notranjega reda, tj. stanja nizke entropije.

Vsako segreto telo, tudi živo, bo oddajalo toploto, dokler njegova temperatura ne bo enaka temperaturi okolja. Konec koncev se lahko energija katerega koli telesa razprši v toplotni obliki, po kateri se vzpostavi stanje termodinamičnega ravnovesja in kakršni koli energetski procesi postanejo nemogoči, to pomeni, da sistem pride v stanje največje entropije ali minimalnega reda.

Da se entropija organizma ne poveča zaradi nenehnega razprševanja energije s pretvorbo iz oblik z visoko stopnjo urejenosti (na primer kemična energija hrane) v toplotno obliko z minimalno stopnjo redu, mora organizem nenehno akumulirati urejeno energijo od zunaj, torej črpati »urejenost« oziroma negativno entropijo od zunaj.

Živi organizmi črpajo negativno entropijo iz hrane s pomočjo urejenosti svoje kemične energije. Da bi imeli ekološki sistemi in biosfera kot celota možnost pridobivanja negativne entropije iz okolja, je potrebna energetska subvencija, ki se v resnici pridobi v obliki brezplačne sončne energije. Rastline v procesu avtotrofnega prehranjevanja – fotosinteze ustvarjajo organske snovi s povečana raven svojo urejenost kemične vezi, kar povzroči zmanjšanje entropije. Rastlinojedci jedo rastline, te pa plenilci itd.

FIZIOLOGIJA METABOLIZMA IN ENERGIJE. RACIONALNA PREHRANA.

Načrt predavanja.

Pojem metabolizma v telesu živali in človeka. Viri energije v telesu.

Osnovni pojmi in definicije fiziologije metabolizma in energije.

Študijske metode energetski metabolizem pri ljudeh.

Koncept racionalna prehrana. Pravila za pripravo obrokov hrane.

Pojem metabolizma v telesu živali in človeka.

Viri energije v telesu.

Človeško telo je odprt termodinamičen sistem, za katerega je značilna prisotnost metabolizma in energije. Presnova in energija je kombinacija fizikalnih, biokemičnih in fizioloških procesov

preoblikovanje snovi in ​​energije v človeškem telesu ter izmenjava snovi in ​​energije med telesom in okoljem. Te procese, ki potekajo v človeškem telesu, preučujejo številne vede: biofizika, biokemija, molekularna biologija, endokrinologija in seveda fiziologija.

Presnova in presnova energije sta med seboj tesno povezana, vendar ju zaradi poenostavitve konceptov obravnavamo ločeno. Presnova (metabolizem)

- niz kemičnih in fizičnih transformacij, ki se pojavljajo v telesu in zagotavljajo njegovo življenjsko aktivnost v povezavi z zunanjim okoljem.

V metabolizmu obstajata dve smeri procesov v povezavi s telesnimi strukturami: asimilacija ali anabolizem in disimilacija ali katabolizem. Asimilacija

(anabolizem) – skupek procesov za nastanek žive snovi. Ti procesi porabljajo energijo. Disimilacija

(katabolizem) – skupek procesov razpadanja žive snovi. Kot rezultat disimilacije se energija reproducira.

Življenje živali in ljudi je enotnost procesov asimilacije in disimilacije. Dejavniki, ki povezujejo te procese, sta dva sistema:

NADP (oksidiran) – NADP (reduciran), kjer je NADP nikotin amid difosfat.

Posredovanje teh povezav med procesi asimilacije in disimilacije je zagotovljeno z dejstvom, da molekule ATP in NADP delujejo kot univerzalni akumulatorji biološke energije, njen nosilec, nekakšna "energijska valuta" telesa. Preden pa se energija akumulira v molekulah ATP in NADP, jo je treba črpati iz hranilnih snovi, ki pridejo v telo s hrano. Ta hranila so beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati, ki jih poznate. K temu je treba dodati, da hranila opravljajo ne samo funkcijo dobaviteljev energije, temveč tudi funkcijo dobaviteljev gradbenega materiala (plastična funkcija) za celice, tkiva in organe. Vloga različnih hranil pri zadovoljevanju plastičnih in energetskih potreb telesa ni enaka. Ogljikovi hidrati opravljajo predvsem energetsko funkcijo, plastična funkcija ogljikovih hidratov je nepomembna. Maščobe enako opravljajo energetske in plastične funkcije. Beljakovine so glavni gradbeni material za telo, pod določenimi pogoji pa so lahko tudi viri energije.

Viri energije v telesu.

Kot je navedeno zgoraj, so glavni vir energije v telesu hranila: ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine. Sprostite energijo, ki jo vsebuje hranila ah, v človeškem telesu poteka v treh fazah:

1. stopnja Beljakovine se razgradijo v aminokisline, ogljikovi hidrati v heksoze, na primer glukozo ali fruktozo, maščobe v glicerol in maščobne kisline. V tej fazi telo večinoma porablja energijo za razgradnjo snovi.

2. stopnja. Aminokisline, heksoze in maščobne kisline se med biokemičnimi reakcijami pretvorijo v mlečno in piruvično kislino ter acetil koencim A. V tej fazi se iz hranilnih snovi sprosti do 30 % potencialne energije.

3. stopnja. Pri popolni oksidaciji se vse snovi razgradijo na CO 2 in H 2 O. Na tej stopnji se v Krebsovem presnovnem kotlu sprosti preostala energija, približno 70 %. Vendar se vsa sproščena energija ne akumulira v kemično energijo ATP. Nekaj ​​energije se razprši v okolje. To toploto imenujemo primarna toplota (Q 1). Energija, ki jo akumulira ATP, se nato porabi za različne vrste delo v telesu: mehanski, električni, kemični in aktivni transport. V tem primeru se del energije izgubi v obliki tako imenovane sekundarne toplote Q 2. Glej diagram 1.

Ogljikovi hidrati

Biološka oksidacija

n 2 O + CO 2 + Q 1 + ATP

Mehansko delo

+ Q 2