Przeczytaj
Źródła energii w pożywieniu
Wszystkie procesy życiowe wymagają energii. Dla człowieka jedynym jej źródłem jest pożywienie, a dokładniej – energia chemiczna w nim zawarta. W procesie utleniania makroskładników znajdujących się w pożywieniu energia ta jest uwalniana i zamieniana na energię cieplną (pozwalającą na utrzymanie stałej temperatury ciała), energię mechaniczną (umożliwiającą skurcze mięśni), energię elektryczną (warunkującą przewodzenie impulsów nerwowych) czy też inne postacie energii chemicznej zgromadzonej w ATPATP.
Ilość energii, jaka uwalnia się w wyniku spalania poszczególnych składników pokarmowych, określana jest jako wartość energetyczna pożywienia i wyraża się ją według układu SI w kilodżulach (kJ) lub zwyczajowo w kilokaloriach (kcal).
1 kaloria (cal) to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 grama wody o 1°C przy ciśnieniu 1 atmosfery.
1 kcal = 1000 cal (kalorii)
1 kcal = 4,184 kJ (kilodżula)
1 kJ = 0,239 kcal (kilokalorii)
Głównymi źródłami energii są węglowodany i tłuszcze, a także – przy niewystarczającej dostępności tych źródeł energii – białka. Poniższa tabela przedstawia ilość energii, jaką może uzyskać organizm z 1 g tych składników pokarmowych.
Tabela 1. Ilość energii uzyskiwana z 1 g różnych składników pokarmowych [kcal] lub [kJ] (wg W. Atwatera)
Składnik pokarmowy | Ilość energii |
---|---|
Białka | 4 kcal lub 17 kJ |
Węglowodany | 4 kcal lub 17 kJ |
Tłuszcze | 9 kcal lub 38 kJ |
Indeks górny M. Jarosz (red.), Normy żywienia dla populacji Polski. Instytut Żywności i Żywienia, Warszawa 2017. Indeks górny koniecM. Jarosz (red.), Normy żywienia dla populacji Polski. Instytut Żywności i Żywienia, Warszawa 2017.
Francuski chemik Antoine Laurent Lavoisier (1743–1794) udowodnił, że procesy przebiegające w żywych organizmach są zbliżone do fizycznego spalania. Stwierdził, że powietrze wdychane zawiera więcej tlenu, a mniej dwutlenku węgla i wody niż powietrze wydychane. Zauważył też, że ulatnia się wtedy pewna ilość energii cieplnej, którą zmierzył za pomocą samodzielnie skonstruowanego przyrządu do pomiaru ciepła (kalorymetru).
Zapotrzebowanie energetyczne organizmu
Prawidłowe funkcjonowanie organizmu zależy od ilości energii zawartej w spożywanym codziennie pokarmie. Dobowe zapotrzebowanie energetyczne określa, ile energii należy dostarczyć każdego dnia organizmowi z pożywieniem, aby zrównoważyć wydatki energetyczne związane z podstawową przemianą materii, aktywnością fizyczną, metaboliczną reakcją na spożywane pokarmy, wzrostem i rozwojem organizmu.
Zapotrzebowanie energetyczne nie jest stałe i zależy od wielu czynników. Jego wartość jest wyrażana w kilokaloriach [kcal] lub kilodżulach [kJ].
Czynniki, od których zależy zapotrzebowanie człowieka na energię
Tabela 2. Zapotrzebowanie energetyczne organizmu [kcal/osoba/doba]
Grupa osób | Kobiety | Mężczyźni |
---|---|---|
Dzieci 1–3 lat | 1300 | 1300 |
Dzieci 4–6 lat | 1700 | 1700 |
Dzieci 7–9 lat | 2100 | 2100 |
Dzieci 10–12 lat | 2300 | 2600 |
Młodzież 13–15 lat | 2600 do 2800 | 3000 do 3300 |
Młodzież 16–20 lat | 2500 do 2700 | 3200 do 3700 |
Dorośli 21–59/64 lat: | 2100 do 2300 | 2400 do 2600 |
Kobiety ciężarne | 2800 | – |
Kobiety karmiące | 3400 | – |
Ludzie w podeszłym wieku | 2200 | 2300 |
Indeks górny Źródło: H. Ciborowska, A. Rudnicka, Dietetyka. Żywienie zdrowego i chorego człowieka, Warszawa 2016. Indeks górny koniecŹródło: H. Ciborowska, A. Rudnicka, Dietetyka. Żywienie zdrowego i chorego człowieka, Warszawa 2016.
Powyższa tabela przedstawia zależność zapotrzebowania energetycznego organizmu od wieku, płci, rodzaju wykonywanej pracy i stanu fizjologicznego człowieka. W przypadku dorosłych mężczyzn oraz kobiet (niebędących w ciąży czy w okresie laktacji) zapotrzebowanie energetyczne zależy głównie od podstawowego tempa metabolizmumetabolizmu i aktywności fizycznej.
Wydatki energetyczne
Energia pobrana z pokarmem wykorzystywana jest do przeprowadzania podstawowej przemiany materii (PPM)podstawowej przemiany materii (PPM), na którą składają się podstawowe procesy fizjologiczne, takie jak trawienie, oddychanie, praca serca i krążenie krwi, odbudowa i wzrost komórek oraz tkanek, napięcie mięśni, czynności wydalnicze i wydzielnicze, praca układu nerwowego i hormonalnego, a także utrzymanie stałej temperatury ciała. U ludzi zdrowych i prawidłowo odżywionych ok. 60–75% energii uzyskanej z pożywienia w ciągu doby wykorzystywane jest na podstawową przemianę materii.
Dzięki energii przeprowadzane są również procesy ponadpodstawowej przemiany materii (PPPM)ponadpodstawowej przemiany materii (PPPM) potrzebne do wykonywania czynności dnia codziennego, wysiłku, aktywności fizycznej i pracy. Na umiarkowaną aktywność fizyczną organizm zużywa około 15–30% wydatkowanej energii. W organizmie człowieka stale zachodzi proces uwalniania ciepła w rezultacie reakcji biochemicznych, czyli termogenezatermogeneza. Wydatki energetyczne z tym związane zależą od warunków zewnętrznych. Temperatura otoczenia w zakresie 22–23°C nie powoduje zmian tempa metabolizmu i zwiększonej produkcji ciepła. W niskiej temperaturze otoczenia organizm potrzebuje więcej energii. Termogeneza polega m.in. na wzroście aktywności metabolicznej niektórych narządów wewnętrznych, regulowanej przez układ nerwowy i dokrewny. Ciepłotwórczy efekt osiągany przez wzrost aktywności metabolicznej obserwuje się na przykład w wątrobie, sercu czy przewodzie pokarmowym. Na termogenezę wydatkowane są dodatkowe zasoby energii pochodzącej z pożywienia.
Tabela 3. Wydatki energetyczne organizmu podczas wykonywania różnego rodzaju czynności.
Czynność | Energia | Czynność | Energia |
---|---|---|---|
Sen | 0,94 | Prasowanie | 2,05 |
Odpoczynek w pozycji leżącej | 1,10 | Zmywanie naczyń | 2,06 |
Spokojne siedzenie | 1,44 | Zmywane podłogi | 2,40 |
Swobodne stanie | 1,50 | Śpiewanie | 1,75 |
Ubieranie i rozbieranie się | 1,69 | Forsowne ćwiczenia fizyczne | 6,43 |
Powolny spacer (4 km/h) | 2,85 | Szybki marsz (6 km/h) | 4,28 |
Wchodzenie po schodach | 15,80 | Schodzenie po schodach | 5,20 |
Bieganie | 8,14 | Jazda na rowerze | 4,04 |
Zróżnicowana aktywność fizyczna powoduje znaczne wahania wydatków energetycznych. Dużego wydatku energetycznego wymagają ćwiczenia fizyczne, mniejszego – spokojne wykonywanie codziennych czynności, takich jak mycie i ubieranie się, zmywanie naczyń. Wielkość wydatków energetycznych jest zindywidualizowana.
Bilans energetyczny organizmu
Bilans energetyczny pozwala określić, jak organizm wykorzystuje energię dostarczoną w formie pożywienia. Jeśli ilość energii dostarczonej w spożytym pokarmie jest równa ilości energii wydatkowanej, bilans energetyczny organizmubilans energetyczny organizmu jest zrównoważony, a masa ciała nie ulega zmianie.
Każde zachwianie stosunku ilości energii dostarczanej organizmowi do energii przez niego wydatkowanej przyczynia się do zmiany masy ciała. Długotrwały stan dodatniego bilansu energetycznego jest główną przyczyną otyłości. Nadmiar przyjętych kalorii jest odkładany w postaci tkanki tłuszczowej, co skutkuje zwiększeniem masy ciała. Z kolei przedłużający się stan ujemnego bilansu energetycznego prowadzi do pokrywania zapotrzebowania energetycznego z własnych tkanek, czego konsekwencją jest obniżenie masy ciała i niedowaga, a nawet niedożywienie.
Słownik
reakcje syntez związków złożonych ze związków prostszych wymagające nakładów energii
adenozyno‑5’-trifosforan – nukleotyd adeninowy, zawierający grupę trifosforanową połączoną wiązaniem estrowym z grupą 5'-OH adenozyny. Jest głównym nośnikiem energii w komórce ze względu na wysoką energię wiązań pomiędzy grupami fosforanowymi
stosunek ilosci energii dostarczonej w pożywieniu do energii wykorzystywanej przez organizm
suma wszystkich wydatków energetycznych organizmu; równocześnie określa dobowe zapotrzebowanie energetyczne danej osoby
reakcje rozkładu związków złożonych do związków prostszych z uwolnieniem energii
całość przemian biochemicznych (katabolicznychkatabolicznych i anabolicznychanabolicznych) i towarzyszących im przemian energii, zachodzących w komórkach żywych organizmów, nazywana również przemianą materii
minimalny poziom przemian energetycznych zachodzących w organizmie człowieka w warunkach spokoju fizycznego i psychicznego, na czczo, w optymalnej temperaturze i wilgotności powietrza
energia potrzebna do wykonywania codziennych czynności życiowych oraz czynności związanych z pracą zawodową i aktywnością fizyczną, a także procesami trawiennymi i termogenezą
reakcja termoregulacyjna zwierząt stałocieplnych na zimno w postaci drżenia mięśniowego lub nasilenia procesów przemiany materii w tkankach, zapobiegająca ochłodzeniu ciała w niskiej temperaturze otoczenia