Przeczytaj
We wszystkich żywych komórkach zachodzą różnorodne reakcje chemiczne: anaboliczne lub kataboliczne, z którymi wiążą się przemiany energetyczne, stanowiące podłoże wszelkich zjawisk biologicznych.
Reakcje anaboliczne, zwane również reakcjami syntezy, wymagają dostarczenia energii w formie ATP. W ich wyniku z prostych związków powstają związki złożone. Przykładami procesów anabolicznych są glukoneogenezaglukoneogeneza oraz glikogenogenezaglikogenogeneza.
W wyniku reakcji katabolicznych, określanych również jako reakcje analizy lub rozpadu, energia zmagazynowana w wiązaniach związków złożonych zostaje uwolniona do środowiska w postaci ciepła lub jest wykorzystywana do wykonania pracy. Przykładami procesów katabolicznych są oddychanie tlenowe i beztlenowe oraz fermentacja alkoholowa. Całkowity wydatek energetycznyCałkowity wydatek energetyczny (TEE, ang. total energy expenditure) – czyli energia (wyrażana w kilokaloriach – kcal) uwalniana podczas reakcji katabolicznych – wykorzystywany jest do wykonania określonej pracy oraz do podtrzymania procesów życiowych. Szybkość zużywania energii w celu utrzymania podstawowych procesów życiowych określana jest jako tempo przemiany materii lub tempo metabolizmu.
Pierwsze długoterminowe badania nad metabolizmem prowadził w 1614 r. włoski lekarz i fizyk Santorio Santorio. Dopiero ponad 100 lat później, w 1780 r., francuski fizyk i chemik Antoine Lavoisier dokonał pomiaru uwalnianej energii w postaci ciepła przez żywe organizmy.
Utrata energii podczas procesów katabolicznych rekompensowana jest poprzez energię dostarczaną wraz z pożywieniem. Jej ilość potrzebna do pokrycia dziennego wydatku energetycznego określana jest jako dzienne zapotrzebowanie energetyczne.
Wartość energetyczna pokarmu mierzona jest za pomocą metody kalorymetrii bezpośredniej. Pożywienie spalane jest w specjalnym urządzeniu zwanym bombą kalorymetryczną (lub bombą Berthelota) umieszczonym w kalorymetrze, czyli urządzeniu służącym do pomiaru ciepła. Ilość uzyskanego ciepła, mierzona w kaloriach (cal) lub kilokaloriach (kcal), określa ilość energii, jaką organizm przyswoi po strawieniu danego produktu.
1 kcal = 1000 cal
Tempo przemiany materii, czyli ilość zużytej energii (wyrażanej w kilokaloriach – kcal) w określonej jednostce czasu, może być mierzone za pomocą kalorymetrii bezpośredniej. Polega ona na zmierzeniu ilości oddawanego ciepła przez organizm człowieka lub zwierzęcia umieszczonego w urządzeniu zwanym kalorymetrem. Wydatek energetyczny człowieka najczęściej mierzony jest za pomocą metod kalorymetrii pośredniej. Należą do nich pomiar zużycia tlenu wykorzystywanego do strawienia pokarmu oraz pomiar produkcji dwutlenku węgla lub stosunku wytwarzanego dwutlenku węgla do pobranego tlenu.
Do oceny tempa przemiany materii najczęściej stosuje się pomiar zużycia tlenu wykorzystanego na strawienie pokarmu. Przyjmuje się, że 1 l tlenu zużywany jest na zmetabolizowanie 4,5–5 kcal na 1 g białka lub węglowodanu oraz 9 kcal na 1 g tłuszczu. Tempo przemiany materii oblicza się wg poniższego wzoru:
tempo przemiany materii (kcal/dobę) = L OIndeks dolny 22/dobę × kcal/L OIndeks dolny 22
gdzie:
L OIndeks dolny 22/dobę – ilość zużytego tlenu w litrach przez dobę
kcal/L OIndeks dolny 22 – litr zużytego tlenu
Pomiar tempa przemiany materii wykonuje się również poprzez obliczenie produkcji dwutlenku węgla bądź stosunku wytwarzanego dwutlenku węgla do pobranego tlenu, określanego jako współczynnik oddechowy (RQ, ang. respiratory quotient) lub wskaźnik wymiany oddechowej (RER, ang. respiratory exchange ratio). Wielkość współczynnika zależy od rodzaju substancji będącej źródłem energii, np. dla diety bogatej w cukry RQ wynosi 1, mieszanej – 0,8, bogatej w tłuszcze – 0,7. Przykładowo dla mężczyzny ważącego 70 kg, którego spoczynkowe zużycie tlenu wynosi
430 l/dobę, RQ = 0,8. Oznacza to, że 1 l tlenu zużywany jest na spalenie 4,8 kcal. RQ oblicza się wg poniższego wzoru:
RQ = VIndeks dolny COIndeks dolny 22 Indeks dolny koniecCOIndeks dolny 22/VIndeks dolny OIndeks dolny 22 Indeks dolny koniecOIndeks dolny 22
gdzie:
RQ – współczynnik oddechowy
VIndeks dolny CO2CO2 – objętość wydalanego COIndeks dolny 22
VIndeks dolny O2O2 – objętość pobranego OIndeks dolny 22
Czynniki wpływające na tempo przemiany materii
Pierwsze wzmianki o otyłości i jej negatywnym wpływie na zdrowie pojawiły się w pracach Hipokratesa (460–375 r. p.n.e.).
W XVII w. otyłość była uznawana za oznakę witalności i płodności, stanowiła również przejaw wysokiego statusu materialnego.
Słownik
ogół reakcji endoenergetycznych, czyli reakcji, które wymagają dostarczenia energii, niezbędnej do syntezy złożonych produktów z prostych substratów
TEE (ang. total energy expenditure); ilość energii (w kcal) wykorzystywana do wykonania określonej pracy oraz do podtrzymania procesów życiowych
zachodzący w wątrobie proces syntezy glikogenu z glukozy
proces syntezy glukozy z niecukrowcowych prekursorów (np. mleczanu, aminokwasów)
ogół reakcji egzoenergetycznych, czyli reakcji, podczas których uwalniana jest energia pochodząca z rozpadu złożonych związków na proste cząsteczki
ogół reakcji chemicznych zachodzących w organizmach jedno- i wielokomórkowych; niektóre z nich wymagają dostarczania energii w postaci ATP – w ich wyniku powstają złożone związki; inne polegają na uwolnieniu energii zmagazynowanej w wiązaniach chemicznych w wyniku rozpadu złożonych związków
inaczej metabolizm podstawowy, podstawowy wydatek energetyczny; energia uwalniana podczas reakcji katabolicznych wykorzystywana do podstawowych procesów życiowych oraz wysiłku fizycznego
PPM mierzona po 12‑godzinnym spoczynku (na czczo)
szybkość zużywania energii (w kcal) wykorzystywanej w celu utrzymania podstawowych procesów życiowych