Składniki pokarmowe - źródło energii

Ten sposób wykorzystania pokarmu jest jednym z najważniejszych, zapewnia bowiem organizmowi energię* niezbędną przy utrzymaniu przemiany materii, a więc utrzymania życia.

Ilość energii, jaka powstaje w organizmie człowieka wskutek przetworzenia na nią spożytych produktów pokarmowych, określamy w kcal (kilokaloria = 1000 kalorii). Stanowi to ilość energii, jaka potrzebna jest do ogrzania 1 dcm3 wody (w przybliżeniu 1 litra) o jeden stopień w przedziale temperatur od 15 do 16 °C.

Przetworzenie na energię wchłoniętych z przewodu pokarmowego prostych składników pokarmowych odbywa się w komórkach całego ustroju, dokąd są dostarczane z krwią. Dostają się one do wnętrza komórUi w ilościach, jaka wynika z jej zapotrzebowania. W komórce dochodzi do procesu spalania (utleniania) składników pokarmowych, a wynikiem tego jest wyzwolenie znacznej ilości energii, z której część jest wykorzystywana dla potrzeb metabolicznych (przemiana materii), część zaś ulega rozproszeniu w postaci ciepła. Sprawa wydaje się prosta, w rzeczywistości proces utlenienia (spalania) komórkowego jest bar­dziej skomplikowany. Jest to w zasadzie znane nam wszystkim zjawisko palenia, które wyzwala duże ilości ciepła, a przebiega według schematu:
substrat (składnik pokarmowy /+0;/tlen) = duża ilość ciepła + nowa substancja
Utlenianie w komórce opiera się również na tej samej zasadzie łączenia z tlenem określonych substratów, jednakże sposób realizacji jest tu nieco odmienny. Mianowicie, w ustroju reakcjami spalania kierują tzw. enzymy, co powoduje, że sam proces spalania przebiega powoli i, co najważniejsze, etapami. Powstająca na każdym etapie energia tylko w części zamienia się w ciepło, pozostała jej ilość jest magazynowana w postaci tzw. wiązań wysokiej energii kwasu adenozynotrójfosforowego (w skrócie ATP). ATP jest związkiem chemicznym obecnym we wszystkich komórkach ustroju. Ma on szczególną właści­wość wychwytywania części energii procesu utleniania, jaka wyzwala się na każdym jego etapie. Podczas „normalnego" spalania całość energii zamienia się w ciepło, natomiast w komórce żywej 60% energii składników pokarmowych ulega rozproszeniu w postaci ciepła, zaś pozostałe 30% magazynowane jest jako wiązania wysokiej energii ATP. W tej postaci energia utlenień komórkowych dostępna jest dla wszystkich procesów życiowych wymagających jej dostarczania.
Końcowym produktem spalania jest woda (H,0) i dwutlenek węgla (CO;).
hnergia „przechowana" w ATP jest jedyną formą energii, która może być zużytkowana przez komórkę we wszystkich procesach wyma­gających jej dostaw, a więc: pracy mięśniowej, budowy i syntezy własnych tkanek ustroju, dla wytwarzania ciepła w warunkach specjal­nego na nie zapotrzebowania (np. zimne otoczenie). Z ATP czerpią energię jelita dla wykonywania ruchów robaczkowych. Jest on dawcą energii dla skurczów naczyń i dla pracy serca. Każda komórka wytwarza ATP jedynie dla własnych potrzeb. Związek ten nie jest przenoszony z komórki do komórki.
W komórkach jego ilość jest niewielka, na miejsce zużytego powsta­je natychmiast nowy ATP. Wymiana odbywa się bardzo szybko, dlatego też ilości energii, jaką może przenieść ATP z procesów utleniania do miejsca jej zużytkowania, są ogromne. Z tego też powodu kwasu adenozynotrójfosforowego nie można traktować jako związku magazy­nującego energię, a tylko umożliwiającego przenoszenie (transmisję) energii powstałej w wyniku procesów utleniania do tych miejsc w ko­mórce, gdzie istnieje na nią zapotrzebowanie.

Jak wspomnieliśmy, sprawność maszyny metabolicznej przetwarza­jącej energie składników pokarmowych na energię, która może być zużyta w procesach metabolicznych, wynosi ok. 30%. Znaczy to, że 30% jest przechwycone przez ATP, zaś reszta zamienia się w ciepło. Ale me jest to ciepło tracone bezużytecznie, gdyż dzięki niemu możliwe jest utrzymanie stałej temperatury ciała na poziomie 36.6° niezależnie od zmian temperatury otoczenia. Jeżeli ciepła tego nie wystarcza, np. w bardzo zimnym otoczeniu, to część powstającego w wyniku procesów utleniania ATP zamienia się z powrotem w ciepło, a ponadto wzmaga się metabolizm ustroju częściowo poprzez świadome zwiększenie ak­tywności fizycznej, a częściowo z powodu dreszczy, które są również formą pracy mięśniowej. Przyspieszenie metabolizmu daje również większe straty ciepła,'jakie zawsze istnieją w przebiegu procesów utleniania komórkowego. W związku z tym możemy wyrównywać wzmożone straty ciepła poprzez skórę!
W gorącym otoczeniu utrzymanie temperatury ciała na stałym poziomic wymaga często dodatkowych strat ciepła przez skórę. Odby­wa się to głównie przez pocenie: parujący pot odbiera część produkowa­nego przez organizm ciepła.
Podsumujmy nasze rozważania: wykorzystanie składników pokar­mowych jako źródła energii odbywa się na etapach:
trawienie wchłanianie przeniesienie drogą krwi do komórek utlenienie w komórkach z wytwarzaniem ATP z części energii powstałej w procesach utleniania wykorzystanie powstałego ATP w procesach wymagających dostarczenia energii.
Nie wszystkie składniki pokarmowe służą w jednakowym stopniu jako źródło energii. W zasadzie za energiodajne uważamy tłuszcze i węglowodany. Białka, a tym samym aminokwasy, są źródłem energii tylko wtedy, kiedy ich spożycie jest większe niż zapotrzebowanie ustroju na materiał budulcowy. Jeżeli zaś są zużywane jako dawca energii, stanowią bardzo nieekonomiczne jej źródło, gdyż sam proces przekształcania ich na postać, która może ulec utlenieniu, kosztuje aż 25% energii zawartej w aminokwasie. Dotyczy tośrednio wszystkich 21 aminokwasów, lecz są wśród nich bardziej i mniej energiodajne. Dla porównania, koszt energetyczny „przygotowania" tłuszczów do spale­nia wynosi zaledwie około 2% zawartej w nich energii, zaś węglowoda­nów złożonych około 57%.
Spożvte białko i węglowodany dostarczają około 400 kcal na 100 g, zaś tłuszcze dwa razy tyle. bo aż około 800 kcal na 100 g.

copyright 2011