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 ATPATPATP.

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).

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.

Ciekawostka

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).

R5qrMMoRZUpn5

Grafika przedstawia grupę ludzi przeprowadzającą eksperyment z oddychaniem. W tle widoczne są regały z odczynnikami. Przy maszynie z kulistymi elementami siedzi człowiek. Na twarzy ma maskę i wdycha/wydycha powietrze przez rurkę do kulistych form całego mechanizmu. Z drugiej strony maszyny stoi człowiek i coś mierzy.

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

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 metabolizmumetabolizmmetabolizmu i aktywności fizycznej.

Wydatki energetyczne

Energia pobrana z pokarmem wykorzystywana jest do przeprowadzania podstawowej przemiany materii (PPM)podstawowa przemiana 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)ponadpodstawowa przemiana 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 termogenezatermogenezatermogeneza. 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.

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 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