Metabolizm energetyczny

Z Metabolizm energetyczny ciała charakteryzuje się biochemicznym rozkładem wysokoenergetycznych organicznych związków wyjściowych na niskoenergetyczne związki nieorganiczne z uwolnieniem energii. Ta energia jest potrzebna do utrzymania procesów biologicznych. Ponadto należy odróżnić metabolizm energetyczny od metabolizmu budowlanego (anabolizm).

Jaki jest metabolizm energetyczny?

Każdy organizm podlega zarówno metabolizmowi energetycznemu, jak i budowlanemu. Metabolizm energetyczny charakteryzuje się uwalnianiem energii w celu zapewnienia procesów zachodzących w organizmie. W przeciwieństwie do tego, własne białka, kwasy nukleinowe, tłuszcze i węglowodany organizmu powstają podczas metabolizmu budulcowego.

Energia jest niezbędna do utrzymania procesów biologicznych. Aby w ogóle istnieć, żywa istota musi dostarczać energię z zewnątrz. Rośliny przekształcają energię słoneczną poprzez fotosyntezę w energię chemiczną węglowodanów, tłuszczów i białek. Zwierzęta i ludzie potrzebują energii chemicznej tych substancji do podtrzymywania życia.

Do produkcji energii wykorzystywane są głównie węglowodany i tłuszcze. Aminokwasy i białka mają również wysoką zawartość energii. Jednak są one potrzebne głównie do budowy ciała.

Metabolizm energetyczny człowieka zapewnia podstawową przemianę materii i metabolizm wyjściowy. Podstawowa przemiana materii obejmuje metabolizm energetyczny dla wszystkich ważnych procesów energetycznych, które są niezbędne w stanie pełnego spoczynku. Konwersja wydajności opisuje dodatkowe zużycie energii podczas ćwiczeń fizycznych.

Funkcja i zadanie

Z jednej strony żywienie człowieka służy zachowaniu funkcji fizycznych i zapewnieniu dodatkowej wydajności podczas aktywności fizycznej. Z drugiej strony, substancje własne organizmu (białka) są zbudowane z elementów budulcowych składników odżywczych (głównie białek).

Węglowodany i tłuszcze to główne źródła energii. Białka mogą być używane do wytwarzania energii tylko wtedy, gdy spożycie pokarmu jest niewystarczające. Dzieje się tak na przykład w stanie głodu (metabolizm głodowy). Jednak może być również konieczne wytwarzanie energii z białek w ramach normalnego metabolizmu (przy zwiększonym spożyciu białka).

Węglowodany służą jako krótkoterminowi dostawcy energii. Po diecie wysokowęglowodanowej poziom cukru we krwi wzrasta. W rezultacie następuje zwiększona produkcja insuliny. Insulina zapewnia dystrybucję cukru we krwi do poszczególnych komórek. Tam jest rozkładany na dwutlenek węgla i wodę w ramach metabolizmu energetycznego. Podczas tego rozkładu energia chemiczna zmagazynowana w węglowodanach jest uwalniana, aby utrzymać procesy fizyczne. Podczas spalania węglowodanów wytwarzane jest ciepło i wykonywana jest aktywność mięśni.

Nadmiar węglowodanów jest magazynowany jako glukogen w wątrobie i mięśniach. Glukogen to złożony węglowodan zawierający skrobię. Jeśli podaż energii jest zbyt niska, te zapasy węglowodanów są początkowo wykorzystywane do wytwarzania energii.

Innymi źródłami energii są tłuszcze i kwasy tłuszczowe. Tłuszcze mają jeszcze wyższą wartość energetyczną niż węglowodany. Na przykład jeden gram cukru zawiera 4 kilokalorie. Jednak w jednym gramie tłuszczu jest już 9 kilokalorii. Tłuszcze są odpowiedzialne za długoterminowe zaopatrzenie w energię. Kiedy węglowodany są zużyte, zapasy tłuszczu są wykorzystywane do wytwarzania energii. Tłuszcze są zwykle wynikiem nadmiaru węglowodanów i tłuszczów. W toku ewolucji organizm znalazł sposób na magazynowanie zapasów w postaci tłuszczu w okresach głodu. W czasach obfitości konsumowano więcej, niż było to konieczne, aby móc zmagazynować nadmiar energii.

Białka mogą również służyć jako dostawcy energii. Na przykład, kiedy wyczerpują się zapasy węglowodanów, własne białka organizmu są najpierw w większym stopniu rozkładane na aminokwasy. Są one następnie przekształcane w glukozę w ramach tak zwanej glukoneogenezy w celu utrzymania poziomu cukru we krwi.

Niektóre procesy fizyczne zachodzą początkowo tylko przy pomocy węglowodanów. Aktywność mózgu zależy od podaży glukozy. Jeśli poziom cukru we krwi niebezpiecznie spadnie, może to prowadzić do utraty przytomności.

Ciało zużywa energię nawet w ekstremalnych warunkach odpoczynku. Na przykład temperatura ciała musi być utrzymywana na stałym poziomie. Ponadto wszystkie procesy życiowe, takie jak aktywność serca, oddychanie czy aktywność mózgu, trwają nadal. Spoczynkowa przemiana materii jest inna dla każdej osoby. Zwykle mężczyźni mają wyższą podstawową przemianę materii niż kobiety ze względu na większą masę mięśniową. U dorosłych zwykle wynosi od 2000 do 2400 kilokalorii.

Zmiana wydajności wynika z dodatkowego obciążenia fizycznego. Nie tylko dodatkowy ruch pochłania energię. Serce, oddech i inne procesy są również stymulowane podczas aktywności fizycznej i mają większe zapotrzebowanie na energię.

Choroby i dolegliwości

Jeśli istnieją długotrwałe zaburzenia równowagi w metabolizmie energetycznym, mogą wystąpić choroby. Te choroby mają swoje źródło w niedopasowaniu potrzeb energetycznych i dostaw energii. We wcześniejszych czasach (a czasami jeszcze w innych częściach świata) było wiele zgonów w ramach okresów głodu.Nie można było zaspokoić zapotrzebowania na energię, ponieważ nie było wystarczającej ilości żywności. Kiedy zapasy energii zgromadzone przez organizm zostały zużyte, organizm musiał cofnąć się do własnych białek organizmu w postaci mięśni. Kiedy zostały one prawie zużyte, same narządy również uległy rozpadowi, co ostatecznie doprowadziło do niewydolności wielu narządów.

Obecnie istnieje inna okoliczność, która nie powodując tak szybko śmierci, może prowadzić do poważnej choroby. W dzisiejszych czasach obfitość żywności często prowadzi do przejadania się. Więcej kalorii jest konsumowanych niż konsumowanych. Rezultatem jest zwiększone gromadzenie się tkanki tłuszczowej, co w dłuższej perspektywie może prowadzić do chorób takich jak cukrzyca, miażdżyca czy choroby układu krążenia ze wszystkimi ich konsekwencjami. Oprócz tych chorób rośnie również liczba chorób reumatycznych i nowotworów. Aby uniknąć tego rodzaju chorób cywilizacyjnych, zaleca się zdrowy tryb życia z dużą ilością ruchu i zbilansowaną dietą.