Energia nu poate apărea din nicăieri și nu poate dispărea în nicăieri, ci poate fi transformată dintr-o specie în alta.
Toată energia de pe Pământ este luată din Soare. Plantele sunt capabile să transforme energia solară în energie chimică (fotosinteza).
Oamenii nu pot folosi direct energia soarelui, dar putem primi energie de la plante. Mâncăm fie plantele, fie carnea animalelor care mâncau plantele. O persoană primește toată energia de la mâncare și băutură.
Toată energia necesară pentru activitatea vieții este primită de persoana cu hrană. Unitatea de energie este calorii. Un caloric este cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea a 1 kg de apă la 1 ° C. Cea mai mare parte a energiei pe care o obținem din următoarele substanțe nutritive:
- Carbohidrați - 4kcal (17kJ) pe 1g
- Proteine (proteine) - 4 kcal (17 kJ) per 1 g
- Grăsimi - 9kcal (37kJ) pe 1g
Carbohidrații (zaharurile și amidonul) sunt cea mai importantă sursă de energie, cele mai multe fiind conținute în pâine, orez și paste făinoase. Sursele bune de proteine sunt carnea, peștele și ouăle. Untul și uleiul vegetal, precum și margarina constau aproape în întregime din acizi grași. Mâncarea fibroasă, precum și alcoolul, conferă de asemenea organismului energie, dar nivelul consumului său este foarte diferit pentru diferiți oameni.
Numai vitaminele și mineralele nu dau energie organismului, totuși ei participă la cele mai importante procese de schimb de energie în organism.
Cum obținem energia din mâncare?
Metabolism și energie (metabolism) - un set de procese de transformare a substanțelor și energiei care apar în organismele vii și schimbul de substanțe și energie între organism și mediu. Schimbul de substanțe și energie reprezintă baza activității vitale a organismelor și aparține numărului de semne specifice cele mai importante ale materiei vii care disting viața de cea neînsuflețită. În metabolismul sau metabolismul, cu cea mai complexă reglementare la diferite niveluri, participă multe sisteme enzimatice. În procesul de schimb, substanțele introduse în organism sunt transformate în propriile substanțe ale țesuturilor și în produsele finale care sunt excretate din organism. În aceste transformări, energia este eliberată și absorbită.
metabolismul celular îndeplinește patru funcții specifice de bază: extragerea de energie din mediu și transformarea acestuia în energie de înaltă energie (vysokoergicheskih) compuși într-o cantitate suficientă pentru a furniza toate nevoile de energie ale celulei; formarea de la substanțe exogene (sau prepararea în formă finită) a compușilor intermediari, care sunt precursori ai componentelor moleculare înalte ale celulei; sinteza de proteine, acizi nucleici, carbohidrați, lipide și alte componente celulare din aceste precursori; sinteza și distrugerea biomoleculelor speciale, formarea și descompunerea acestora fiind asociate cu performanța funcțiilor specifice ale acestei celule.
Celulele ATP sunt o monedă variabilă. Pentru metabolismul energetic al celulelor, așa-numitele reacții chimice conjugate sunt foarte importante. În fiecare astfel de reacție, două procese diferite sunt legate între ele: una, însoțită de eliberarea energiei și cealaltă, necesitând costurile acesteia. Ca rezultat, se pare că primul proces (producătoare de energie) devine forța motrice pentru al doilea proces, care consumă energie.
La începutul anilor '40 cunoscuți biochemist F. Lipman conjectured că diferitele reacții de eliberare a energiei in celula sunt întotdeauna conectate la aceeași reacție, și anume sinteza ATP de la predecesorii săi - acidul difosforic adenozin (ADP) și acid fosforic anorganic (H3PO4) . Pe de altă parte, reacția de scindare (hidroliza) ATP la ADP și H3PO4 conjugat la Lipman, cu performanța diferitelor tipuri de lucrări folositoare. Cu alte cuvinte, formarea ATP servește ca un magazin universal de energie și împărțirea ATP - un furnizor universal de energie.
Sa constatat că respirația intracelulară, adică oxidarea hidrogenului acizilor carboxilici prin oxigen, este asociată cu sinteza ATP. Formarea ATP a fost de asemenea prezentată în glicolizei (descompunerea carbohidraților în acid lactic în absența oxigenului), în anii '50 biochimistul american D. Arnon face sinteza ATP în plante datorită energiei luminoase.
În același timp, au fost descrise numeroase cazuri de alimentare cu energie a celulei datorită hidrolizei ATP. Sa dovedit că sinteza proteinelor, grăsimilor, carbohidraților, acizilor nucleici din monomerii corespondenți este "plătită" de energia ATP. S-a găsit scindarea ATP printr-o proteină musculară contractilă. Această descoperire a făcut posibilă înțelegerea modului în care munca musculară oferă energie. Până în prezent, există fără îndoială implicarea ATP și în multe alte procese care consumă energie.
Deci, celula folosește resursele energetice pentru a obține ATP, și apoi cheltuiește acest ATP pentru a plăti pentru diferite tipuri de muncă.
Unde și cum se formează ATP?
Primul sistem pentru care sa constatat mecanismul de formare a ATP sa dovedit a fi glicoliza, un tip auxiliar de alimentare cu energie, care este activat în condiții de deficit de oxigen. În glicoliza, molecula de glucoză se împarte în jumătate și fragmentele rezultate sunt oxidate în acid lactic.
O astfel de oxidare este asociată cu adăugarea de acid fosforic la fiecare dintre fragmentele moleculei de glucoză, adică cu fosforilarea lor. Transferul ulterior al reziduurilor de fosfat din fragmentele de glucoză în ADP dă ATP.
După ce mâncarea este înghițită, se află în stomac pentru o vreme. Acolo, sub influența sucurilor digestive începe digestia. Acest proces continuă în intestinul subțire, ca urmare a dezintegrării componentelor alimentare în unități mai mici, iar absorbția lor prin pereții intestinului în sânge devine posibilă. După aceasta, organismul poate folosi substanțe nutritive pentru a produce energie, care este produsă și stocată sub formă de adenozin trifosfat (ATP).
Molecula ATP constă din adenozină și trei grupări de fosfat, unite într-un rând. Rezervele de energie sunt "concentrate" în legăturile chimice dintre grupările fosfatice. Pentru a elibera această potențială energie, un grup de fosfați trebuie să se deconecteze, adică ATP se descompune la ADP (adenozin difosfat) cu eliberarea de energie.
Fiecare celulă conține o cantitate foarte limitată de ATP, care este de obicei consumată în câteva secunde. Pentru a restabili ADP la ATP necesită energie, care se obține în timpul oxidării carbohidraților, a proteinelor și a acizilor grași din celule.
După ce substanțele nutritive sunt absorbite în organism, unele dintre ele sunt stocate în rezervă ca rezervă de combustibil sub formă de glicogen sau grăsime.
Glicogenul aparține, de asemenea, clasei de carbohidrați. Rezervele sale în organism sunt limitate și stocate în ficat și țesutul muscular. În timpul exercițiilor fizice, glicogenul se descompune la glucoză și împreună cu grăsimea și glucoza care circulă în sânge oferă energie mușchilor de lucru. Proporțiile nutrienților consumați depind de tipul și durata exercițiilor fizice.
Glicogenul constă din molecule de glucoză conectate în lanțuri lungi. Dacă rezervele de glicogen din organism sunt normale, atunci carbohidrații în exces care intră în organism vor fi transformați din grăsimi.
De obicei, proteinele și aminoacizii nu sunt utilizați în organism ca surse de energie. Cu toate acestea, cu deficiențe nutritive pe fundalul creșterii consumului de energie, aminoacizii conținute în țesutul muscular pot fi, de asemenea, consumați de energie. Proteina, alimentată cu alimente, poate servi drept sursă de energie și se transformă în grăsime în cazul în care nevoile în ea, ca și în materialele de construcție, sunt complet satisfăcute.
Cum este consumată energia în timpul exercițiilor fizice?
Începutul activității fizice. La începutul efortului fizic sau atunci când costurile de energie cresc brusc (sprint), cerința de energie este mai mare decât nivelul cu care apare sinteza ATP prin oxidarea carbohidraților. Inițial, carbohidrații sunt "arși" anaerobi (fără participarea oxigenului), acest proces fiind însoțit de eliberarea acidului lactic (lactat). Ca urmare, o anumită cantitate de ATP este eliberată - mai puțin decât într-o reacție aerobă (care implică oxigen), dar mai rapidă.
O altă sursă de energie "rapidă", care merge la sinteza ATP, este fosfatul de creatină. Cantități mici din această substanță sunt conținute în țesutul muscular. În timpul defalcării fosfatului de creatină, se eliberează energia necesară pentru reducerea ADP la ATP. Acest proces are loc foarte rapid, iar rezervele de creatină fosfat în organism sunt suficiente numai timp de 10-15 secunde de muncă "explozivă", adică Creatina fosfat este un fel de tampon care acoperă deficitul de ATP pe termen scurt.
Perioada inițială de activitate fizică. În acest moment, organismul începe să acționeze metabolismul aerobic al carbohidraților, oprește utilizarea fosfatului de creatină și formarea de lactat (acid lactic). Rezervele de acizi grași sunt mobilizați și devin disponibili ca sursă de energie pentru mușchii de lucru, în timp ce nivelul de reducere a ADP la ATP este crescut datorită oxidării grăsimilor.
Principala perioadă de activitate fizică. Între al cincilea și al cincisprezecelea minut după începerea antrenamentului în organism, cererea sporită pentru ATP se stabilizează. În timpul unei intensități lungi, relativ netede, sinteza ATP este susținută de oxidarea carbohidraților (glicogen și glucoză) și a acizilor grași. Rezervele fosfatului de creatină se recuperează treptat în acest moment.
Creatina este un aminoacid care este sintetizat în ficat de arginină și glicină. Este creatina care permite sportivilor să reziste la cele mai înalte sarcini cu mai multă ușurință. Datorită acțiunii sale în mușchii unui bărbat, acidul lactic este întârziat, ceea ce provoacă numeroase dureri musculare. Pe de altă parte, creatina face posibilă producerea unor sarcini fizice puternice prin eliberarea unei cantități mari de energie în organism.
Când sarcina crește (de exemplu, atunci când rulează în rampă) consumul ATP este crescut, iar dacă această creștere este semnificativă, corpul comută din nou la oxidarea anaerobă a carbohidraților pentru a forma lactatul și utilizarea creatin fosfat. În cazul în care organismul nu reușește să restabilească nivelul de ATP, starea de oboseală poate veni rapid.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: