Keha energiaallikas. Süsivesikud toidus ja kehas

Ökoloogia kokkuvõte

Peamine energiaallikas, mis määrab Maa biosfääri soojusbilansi ja soojusrežiimi, on Päikese kiirgusenergia.

Päike valgustab ja soojendab Maad, andes energiat, mida rohelised taimed kasutavad nende elutähtsat tegevust tagavate ühendite sünteesimiseks ja mida tarbivad peaaegu kõik teised organismid. Lisaks toetab päikeseenergia kõige olulisema ringlust keemilised ained ja on liikumapanev jõud kliima- ja meteoroloogilised süsteemid, mis jaotavad ümber soojust ja niiskust maapinnal.

Päikese energia kiirgab kosmosesse ultraviolettkiirguse, nähtava valguse ja infrapunakiirguse ning muude kiirgus- või elektromagnetenergia vormidena.

Maa pinnale jõuab peamiselt ultraviolettkiirgus, nähtav valgus ja lähedal infrapunakiirgus. Umbes 34% Maa pinnale jõudvast Päikese kiirgusenergiast peegeldub pilvede, tolmu ja muude atmosfääris olevate ainete ning ka Maa pinna enda poolt koheselt kosmosesse tagasi. Ülejäänud 66%-st valdav osa kasutatakse atmosfääri ja maa soojendamiseks, vee aurustamiseks ja ringlemiseks ning muudetakse tuuleenergiaks. Ja ainult väikese osa sellest energiast (0,5%) hõivavad rohelised taimed ja kasutavad seda fotosünteesi protsessis. orgaanilised ühendid mis on vajalikud organismide elutegevuseks.

Peamine osa kahjulikust ioniseeriv kiirgus Päike. Eriti ultraviolettkiirgust neelavad osooni (O3) molekulid atmosfääri ülakihtides (stratosfääris) ja veeaur madalamas atmosfääris. Ilma selle varjestusefektita enamik kaasaegsed vormid elu maa peal ei saaks eksisteerida.

Seega eksisteerib kogu elu Maal tänu mittesaastavale ja praktiliselt igavesele päikeseenergiale, mille hulk on suhteliselt püsiv ja külluslik.

Taimed kasutavad ainult 0,5% Maale jõudvast päikesevalgusest. Isegi kui inimesed elaks ainult päikeseenergiast, kasutaksid nad seda veelgi vähem. Seega on Maale tulevast päikeseenergiast täiesti piisav, et rahuldada inimkonna võimalikke vajadusi. Kuna kogu päikeseenergia muundatakse lõpuks soojuseks, ei tohiks selle majanduslikeks vajadusteks kasutamise suurenemine mõjutada biosfääri dünaamikat. Päikeseenergia on absoluutselt puhas energia, mis on saadaval ammendamatus mahus ja püsihinnaga (tasuta). Selle kättesaamist ei mõjuta poliitiline embargo ja majanduslikud raskused. Samas on see liiga hajutatud: et see inimkonda teeniks, peab see olema koondatud ja see takistus on üsna ületatav.

Energiast rääkides tuleb meeles pidada, et energia on võime tekitada tööd või soojusvahetust kahe objekti vahel, millel on erinevad temperatuurid. Energia erineb kvaliteedilt või võimelt teha kasulikku tööd. Energia kvaliteet on selle tõhususe mõõdupuu. Energia Kõrge kvaliteet mida iseloomustab kõrge korrapärasus ehk keskendumisvõime ja sellest tulenevalt kõrge kasuliku töö tegemise võime. Selliste energialiikide kandjate näideteks on elekter, kivisüsi, bensiin, kontsentreeritud päikeseenergia, aga ka kõrge temperatuuriga soojus jne. Madala kvaliteediga energiad iseloomustab korratus ja vähene võime teha kasulikku tööd. Sellise energia kandja näiteks on madalatemperatuuriline soojus meid ümbritsevas õhus, jões, järves või ookeanis. Näiteks soojuse koguhulk Atlandi ookeanületab tunduvalt Saudi Araabia naftapuuraukude kvaliteetse energia hulka. Kuid kuumus on ookeanis nii laiali, et me ei saa seda kasutada.

Energiast rääkides tuleks meenutada kahte loodusseadust, millele energia allub.

Termodünaamika esimene seadus (energia jäävuse seadus): energia ei teki ega kao, vaid muutub ühest vormist teise. Seadus viitab sellele, et energia muundumise tulemusena ei saa te seda kunagi rohkem, kui see kulub: energia väljund on alati võrdne selle kuludega; Mitte millestki ei saa midagi välja, kõige eest tuleb maksta.

Termodünaamika teine ​​seadus: mis tahes energia muundumisel läheb osa sellest soojuse kujul kaduma. See madala temperatuuriga soojus hajub tavaliselt keskkonda ja ei suuda kasulikku tööd teha.

Kvaliteetse keemilise energiaga bensiini põletamisel automootoris muundub umbes 1% mehaaniliseks ja elektrienergiaks, ülejäänud 99% hajub keskkonda kasutu soojusena ja lõpuks kaob kosmoses. . Hõõglambis muundatakse 5% elektrienergiast kasulikuks valguskiirguseks ja 95% hajub soojuse kujul keskkonda. Termodünaamika esimese seaduse kohaselt ei saa energia kunagi ammenduda, sest seda ei saa luua ega hävitada. Kuid termodünaamika teise seaduse kohaselt väheneb kontsentreeritud kvaliteetse energia koguhulk, mida saame kõikidest allikatest, pidevalt, muutudes madala kvaliteediga energiaks. Me ei saa mitte ainult mitte millestki midagi saada, vaid ka energiakvaliteedi ühtlustumist häirida.

Suurem osa päikesekiirgusest, mida maapind ei peegeldu, muundatakse termodünaamika teise seaduse kohaselt madalatemperatuurseks. soojusenergia("kaugema" IR ulatuse kiirgus) ja kiirgatakse tagasi avakosmosesse; soojusena kosmosesse naasva energia hulk sõltub veemolekulide, süsinikdioksiidi, metaani, dilämmastikoksiidi, osooni ja teatud tüüpi tahkete osakeste olemasolust atmosfääris. Need ained, mis toimivad selektiivfiltrina, lasevad mõnel Päikese kiirgusenergia kvaliteetsel kujul läbi atmosfääri Maa pinnale jõuda ning samal ajal püüavad kinni ja neelavad (ja kiiritavad tagasi) osa Maa kiirgusest. tulemuseks on madala kvaliteediga soojuskiirgusvoog.

Termodünaamilise süsteemi oleku üks olulisemaid omadusi on entroopia (muutumine – <греч.>) - süsteemi sisestatud või sellest eemaldatud soojushulga ja termodünaamilise temperatuuri suhe: dS = dQ/T . Võib väita, et entroopia iseloomustab süsteemi energia hulka, mis ei ole töö tegemiseks kättesaadav, st mis ei ole kasutamiseks kättesaadav. Süsteemil on madal entroopia, kui see hajutab pidevalt korrastatud energiat ja muudab selle teiseks, vähem korrastatud vormiks, näiteks valguse või toiduenergia muundamisel soojusenergiaks. Seetõttu defineeritakse entroopiat sageli kui süsteemi ebakorrapärasuse mõõdikut. Kõige olulisem omadus organismid on nende võime luua ja säilitada kõrget sisemist korda, st madala entroopia seisundit.

Iga kuumutatud keha, sealhulgas elav, eraldab soojust, kuni selle temperatuur on temperatuuriga võrdne keskkond. Lõppkokkuvõttes võib iga keha energia hajuda termilisel kujul, mille järel tekib termodünaamilise tasakaalu seisund ja kõik energiaprotsessid muutuvad võimatuks, st süsteem jõuab maksimaalse entroopia või minimaalse järjestuse olekusse.

Selleks, et organismi entroopia ei suureneks energia pideva hajumise tagajärjel, muutudes kõrge järjestusega vormidest (näiteks toidu keemilisest energiast) minimaalse astmega termiliseks vormiks. korda, peab keha pidevalt koguma korrastatud energiat väljast, s.t justkui väljastpoolt välja võtma "korrapärasust" või negatiivset entroopiat.

Elusorganismid eraldavad toidust negatiivse entroopia, kasutades selle keemilise energia korrastatust. Selleks, et ökoloogilised süsteemid ja biosfäär tervikuna suudaks keskkonnast negatiivset entroopiat välja tõmmata, on vaja energiatoetust, mis tegelikkuses saadakse tasuta päikeseenergia näol. Taimed autotroofse toitumise protsessis - fotosüntees loovad orgaanilist ainet suurenenud tase selle korrastatus keemilised sidemed, mis põhjustab entroopia vähenemist. Taimtoidulised söövad taimi, mida omakorda söövad lihasööjad jne.

Energia ei saa tekkida eikusagilt ega kaduda kuhugi, ta saab muutuda ainult ühest vormist teise. Ja millest sõltub inimese energia?

Kogu energia Maal tuleb Päikeselt. Taimed on võimelised muutma päikeseenergia keemiliseks energiaks (fotosüntees).

Inimene ei saa otseselt Päikese energiat kasutada, küll aga saame energiat taimedest. Me sööme kas taimi endid või nende loomade liha, kes taimi sõid. Inimene saab kogu oma energia söögist ja joogist.

Toidu energiaallikad

Inimese eluenergia sõltub toidust, mida ta sööb. Energia mõõtühik on kalorid. Üks kalor on soojushulk, mis kulub 1 kg vee soojendamiseks 1°C. Suurema osa oma energiast saame: toitaineid:

– Süsivesikud – 4kcal (17kJ) 1g kohta
- Valgud (valk) - 4kcal (17kJ) 1g kohta
– Rasvad – 9 kcal (37 kJ) 1 g kohta

Süsivesikud (suhkrud ja tärklis) on kõige olulisem energiaallikas, enamik neist leidub leivas, riisis ja pastas. head allikad valk on liha, kala ja muna. Kreemjas ja taimeõli, nagu ka margariin, koosnevad peaaegu täielikult rasvhapetest. Kehale annavad energiat ka kiudained, aga ka alkohol, kuid nende tarbimine on inimestel väga erinev.

Vitamiinid ja mineraalid iseenesest ei anna organismile energiat, küll aga osalevad organismis kõige olulisemates energiavahetusprotsessides.

Erinevate energiaväärtuste toiduained on väga erinev. Terved inimesed saavutavad tasakaalu, süües väga erinevaid toite. Ilmselgelt seda rohkem aktiivne pilt inimene elab oma elu, seda rohkem vajab ta toitu või seda energiamahukam see peaks olema.

Süsivesikud on inimese jaoks kõige olulisem energiaallikas.

Tasakaalustatud annab kehale erinevad tüübid süsivesikuid, kuid suurem osa energiast peaks tulema tärklisest. AT viimased aastad Palju tähelepanu on pööratud inimese toitumise komponentide seoste uurimisele ja mitmesugused haigused. Teadlased nõustuvad, et inimesed peavad tarbimist vähendama rasvased toidud süsivesikute kasuks.

Kuidas saame toidust energiat?

Pärast toidu allaneelamist jääb see mõnda aega makku. Seal seedemahlade mõjul algab selle seedimine. See protsess jätkub aastal peensoolde, selle tulemusena lagunevad toidukomponendid väiksemateks ühikuteks ja nende imendumine läbi soolestiku seinte verre muutub võimalikuks. Seejärel saab keha kasutada toitaineid energia tootmiseks, mida toodetakse ja säilitatakse adenosiintrifosfaadina (ATP).

ATP molekul, mis koosneb adenosiinist ja kolmest järjestikku ühendatud fosfaatrühmast. Energiavarud on "koondunud" fosfaatrühmade vahelistesse keemilistesse sidemetesse. Selle potentsiaalse energia vabastamiseks peab eralduma üks fosfaatrühm, s.t. ATP laguneb ADP-ks (adenosiindifosfaat) koos energia vabanemisega.

Adenosiintrifosfaat (lühend ATP, inglise keeles ATP) on nukleotiid, millel on organismide energia- ja ainete metabolismis äärmiselt oluline roll; Esiteks on ühend tuntud kui universaalne energiaallikas kõigi elussüsteemides toimuvate biokeemiliste protsesside jaoks. ATP on raku peamine energiakandja.

Iga rakk sisaldab väga piiratud koguses ATP-d, mis tavaliselt kulub ära sekunditega. ADP redutseerimiseks ATP-ks on vaja energiat, mis saadakse rakkudes süsivesikute, valkude ja rasvhapete oksüdatsiooni protsessis.

Energiavarud kehas.

Pärast toitainete imendumist organismi hoitakse osa neist varukütusena glükogeeni või rasva kujul.

Glükogeen kuulub ka süsivesikute klassi. Selle varud kehas on piiratud ja neid hoitakse maksas ja lihaskoes. Treeningu ajal laguneb glükogeen glükoosiks ning annab koos veres ringleva rasva ja glükoosiga energiat töötavatele lihastele. Kulutatud toitainete proportsioonid sõltuvad treeningu tüübist ja kestusest.

Glükogeen koosneb pikkade ahelatega seotud glükoosi molekulidest. Kui glükogeenivarud kehas on normaalsed, muutuvad kehasse sisenevad liigsed süsivesikud rasvaks.

Tavaliselt valke ja aminohappeid keha energiaallikatena ei kasuta. Suurenenud energiatarbimise taustal toitainevaeguse korral saab aga energiaks kasutada ka lihaskoes sisalduvaid aminohappeid. Toiduvalk võib olla energiaallikas ja vajaduse korral muutuda rasvaks, nagu näiteks ehitusmaterjal, täiesti rahul.

Kuidas kulutatakse inimese energiat treeningu ajal?

Treeningu alustamine

Treeningu alguses või siis, kui energiakulu järsult tõuseb (sprint), on energiavajadus suurem kui kiirus, millega ATP süntees toimub süsivesikute oksüdatsiooni teel. Esialgu "põletatakse" süsivesikuid anaeroobselt (ilma hapniku osaluseta), selle protsessiga kaasneb piimhappe (laktaadi) vabanemine. Selle tulemusena vabaneb teatud kogus ATP-d - vähem kui aeroobses reaktsioonis (hapniku osalusel), kuid kiiremini.

Kreatiinfosfaat on veel üks "kiire" ATP sünteesi energiaallikas. Väikestes kogustes seda ainet leidub lihaskoes. Kreatiinfosfaadi lagunemisel vabaneb energia, mis on vajalik ADP redutseerimiseks ATP-ks. See protsess on väga kiire ning kreatiinfosfaadi varudest organismis piisab vaid 10-15 sekundiks "plahvatuslikuks" tööks, s.t. kreatiinfosfaat on teatud tüüpi puhver, mis katab lühiajalise ATP puudulikkuse.

Esialgne koolitusperiood

Sel ajal hakkab kehas toimima süsivesikute aeroobne ainevahetus, kreatiinfosfaadi kasutamine ja laktaadi (piimhappe) moodustumine peatuvad. Rasvhapete varud mobiliseeritakse ja tehakse kättesaadavaks töötavate lihaste energiaallikana, suurendades samal ajal ADP redutseerumist ATP-ks rasva oksüdatsiooni tõttu.

Peamine koolitusperiood

Viiendal kuni viieteistkümnendal minutil pärast kehas treenimise algust stabiliseerub suurenenud vajadus ATP järele. Pika, suhteliselt ühtlase intensiivsusega treeningu ajal säilib ATP süntees süsivesikute (glükogeen ja glükoos) ja rasvhapete oksüdeerumisel. Selle aja kreatiinfosfaadi varud taastuvad järk-järgult.

Kreatiin on aminohape, mis sünteesitakse maksas arginiinist ja glütsiinist. Just kreatiin võimaldab sportlastel kergemini vastu pidada ka kõige suurematele koormustele. Piimhappe vabanemine inimese lihastes viibib, mis põhjustab arvukalt lihasvalusid.

Teisest küljest võimaldab kreatiin toota tugevat füüsilist aktiivsust tänu suure hulga energia vabanemisele kehas.

Koormuse suurenemisega (näiteks ülesmäge joostes) suureneb ATP tarbimine ja kui see tõus on märkimisväärne, lülitub keha uuesti süsivesikute anaeroobsele oksüdatsioonile koos laktaadi moodustumisega ja kreatiinfosfaadi kasutamisega. Kui kehal pole aega ATP taset taastada, võib kiiresti tekkida väsimus.

Milliseid energiaallikaid treeningutel kasutatakse?

Süsivesikud on töötavate lihaste jaoks kõige olulisem ja kõige napim energiaallikas. Need on olulised igasuguse füüsilise tegevuse jaoks. Inimkehas ladestuvad süsivesikud väikesed kogused glükogeenina maksas ja lihastes. Treeningu ajal tarbitakse glükogeeni, mida kasutatakse koos veres ringlevate rasvhapete ja glükoosiga lihasenergia allikana. Erinevate kasutatavate energiaallikate suhe sõltub treeningu tüübist ja kestusest.

Kuigi rasvas on rohkem energiat, on selle kasutamine aeglasem ning ATP sünteesi rasvhapete oksüdatsiooni kaudu toetab süsivesikute ja kreatiinfosfaadi kasutamine.

Kui süsivesikute varud on ammendatud, ei suuda organism suuri koormusi taluda. Seega on süsivesikud energiaallikas, mis piirab treeningu ajal koormuse taset.

Faktorid, mis piiravad keha energiavarusid treeningu ajal

1. Erinevat tüüpi kehalises tegevuses kasutatavad energiaallikad

- madal intensiivsus (sörkimine)

Nõutav ATP taastumise tase ADP-st on suhteliselt madal ja see saavutatakse rasvade, glükoosi ja glükogeeni oksüdatsiooniga. Kui glükogeenivarud on ammendatud, suureneb rasvade roll energiaallikana. Kuna rasvhape oksüdeeritakse kulutatud energia taastamiseks üsna aeglaselt, võime sellist treeningut pikka aega jätkata sõltub glükogeeni hulgast kehas.

- keskmine intensiivsus (kiire jooks)

Millal kehaline aktiivsus saavutab maksimumtaseme aeroobse oksüdatsiooni protsesside jätkamiseks, on vajadus kiire taastumine ATP varud. Süsivesikud muutuvad keha peamiseks kütuseks. Vajalikku ATP taset ei saa aga hoida ainult süsivesikute oksüdeerimisega, seetõttu toimuvad rasvade oksüdatsioon ja laktaadi moodustumine paralleelselt.

- maksimaalne intensiivsus (sprint)

ATP sünteesi toetab peamiselt kreatiinfosfaadi kasutamine ja laktaadi moodustumine, kuna süsivesikute ja rasvade oksüdatsiooni metabolismi ei ole võimalik nii kõrgel kiirusel hoida.

2. Koolituse kestus

Energiaallika tüüp sõltub treeningu kestusest. Esiteks toimub kreatiinfosfaadi kasutamise tõttu energia vabanemine. Seejärel lülitub keha peamiselt glükogeeni kasutamisele, mis annab energiat ligikaudu 50-60% ATP sünteesiks.

Ülejäänud energia ATP sünteesiks saab keha vabade rasvhapete ja glükoosi oksüdatsiooni kaudu. Glükogeenivarude ammendumisel saavad rasvad peamiseks energiaallikaks, samal ajal hakatakse süsivesikutest rohkem kasutama glükoosi.

3. Treeningu tüüp

Spordialadel, kus suhteliselt väikese koormuse perioodid asenduvad aktiivsuse järsu tõusuga (jalgpall, jäähoki, korvpall), kasutatakse vaheldumisi kreatiinfosfaadi (tippkoormuse ajal) ja glükogeeni kui peamise ATP sünteesi energiaallikana. “Rahuliku” faasi ajal taastuvad kehas kreatiinfosfaadi varud.

4. Keha sobivus

Mida treenitum inimene, seda suurem on organismi võime oksüdatiivseks ainevahetuseks (vähem glükogeeni muundub laktoosiks) ja seda säästlikumalt kulutatakse energiavarusid. See tähendab, et treenitud inimene teeb mis tahes harjutust väiksema energiakuluga kui treenimata.

5. Dieet

Mida kõrgem on glükogeeni tase kehas enne treeningu algust, seda hiljem tuleb väsimus. Glükogeenivarude suurendamiseks peate suurendama süsivesikuterikka toidu tarbimist. Valdkonna spetsialistid sportlik toitumine soovitada järgida dieete, mille energeetilisest väärtusest moodustaksid kuni 70% süsivesikud.

- riis
- pasta (pasta)
- leib
- teravili
- juurviljad

- lisa oma toiduplaani rohkem süsivesikuid, et säilitada organismi energiavarusid;
- 1-4 tundi enne treeningut sööge 75-100 g süsivesikuid;
- Vahetult enne treeningut joo 200-500 ml spetsiaalset spordijooki (isotoonilist), et suurendada vedeliku ja süsivesikute varu;
- võimalusel joo treeningu ajal 100-150 ml isotoonilist iga 15-20 minuti järel, et kompenseerida vedeliku ja süsivesikute tarbimist;
- treeningu esimesel pooletunnil, kui lihaste taastumisvõime on maksimaalne, söö 50-100 süsivesikuid;
- pärast treeningut peate jätkama süsivesikute tarbimist kiiret paranemist glükogeeni varud.

Süsivesikud on universaalne energiaallikas kõigile elusolenditele. Need on inimese energiavahetuses kesksel kohal. Ainult 1 molekuli lagundamisel saadakse sama palju energiat, kui seda ei saada rasva lagundamisel. Seda peetakse universaalseks allikaks, kuna sellel pole vastunäidustusi ja inimene peab seda iga päev tarbima.

natuke keemiat

Iga süsivesikute molekul koosneb C, H ja O aatomitest. Vesinik on kõige massiivsem, kuna seda peetakse kõige rohkem lihtne element kõigist olemasolevatest. Koguse poolest teisel kohal on süsinik ja kolmandal kohal hapnik. See on süsinik, mis on põhielement ja see on see, kes moodustab hargnenud ja hargnemata ahelad. Mida keerulisem on molekul, seda rohkem energiat see annab (v.a. seedimatud süsivesikud).

Kõik süsivesikud, mida inimene tarbib, jagunevad lihtsateks ja keerukateks. Jaotus põhineb peamiselt morfoloogilistel erinevustel. Kuid morfoloogia muutumisega muutuvad ka maitse ja biokeemilised omadused. Mida lihtsam on struktuur, seda magusam on maitse ja seda kergem seedida. Enamik komplekssed süsivesikud ja kiudained ei lagune üldse ja erituvad inimkehast muutumatul kujul.

lihtsad süsivesikud

Neid nimetatakse magusa maitse tõttu ka suhkruteks. Need on hargnemata ahelad erinev summa süsiniku aatomid. Lihtsad süsivesikud on kiired energiaallikad. Lihtsa ehituse tõttu ei vaja nad täiendavat lõhenemist ja sisenevad seetõttu kohe vereringesse. Juba 10 minuti pärast lihtsad süsivesikud suurendab oluliselt glükoosi kontsentratsiooni veres.

Glükoos

Teine nimi on viinamarjasuhkur. Leitud puuviljades. Märkimisväärses koguses leidub ka marjades ja mees. Ei oma vastunäidustusi. Diabeedi puhul tasub see aga asendada sahharoosiga.

Fruktoos

Võib nimetada ka puuviljasuhkruks. Nime järgi võib aimata, mida vili sisaldab.

galaktoos

See on ainus loomse päritoluga lihtne suhkur. Galaktoos on osa piimasuhkur(laktoos).

disahhariidid

Just disahhariide peetakse inimkeha peamisteks energiaallikateks. Nende struktuurne omadus on see, et need koosnevad kahest lihtsast suhkrust. Kuigi need koosnevad lihtsatest süsivesikutest, pole need nii magusad. Kõige vähem magus on laktoos. Suhkrut toodetakse aga sahharoosist, mida me varem teele lisasime. Energia metabolismi osas sisaldavad disahhariidid suur kogus energiat. Kuid nende lagunemine võtab aega, nii et alles 30–60 minuti pärast saab märgata glükoosi kontsentratsiooni selget tõusu veres.

sahharoos

Või teine ​​nimi – roosuhkur. See sisaldab glükoosi ja fruktoosi.

Maltoos

Lagritsa suhkur ehk maltoos on selliste ainete nagu tärklis ja glükogeen põhikomponent.

Laktoos

Piimasuhkur on imetajate piima põhikomponent. Esimestel elupäevadel on laktoos inimese peamine energiaallikas. Tekib laktoositalumatus, mille puhul piimasuhkru tarbimine tekitab ebameeldivaid düspeptilised häired inimeses. Laktoosi väljajätmine toidust ei too kaasa rasked tagajärjed, aga teiste süsivesikute puudust tasub kompenseerida.

Polüsahhariidid

Kõik liitsüsivesikud võib jagada seeditavateks ja seedimata süsivesikuteks, mis ei ole energiaallikad, kuid toimivad vähemalt olulised omadused seedimisprotsessides.

Seeditavate süsivesikutena võib eristada tärklist ja glükogeeni. Kõik need on makromolekulaarsed ühendid. Nende monomeeride arv võib ulatuda sadadesse ja isegi tuhandetesse. Selline keeruline morfoloogia ja põhjustab pikka seedimist. Polüsahhariidid võib jagada homopolüsahhariidideks ja heteropolüsahhariidideks. Erinevus seisneb selles, et mõnes on monomeer üks aine, teistes aga erinev.

Tärklis

Seda leidub peamiselt taimedes kõigis selle osades (sibulad, mugulad, seemned). Seotud reservpolüsahhariididega.

Glükogeen

See on inimkeha peamine ja peamine energiaallikas. Vajadusel muundatakse glükogeen glükoosiks, et puudujääki korvata.

Seedimatud süsivesikud

Seedimatute süsivesikute hulka kuuluvad kiudained ja pektiin. Need on polüsahhariidid, kuid nende keerulise struktuuri tõttu ei saa seedeensüümid neid lagundada. Nende roll energiavahetuses on väike. Seda tüüpi süsivesikute lagunemisel vabaneb väga väike kogus energiat, mida isegi ei võeta arvesse.

Neid ei lagunda mao ja soolte ensüümid ning need erituvad organismist seedetrakti kaudu peaaegu muutumatul kujul. Seedimatud süsivesikud võivad organismis vett kinni hoida, mõjutada soolemotoorikat ja aidata kaasa sapi moodustumisele parema seedimise tagamiseks.

Süsivesikud toidus ja kehas

Süsivesikute põhiülesanne on hoida keha energiat vajalikul tasemel, mille käigus inimene saab sooritada aktiivset füüsilist ja vaimset tegevust ning samal ajal mitte tunda väsimust.

Süsivesikud peaksid moodustama 60-70% meie toidust. Tänu neile saavutab toidu kalorisisaldus nõutud väärtused. Keskmiselt peaks inimene tarbima 1500 kcal ehk umbes 1100 peaks tulema süsivesikutest. Eelistada tasub teravilja, pagaritooted täisterajahust, juurviljadest.

Süsivesikute tarbimine peaks olema individuaalne ja sõltuma füüsilistest andmetest ja aktiivsusest kogu päeva jooksul. Keskmiselt eest terve inimene norm on 350-500 gr. Kui aga palju energiat kulutatakse vaimsele või füüsilisele tegevusele, siis tuleks seda kogust suurendada.

AT noor vanus süsivesikute tarbimist tasub suurendada, sest need on vajalikud organismi ülesehitamiseks. Vanemas eas, vastupidi, tasub kogust vähendada, kuna energiat kulutatakse vähe ja ülejääk ladestub rasva. See viib lõpuks rasvumise ja diabeedini.

Suurem osa süsivesikute energiast pärineb teraviljast. Teisel kohal on suhkur ning kolmandal juur- ja puuviljad. Eelistada tasub köögivilju ja teravilja.

Tooted taimset päritolu sisaldavad nii lihtsaid kui ka liitsüsivesikuid. Nende suhe mõjutab puuvilja magusat maitset. Tärklise, polüsahhariidi, koguse vähenemisel muutub maitse magusamaks, kuna ülekaalus on lihtsuhkrud.

imendumine verre

Kõik süsivesikuid sisaldavad tooted imenduvad verre koos erinev kiirus. See on tingitud nende morfoloogiline struktuur- mida rohkem hargnenud ahelaid ja rohkem süsinikujääke, seda kauem seedimine aega võtab.

Kiireimad energiaallikad on lihtsad süsivesikud. Seedeensüümid ei pea neid seedima, seega hakkavad nad juba imenduma suuõõne. See funktsioon on oluline patsientidele, kellel on diabeet, kuna neil on vähe aega glükoosikontsentratsiooni taastamiseks. Samuti on kasulik tarbida kiireid süsivesikuid enne eksameid, olulisi koosolekuid ja spordivõistlused või treeningud.

Disahhariidid peavad puutuma kokku ensüümidega, nii et nende imendumine on pikem. Inimkeha peamised energiaallikad on polüsahhariidid. Kuna need ei imendu koheselt, loovad nad kehas energiavaru. See energia tuleb järk-järgult 2-6 tunni jooksul. Polüsahhariidide eeliseks on see, et nad ei põhjusta järsk tõus vere glükoosisisaldus. Seetõttu ütlevad kõik toitumisspetsialistid, et hommik peaks algama pudruga.

Elundid ja nende glükoositarbimine

Närvisüsteem on glükoosipuuduse suhtes kõige tundlikum. Neuronidel puudub võime energiat varuks salvestada, mistõttu nad tarbivad selle kohe ära. Närvisüsteem vajab umbes 140 grammi päevas. Erütrotsüüdid vajavad umbes 40 gr. Lihas tarbib glükoosi sõltuvalt energiavajadusest ja seetõttu muutub see arv pidevalt. Kõik teised elundid ja süsteemid saavad glükogeeni oksüdatsiooni käigus kasutada glükoosi tootmiseks.

Glükogeeni leidub maksas ja lihastes. Selle keskmine kogus on 300-400 gr. Glükoositarbimise suurenemisega ladestub see rasvana, kui füüsiline aktiivsus seda energiahulka ei kata. Suurenenud kehaline aktiivsus kulutada esmalt glükogeeni ja alles siis rasvavarusid.

Kõige tundlikum glükoosipuuduse suhtes on aju. Seetõttu, millal pikaajaline paastumine kui tekib hüpoglükeemia, võib tekkida ebameeldivad sümptomid. Need sisaldavad:

• pearinglus;
• teadvusekaotus;
• iiveldus;
• nõrkus;
• hägustumine silmades;
• liigne higistamine;
• käte värisemine ja krambid.

Süsivesikuid ei saa asendada valkude ega rasvadega, need peavad olema igaühe toidulaual. Dieedi järgides või kaalu langetades ei saa neid välistada, on vaja ainult nende arvu vähendada, kuid kvantitatiivselt peaksid nad siiski ülekaalus olema rasvade ja valkude ees.

Süsivesikute mitmekülgsus seisneb selles, et nad imenduvad peaaegu muutumatul kujul, samas kui valkude lagunemisel tekib palju laguprodukte, mis suurel hulgal võib põhjustada mürgistust. Seetõttu on keha peamiseks energiaallikaks süsivesikud.

Elusorganismide peamine energiaallikas on päikesevalguse energia. Fototroofid – taimed ja fotosünteesivad mikroorganismid – kasutavad valgusenergiat vahetult sekundaarseteks energiaallikateks olevate komplekssete orgaaniliste ainete (rasvad, valgud, süsivesikud jne) sünteesiks. Heterotroofid, mille hulka kuuluvad ka loomad, kasutavad taimede poolt sünteesitud orgaaniliste ainete oksüdatsiooni käigus vabanevat keemilist energiat.

Bioenergeetilised protsessid võib jagada energia tootmise ja akumuleerimise protsessideks ning protsessideks, mille käigus salvestatud energia tõttu kasulikku tööd(Joon.1.1). Fotosüntees on peamine bioenergia protsess Maal. See on fotofüüsikaliste, fotokeemiliste ja tumedate biokeemiliste protsesside kompleksne mitmeastmeline süsteem, mille käigus päikesevalguse energia muundatakse keemilisteks või elektrokeemilisteks energiavormideks. Esimesel juhul on see keerulistes orgaanilistes molekulides sisalduv energia ja teisel prootoni gradiendi energia membraanidel, mis muudetakse samuti keemiliseks vormiks. Fotosünteetilistes organismides neelavad päikesevalguse kvantid klorofülli molekulide poolt ja viivad nende elektronid suurenenud energiaga ergastatud olekusse. Just tänu ergastatud elektronide energiale klorofülli molekulides sünteesib süsihappegaasi ja vee lihtmolekulidest fototroofide fotosünteesisüsteem glükoosi ja teisi orgaanilisi molekule (aminohapped, rasvhapped, nukleotiidid jne), millest süsivesikud, valgud. , rasvad ehitatakse kehas hiljem üles ja nukleiinhapped. Nende reaktsioonide produkt on ka molekulaarne hapnik.

Fotosünteesi peamiste reaktsioonide üldvõrrand:

6 CO 2 + 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 (glükoos) + 6 O 2,

kus hn - footoni energia.

Fotosünteesi globaalne roll on erakordselt suur. Päikesekiirguse võimsus on umbes 10 26 W. Sellest jõuab Maa pinnale umbes 2 10 17 W ja sellest väärtusest ligikaudu 4 10 13 W kasutavad fotosünteesivad organismid orgaaniliste ainete sünteesiks (Samoilov, 2004). See energia toetab elu Maal. Tänu sellele sünteesitakse aastas (süsiniku osas) ca 7510 10 tonni biomassi. Samal ajal fikseerib fütoplankton ookeanis umbes 4 10 10 tonni süsinikku ja maismaal 3,510 10 tonni taimed ja fotosünteesivad mikroorganismid.

Inimkond tarbib fotosünteesi saadusi toidu, söömise kujul orgaaniline aine, mis on peamiselt toodetud taimede poolt või sekundaarselt toodetud loomadelt, kes söövad taimi, ja kütusena, mille jaoks kasutatakse 90% varem salvestatud fotosünteesi saadustest - nafta ja kivisüsi (ülejäänud energia saadakse tuuma- ja hüdroelektrijaamadest Elektrijaamad).

Fototroofsete organismide poolt kogunenud energia ammutamine ja sellele järgnev kasutamine toimub toitumise ja hingamise protsessides. Läbimisel seedetrakt toit purustatakse, rakud hävivad ning biopolümeerid (valgud, nukleiinhapped, rasvad ja süsivesikud) lagundatakse madala molekulmassiga monomeerideks (aminohapped, nukleotiidid, rasvhapped ja suhkrud), mis imenduvad soolestikus verre ja transporditakse. kogu kehas. Nendest eraldavad rakud suure energiaga elektrone kandvaid vesinikuaatomeid, mille energiat saab osaliselt salvestada adenosiintrifosfaadi (ATP) molekulide kujul. ATP on universaalne energiaallikas, mida kasutatakse akuna seal, kus ja millal on vaja kasulikku tööd.

11 331

Tõenäoliselt tundis igaüks meist energialööki suheldes meeldivate inimestega, looduse ja kunstiga, spordiga tegelemisest ja positiivseid emotsioone. Energiat annavad meile ka päikesevalgus, õhk ja soojus.

Kuid keha ei saa seda energiat kasutada ei südame kokkutõmbumiseks ega toimimiseks. närvisüsteem, vereringet, hingamist ega edasi füüsiline töö. Ülaltoodud energialiigid annavad vaid motivatsiooni tegutsemiseks ning nende toimingute elluviimisel kasutatakse ära varem salvestatud energia.

Energiat saab organism kasutada vaid siis, kui sellest saab moodustuda ATP (adenosiintrifosfaat). Ja see tähendab, et tõeline energia jõuab kehasse ainult koos toitainetega – valkude, süsivesikute ja rasvadega.

Loomulikult kasutab keha ka muid energiavorme. Aga mis juhtub? Võtame näiteks soojusenergia. Külma ilmaga tassi kuuma tee joomine suurendab keha soojuse tootmist, võimaldades ajutiselt soojendada. Kuid energiat ei salvestata. Kuuma vastuvõtmine vähendab ainult varem salvestatud ATP tarbimist.

Seega ei saa ülaltoodud energialiigid ATP-ks muundada ja talletada ning seetõttu on nende toime lühiajaline ning nad ei too kaasa tõelist energiat, mida organism saaks hiljem kasutada.
Ja nii jõuamegi järeldusele, et inimese ainus energiaallikas on energia, mida toitained meile annavad – valgud, rasvad ja süsivesikud. Ja põhimõtteliselt – süsivesikud ja rasvad, sest. Organism kasutab valke olulisemate vajaduste jaoks – oma rakkude ja kudede ehitamiseks.
Toidus leidub ka teisi energiakandjaid (merevaigukollane ja äädikhape, etüülalkohol jne), kuid need ei ole organismi energiavarustuses olulised.

Toidu energeetiline väärtus.

Sest toit on inimese jaoks ainuke energiaallikas, muutub vajalikuks teada, kui palju energiat see meile annab.
Selleks kasutatakse indeksit Toidu energeetiline väärtus».

Toidu energeetiline väärtus - see on energia hulk, mis tekib organismis toidus sisalduvate valkude, rasvade ja süsivesikute bioloogilise oksüdatsiooni käigus. Keha töötleb ja põletab need ained veeks, süsihappegaasiks ja muudeks aineteks, vabastades selle käigus energiat. Seda väljendatakse kalorite arvuna.

Tuleb märkida, et ainuüksi toidu sattumine seedekulglasse ei tähenda, et energia on kohale jõudnud. Osa toitaineid ei pruugi ju imenduda, läbida transiidina seedekulglat, erituda väljaheitega ega osaleda energiavahetuses.
Alles pärast toitainete assimilatsiooni ja nende sisenemist verre loetakse energia kättesaaduks.

Kuidas määratakse, kui palju energiat valgud, rasvad ja süsivesikud meile toovad?

Füüsikast teadaolevalt on energia muundamise lõpptulemus soojus. Kuumus on ka keha energia mõõt. See energia vabaneb ainete oksüdatsiooni (põlemise) tulemusena katabolismi protsessis. Seejärel läheb vabanev energia kehale ligipääsetavasse vormi – ATP molekuli keemiliste sidemete energiasse.

Seega eraldub põlemisel soojust. Erinevad ained põlevad erinevalt, eraldades erineval hulgal soojust. Ja vabanenud soojushulga järgi saate teada, kui palju energiat põlevas aines oli.

See on energeetiline väärtus toit määratakse tavaliselt selle põlemisel saadud soojushulga järgi kalorimeetris. Selleks põletatakse kalorimeetrilises kambris 1 gramm valke, rasvu ja süsivesikuid ning määratakse nende poolt eralduv soojushulk (kalorites). Sama toimub ka inimkehas – valgud, rasvad ja süsivesikud oksüdeeritakse süsihappegaasiks ja veeks, moodustades samasuguse energiahulga kui nende põletamisel väljaspool keha.

Niisiis vabaneb kalorimeetris 1 g valgu põletamisel 5,65 kcal, 1 g süsivesikute põletamisel - 4,1 kcal, 1 g rasva - 9,45 kcal.

Kuid me teame, et süsivesikute ja valkude kalorisisaldus on 4 kcal / g ja rasva - 9,0 kcal / g. Miks siis kalorimeetris nende ainete kaloriväärtused erinevad nendest, millega oleme harjunud? Eriti kui tegemist on valguga.

Ja see on tingitud asjaolust, et kõik kambri sees põleb täiesti ilma jälgi. Ja kehas ei põle valk täielikult - osa sellest eritub kehast uurea kujul ilma põlemiseta. See osa sisaldab 1,3 kcal 5,65-st. See. valgu kalorisisaldus keha jaoks on 4,35 kcal (5,65-1,3).
Jällegi, need pole päris numbrid, mida oleme harjunud nägema. Ja sellepärast.

Tavaliselt ei imendu rasvad, valgud ja süsivesikud täielikult.
Nii seeditakse valgud 92%, rasvad - 95%, süsivesikud - 98%. Ja nii selgub:
seeditud valkude kalorisisaldus on 4,35 x 92% \u003d 4 kcal / g;
süsivesikud - 4,1 x 98% \u003d 4 kcal / g;
rasv - 9,3 x 95% \u003d 9 kcal / g.