Energian lähde keholle. Hiilihydraatit ruoassa ja kehossa

Abstrakti ekologiasta

Pääasiallinen energialähde, joka määrää maapallon biosfäärin lämpötasapainon ja lämpötilan, on Auringon säteilyenergia.

Aurinko valaisee ja lämmittää maata toimittaen energiaa, jota vihreät kasvit käyttävät syntetisoimaan yhdisteitä, jotka varmistavat niiden elintärkeän toiminnan ja joita lähes kaikki muut organismit kuluttavat. Lisäksi aurinkoenergia tukee tärkeimpien kiertoa kemialliset aineet ja on liikkeellepaneva voima ilmasto- ja sääjärjestelmät, jotka jakavat lämmön ja kosteuden uudelleen maan pinnalle.

Auringon energia säteilee avaruuteen ultravioletti-, näkyvän valon ja infrapunasäteilyn ja muun säteilyn tai sähkömagneettisen energian spektrinä.

Maan pintaan pääsee pääasiassa lähellä ultraviolettisäteilyä, näkyvää valoa ja läheltä infrapunasäteily. Noin 34 % Maan pinnan saavuttavasta Auringon säteilyenergiasta heijastuu välittömästi takaisin avaruuteen pilvistä, pölystä ja muista ilmakehän aineista sekä itse maan pinnasta. Suurin osa jäljellä olevista 66 %:sta käytetään ilmakehän ja maan lämmittämiseen, veden haihduttamiseen ja kierrättämiseen, ja se muunnetaan tuulienergiaksi. Vihreät kasvit vangitsevat vain pienen osan tästä energiasta (0,5 %), ja niitä käytetään fotosynteesin muodostumiseen orgaaniset yhdisteet tarvitaan eliöiden elämän ylläpitämiseen.

Suurin osa haitallisista ionisoiva säteily Aurinko. Erityisesti ultraviolettisäteilyä absorboivat otsoni (O3) molekyylit yläilmakehässä (stratosfäärissä) ja vesihöyry alemmassa ilmakehässä. Ilman tätä suojaavaa vaikutusta useimmat nykyaikaisia ​​muotoja elämää maan päällä ei voisi olla olemassa.

Siten kaikki elämä maapallolla on olemassa saastumattoman ja käytännössä ikuisen aurinkoenergian ansiosta, jonka määrä on suhteellisen vakio ja runsas.

Kasvit käyttävät vain 0,5 % maan päälle tulevasta auringonvalosta. Vaikka ihmiset eläisivät pelkästään aurinkoenergialla, he käyttäisivät sitä vielä vähemmän. Siten Maahan tuleva aurinkoenergia riittää täysin tyydyttämään kaikki mahdolliset ihmiskunnan tarpeet. Koska kaikki aurinkoenergia muuttuu viime kädessä lämmöksi, sen käytön lisääntymisen taloudellisiin tarpeisiin ei pitäisi vaikuttaa biosfäärin dynamiikkaan. Aurinkoenergia on täysin puhdasta energiaa, jota on saatavilla ehtymättömänä määränä ja vakiohintaan (ilmaiseksi). Sen vastaanottamiseen eivät vaikuta poliittinen kauppasaarto ja taloudelliset vaikeudet. Samalla se on liian hajallaan: jotta se palvelisi ihmiskuntaa, se on keskitettävä, ja tämä este on melko ylitettävissä.

Energiasta puhuttaessa on pidettävä mielessä, että energialla tarkoitetaan kykyä tuottaa työtä tai lämmönvaihtoa kahden kohteen välillä. eri lämpötiloja. Energia eroaa laadultaan tai kyvyltään tehdä hyödyllistä työtä. Energian laatu on sen tehokkuuden mittari. Energiaa Korkealaatuinen jolle on ominaista korkea järjestys- tai keskittymisaste ja siten korkea kyky tuottaa hyödyllistä työtä. Esimerkkejä tällaisten energiamuotojen kantajista ovat sähkö, hiiltä, bensiini, keskitetty aurinkoenergia sekä korkean lämpötilan lämpö jne. Huonolaatuiset energiat ominaista epäjärjestys ja alhainen kyky tuottaa hyödyllistä työtä. Esimerkki tällaisen energian kantajasta on matalan lämpötilan lämpö ympäröivässä ilmassa, joessa, järvessä tai valtameressä. Esimerkiksi sisään tulevan lämmön kokonaismäärä Atlantin valtameri ylittää huomattavasti korkealaatuisen energian määrän Saudi-Arabian öljylähteissä. Mutta lämpö on niin hajallaan meressä, että emme voi käyttää sitä.

Energiasta puhuttaessa meidän tulee muistaa kaksi luonnonlakia, joita energia noudattaa.

Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö (energian säilymislaki): energiaa ei synny eikä katoa, se vain muuttuu muodosta toiseen. Laki tarkoittaa, että energian muunnosten seurauksena sitä ei voi koskaan saada enemmän kuin se kuluu: energian tuotto on aina yhtä suuri kuin sen kustannukset; Tyhjältä ei saa mitään, kaikesta on maksettava.

Termodynamiikan toinen pääsääntö: missä tahansa energiamuutoksessa osa siitä menetetään lämmön muodossa. Tämä alhaisen lämpötilan lämpö hajoaa yleensä ympäristöön, eikä se pysty tekemään hyödyllistä työtä.

Kun korkealaatuista kemiallista energiaa sisältävää bensiiniä poltetaan auton moottorissa, noin 1 % muuttuu mekaaniseksi ja sähköenergiaksi, loput 99 % hajoaa ympäristöön hyödyttömänä lämmön muodossa ja lopulta häviää ulkoavaruuteen. . Hehkulampussa 5 % sähköenergiasta muuttuu hyödylliseksi valosäteilyksi ja 95 % hajoaa lämmön muodossa ympäristöön. Termodynamiikan ensimmäisen lain mukaan energiaa ei voida koskaan kuluttaa loppuun, koska sitä ei voida luoda eikä tuhota. Mutta termodynamiikan toisen pääsäännön mukaan tiivistetyn korkealaatuisen energian kokonaismäärä, jonka voimme saada kaikista lähteistä, vähenee jatkuvasti ja muuttuu huonolaatuiseksi energiaksi. Emme vain voi saada mitään tyhjästä, emmekä myöskään voi häiritä energian laadun linjausta.

Suurin osa auringon säteilystä, jota maan pinta ei heijasta, muuttuu termodynamiikan toisen pääsäännön mukaisesti matalalämpöiseksi lämpöenergia("kaukaisen" IR-alueen säteily) ja säteilee takaisin ulkoavaruuteen; avaruuteen lämmönä palaavan energian määrä riippuu vesimolekyylien, hiilidioksidin, metaanin, dityppioksidin, otsonin ja joidenkin hiukkasmuotojen läsnäolosta ilmakehässä. Nämä selektiivisenä suodattimena toimivat aineet sallivat joidenkin Auringon säteilyenergian korkealaatuisten muotojen kulkemisen ilmakehän läpi Maan pinnalle ja samalla vangitsevat ja absorboivat (ja säteilevät takaisin) osan Maan säteilystä. tuloksena huonolaatuinen lämpösäteilyvirta.

Yksi termodynaamisen järjestelmän tilan tärkeimmistä ominaisuuksista on haje (muunnos – <греч.>) - järjestelmään syötetyn tai siitä poistetun lämmön määrän suhde termodynaamiseen lämpötilaan: dS = dQ/T . Voidaan väittää, että entropia luonnehtii sitä energian määrää järjestelmässä, joka ei ole käytettävissä työntekoon, eli joka ei ole käytettävissä. Systeemillä on alhainen entropia, jos se jatkuvasti hajauttaa järjestettyä energiaa ja muuttaa sen toiseen, vähemmän järjestyneeseen muotoon, esimerkiksi muuttamalla valo- tai ruokaenergiaa lämpöenergiaksi. Siksi entropia määritellään usein järjestelmän epäjärjestyksen mittana. Tärkein ominaisuus eliöt on niiden kyky luoda ja ylläpitää korkeaa sisäistä järjestystä, eli matalan entropian tilaa.

Mikä tahansa kuumennettu kappale, myös elävä, luovuttaa lämpöä, kunnes sen lämpötila on yhtä suuri kuin lämpötila ympäristöön. Loppujen lopuksi minkä tahansa kappaleen energia voi hävitä lämpömuodossa, minkä jälkeen termodynaamisen tasapainotilan tila syntyy ja kaikki energiaprosessit tulevat mahdottomiksi, eli järjestelmä tulee maksimientropian tai minimijärjestyksen tilaan.

Jotta organismin entropia ei kasvaisi jatkuvan energian hajauttamisen seurauksena, kun se muuttuu muodoista, joilla on korkea järjestys (esimerkiksi ruuan kemiallinen energia) lämpömuotoon, jolla on vähimmäistaso järjestyksessä, kehon täytyy jatkuvasti kerätä ulkopuolelta järjestettyä energiaa, eli ikään kuin poimimaan "järjestystä" tai negatiivista entropiaa ulkopuolelta.

Elävät organismit poimivat negatiivisen entropian ruoasta käyttämällä sen kemiallisen energian järjestystä. Jotta ekologiset järjestelmät ja biosfääri kokonaisuudessaan pystyisivät poistamaan negatiivista entropiaa ympäristöstä, tarvitaan energiatukea, joka todellisuudessa saadaan ilmaisena aurinkoenergiana. Autotrofisen ravinnon prosessissa olevat kasvit - fotosynteesi luovat orgaanista ainetta kohonnut taso sen järjestys kemialliset sidokset, mikä vähentää entropiaa. Kasvinsyöjät syövät kasveja, joita puolestaan ​​syövät lihansyöjät ja niin edelleen.

Energia ei voi syntyä tyhjästä tai kadota mihinkään, se voi vain muuttua muodosta toiseen. Ja mistä ihmisen energia riippuu?

Kaikki maan päällä oleva energia tulee auringosta. Kasvit pystyvät muuttamaan aurinkoenergian kemialliseksi energiaksi (fotosynteesi).

Ihminen ei voi suoraan käyttää auringon energiaa, mutta voimme saada energiaa kasveista. Syömme joko itse kasveja tai kasveja syöneiden eläinten lihaa. Ihminen saa kaiken energiansa ruoasta ja juomasta.

Ruoan energianlähteet

Ihmisen elämänsä energia riippuu siitä, mitä ruokaa hän syö. Energian mittayksikkö on kalori. Yksi kalori on lämpömäärä, joka tarvitaan lämmittämään 1 kg vettä 1°C. Saamme suurimman osan energiastamme: ravinteita:

– Hiilihydraatit – 4kcal (17kJ) per 1g
- Proteiinit (proteiini) - 4kcal (17kJ) per 1g
– Rasvat – 9 kcal (37 kJ) per 1 g

Hiilihydraatit (sokeri ja tärkkelys) ovat tärkein energianlähde, suurin osa niistä löytyy leivästä, riisistä ja pastasta. hyviä lähteitä proteiinia ovat liha, kala ja muna. Kermainen ja kasviöljy, samoin kuin margariini, koostuvat lähes kokonaan rasvahapoista. Kuitupitoiset ruoat, kuten alkoholi, antavat myös energiaa elimistölle, mutta niiden kulutus vaihtelee suuresti henkilöittäin.

Vitamiinit ja kivennäisaineet eivät itsessään anna keholle energiaa, mutta ne osallistuvat kehon tärkeimpiin energianvaihtoprosesseihin.

Erilaisten energia-arvo elintarvikkeita on hyvin erilainen. Terveet ihmiset saavuttavat tasapainon syömällä monenlaisia ​​ruokia. Ilmeisesti mitä enemmän aktiivinen kuva ihminen elää elämää, sitä enemmän hän tarvitsee ruokaa tai sitä energiaintensiivisempi sen pitäisi olla.

Hiilihydraatit ovat ihmisen tärkein energianlähde.

Tasapainoinen antaa keholle erilaisia ​​tyyppejä hiilihydraatteja, mutta suurin osa energiasta tulee olla tärkkelyksestä. AT viime vuodet Paljon huomiota on kiinnitetty ihmisen ravinnon komponenttien välisen suhteen tutkimiseen erilaisia ​​sairauksia. Tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että ihmisten on vähennettävä kulutusta rasvaiset ruuat hiilihydraattien hyväksi.

Miten saamme energiaa ruoasta?

Kun ruoka on nielty, se pysyy vatsassa jonkin aikaa. Siellä sen ruoansulatus alkaa ruoansulatusnesteiden vaikutuksesta. Tämä prosessi jatkuu vuonna ohutsuoli Tämän seurauksena ruoan komponentit hajoavat pienemmiksi yksiköiksi ja niiden imeytyminen suolen seinämien läpi vereen on mahdollista. Keho voi sitten käyttää ravinteita energian tuottamiseen, joka tuotetaan ja varastoituu adenosiinitrifosfaattina (ATP).

ATP-molekyyli, joka koostuu adenosiinista ja kolmesta peräkkäin liittyneestä fosfaattiryhmästä. Energiavarat "keskittyvät" fosfaattiryhmien välisiin kemiallisiin sidoksiin. Tämän potentiaalisen energian vapauttamiseksi yhden fosfaattiryhmän täytyy irrota, ts. ATP hajoaa ADP:ksi (adenosiinidifosfaatiksi) energian vapautuessa.

Adenosiinitrifosfaatti (lyhennetty ATP, englanniksi ATP) on nukleotidi, jolla on erittäin tärkeä rooli organismien energian ja aineiden aineenvaihdunnassa; Ensinnäkin yhdiste tunnetaan universaalina energialähteenä kaikille elävissä järjestelmissä tapahtuville biokemiallisille prosesseille. ATP on solun tärkein energian kantaja.

Jokainen solu sisältää hyvin rajallisen määrän ATP:tä, joka yleensä kuluu sekunneissa. ADP:n pelkistämiseksi ATP:ksi tarvitaan energiaa, jota saadaan hiilihydraattien, proteiinien ja rasvahappojen hapetusprosessissa soluissa.

Energiavarastot kehossa.

Kun ravinteet ovat imeytyneet elimistöön, osa niistä varastoituu varapolttoaineeksi glykogeenin tai rasvan muodossa.

Glykogeeni kuuluu myös hiilihydraattien luokkaan. Sen varastot kehossa ovat rajalliset ja varastoituvat maksaan ja lihaskudokseen. Harjoittelun aikana glykogeeni hajoaa glukoosiksi ja yhdessä veressä kiertävän rasvan ja glukoosin kanssa antaa energiaa toimiville lihaksille. Kulutettujen ravintoaineiden osuudet riippuvat liikunnan tyypistä ja kestosta.

Glykogeeni koostuu pitkiksi ketjuiksi linkitetyistä glukoosimolekyyleistä. Jos kehon glykogeenivarastot ovat normaaleja, kehoon pääsevät ylimääräiset hiilihydraatit muuttuvat rasvaksi.

Yleensä proteiinia ja aminohappoja ei keho käytä energialähteinä. Kuitenkin ravitsemuksellisen puutteen tapauksessa lisääntyneen energiankulutuksen taustalla voidaan käyttää energiana myös lihaskudoksen sisältämiä aminohappoja. Ruoasta saatava proteiini voi toimia energianlähteenä ja muuttua tarvittaessa rasvaksi, kuten esim rakennusmateriaali, täysin tyytyväinen.

Miten ihmisen energia kuluu harjoituksen aikana?

Harjoittelun aloittaminen

Heti harjoituksen alussa tai kun energiankulutus nousee jyrkästi (sprintti), energiantarve on suurempi kuin nopeus, jolla ATP-synteesi tapahtuu hiilihydraattien hapettumisen kautta. Aluksi hiilihydraatit "poltetaan" anaerobisesti (ilman hapen osallistumista), tähän prosessiin liittyy maitohapon (laktaatin) vapautuminen. Seurauksena on, että tietty määrä ATP:tä vapautuu - vähemmän kuin aerobisessa reaktiossa (hapen mukana), mutta nopeammin.

Kreatiinifosfaatti on toinen "nopea" energianlähde ATP-synteesille. Pieniä määriä tätä ainetta löytyy lihaskudoksesta. Kreatiinifosfaatin hajoaminen vapauttaa energiaa, joka tarvitaan ADP:n pelkistämiseen ATP:ksi. Tämä prosessi on erittäin nopea ja kehon kreatiinifosfaattivarastot riittävät vain 10-15 sekuntiin "räjähdysmäiseen" työhön, ts. kreatiinifosfaatti on eräänlainen puskuri, joka kattaa lyhytaikaisen ATP-puutoksen.

Alkuharjoittelujakso

Tällä hetkellä hiilihydraattien aerobinen aineenvaihdunta alkaa toimia kehossa, kreatiinifosfaatin käyttö ja laktaatin (maitohapon) muodostuminen pysähtyvät. Rasvahappovarastot mobilisoidaan ja tuodaan saataville energialähteenä työskenteleville lihaksille, samalla kun ADP:n pelkistysaste ATP:ksi lisääntyy rasvan hapettumisen vuoksi.

Pääkoulutusjakso

Viidennen ja viidennentoista minuutin välillä kehon harjoittelun alkamisesta lisääntynyt ATP-tarve tasaantuu. Pitkän, suhteellisen tasaisen intensiivisen harjoituksen aikana hiilihydraattien (glykogeeni ja glukoosi) ja rasvahappojen hapetus ylläpitää ATP-synteesiä. Tällä hetkellä kreatiinifosfaattivarastot palautuvat vähitellen.

Kreatiini on aminohappo, joka syntetisoituu maksassa arginiinista ja glysiinistä. Juuri kreatiini antaa urheilijoille mahdollisuuden kestää korkeimmatkin kuormitukset helpommin. Ihmisen lihaksissa tapahtuvan vaikutuksensa vuoksi maitohapon vapautuminen viivästyy, mikä aiheuttaa lukuisia lihaskipuja.

Toisaalta kreatiini antaa sinun tuottaa voimakasta fyysistä aktiivisuutta, koska kehossa vapautuu suuri määrä energiaa.

Kuorman lisääntyessä (esimerkiksi ylämäkeen juostessa) ATP:n kulutus kasvaa, ja jos tämä lisäys on merkittävä, keho siirtyy jälleen hiilihydraattien anaerobiseen hapettumiseen laktaatin muodostumisen ja kreatiinifosfaatin käytön myötä. Jos elimistö ei ehdi palauttaa ATP-tasoja, väsymys voi nopeasti ilmaantua.

Mitä energianlähteitä harjoituksissa käytetään?

Hiilihydraatit ovat tärkein ja niukka energianlähde työskenteleville lihaksille. Ne ovat välttämättömiä kaikenlaisessa fyysisessä toiminnassa. Ihmiskehossa hiilihydraatit varastoituvat pieniä määriä glykogeeninä maksassa ja lihaksissa. Harjoittelun aikana glykogeenia kulutetaan ja käytetään veressä kiertävien rasvahappojen ja glukoosin ohella lihasenergian lähteenä. Eri energialähteiden suhde riippuu harjoituksen tyypistä ja kestosta.

Vaikka rasvassa on enemmän energiaa, sen hyötykäyttö on hitaampaa ja hiilihydraattien ja kreatiinifosfaatin käyttö tukee ATP-synteesiä rasvahappojen hapettumisen kautta.

Kun hiilihydraattivarastot ovat lopussa, elimistö ei kestä suuria kuormituksia. Hiilihydraatit ovat siis energianlähde, joka rajoittaa kuormitusta harjoittelun aikana.

Tekijät, jotka rajoittavat kehon energiavarastoja harjoituksen aikana

1. Energialähteet, joita käytetään erilaisissa fyysisessä toiminnassa

- alhainen intensiteetti (hölkkä)

Vaadittu ATP:n talteenottotaso ADP:stä on suhteellisen alhainen, ja se saavutetaan rasvojen, glukoosin ja glykogeenin hapetuksella. Kun glykogeenivarastot loppuvat, rasvojen rooli energianlähteenä kasvaa. Koska rasvahappo Hapettuvat melko hitaasti kulutetun energian täydentämiseksi, kyky jatkaa tällaista harjoittelua pitkään riippuu glykogeenin määrästä kehossa.

- keskiteho (nopea juoksu)

Kun liikunta saavuttaa maksimitason aerobisen hapettumisen prosessien jatkamiseksi, on tarvetta nopea toipuminen ATP-varat. Hiilihydraateista tulee kehon pääpolttoaine. Vaadittua ATP-tasoa ei kuitenkaan voida ylläpitää vain hiilihydraattien hapettumisella, joten rasvan hapettumista ja laktaatin muodostumista tapahtuu rinnakkain.

- suurin intensiteetti (sprintti)

ATP-synteesiä tukee pääasiassa kreatiinifosfaatin käyttö ja laktaatin muodostuminen, koska hiilihydraattien ja rasvan hapettumisen aineenvaihduntaa ei voida ylläpitää niin suurella nopeudella.

2. Koulutuksen kesto

Energialähteen tyyppi riippuu harjoituksen kestosta. Ensinnäkin kreatiinifosfaatin käytöstä aiheutuu energian vapautumista. Sitten elimistö siirtyy pääasialliseen glykogeenin käyttöön, joka antaa energiaa noin 50-60 % ATP-synteesistä.

Elimistö saa loput ATP-synteesiin tarvittavasta energiasta vapaiden rasvahappojen ja glukoosin hapettumisen kautta. Kun glykogeenivarastot loppuvat, rasvasta tulee pääasiallinen energianlähde, samalla kun glukoosia aletaan käyttää enemmän hiilihydraateista.

3. Harjoituksen tyyppi

Urheilussa, jossa suhteellisen vähäisen rasituksen jaksot korvataan voimakkaalla aktiivisuuden lisääntymisellä (jalkapallo, jääkiekko, koripallo), kreatiinifosfaatin (huippukuormituksen aikana) ja glykogeenin käyttö ATP-synteesin pääenergialähteenä vaihtelee. "Rauhallisen" vaiheen aikana kreatiinifosfaattivarastot palautuvat kehossa.

4. Kehon kunto

Mitä koulutetumpi ihminen, sitä korkeampi kehon kyky oksidatiiviseen aineenvaihduntaan (vähemmän glykogeeni muuttuu laktoosiksi) ja sitä taloudellisemmin energiavarastoja kuluu. Toisin sanoen koulutettu henkilö suorittaa minkä tahansa harjoituksen vähemmällä energiankulutuksella kuin kouluttamaton.

5. Ruokavalio

Mitä korkeampi glykogeenitaso kehossa on ennen harjoituksen alkua, sitä myöhemmin tulee väsymys. Glykogeenivarastojen lisäämiseksi sinun on lisättävä hiilihydraattipitoisten ruokien saantia. Alan asiantuntijat urheiluravinto suosittelemme noudattamaan ruokavalioita, joissa jopa 70 % energia-arvosta on hiilihydraatteja.

-riisiä
- pasta (pasta)
- leipää
- viljavilja
– juurikasvit

- lisää hiilihydraatteja ateriasuunnitelmaasi ylläpitääksesi kehon energiavarastoja;
- 1-4 tuntia ennen harjoittelua, syö 75-100 g hiilihydraatteja;
- Juo välittömästi ennen harjoittelua 200-500 ml erikoisurheilujuomaa (isotonista) neste- ja hiilihydraattivarantojen lisäämiseksi;
- jos mahdollista, juo 100-150 ml isotonista ainetta 15-20 minuutin välein harjoituksen aikana kompensoidaksesi nesteiden ja hiilihydraattien kulumista;
- harjoituksen ensimmäisen puolen tunnin aikana, kun lihasten palautumiskyky on maksimaalinen, syö 50-100 hiilihydraattia;
- Harjoittelun jälkeen sinun on jatkettava hiilihydraattien käyttöä Nopea palautuminen glykogeenivarastot.

Hiilihydraatit ovat universaali energianlähde kaikille eläville olennoille. Ne ovat keskeisiä ihmisen energia-aineenvaihdunnassa. Vain yhden molekyylin hajoamisella saadaan yhtä paljon energiaa kuin rasvaa hajottamalla ei saada. Sitä pidetään yleismaailmallisena lähteenä, koska sillä ei ole vasta-aiheita ja ihmisen on kulutettava sitä päivittäin.

vähän kemiaa

Mikä tahansa hiilihydraattimolekyyli koostuu C-, H- ja O-atomeista. Vety on massiivisin, koska sitä pidetään eniten yksinkertainen elementti kaikista olemassa olevista. Toisella sijalla määrällisesti mitattuna on hiili ja kolmannella sijalla happi. Hiili on peruselementti, ja hän muodostaa ketjut, jotka ovat haarautuneita ja haarautumattomia. Mitä monimutkaisempi molekyyli on, sitä enemmän energiaa se antaa (lukuun ottamatta sulamattomia hiilihydraatteja).

Kaikki hiilihydraatit, joita henkilö kuluttaa, on jaettu yksinkertaisiin ja monimutkaisiin. Jaottelu perustuu pääasiassa morfologisiin eroihin. Morfologian muuttuessa tapahtuu kuitenkin myös muutoksia maussa ja biokemiallisissa ominaisuuksissa. Mitä yksinkertaisempi rakenne, sitä makeampi maku ja helpompi sulaa. Suurin osa monimutkaiset hiilihydraatit ja kuidut eivät hajoa ollenkaan ja erittyvät muuttumattomina ihmiskehosta.

yksinkertaisia ​​hiilihydraatteja

Niitä kutsutaan myös sokereiksi makean maun vuoksi. Ne ovat haarautumattomia ketjuja eri määrä hiiliatomit. Yksinkertaiset hiilihydraatit ovat nopeita energianlähteitä. Yksinkertaisen rakenteensa vuoksi ne eivät tarvitse ylimääräistä halkaisua ja pääsevät siksi välittömästi verenkiertoon. Jo 10 minuutin kuluttua yksinkertaisia ​​hiilihydraatteja lisää merkittävästi veren glukoosipitoisuutta.

Glukoosi

Toinen nimi on rypälesokeri. Löytyy hedelmistä. Merkittäviä määriä löytyy myös marjoista ja hunajasta. Ei ole vasta-aiheita. Diabeteksen yhteydessä se kannattaa kuitenkin korvata sakkaroosilla.

Fruktoosi

Voidaan kutsua myös hedelmäsokeriksi. Nimen perusteella voit arvata, mitä hedelmä sisältää.

Galaktoosi

Se on ainoa yksinkertainen eläinperäinen sokeri. Galaktoosi on osa maitosokeria(laktoosi).

disakkarideja

Disakkarideja pidetään ihmiskehon pääasiallisina energialähteinä. Niiden rakenteellinen ominaisuus on, että ne koostuvat kahdesta yksinkertaisesta sokerista. Vaikka ne koostuvat yksinkertaisista hiilihydraateista, ne eivät ole niin makeita. Vähiten makea on laktoosi. Sokeri kuitenkin valmistetaan sakkaroosista, jota lisäsimme teehen. Energia-aineenvaihdunnan kannalta disakkaridit sisältävät Suuri määrä energiaa. Mutta niiden hajoaminen vie aikaa, joten vasta 30-60 minuutin kuluttua voidaan havaita selvä lisääntyminen veren glukoosipitoisuudessa.

sakkaroosia

Tai toinen nimi - ruokosokeri. Se sisältää glukoosia ja fruktoosia.

Maltoosi

Lakritsisokeri eli maltoosi on tärkkelyksen ja glykogeenin kaltaisten aineiden pääkomponentti.

Laktoosi

Maitosokeri on nisäkkäiden maidon pääkomponentti. Ensimmäisinä elinpäivinä laktoosi on ihmisen tärkein energianlähde. On laktoosi-intoleranssi, jossa maitosokerin nauttiminen aiheuttaa epämiellyttävää dyspeptiset häiriöt ihmisessä. Laktoosin poistaminen ruokavaliosta ei johda vakavia seurauksia, mutta muiden hiilihydraattien puutetta kannattaa kompensoida.

Polysakkaridit

Kaikki monimutkaiset hiilihydraatit voidaan jakaa pilkkoutuviin ja pilkkoutumattomiin eivätkä ole energianlähteitä, mutta toimivat vähintään tärkeitä ominaisuuksia ruoansulatusprosesseissa.

Tärkkelys ja glykogeeni voidaan erottaa sulavista hiilihydraateista. Kaikki ne ovat makromolekyyliyhdisteitä. Niiden monomeerien määrä voi nousta satoihin ja jopa tuhansiin. Tällainen monimutkainen morfologia ja aiheuttaa pitkän ruoansulatuksen. Polysakkaridit voidaan jakaa homopolysakkarideihin ja heteropolysakkarideihin. Erona on, että joissakin monomeeri on yksi aine, kun taas toisissa se on erilainen.

Tärkkelys

Sitä esiintyy pääasiassa kasveissa sen kaikissa osissa (sipulit, mukulat, siemenet). Liittyy varapolysakkarideihin.

Glykogeeni

Se on tärkein ja tärkein energianlähde ihmiskehossa. Tarvittaessa glykogeeni muunnetaan glukoosiksi puutoksen kompensoimiseksi.

Sulamattomat hiilihydraatit

Sulamattomia hiilihydraatteja ovat kuidut ja pektiini. Ne ovat polysakkarideja, mutta monimutkaisen rakenteensa vuoksi ruoansulatusentsyymit eivät pysty hajottamaan niitä. Niiden rooli energia-aineenvaihdunnassa on pieni. Kun tällainen hiilihydraatti hajoaa, vapautuu hyvin pieni määrä energiaa, jota ei edes oteta huomioon.

Mahalaukun ja suoliston entsyymit eivät hajoa niitä, ja ne erittyvät elimistöstä ruoansulatuskanavan kautta lähes muuttumattomina. Sulamattomat hiilihydraatit voivat pidättää vettä kehossa, vaikuttaa suoliston motiliteettiin ja edistää sapen muodostumista ruoansulatuksen parantamiseksi.

Hiilihydraatit ruoassa ja kehossa

Hiilihydraattien päätehtävä on ylläpitää kehon energiaa vaaditulla tasolla, jossa henkilö voi suorittaa aktiivista fyysistä ja henkistä toimintaa ja samalla olla väsymättä.

Hiilihydraattien pitäisi muodostaa 60-70 % ruokavaliostamme. Niiden ansiosta ruoan kaloripitoisuus saavuttaa vaaditut arvot. Keskimäärin ihmisen tulisi kuluttaa 1500 kcal eli noin 1100 kcal tulee hiilihydraateista. Viljoille kannattaa antaa etusija, leipomotuotteet täysjyväjauhoista, vihanneksista.

Hiilihydraattien saannin tulee olla yksilöllistä ja riippua fyysisistä tiedoista ja aktiivisuudesta koko päivän ajan. Keskimäärin varten terve ihminen Normi ​​on 350-500 gr. Kuitenkin, jos paljon energiaa kuluu henkiseen tai fyysiseen toimintaan, määrää tulee lisätä.

AT nuori ikä hiilihydraattien saantia kannattaa lisätä, sillä niitä tarvitaan kehon rakentamiseen. Päinvastoin, vanhemmalla iällä määrää kannattaa vähentää, koska energiaa kuluu vähän ja ylimäärä kertyy rasvaan. Tämä johtaa lopulta liikalihavuuteen ja diabetekseen.

Suurin osa hiilihydraattien energiasta tulee viljasta. Toisella sijalla on sokeri ja kolmannella vihannekset ja hedelmät. On syytä antaa etusija vihanneksille ja jyville.

Tuotteet kasviperäinen sisältää sekä yksinkertaisia ​​että monimutkaisia ​​hiilihydraatteja. Niiden suhde vaikuttaa hedelmän makeaan makuun. Tärkkelyksen, polysakkaridin, määrän vähentyessä maku muuttuu makeammaksi, koska yksinkertaiset sokerit hallitsevat.

imeytyminen vereen

Kaikki hiilihydraatteja sisältävät tuotteet imeytyvät verenkiertoon eri nopeus. Tämä johtuu heidän morfologinen rakenne- mitä enemmän haaroittuneita ketjuja ja enemmän hiilijäämiä, sitä kauemmin sulaminen kestää.

Nopeimmat energianlähteet ovat yksinkertaiset hiilihydraatit. Ruoansulatusentsyymien ei tarvitse sulattaa niitä, joten ne alkavat imeytyä jo sisään suuontelon. Tämä ominaisuus on tärkeä potilaille, joilla on diabetes, koska heillä on vähän aikaa palauttaa glukoosipitoisuutensa. On myös hyödyllistä kuluttaa nopeita hiilihydraatteja ennen kokeita, tärkeitä kokouksia ja urheilukilpailut tai harjoituksia.

Disakkaridit on altistettava entsyymeille, joten niiden imeytyminen on pidempi. Ihmiskehon tärkeimmät energianlähteet ovat polysakkaridit. Koska ne eivät imeydy välittömästi, ne luovat kehoon energiavarannon. Tämä energia tulee vähitellen 2-6 tunnin kuluessa. Polysakkaridien etuna on, että ne eivät aiheuta jyrkkä nousu verensokeri. Siksi kaikki ravitsemusasiantuntijat sanovat, että aamu tulisi aloittaa puurolla.

Elimet ja niiden glukoosinkulutus

Hermosto on herkin glukoosin puutteelle. Neuronit eivät pysty varastoimaan energiaa varaan, joten ne kuluttavat sen välittömästi. Hermosto tarvitsee noin 140 grammaa päivässä. Punasolut tarvitsevat noin 40 gr. Lihas kuluttaa glukoosia energiatarpeesta riippuen, ja siksi määrä muuttuu jatkuvasti. Kaikki muut elimet ja järjestelmät voivat käyttää glykogeenia tuottamaan glukoosia sen hapettumisen kautta.

Glykogeenia löytyy maksasta ja lihaksista. Sen keskimääräinen määrä on 300-400 gr. Kun glukoosin saanti lisääntyy, se kerääntyy rasvaan, jos fyysinen aktiivisuus ei kata tätä energiamäärää. Lisättyjen kanssa liikunta kuluttaa ensin glykogeenia ja vasta sitten rasvavarantoja.

Herkin glukoosin puutteelle ovat aivot. Siksi milloin pitkittynyt paasto kun hypoglykemia kehittyy, voi olla epämiellyttäviä oireita. Nämä sisältävät:

• huimaus;
• tajunnan menetys;
• pahoinvointi;
• heikkous;
• sameus silmissä;
• liiallinen hikoilu;
• käsien vapina ja kouristukset.

Hiilihydraatteja ei voi korvata proteiinoilla tai rasvoilla, vaan niiden tulee olla jokaisen ruokavaliossa. Ruokavaliota noudatettaessa tai laihduttaessa niitä ei voida sulkea pois, niiden määrää on vain vähennettävä, mutta niiden tulee silti olla määrällisesti voitollisia rasvoihin ja proteiineihin nähden.

Hiilihydraattien monipuolisuus on siinä, että ne imeytyvät lähes muuttumattomina, kun taas proteiinien hajoaminen tuottaa monia hajoamistuotteita, jotka suurissa määrissä voi aiheuttaa myrkytyksen. Siksi kehon pääasiallinen energianlähde ovat hiilihydraatit.

Elävien organismien pääasiallinen energianlähde on auringonvalon energia. Fototrofit - kasvit ja fotosynteettiset mikro-organismit - käyttävät suoraan valoenergiaa monimutkaisten orgaanisten aineiden (rasvat, proteiinit, hiilihydraatit jne.) synteesiin, jotka ovat toissijaisia ​​energianlähteitä. Heterotrofit, joihin kuuluvat myös eläimet, käyttävät kasvien syntetisoimien orgaanisten aineiden hapettumisen aikana vapautuvaa kemiallista energiaa.

Bioenergeettiset prosessit voidaan jakaa energian tuotanto- ja keräämisprosesseihin sekä prosesseihin, joissa varastoidun energian ansiosta hyödyllistä työtä(Kuva 1.1). Fotosynteesi on tärkein bioenergiaprosessi maapallolla. Tämä on monimutkainen monivaiheinen valofysikaalisten, valokemiallisten ja pimeiden biokemiallisten prosessien järjestelmä, jossa auringonvalon energia muunnetaan kemiallisiksi tai sähkökemiallisiksi energiamuodoiksi. Ensimmäisessä tapauksessa tämä on monimutkaisten orgaanisten molekyylien sisältämää energiaa ja toisessa kalvojen protonigradientin energiaa, joka myös muunnetaan kemialliseen muotoon. Fotosynteettisissä organismeissa klorofyllimolekyylit absorboivat auringonvalon kvantteja ja siirtävät elektroninsa virittyneeseen tilaan, jossa on lisääntynyt energia. Se johtuu klorofyllimolekyyleissä olevien virittyneiden elektronien energiasta, että fototrofien fotosynteettinen järjestelmä yksinkertaisista hiilidioksidi- ja vesimolekyyleistä syntetisoi glukoosia ja muita orgaanisia molekyylejä (aminohapot, rasvahapot, nukleotidit jne.), joista hiilihydraatteja, proteiineja , rasvat rakentuvat myöhemmin kehossa ja nukleiinihapot. Näiden reaktioiden tuote on myös molekyylihappi.

Fotosynteesin pääreaktioiden kokonaisyhtälö:

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

missä h n - fotonienergiaa.

Fotosynteesin globaali rooli on poikkeuksellisen suuri. Auringon säteilyn teho on noin 10 26 W. Sieltä maan pinnalle nousee noin 2 10 17 W ja tästä arvosta noin 4 10 13 W fotosynteettiset organismit käyttävät orgaanisten aineiden synteesiin (Samoilov, 2004). Tämä energia ylläpitää elämää maan päällä. Sen ansiosta biomassaa syntetisoituu noin 7 510 10 tonnia vuodessa (hiilen osalta). Samaan aikaan kasviplankton sitoo valtameressä noin 4 10 10 tonnia hiiltä ja maalla olevat kasvit ja fotosynteettiset mikro-organismit sitovat 3 510 10 tonnia hiiltä.

Ihmiskunta kuluttaa fotosynteesin tuotteita ruoan, syömisen muodossa eloperäinen aine, pääasiassa kasvien tuottama tai kasveja syövien eläinten sekundäärituottamana ja polttoaineena, johon käytetään 90 % aiemmin varastoiduista fotosynteesituotteista - öljystä ja kivihiilestä (loppu energiasta saadaan ydin- ja vesivoimalla voimalaitokset).

Fototrofisten organismien keräämän energian talteenotto ja myöhempi käyttö suoritetaan ravitsemus- ja hengitysprosesseissa. Ajettaessa läpi Ruoansulatuskanava ruoka murskataan, solut tuhoutuvat ja biopolymeerit (proteiinit, nukleiinihapot, rasvat ja hiilihydraatit) hajotetaan pienimolekyylisiksi monomeereiksi (aminohapot, nukleotidit, rasvahapot ja sokerit), jotka imeytyvät suolistossa vereen ja kulkeutuvat. koko kehossa. Niistä solut poimivat vetyatomeja, jotka kantavat korkean energian elektroneja, joiden energia voidaan varastoida osittain adenosiinitrifosfaatti (ATP) -molekyylien muodossa. ATP on universaali energianlähde, jota käytetään akkuna, missä ja milloin hyödyllistä työtä tarvitaan.

11 331

Jokainen meistä luultavasti tunsi energian aallon kommunikoidessaan miellyttävien ihmisten kanssa, luonnon ja taiteen kanssa, urheilusta ja positiivisia tunteita. Energiaa meille antaa myös auringonvalo, ilma ja lämpö.

Mutta keho ei voi käyttää tätä energiaa sydämen supistuksiin tai toimintaan. hermosto, verenkiertoa, hengitystä, eikä päälle fyysinen työ. Edellä mainitut energiatyypit vain motivoivat toimintaan, ja näiden toimien toteuttamisessa käytetään aiemmin varastoitunutta energiaa.

Keho voi käyttää energiaa vain, jos siitä voi muodostua ATP:tä (adenosiinitrifosfaattia). Ja tämä tarkoittaa, että todellinen energia tulee kehoon vain ravintoaineiden - proteiinien, hiilihydraattien ja rasvojen - kanssa.

Tietenkin keho käyttää myös muita energiamuotoja. Mutta mitä tapahtuu? Otetaan esimerkiksi lämpöenergia. Kuuman teen juominen kylmällä säällä lisää kehon lämmöntuotantoa, jolloin voit tilapäisesti lämmetä. Mutta energiaa ei varastoida. Kuuman vastaanotto vähentää vain aiemmin varastoidun ATP:n kulutusta.

Näin ollen edellä mainitut energiatyypit eivät voi muuttua ATP:ksi ja varastoida, ja siksi niiden toiminta on lyhytaikaista eivätkä ne tuo todellista energiaa, jota keho voisi myöhemmin käyttää.
Ja niin tulemme siihen tulokseen, että ihmisen ainoa energianlähde on ravintoaineiden meille antama energia - proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit. Ja pohjimmiltaan - hiilihydraatteja ja rasvoja, koska. Elimistö käyttää proteiineja tärkeämpiin tarpeisiin - omien solujen ja kudosten rakentamiseen.
Ruoassa on myös muita energiankantajia (meripihka ja etikkahappo, etyylialkoholi jne.), mutta niillä ei ole merkitystä kehon energiahuollossa.

Ruoan energia-arvo.

Koska ruoka on ihmisen ainoa energianlähde, on välttämätöntä tietää, kuinka paljon energiaa se antaa meille.
Tätä varten käytetään indeksiä Ruoan energia-arvo».

Ruoan energia-arvo - tämä on energiamäärä, joka muodostuu kehossa elintarvikkeiden sisältämien proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien biologisen hapettumisen aikana. Keho prosessoi ja polttaa nämä aineet vedeksi, hiilidioksidiksi ja muiksi aineiksi vapauttaen prosessissa energiaa. Se ilmaistaan ​​kalorimääränä.

On huomattava, että pelkkä ruuan pääsy ruoansulatuskanavaan ei tarkoita, että energia on saapunut. Loppujen lopuksi osa ravintoaineista ei ehkä imeydy, kulkeutuu ruoansulatuskanavan läpi kuljetuksen aikana, erittyy ulosteen mukana eivätkä osallistu energia-aineenvaihduntaan.
Vasta ravinteiden assimiloitumisen ja vereen pääsyn jälkeen energia katsotaan vastaanotetuksi.

Miten määritetään, kuinka paljon energiaa proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit tuovat meille?

Kuten fysiikasta tiedetään, energian muuntumisen lopputulos on lämpö. Lämpö on myös energian mitta kehossa. Tämä energia vapautuu aineiden hapettumisen (palamisen) seurauksena hajoamisprosessissa. Sitten vapautunut energia menee kehon saatavilla olevaan muotoon - ATP-molekyylin kemiallisten sidosten energiaan.

Näin ollen palamisen aikana vapautuu lämpöä. Eri aineet palavat eri tavalla ja vapauttavat eri määriä lämpöä. Ja vapautuneen lämmön määrän perusteella voit selvittää, kuinka paljon energiaa oli palavassa aineessa.

Se on energia-arvo ruoka määräytyy yleensä sen palaessa kalorimetrissä saadun lämmön perusteella. Tätä varten kalorimetrisessa kammiossa poltetaan 1 gramma proteiineja, rasvoja ja hiilihydraatteja ja määritetään niiden vapauttaman lämmön määrä (kaloreina). Sama tapahtuu ihmiskehossa - proteiinit, rasvat ja hiilihydraatit hapetetaan hiilidioksidiksi ja vedeksi, jolloin muodostuu sama määrä energiaa kuin poltettaessa niitä kehon ulkopuolella.

Joten kalorimetrissä, kun poltetaan 1 g proteiinia, vapautuu 5,65 kcal, poltettaessa 1 g hiilihydraatteja - 4,1 kcal, 1 g rasvaa - 9,45 kcal.

Mutta tiedämme, että hiilihydraattien ja proteiinien kaloripitoisuus on 4 kcal / g ja rasvan - 9,0 kcal / g. Miksi sitten kalorimetrissä näiden aineiden kaloriarvot eroavat niistä, joihin olemme tottuneet? Varsinkin kun on kyse proteiinista.

Ja tämä johtuu siitä, että kaikki kammion sisällä palaa täysin ilman jälkiä. Ja kehossa proteiini ei pala kokonaan - osa siitä erittyy kehosta urean muodossa palamatta. Tämä osa sisältää 1,3 kcal/5,65. Että. proteiinin kaloripitoisuus keholle on 4,35 kcal (5,65-1,3).
Jälleen kerran, nämä eivät ole aivan niitä lukuja, joita olemme tottuneet näkemään. Ja siksi.

Normaalisti rasvat, proteiinit ja hiilihydraatit eivät imeydy täysin.
Joten proteiinit sulavat 92%, rasvat - 95%, hiilihydraatit - 98%. Ja niin käy ilmi:
pilkottujen proteiinien kaloripitoisuus on 4,35 x 92% \u003d 4 kcal / g;
hiilihydraatit - 4,1 x 98% \u003d 4 kcal / g;
rasva - 9,3 x 95% \u003d 9 kcal / g.