Запаси енергії в організмі

Енергія не може виникнути нізвідки або зникнути в нікуди, вона може лише перетворюватися з одного виду на інший.

Вся енергія Землі береться від Сонця. Рослини здатні перетворювати сонячну енергію на хімічну (фотосинтез).

Люди не можуть безпосередньо використовувати енергію Сонця, проте ми можемо отримувати енергію із рослин. Ми їмо або самі рослини, або м'ясо тварин, які їли рослини. Людина отримує всю енергію з їжі та пиття.

Всю необхідну для життєдіяльності енергію людина отримує разом із їжею. Одиницею виміру енергії є калорія. Одна калорія – це кількість тепла, необхідне нагрівання 1 кг води на 1°С. Більшість енергії ми отримуємо з наступних поживних речовин:

• Вуглеводи – 4ккал (17кДж) на 1г
• Білки (протеїн) – 4ккал (17кДж) на 1г
• Жири – 9ккал (37кДж) на 1г

Вуглеводи (цукор та крохмаль) є найважливішим джерелом енергії, найбільше їх міститься в хлібі, рисі та макаронах. Хорошими джерелами протеїну служать м'ясо, риба та яйця. Вершкове та рослинне масло, а також маргарин майже повністю складаються з жирних кислот. Волокниста їжа, а також алкоголь також дають організму енергію, але рівень їх споживання дуже відрізняється у різних людей.

Вітаміни та мінерали самі по собі не дають організму енергію, проте вони беруть участь у найважливіших процесах енергообміну в організмі.

Як ми отримуємо енергію з їжі?

Обмін речовин та енергії (метаболізм) – сукупність процесів перетворення речовин та енергії, що відбуваються в живих організмах, та обмін речовинами та енергією між організмом та навколишнім середовищем.Обмін речовин та енергії є основою життєдіяльності організмів і належить до найважливіших специфічних ознак живої матерії, що відрізняють живе від неживого. В обміні речовин або метаболізмі, забезпеченому найскладнішою регуляцією на різних рівнях, бере участь безліч ферментних систем. У процесі обміну речовини, що надійшли в організм, перетворюються на власні речовини тканин і в кінцеві продукти, що виводяться з організму. За цих перетвореннях звільняється і поглинається енергія.

Клітинний метаболізм виконує чотири основні специфічні функції: вилучення енергії з навколишнього середовища та перетворення її в енергію макроергічних (високоергічних) сполук у кількості, достатній для забезпечення всіх енергетичних потреб клітини; утворення з екзогенних речовин (або одержання у готовому вигляді) проміжних сполук, які є попередниками високомолекулярних компонентів клітини; синтез білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів та інших клітинних компонентів із цих попередників; синтез та руйнування спеціальних біомолекул, освіта та розпад яких пов'язані з виконанням специфічних функцій даної клітини.

АТФ клітини – розмінна валюта. Для енергетичного обміну клітини дуже важливі звані пов'язані хімічні реакції. У кожній такій реакції пов'язуються воєдино два різні процеси: один, що супроводжується виділенням енергії, і інший, що вимагає її витрат. В результаті виявляється, що перший (енергодаючий) процес стає рушійною силою для другого процесу, що споживає енергію.

На початку 40-х відомий біохімік Ф.Ліпман висловив гіпотезу, що різні реакції звільнення енергії в клітині завжди пов'язані з тією самою реакцією, а саме синтезом АТФ з її попередників – аденозиндифосфорної кислоти (АДФ) та неорганічної ортофосфорної кислоти (Н3РО4). З іншого боку, реакції розщеплення (гідролізу) АТФ до АДФ і Н3РО4 пов'язані, за Ліпманом, з скоєнням різних типів корисної роботи. Інакше кажучи, освіту АТФ служить універсальним накопичувачем енергії, а розщеплення АТФ – універсальним постачальником енергій.

Було встановлено, що внутрішньоклітинне дихання, тобто окислення водню карбонових кислот киснем, пов'язане із синтезом АТФ. Утворення АТФ було показано також при гліколізі (розщеплення вуглеводів до молочної кислоти без кисню), У 50-ті роки американський біохімік Д. Арнон продемонстрував синтез АТФ у рослин за рахунок енергії світла.

У той же час було описано численні випадки енергозабезпечення роботи клітини за рахунок гідролізу АТФ. З'ясувалося, що синтез білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот із відповідних мономерів «оплачується» енергією АТФ. Було виявлено розщеплення АТФ скоротливим м'язовим білком. Це відкриття дозволило зрозуміти, як забезпечується енергією робота м'язи. До теперішнього часу безсумнівна причетність АТФ також до багатьох інших процесів, що споживають енергію.

Отже, клітина використовує енергетичні ресурси для отримання АТФ, а потім витрачає цей АТФ, щоб оплатити різні види роботи.

Де і як утворюється АТФ?

Першою системою, для якої з'ясували механізм утворення АТФ, виявився гліколіз – допоміжний тип енергозабезпечення, що включається в умовах нестачі кисню.При гліколіз молекула глюкози розщеплюється навпіл і отримані уламки окислюються до молочної кислоти.

Таке окиснення пов'язане з приєднанням фосфорної кислоти до кожного з фрагментів молекули глюкози, тобто з їх фосфорилуванням. Подальший перенесення фосфатних залишків із фрагментів глюкзи на АДФ дає АТФ.

Після того, як їжа проковтується, вона деякий час знаходиться у шлунку. Там під впливом травних соків починається її перетравлення. Цей процес продовжується в тонкому кишечнику, в результаті компоненти їжі розпадаються на дрібніші одиниці, і стає можливою їх абсорбція через стінки кишечника в кров. Після цього організм може використовувати поживні речовини для виробництва енергії, що виробляється і зберігається як аденозин трифосфат (АТФ).

Молекула АТФ складається з аденозину та трьох фосфатних груп, з'єднаних у ряд. Запаси енергії «зосереджені» у хімічних зв'язках між фосфатними групами. Щоб звільнити цю потенційну енергію одна фосфатна група має від'єднатися, тобто. АТФ розпадається до АДФ (аденозин дифосфат) із виділенням енергії.

У кожній клітині міститься дуже обмежена кількість АТФ, яка зазвичай витрачається за лічені секунди. Для відновлення АДФ до АТФ потрібна енергія, яка і виходить у процесі окислення вуглеводів, протеїну та жирних кислот у клітинах.

Після того, як поживні речовини абсорбуються в організмі, деяка частина їх відкладається в запас як резервне паливо у вигляді глікогену або жиру.

Глікоген відноситься до класу вуглеводів. Запаси його в організмі обмежені та зберігаються в печінці та м'язовій тканині.Під час фізичних навантажень глікоген розпадається до глюкози, і разом із жиром і глюкозою, що циркулює в крові, забезпечує енергією працюючі м'язи. Пропорції поживних речовин, що витрачаються, залежать від типу і тривалості фізичних вправ.

Глікоген складається з молекул глюкози, з'єднаних у довгі ланцюжки. Якщо запаси глікогену в організмі в нормі, то надлишкові вуглеводи, що надходять в організм, будуть перетворюватися на жир.

Зазвичай протеїн та амінокислоти не використовуються в організмі як джерела енергії. Однак при дефіциті поживних речовин на тлі підвищених енерговитрат амінокислоти, що містяться в м'язовій тканині, можуть витрачатися на енергію. Протеїн, що надходить з їжею, може бути джерелом енергії і перетворюватися на жир у тому випадку, якщо потреби в ньому, як у будівельному матеріалі, повністю задоволені.

Як витрачається енергія під час фізичного навантаження?

Початок фізичного навантаження. На самому початку фізичного навантаження або коли енерговитрати різко зростають (спринт), потреба в енергії більша, ніж рівень, з яким відбувається синтез АТФ за допомогою окислення вуглеводів. Спочатку вуглеводи «спалюються» анаеробно (без участі кисню), цей процес супроводжується виділенням молочної кислоти (лактату). В результаті звільняється деяка кількість АТФ – менше, ніж за аеробної реакції (за участю кисню), але швидше.

Іншим «швидким» джерелом енергії, що йде на синтез АТФ, є фосфат креатин. Невеликі кількості цієї речовини містяться у м'язовій тканині. При розпаді креатину фосфату звільняється енергія, необхідна для відновлення АДФ до АТФ.Цей процес протікає дуже швидко, і запасів фосфату креатин в організмі вистачає лише на 10-15 секунд «вибухової» роботи, тобто креатин фосфат є своєрідним буфером, що покриває короткостроковий дефіцит АТФ.

Початковий період фізичного навантаження. В цей час в організмі починає працювати аеробний метаболізм вуглеводів, припиняється використання креатин фосфату і утворення лактату (молочної кислоти). за рахунок окиснення жирів.

Основний період фізичного навантаження. Між п'ятою та п'ятнадцятою хвилиною після початку тренування в організмі підвищена потреба в АТФ стабілізується. цей час поступово відновлюються.

Креатин є амінокислотою, яка синтезується в печінці з аргініну і гліцину. Саме креатин дозволяє спортсменам витримувати високі навантаження з більшою легкістю. навантаження завдяки вивільненню великої кількості енергії в організмі.

При зростанні навантаження (наприклад, при бігу в гору) витрата АТФ збільшується, причому, якщо це значне зростання, організм знову переходить на анаеробне окислення вуглеводів з утворенням лактату і використання креатин фосфату.Якщо організм не встигає відновлювати рівень АТФ, може швидко настати стан втоми.

Сподобалася стаття? Додай її в закладку (CTRL+D) і не забудь поділитися з друзями:

Чи замислювалися Ви, звідки береться в нашому організмі енергія? Буквально? Вуглеводи, жири, меншою мірою білки — все це лише нутрієнти, паливо, але як вони конвертуються в ту саму енергію, що дозволяє організму функціонувати і рухатися?

Головним джерелом енергії будь-якої клітини є молекули ATФ (аденозинтрифосфорної кислоти), і в цитоплазмі клітини середнього розміру їх одночасно може бути близько мільярда. Для отримання енергії, необхідної як для підтримки життєдіяльності самої клітини, так і для виконання її функцій (наприклад, нервової – проведення імпульсу, м'язової – скорочення і т.д.), спеціальний фермент відщеплює кінцевий фосфат з виділенням енергії, перетворюючи АТФ на АДФ (аденозиндіфосфат).

А ось за зворотне перетворення АДФ на АТФ, вже з витратою енергії, в людському тілі відповідають мітохондрії, крихітні органели, що знаходяться всередині клітин. Тільки в них, наче в енергостанціях, «спалюються» за допомогою кисню вуглеводи та жирні кислоти, виділяючи необхідну для цього перетворення енергію. Існуюча нині теорія свідчить, що мітохондрії є нащадками аеробних бактерій, які колонізували древніх одноклітинних, що було необхідною передумовою еволюції многоклеточных організмів.

Що активність клітини, то більше вписувалося їй потрібно АТФ, тим активніше працюють у ній мітохондрії, і більше їх там перебуває.У кожній клітині є свої мітохондрії, і вони виробляють енергію тільки для однієї цієї клітини.

Як багатьом відомо, порушення роботи клітини істотну роль грають вільні радикали, і основний їх обсяг, на жаль, в організмі виробляється мітохондріями в процесі виробництва ними енергії. , хвороби імунної системи, дисфункції ЦНС, катаракту та низку інших.

Що ж потрібно для того, щоб наші мітохондрії працювали справно та забезпечували нас достатньою кількістю енергії?

Адже саме від ефективної роботи клітинних мітохондрій залежить як клітинний метаболізм, так і стан організму в цілому, а самі клітинні компоненти чутливі як до зовнішнього впливу навколишнього середовища, так і психоемоційного впливу з боку самої людини.

Насамперед — кисеньУявіть, що мітохондрії – це маленькі двигуни, яким для роботи життєво необхідне свіже повітря. Чому люди зазвичай втомлюються від тривалої роботи в офісі? достатньому обсязі. Досі ведете сидячий образ. життя?.. Любите після цілого дня в офісі посидіти ще й удома на дивані?

Фізична активність. У даному випадку навіть не про заняття в спортзалі, адже надмірні фізичні навантаження, навпаки, збільшують виробництво вільних радикалів. А ось однієї звичайної годинної прогулянки на день вже достатньо для того, щоб активізувати біогенез, а отже й виробництво нових мітохондрій.

Контроль споживаних калорій. Як недолік поживних речовин (вітамінів, мінералів та інших метаболітів) може призвести до мітохондріальної дисфункції, так і надлишок нутрієнтів при недостатній фізичній активності є широко поширеною причиною багатьох захворювань, у тому числі виникнення мітохондріальних пошкоджень.

Переважні джерела енергії мітохондрій

Ми знаємо, що мітохондрії отримують енергію з вуглеводів, жирів та білків. Але на 1 одиницю цукру мітохондрію виробить 2 одиниці енергії (АТФ), а на одиницю жиру – 32! Все ще рятуєтеся від втоми кави з сиропом чи Energy Bar-амі на основі вуглеводів? Подумайте натомість про жирну рибу, оливкову олію, авокадо або навіть про якісний стейк з червоного м'яса. До речі, червоне м'ясо — визнане джерело заліза, а саме недолік заліза є головним посередником у розвитку загального вантажу захворювань, що стосуються приблизно 2 мільярдів людей, переважно жінок та дітей. Залізодефіцитна анемія – це найпоширеніший тип дефіциту поживних речовин, адже низький статус вмісту заліза, крім усього іншого, знижує активність мітохондрій.

Оскільки головною причиною мотохондріальної дисфункції є утворення реактивної форми кисню та накопичення мітохондріальних ушкоджень, логічно використовувати антиоксидантну терапію як стратегію виживання для запобігання патогенезу. Якщо Ви живете у несприятливому регіоні, або переживаєте особливо напружений період у житті (проводите багато часу у переїздах, не можете правильно харчуватися та присвячувати достатньо часу на відновлення власних сил), то ось рекомендовані добавки, які допоможуть роботі мітохондрій, а, отже, збільшать Вашу продуктивність та стресостійкість:

При сучасному способі життя ми всі в тій чи іншій мірі найчастіше знаходимося в умовах фізичного та емоційного стресу, тому навіть незначна допомога мітохондріям буде дуже і дуже доречною.

Енергія – це необхідний компонент підтримки життєдіяльності організму людини. Звідки береться ця енергія та як вона використовується в організмі?

Одне з основних джерел енергії в організмі людини – це їжа. Коли ми харчуємося, їжа розкладається на молекули, які потрапляють у кровотік і надходять у клітини органів та тканин. Потім у клітинах відбувається утворення енергії шляхом окислення цих молекул. Процес окислення супроводжується виділенням енергії, яка потім використовується організмом до виконання всіх необхідних функцій — від роботи м'язів до підтримки температури тіла.

Окислення їжі не відбувається автоматично, для цього потрібна наявність в організмі певних речовин, які називаються ферментами. Ферменти відіграють ключову роль у перетворенні їжі на енергію. Вони розкладають молекули їжі на простіші компоненти, які потім можуть бути окислені і використані як джерело енергії.

Крім їжі, енергія також може бути одержана з інших джерел. Наприклад, в людини існує запасна енергія як жирових клітин. Коли організм відчуває нестачу енергії, він починає використовувати ці запаси у процесі метаболізму для одержання енергії. Це особливо важливо у періоди голоду чи інтенсивної фізичної активності, коли потреба організму у енергії зростає.

Звідки береться енергія

В основі енергетичного обміну в організмі людини лежать молекули, багаті на енергію, які ми отримуємо з їжі. Головним джерелом енергії є вуглеводи, такі як цукру та крохмаль, які присутні у різних продуктах, включаючи хліб, рис, фрукти та овочі.

Після травлення вуглеводи перетворюються на глюкозу, яка є основним джерелом енергії для клітин організму. Глюкоза входить у клітини з допомогою інсуліну, гормону, що виробляється підшлунковою залозою. Потім глюкоза окислюється у клітинах з допомогою кисню, виділяючи енергію, що використовується підтримки життєдіяльності організму.

Крім вуглеводів, організм може використовувати інші джерела енергії, такі як жири і білки. Жири є найбільш щільним джерелом енергії, тому вони зберігаються в організмі як запас. У період голодування або нестачі вуглеводів організм починає розщеплювати жири, щоб отримати енергію.

Білки, основні будівельні блоки організму, також можуть бути використані як джерело енергії, але це відбувається лише в крайніх випадках, коли запаси вуглеводів та жирів вичерпані.

Таким чином, енергія в організмі людини береться з їжі, що містить вуглеводи, жири та білки.Вуглеводи є основним джерелом енергії, тоді як жири та білки використовуються в крайніх випадках. Правильне харчування відіграє важливу роль у підтримці енергетичного балансу в організмі та забезпеченні його енергією для нормального функціонування.

Їжа та енергія

Основним макронутрієнтом, що надає енергію, є вуглеводи. Вони містяться у таких продуктах, як хліб, картопля, рис, макарони. Вуглеводи розщеплюються в організмі до глюкози, що є джерелом енергії для клітин.

Білки є також важливим джерелом енергії. Вони містяться у м'ясі, рибі, молочних продуктах, яйцях. Білки беруть участь у освіті нових клітин та тканин, але за нестачі вуглеводів вони можуть бути використані організмом для отримання енергії.

Жири є концентрованим джерелом енергії. Вони містяться в рослинних та тваринних продуктах, таких як масло, вершки, м'ясо, риба, горіхи. Жири є одними з основних компонентів клітинних мембран та беруть участь у синтезі гормонів.

Вітаміни та мінерали, хоч і не надають енергію безпосередньо, відіграють важливу роль у забезпеченні нормального обміну речовин та роботи органів. Їх брак може призвести до порушень обміну речовин та погіршення загального стану організму.

Правильне харчування, багате на різноманітні продукти, забезпечує організм необхідною енергією і підтримує його працездатність на високому рівні.

Травна система

Травна система відіграє важливу роль у процесі одержання енергії в організмі людини. Вона складається з органів, які виконують різні функції для переробки їжі та вилучення з неї необхідних поживних речовин.

Процес травлення починається в ротовій порожнині, де їжа розм'якшується і поєднується зі слиною. Потім їжа проходить через стравохід у шлунок. У шлунку вона піддається подальшій переробці за допомогою шлункового соку, що містить травні ферменти. Після цього їжа поступово переміщається до тонкої кишки, де здійснюється основний процес всмоктування поживних речовин.

У процесі всмоктування поживних речовин у кров, вони надходять у клітини організму і є джерелом енергії. Крім того, травна система також відіграє важливу роль у виведенні відходів травлення з організму через товсту кишку та анальний отвір.

Правильне харчування та здоровий спосіб життя сприяють нормальному функціонуванню травної системи та забезпеченню організму необхідною енергією для його роботи.

Глюкоза та енергія

Коли їжа, що містить вуглеводи, потрапляє до організму, вони розщеплюються на глюкозу у процесі травлення. Глюкоза потім потрапляє в кровотік і надходить у клітини органів та тканин.

У клітинах глюкоза окислюється у процесі гліколізу отримання енергії. Гліколіз є першим етапом обробки глюкози і відбувається у цитоплазмі клітини

Після гліколізу глюкоза може пройти різні шляхи. В аеробних умовах (наявність кисню) глюкоза проходить складні процеси окиснення, які називаються циклом Кребса та окисним фосфорилюванням. При цьому більше енергії вивільняється. В анаеробних умовах (відсутність кисню) глюкоза може перетворитися на лактат, що також забезпечує придбання деякої енергії.

Таким чином, глюкоза є ключовим джерелом енергії для нашого організму, забезпечуючи його діяльність та підтримуючи життєві процеси.

Мітохондрії та енергетичний обмін

Ключовим процесом, який відбувається в мітохондріях, є окисно-відновна реакція, або внутрішньоклітинне дихання. Через війну цієї реакції живі організми отримують енергію, необхідну виконання всіх життєво важливих функцій.

Окисно-відновна реакція в мітохондріях відбувається за участю таких речовин, як глюкоза та кисень. Глюкоза, основне джерело енергії для клітин, проходить через процес гліколізу, в результаті якого утворюються молекули аденозинтрифосфату (АТФ) та нікотинамідаденіндінуклеотиду (НАДН), які далі використовуються в мітохондріях.

У мітохондріях відбувається окислення НАДН та АТФ за участю різних ферментів та білкових комплексів, що призводить до виділення енергії. Ця енергія потім використовується клітинами до виконання різних функцій: скорочення м'язів, пересування, секрецію гормонів та інші процеси, необхідні підтримки життя організму.

Таким чином, мітохондрії є ключовим місцем обміну енергією в організмі людини. Вони здійснюють процес окислення глюкози та інших речовин, що дозволяє організму отримувати необхідну енергію для нормальної життєдіяльності. Завдяки цьому процесу ми можемо рухатися, дихати, мислити та виконувати безліч інших функцій, необхідних для підтримки нашого здоров'я та життя в цілому.

АТФ та енергія

АТФ формується у клітинах організму через процес, званий клітинним диханням.Під час цього процесу енергія, що отримується з їжі, переробляється у форму, яку можна використовувати для роботи клітин.

Коли клітини потребують енергії, АТФ розщеплюється на аденозиндифосфат (АДФ) та органічний фосфат. Цей процес звільняє енергію, яка може бути використана для виконання різних функцій, включаючи скорочення м'язів і синтез білка.

Після розщеплення АТФ перетворюється на АДФ і фосфат за допомогою клітинного дихання. Потім відбувається процес регенерації АТФ, у якому енергія з їжі використовується відновлення молекули АТФ.

АТФ відіграє у організмі людини, забезпечуючи енергію всім фізіологічних процесів. Без АТФ наш організм не зміг би функціонувати та підтримувати життя.

Інші джерела енергії

Крім глюкози, організм може використовувати інші джерела енергії. Наприклад, в умовах нестачі вуглеводів організм починає використовувати жири для отримання енергії. В результаті процесу ліполізу жири розщеплюються на гліцерин і жирні кислоти, які потім окислюються в клітинах, виділяючи енергію.

Також, у період інтенсивної фізичної активності організм може використовувати молочну кислоту для отримання додаткової енергії. Молочна кислота утворюється у м'язах при анаеробному утворенні енергії. Вона може зазнавати окислення і бути джерелом енергії, особливо у короткострокових навантаженнях.

Таким чином, організм людини має різні джерела енергії, які можуть використовуватись залежно від умов та потреб організму.

Сподобалася стаття? Слідкуйте за оновленнями сайту У контакті або Твіттері. Підпишіться на свіжі матеріали по E-Mail: