Metabolism - termodinamica proceselor de nutritie

Orice functie a organismului uman se indeplineste prin consumarea unei cantitati de energie.

Aceasta energie este luata de organism din mediul inconjurator sub forma de energie care se gaseste acumulata in substantele alimentare. Pentru eliberarea energiei din acesta au loc numeroase reactii chimice din care rezulta si unele substante, pe care organismul le elimina in mediu.Energia intrata in organism nu se pierde ci se transforma si se intoarce in mediu sub alta forma.

Metabolismul

Ce este metabolismul ?

Metabolismul (metabolein = a se schimba ) este functia fundamentala a vietii iar incetarea lui determina moartea organismului . El reprezinta schimbul permanent de substante si energie intre organism si mediu.

Metabolismul se prezinta sub doua aspecte :

metabolismul intermediar (al substantelor)

metabolismul energetic

A.METABOLISMUL INTERMEDIAR

Prin metabolism intermediar se intelege schimbul de substante care se face intre organsim si mediu precum si toate transformarile pe care le sufera acestea din momentul in care ajung in organism si pana cand sunt eliminate in mediu.

Fazele metabolismului intermediar :

Prima faza : consta in transformarea substantelor intrate in organism in interiorul celulelor in substante organice proprii acestora . Acest proces se numeste asimilatie sau anabolism.

A doua faza : este aceea in care oxigenul venit din mediul inconjurator ajunge in protoplasma si oxideaza substantele organice distrugand astfel o parte din ea,procesul numindu-se dezasimilatie sau catabolism. Ca rezultat al dezasimilatiei se elibereaza energia de care are nevoie organismul .

Toate substantele care patrund in organsim au compozitie chimica diferita si roluri diferite,astfel incat metabolismul diferitelor substante nu se face la fel.

Substantele care ajung in organism sunt de 3 tipuri :

-glucidele ,care ajung in organism in urma digestiei sub forma de monozaharide (glucoza,galactoza,fructoza,manoza,xiloza etc. ) iar apoi ajung la ficat.Aici o parte se transforma in glicogen ca substanta de rezerva iar o alta parte ( doar glucoza ) trece in circulatia generala ,pentru folosul tesuturilor . Degradarea glucozei in organism are loc in doua faze : anaeroba si aeroba. Faza anaeroba are loc in lipsa oxigenului , glucoza este degradata pana la acid lactic ca produs final si cu eliberare de energie :

C H O CH CH(OH)COOH + energie

Faza aeroba are loc in prezenta oxigenului si succede faza anaeroba .In aceasta faza 1/5 din acidul lactic format in prima faza se degradeaza pana la produsi finali (CO H O),iar energia eliberata reface glucoza din cele 4/5 de acid lactic ramas .

Caracteristic este faptul ca ambele procese au loc lent insa pun in libertate intreaga cantitate de enrgie acumulata .

De retinut ca in metabolismul lor glucidele in exces se transforma in grasimi si se depun in organsim ca atare .

-proteinele se absorb sub forma de aminoacizi care trec direct prin sange si,odata cu aceasta ajung la celulele care iau aminoacizii necesari pentru  sinteza proteinelor lor.Din toti aminoacizii aflati in sange ,celulele folosesc numai atat cat este necesar pentru a produce cantitatea corespunzatoare de proteine specifice ; restul de aminoacizi este oxidat sau transformat in glucide si lipide . Aminoacizii nu se depun sub forma de rezerva .

Procesul prin care se realizeaza degradarea aminoacizilor este foarte complicat .La inceputul procesului de degradare are loc dezaminarea , adica desfacerea grupului  NH care trece in amoniac iar restul aminoacidului este oxidat pana la H O si CO ,cu eliberare de energie.

Metabolismul proteinelor se mai caracterizeaza si prin aceea ca in cadrul lui se formeaza compusii azotati , care nu apar in metabolismul celorlalte substante organice . Asa sunt glutamina si asparagina ,ultima ca amida a acidului aspartic

-lipidele sunt substantele de mare importanta pentru producerea energiei .Ele se absorb la fel ca si proteinele prin vilozitatile intestinale ,sub forma de glicerina si acizi grasi ,si se resintetizeaza sub forma de grasimi specifice .Ajunse in sange ele sunt distribuite la celulele tesuturilor .O parte din ele se depoziteaza in unele celule sub forma de material de rezerva ; ele poarta denumirea de grasime de rezerve si se depoziteaza in celulele adipoase din hipoderm.Existenta acestui strat adipos intervine in termoreglare .

Grasimile ce se consuma mai des sunt atat de provenienta animala cat si vegetala.Grasimile vegetale se obtin prin presarea sau prin extragere in solventi , de exemplu cu benzina.

Grasimile brute contin diferite impuritati suspendate sau dizolvate de aceea grasimile vegetale sunt supuse anumitor operatii de purificare ( rafinare ) .Grasimile animale se izoleaza prin topirea tesuturilor in care sunt continute ( osanza de porc ).

Lipidele organismului reprezinta cea mai importanta sursa de caldura a organismului ; ele sunt substantele termogene prin excelenta.

Intocmai ca si glucidele ele sunt oxidate in celule .Produsii finali ai oxidarii sunt H O si CO cu eliberarea unei mari cantitati de energie,care se transforma in caldura.

Macronutrientii (carbohidratii ,grasimile si proteinele ) pot furniza energie , dar numai in prezenta unor cantitati suficiente de micronutrienti ( vitaminele si mineralele ) capabile sa elibereze aceasta energie.Cantitatile de micro si macronutrienti de care corpul omenesc are nevoie pentru o buna functionare sunt diferite insa fiecare are o importanta specifica.Pentru a le utiliza organismul descompune aceste elemente nutritive . In principal acestea actioneaza prin intermediul digestiei - un proces de continua descompunere chimica a substantelor ce patrund in organism prin cavitatea bucala

Continutul in Proteine, Glucide si Lipide al Celor Mai Consumate Alimente

B.METABOLISMUL ENERGETIC

Prin metabolsim energetic se intelege schimbul de energie care are loc intre organism si mediul inconjurator,precum si transformarile energetice care au loc in metabolismul substantelor.Astfel el se realizaeaza ca urmare a metabolismului substantelor organice prin care se introduce in organism energie sub forma de energie chimica ,cuprinsa in molecula acestora.

In organism o parte din energia eliberata prin degradarea acestor substante este folosita in diferitele procese de sinteza sau de efectuarea a unor functii (energia calorica ,mecanica,fotonica ,electrica) , iar o alta parte este acumulata sub forma de rezerva in anumite substante (ATP,PC etc.) ,numite substante macroergice sau substante bogate in energie.

In cele din urma toate formele de energie se transforma in energie calorica,ea reprezentand in organism caldura animala.Toata energia calorica din organism este eliberata prin oxidarea substantelor organice si de faptul ca pentru aceasta oxidare este nevoie de o anumita cantitate de oxigen.

Necesarul de energie al unui organism se exprima in calorii.

CALORIA (cal.) - este cantitatea de caldura necesara pentru a ridica temperatura unui gram de apa cu un grad Celsius (14,5˚C- 15,5˚ C) , 1 cal = 4,18 joule.

Toate activitatile organismului reclama cheltuieli energetice .Pentru o activitate lejera,un adult trebuie "sa gaseasca " in alimentatia sa zilnica cam 2500 de calorii.

Aportul insuficient al alimentelor in elementele nutritive ,sau  excesele alimentare sunt daunatoarea si pot provoca tulburari de sanatate.Nevoile energetice ale organismului se pot stabili in functie de cantitatea de energie consumata la efectuarea muncii prestate in conditiile respective.Ratia alimentara necesara pentru 24 de ore variaza de la om la om,in functie de regiunea geografica, ocupatia acestora , de modul de viata , precum si de particularitatile fiziologice ale organismului.O ratie alimentara trebuie sa cuprinda atat substantele energetice cat si substantele plastice si catalitice necesare mentinerii in stare normala a tesuturile.Nevoile de substante plastice ( proteine ) se stabilesc prin metoda bilantului azotului iar cele de substanta catalitice ( vitamine ) prin anumite probe clinice (analiza ,examene radiologice etc.)

Tinand seama de faptul ca nevoia de energie a organismului este direct proportionala cu intensitatea efortului depus ,ratia alimentara va fi diferita pentru diversele categorii de persoane. Astfel alimentatia organismului trebuie reglementata ca sa corespunda cantitativ si calitativ nevoilor acestuia.Pentru aceasta trebuie sa se cunoasca atat nevoile organismului cat si valoarea nutritiva a diferitelor alimente.

Pentru masurarea energiei calorice produse si consumate de organsim se pot folosi metodele : metoda calorimetrica sau directa , metoda masurarii schimburilor gazoase sau indirecta.

Prima metoda este greoiae si costisitoare si din acesta cauza se foloseste foarte rar. Metoda masurarii schimburilor gazoase se bazeaza pe faptul ca,pentru oxidarea unei cantitati din fiecare substanta organica ,este necesara o anumita cantitate de oxigen si se produce o anumita cantitate de bioxid de carbon ,eliberandu-se ,in aceelasi timp, o anumita cantitate de caldura. Cantitatea de caldura care se degajeaza prin consumul unui litru de oxigen poarta denumirea de coeficient caloric al oxigenului ;acesta are o valoare deosebita pentru diferitele substante alimentare.

Continutul de calorii a diverse produse alimentare ( cal/100g)

Pentru controlul zilnic al alimentatiei ,nutritionistul recomanda utilizarea "piramidei hranei "  iar ca indicator al aplicarii corecte a acesteia corelarea inaltimii cu greutatea corporala.

Sa cunoastem necesitatile energetice (calorice ) ale diferitelor organisme umane in 24 de ore in functie de efortul depus  :

2400 - 2800 kcal___________________ adult care nu depune efort fizic deosebit

3200 - 3800 kcal___________________ adult care depune un efort fizic mediu

4000 - 5000 kcal___________________ adult care depune un efort fizic intens

PIERDEREA CALORIILOR

Se constata ca alimentatia omului modern contine un exces de calorii ,respectiv de grasimi,de produse rafinate sau concentrate (zahar rafinat ,paine alba,paste fainoase,bauturi racoritoare sintetice ) bogate in compusi energetici ,dar sarace in vitamine,saruri minerale si alte substante biologice active,esentiale pentru buna desfasurare a proceselor metabolice.

Acest dezechilibru alimentar se gaseste la originea multora dintre maladiile civilizatiei actuale: boli cardiovasculare,boli gastrointestinale,diabet,obezitate s.a

Cel mai adesea ,omul alege alimentele ,fara a tine seama de necesitatile organismului , atras mai ales de gustul "bun" pe care il produce un aliment.

RECOMANDARI :

Pentru a preveni unele greseli in alimentatie trebuie sa se cunoasca :

-tendinta de a consuma paine alba in locul celei integrale duce la reducerea considerabila de vitamine si a sarurilor minerale .

-preferinta pentru dulce determina o crestere exagerata a consumului de zahar rafinat - excesul acestuia provocand aparitia diabetului ,obezitatii sau cariilor dentare.

-supraconsumul de carne si grasimi animale alaturi de un deficit de fructe si legume favorizaeaza aparitia cancerului de colon

-consumul redus de fructe si legume proaspete atrage insuficienta tuturor vitaminelor si ca rezultat imediat degradarea sanatatii.

Omul contemporan ,care face un efort fizic redus sau mediu are nevoie de o alimentatie mai saraca in calorii ,dar bogata in substante biologice active,cu atat mai mult cu cat el este supus stresului si poluarii mediului.

Alimentatia trebuie sa cuprinda pe langa calorii suficiente anumite cantitati de proteine digestibile : vitamine ,saruri minerale etc.In concluzie alimentatia trebuie sa fie cat mai echilibrata ,trebuie  sa contina toti factorii nutritivi in cantitati si proportii conforme