Съдържание
Получаваме енергия от храната, която ядем, която се измерва в калории. Тази енергия, съгласно Втория закон на термодинамиката, ще бъде преобразувана в друга форма, след като я консумираме. Типичната дневна диета се състои от храни от трите основни категории, а именно въглехидрати, протеини, мазнини и масла. Попадайки в тялото, тези храни се използват за съставяне на тялото, метаболизират се, за да осигурят енергия или се съхраняват, за да произвеждат енергия, която да се използва в бъдеще. Някои от химичните реакции, които протичат в клетките, са ефективни при генерирането на енергия, други не. Човешкото тяло следва термодинамични принципи в зависимост от най-ефективните реакции за съхранение и производство на енергия.
Потенциал
Всяка консумирана храна може да осигури потенциално количество енергия: въглехидратите осигуряват четири калории на грам; мазнини, девет калории; протеини, четири калории на грам. Енергията, съдържаща се в храната, която консумираме, е в по-голямата си част химическа енергия и потенциална енергия. Средната диета трябва да се състои от две хиляди калории на ден, но човек може в крайна сметка да консумира около три хиляди калории на ден, което е много потенциална енергия.
Ефекти
Тялото натрупва енергията си в най-простите молекули, получени от консумираната храна. Въглехидратите се разграждат до най-простите им форми - глюкоза, която се отделя в кръвта, за да бъде незабавно преобразувана в енергия в клетките, където е необходимо. Това се случва чрез многостепенен процес, известен като гликогенеза. Излишната глюкоза, която не е необходима, се превръща в гликоген и се съхранява в черния дроб и мускулната тъкан. Когато глюкозата в кръвта падне под идеалните нива - както се използва - черният дроб превръща гликогена обратно в глюкоза и го освобождава в кръвта.
Съображения
В ситуации на гладно, когато цялата налична глюкоза вече е използвана, тялото търси алтернативни източници на енергия, като протеини, мазнини и масла. Веднъж приетият протеин се разгражда до най-простите му компоненти: аминокиселини. Те се използват предимно за изграждане на мускули, но по време на енергийна криза аминокиселините се подлагат на глюконеогенеза, превръщайки въглехидратния скелет на аминокиселините в субстрат, който може да се използва в гликогенезата. Мазнината претърпява подобна реакция, превръща се в триглицериди, които се подлагат на липолиза, за да образуват глицерол, който от своя страна може да бъде превърнат за използване при гликолиза.
Значение
Най-ефективната химическа реакция за производство на енергия е гликолизата, която е важна, тъй като води до образуването на аденозин трифосфат (АТФ). Това вещество е известно като "енергийната валута" на човешкото тяло. АТФ съдържа богата на енергия фосфатна сплав, която при счупване отделя енергия за всякакви нужди на тялото. След като ATP загуби фосфат, той се нарича аденозин дифосфат (ADP) и този ADP отново влиза в химичната реакция на гликолиза, където получава друга богата на енергия фосфатна връзка, която го превръща обратно в ATP. Активните клетки, като мускулните клетки, обикновено съдържат високи нива на АТФ.
Внимание
Няколко заболявания са свързани с излишния гликоген, съхраняван в клетките. Това състояние обикновено се причинява от генетичен дефект. Болестите се характеризират с липса на важни ензими, необходими за превръщането на гликогена в глюкоза. Чест симптом на тези нарушения е ниската кръвна захар. Когато в мускулните клетки присъства излишък от глюкоза, пациентът изпитва мускулна слабост и неспособност да се упражнява.
