No Enerģijas metabolisms Ķermeņa kopumu raksturo augstas enerģijas organisko izejvielu bioķīmiskais sadalījums zemas enerģijas neorganiskos savienojumos, atbrīvojot enerģiju. Šī enerģija ir nepieciešama bioloģisko procesu uzturēšanai. Turklāt jānošķir enerģijas metabolisms no ēkas metabolisma (anabolisms).
Kas ir enerģijas metabolisms?
Katrs organisms ir pakļauts gan enerģijas, gan ēkas metabolismam. Enerģijas metabolismu raksturo enerģijas izdalīšanās, lai nodrošinātu ķermeņa procesus. Turpretī ēkas metabolisma laikā tiek uzkrāti paša organisma proteīni, nukleīnskābes, tauki un ogļhidrāti.
Enerģija ir nepieciešama bioloģisko procesu uzturēšanai. Dzīvai būtnei ir jāpiegādā enerģija no ārpuses, lai tā vispār pastāvētu. Augi fotosintēzes procesā saules enerģiju pārvērš ogļhidrātu, tauku un olbaltumvielu ķīmiskajā enerģijā. Dzīvniekiem un cilvēkiem dzīvības uzturēšanai nepieciešama šo vielu ķīmiskā enerģija.
Enerģijas ražošanā galvenokārt izmanto ogļhidrātus un taukus. Aminoskābēm un olbaltumvielām ir arī augsts enerģijas saturs. Tomēr tie galvenokārt ir nepieciešami ķermeņa uzbūvei.
Cilvēku enerģijas metabolisms nodrošina pamata metabolisma ātrumu un izejas metabolismu. Pamata metabolisma ātrumā ietilpst enerģijas metabolisms visiem dzīvībai nepieciešamajiem enerģētiskajiem procesiem, kas nepieciešami pilnīgā miera stāvoklī. Veiktspējas pārveidošana apraksta papildu enerģijas patēriņu fizisko vingrinājumu laikā.
Funkcija un uzdevums
No vienas puses, cilvēka uzturs kalpo fizisko funkciju uzturēšanai un papildu aktivitāšu nodrošināšanai fizisko aktivitāšu laikā. No otras puses, paša organisma vielas (olbaltumvielas) tiek veidotas no barības vielu (galvenokārt olbaltumvielu) pamatakmeņiem.
Galvenie enerģijas avoti ir ogļhidrāti un tauki. Olbaltumvielas enerģijas iegūšanai var izmantot tikai tad, ja barība nav pietiekama. Tas ir gadījumā, piemēram, bada stāvoklī (metabolisms badā). Tomēr var būt nepieciešams arī ģenerēt enerģiju no olbaltumvielām kā daļu no normāla metabolisma (ar palielinātu olbaltumvielu uzņemšanu).
Ogļhidrāti kalpo kā īstermiņa enerģijas piegādātāji. Pēc diētas ar lielu ogļhidrātu līmeni paaugstinās cukura līmenis asinīs. Tā rezultātā palielinās insulīna ražošana. Insulīns nodrošina cukura līmeņa asinīs sadalīšanu atsevišķās šūnās. Tur tas tiek sadalīts oglekļa dioksīdā un ūdenī kā daļa no enerģijas metabolisma. Šī sadalījuma laikā tiek atbrīvota ķīmiskā enerģija, kas uzkrājas ogļhidrātos, lai uzturētu fiziskos procesus. Kad sadedzina ogļhidrātus, rodas siltums un tiek veikta muskuļu darbība.
Pārmērīgi ogļhidrāti tiek glabāti kā glikogēns aknās un muskuļos. Glikogēns ir cietes komplekss ogļhidrāts. Ja enerģijas padeve ir pārāk zema, šos ogļhidrātu krājumus sākotnēji izmanto enerģijas iegūšanai.
Citi enerģijas avoti ir tauki un taukskābes. Taukiem ir pat augstāks enerģijas saturs nekā ogļhidrātiem. Piemēram, viens grams cukura satur 4 kilokalorijas. Vienā tauku gramā jau ir 9 kilokalorijas. Tauki ir atbildīgi par enerģijas piegādi ilgtermiņā. Kad ogļhidrāti tiek iztērēti, enerģijas uzkrāšanai tiek izmantoti tauku krājumi. Tauki parasti ir lieko ogļhidrātu un tauku rezultāts. Evolūcijas gaitā organisms ir atradis veidu, kā uzglabāt krājumus tauku veidā bada periodos. Pārpilnības laikā tika patērēts vairāk, nekā bija nepieciešams šobrīd, lai varētu uzglabāt lieko enerģiju.
Olbaltumvielas var kalpot arī kā enerģijas piegādātāji. Piemēram, kad ogļhidrātu krājumi ir iztērēti, paša ķermeņa olbaltumvielas vispirms tiek sadalītas aminoskābēs. Pēc tam tie tiek pārveidoti par glikozi kā daļu no tā dēvētās glikoneoģenēzes, lai uzturētu cukura līmeni asinīs.
Daži fiziski procesi sākotnēji notiek tikai ar ogļhidrātu palīdzību. Smadzeņu darbība ir atkarīga no glikozes piegādes. Ja cukura līmenis asinīs bīstami pazeminās, tas var izraisīt bezsamaņu.
Ķermenis patērē enerģiju pat ekstremālos atpūtas apstākļos. Piemēram, ķermeņa temperatūra jāuztur nemainīga. Turklāt visi dzīvībai svarīgie procesi, piemēram, sirds darbība, elpošana vai smadzeņu darbība, turpinās. Atpūtas vielmaiņas ātrums katram cilvēkam ir atšķirīgs. Parasti vīriešiem ir lielāks pamata metabolisma ātrums nekā sievietēm, jo viņiem ir lielāka muskuļu masa. Pieaugušajiem tas parasti ir no 2000 līdz 2400 kilokalorijām.
Tad veiktspējas apgrozījums rodas no papildu fiziskās slodzes. Ne tikai papildu kustība patērē enerģiju. Sirds, elpošana un citi procesi tiek stimulēti arī fizisko aktivitāšu laikā, un tiem ir lielāka enerģijas vajadzība.
Slimības un kaites
Ja enerģijas metabolismā ir ilgstoša nelīdzsvarotība, var rasties slimības. Šo slimību cēlonis ir neatbilstība enerģijas vajadzībām un enerģijas piegādei. Agrākos laikos (un dažreiz joprojām citās pasaules daļās) bada periodos bija daudz nāves gadījumu.Enerģijas pieprasījumu nevarēja apmierināt, jo nebija pieejams pietiekami daudz pārtikas. Kad tika iztērētas ķermeņa izveidotās enerģijas rezerves, organismam muskuļu formā nācās kristies atpakaļ uz paša ķermeņa olbaltumvielām. Kad tie bija gandrīz izmantoti, tika sadalīti arī paši orgāni, kas galu galā izraisīja vairāku orgānu mazspēju.
Pašlaik ir vēl viens apstāklis, kas, kaut arī nerada nāvi tik ātri, var izraisīt nopietnas slimības. Mūsdienās pārpilnība ar pārtiku bieži izraisa pārēšanās. Tiek patērēts vairāk kaloriju nekā patērēts. Rezultātā palielinās ķermeņa tauku uzkrāšanās, kas ilgtermiņā var izraisīt tādas slimības kā cukura diabēts, arterioskleroze vai sirds un asinsvadu slimības ar visām to sekām. Papildus šīm slimībām palielinās arī reimatisko slimību un vēža skaits. Lai izvairītos no šāda veida civilizācijas slimībām, ieteicams ievērot veselīgu dzīvesveidu ar daudz fiziskām aktivitātēm un sabalansētu uzturu.
