מקורות האנרגיה העיקריים לגוף הם פחמימות, חלבונים, מלחים מינרלים, שומנים, ויטמינים. הם מבטיחים את פעילותו התקינה, מאפשרים לגוף לתפקד ללא בעיות. חומרים מזינים הם מקורות אנרגיה בגוף האדם. בנוסף, הם פועלים כחומר בניין, מקדמים צמיחה ורבייה של תאים חדשים המופיעים במקום גוססים. בצורה שבה הם נאכלים, הם אינם יכולים להיספג ולהשתמש בגוף. רק מים, כמו גם ויטמינים ומלחי מינרלים, מתעכלים ונספגים בצורה שבה הם מגיעים.
מקורות האנרגיה העיקריים לגוף הם חלבונים, פחמימות, שומנים. במערכת העיכול הם נתונים לא רק להשפעות פיזיקליות (טחינה ומעוכה), אלא גם לתמורות כימיות המתרחשות בהשפעת אנזימים הנמצאים במיץ של בלוטות עיכול מיוחדות.
מבנה חלבון
בצמחים ובבעלי החיים יש חומר מסוים שהוא הבסיס לחיים. תרכובת זו היא חלבון. גופי חלבון התגלו על ידי הביוכימאי ג'רארד מולדר בשנת 1838. הוא זה שניסח את תורת החלבון. משמעות המילה "חלבון" מהשפה היוונית היא "במקום הראשון". כמחצית מהמשקל היבש של כל אורגניזם מורכב מחלבונים. בווירוסים, תוכן זה נע בין 45-95 אחוזים.
כשמדברים על מהו מקור האנרגיה העיקרי בגוף, אי אפשר להתעלם ממולקולות חלבון. הם תופסים מקום מיוחד בתפקודים ביולוגיים ובמשמעות.
פונקציות ומיקום בגוף
כ-30% מתרכובות החלבון נמצאות בשרירים, כ-20% נמצאים בגידים ובעצמות, ו-10% נמצאים בעור. החשובים ביותר לאורגניזמים הם אנזימים השולטים בתהליכים כימיים מטבוליים: עיכול מזון, פעילות הבלוטות האנדוקריניות, תפקוד המוח ופעילות השרירים. אפילו חיידקים קטנים מכילים מאות אנזימים.
חלבונים הם חלק חיוני בתאים חיים. הם מכילים מימן, פחמן, חנקן, גופרית, חמצן, וחלקם מכילים גם זרחן. יסוד כימי חובה הכלול במולקולות חלבון הוא חנקן. לכן חומרים אורגניים אלו נקראים תרכובות המכילות חנקן.
מאפיינים והתמרה של חלבונים בגוף
מכהבמערכת העיכול, הם מפורקים לחומצות אמינו, הנספגות בזרם הדם ומשמשות לסינתזה של פפטיד ספציפי לאורגניזם, ואז מתחמצנות למים ולפחמן דו חמצני. כאשר הטמפרטורה עולה, מולקולת החלבון מתקרשת. ידועות מולקולות שיכולות להתמוסס במים רק בחימום. לדוגמה, לג'לטין יש תכונות כאלה.
לאחר ספיגה, מזון נכנס קודם כל לחלל הפה, ואז הוא עובר דרך הוושט, נכנס לקיבה. הוא מכיל תגובה חומצית של הסביבה, אשר מסופקת על ידי חומצה הידרוכלורית. מיץ הקיבה מכיל את האנזים פפסין, המפרק מולקולות חלבון לאלבומוזה ופפטונים. חומר זה פעיל רק בסביבה חומצית. המזון שנכנס לקיבה מסוגל לשהות בה 3-10 שעות, תלוי במצב הצבירה שלו ובאופיו. למיץ הלבלב יש תגובה בסיסית, הוא מכיל אנזימים שיכולים לפרק שומנים, פחמימות, חלבונים.
בין האנזימים העיקריים שלו, טריפסין מבודד, שנמצא במיץ הלבלב בצורה של טריפסינוגן. הוא אינו מסוגל לפרק חלבונים, אך במגע עם מיץ מעיים הוא הופך לחומר פעיל - אנטרוקינאז. טריפסין מפרק חלבונים לחומצות אמינו. מסתיים עיבוד המזון במעי הדק. אם בתריסריון ובקיבה שומנים, פחמימות, חלבונים מתפרקים כמעט לחלוטין, אז במעי הדק יש פירוק מלא של חומרים מזינים, ספיגת תוצרי תגובה לדם. התהליך מתבצע דרך נימים, שכל אחד מהםמתקרב ל-villi הממוקם על דופן המעי הדק.
מטבוליזם של חלבונים
לאחר שהחלבון מתפרק לחלוטין לחומצות אמינו במערכת העיכול, הן נספגות במחזור הדם. הוא מכיל גם כמות קטנה של פוליפפטידים. משאריות חומצות האמינו בגוף של יצור חי, מסונתז חלבון ספציפי שאדם או בעל חיים צריכים. תהליך היווצרות מולקולות חלבון חדשות ממשיך ברציפות באורגניזם חי, שכן תאים גוססים של העור, הדם, המעיים והריריות מוסרים, ובמקומם נוצרים תאים צעירים.
כדי שהחלבונים יהיו מסונתזים, יש צורך שייכנסו למערכת העיכול עם האוכל. אם הפוליפפטיד מוכנס לדם, עוקף את מערכת העיכול, גוף האדם אינו מסוגל להשתמש בו. תהליך כזה יכול להשפיע לרעה על מצב גוף האדם, לגרום לסיבוכים רבים: חום, שיתוק נשימתי, אי ספיקת לב, עוויתות כלליות.
אי אפשר להחליף חלבונים בחומרי מזון אחרים, שכן חומצות אמינו נחוצות לסינתזה שלהם בתוך הגוף. כמות לא מספקת של חומרים אלה מובילה לעיכוב או להפסקה של הצמיחה.
סכרידים
בוא נתחיל מהעובדה שפחמימות הן מקור האנרגיה העיקרי של הגוף. הם אחת הקבוצות העיקריות של תרכובות אורגניות שלנואורגניזם. מקור אנרגיה זה של אורגניזמים חיים הוא התוצר העיקרי של הפוטוסינתזה. תכולת הפחמימות בתא צמחי חי יכולה לנוע בטווח של 1-2 אחוזים, ובמצבים מסוימים נתון זה מגיע ל-85-90 אחוז.
מקורות האנרגיה העיקריים של יצורים חיים הם חד-סוכרים: גלוקוז, פרוקטוז, ריבוז.
פחמימות מכילות חמצן, מימן, אטומי פחמן. לדוגמה, לגלוקוז - מקור אנרגיה בגוף, יש את הנוסחה C6H12O6. יש חלוקה של כל הפחמימות (לפי מבנה) לתרכובות פשוטות ומורכבות: חד- ופוליסכרידים. לפי מספר אטומי הפחמן, החד-סוכרים מחולקים למספר קבוצות:
- trios;
- tetroses;
- pentoses;
- hexoses;
- הפטוזות.
חד סוכרים שיש להם חמישה אטומי פחמן או יותר יכולים ליצור מבנה טבעת כשהם מומסים במים.
מקור האנרגיה העיקרי בגוף הוא גלוקוז. דיאוקסיריבוז וריבוז הם פחמימות בעלות חשיבות מיוחדת עבור חומצות גרעין ו-ATP.
גלוקוז הוא מקור האנרגיה העיקרי בגוף. תהליכי הטרנספורמציה של חד-סוכרים קשורים ישירות לביו-סינתזה של תרכובות אורגניות רבות, וכן לתהליך הוצאת תרכובות רעילות ממנו, המגיעות מבחוץ או נוצרות כתוצאה מפירוק מולקולות חלבון.
מאפיינים ייחודיים של דו-סוכרים
חד-סוכר ודו-סוכר הם מקור האנרגיה העיקרי לגוף. בשילובחד-סוכרים מתפצלים, והתוצר של האינטראקציה הוא דו-סוכר.
סוכרוז (סוכר קנים), מלטוז (סוכר מאלט), לקטוז (סוכר חלב) הם נציגים אופייניים לקבוצה זו.
מקור אנרגיה לגוף כמו דו-סוכרים ראוי למחקר מפורט. הם מסיסים מאוד במים ובעלי טעם מתוק. צריכה מופרזת של סוכרוז מובילה לתקלות חמורות בגוף, ולכן כל כך חשוב להקפיד על הכללים.
פוליסכרידים
מקור מצוין לאנרגיה לגוף הם חומרים כמו תאית, גליקוגן, עמילן.
קודם כל, כל אחד מהם יכול להיחשב כמקור אנרגיה לגוף האדם. במקרה של ביקוע וריקבון אנזימטי שלהם, משתחררת כמות גדולה של אנרגיה, המשמשת תא חי.
מקור אנרגיה זה לגוף מבצע פונקציות חשובות אחרות. לדוגמה, כיטין, תאית משמשים כחומר בניין. פוליסכרידים מצוינים לגוף כתרכובות רזרבה, היות והם אינם מתמוססים במים, אין להם השפעה כימית ואוסמוטית על התא. תכונות כאלה מאפשרות להם להתמיד לאורך זמן בתא חי. כשהם מיובשים, פוליסכרידים מסוגלים להגדיל את מסת המוצרים המאוחסנים עקב חיסכון בנפח.
מקור אנרגיה כזה לגוף מסוגל להתנגד לחיידקים פתוגניים החודרים לגוף עם מזון. במידת הצורך, במהלך הידרוליזה, השינוי של חילוףפוליסכרידים לסוכרים פשוטים.
החלפת פחמימות
איך מתנהג מקור האנרגיה העיקרי של הגוף? פחמימות מסופקות במידה רבה יותר בצורה של פוליסכרידים, למשל, בצורת עמילן. כתוצאה מהידרוליזה נוצר ממנו גלוקוז. החד-סוכר נספג בדם, הודות למספר תגובות ביניים, הוא מתפרק לפחמן דו חמצני ומים. לאחר החמצון הסופי, משתחררת אנרגיה, שהגוף משתמש בה.
תהליך פיצול סוכר מאלט ועמילן מתרחש ישירות בחלל הפה, האנזים ptyalin משמש כזרז לתגובה. במעי הדק, פחמימות מתפרקות לחד-סוכרים. הם נספגים בדם בעיקר בצורת גלוקוז. התהליך מתרחש במעיים העליונים, אך בתחתונים כמעט ואין פחמימות. יחד עם הדם, סכרידים חודרים לווריד השער ומגיעים לכבד. במקרה שבו ריכוז הסוכר בדם האדם הוא 0.1%, פחמימות עוברות בכבד ומגיעות למחזור הכללי.
יש צורך לשמור על כמות קבועה של סוכר בדם קרוב ל-0.1%. עם בליעה מוגזמת של סכרידים לדם, העודף מצטבר בכבד. תהליך דומה מלווה בירידה חדה ברמת הסוכר בדם.
שינוי בסוכר הגוף
אם קיים עמילן במזון, הדבר אינו מוביל לשינויים בקנה מידה גדול ברמת הסוכר בדם, שכן תהליך ההידרוליזה של הפוליסכריד אורך זמן רב. אם מינון הסוכר משאיר כ-15-200 גרם, יש עליה חדה שלותוכן בדם. תהליך זה נקרא היפרגליקמיה מזון או תזונתית. עודף סוכר מופרש על ידי הכליות, ולכן השתן מכיל גלוקוז.
הכליות מתחילות להסיר סוכר מהגוף אם רמתו בדם מגיעה לטווח של 0.15-0.18%. תופעה דומה מתרחשת בשימוש חד פעמי בכמות משמעותית של סוכר, חולפת מהר מספיק, מבלי להוביל להפרות חמורות של תהליכים מטבוליים בגוף.
אם מופרעת העבודה התוך-הפרשה של הלבלב, מתרחשת מחלה כמו סוכרת. היא מלווה בעלייה משמעותית בכמות הסוכר בדם, מה שמוביל לאובדן יכולת הכבד לשמור על גלוקוז, כתוצאה מכך מופרש סוכר בשתן מהגוף.
ניתן להפקיד כמות משמעותית של גליקוגן בשרירים, כאן זה נדרש ביישום תגובות כימיות המתרחשות בזמן התכווצויות שרירים.
על חשיבות הגלוקוז
הערך של גלוקוז עבור אורגניזם חי אינו מוגבל לתפקוד האנרגיה. הצורך בגלוקוז עולה עם עבודה פיזית כבדה. צורך זה עונה על ידי פירוק הגליקוגן בכבד לגלוקוז, אשר חודר לזרם הדם.
חד סוכר זה נמצא גם בפרוטופלזמה של תאים, לכן הוא נדרש ליצירת תאים חדשים, גלוקוז רלוונטי במיוחד בתהליך הגדילה. לחד סוכר זה חשיבות מיוחדת לתפקוד מלא של מערכת העצבים המרכזית. ברגע שריכוז הסוכר בדם יורד ל-0.04%,מתרחשים עוויתות, האדם מאבד את ההכרה. זהו אישור ישיר לכך שירידה ברמת הסוכר בדם גורמת להפרעה מיידית בפעילות מערכת העצבים המרכזית. אם מזריקים למטופל גלוקוז לדם או מציעים לו אוכל מתוק, כל ההפרעות נעלמות. עם ירידה ממושכת ברמת הסוכר בדם, מתפתחת היפוגליקמיה. זה מוביל לשיבוש חמור של הגוף, שעלול לגרום למוות.
שמן בקצרה
שומנים יכולים להיחשב כמקור אנרגיה נוסף לאורגניזם חי. הם מכילים פחמן, חמצן ומימן. לשומנים יש מבנה כימי מורכב, הם תרכובות של גליצרול אלכוהול רב-הידרי וחומצות קרבוקסיליות שומניות.
במהלך תהליך העיכול, השומן מתפרק לחלקיו המרכיבים ממנו הוא נגזר. שומנים הם חלק בלתי נפרד מהפרוטופלזמה, הכלולים ברקמות, איברים, תאים של אורגניזם חי. הם נחשבים בצדק למקור אנרגיה מצוין. פירוק התרכובות האורגניות הללו מתחיל בקיבה. מיץ קיבה מכיל ליפאז, הממיר מולקולות שומן לגליצרול וחומצה קרבוקסילית.
גליצרין נספג בצורה מושלמת, מכיוון שיש לו מסיסות טובה במים. מרה משמשת להמסת חומצות. בהשפעתו, היעילות של ליפאז על שומן עולה עד פי 15-20. מהקיבה, המזון עובר לתריסריון, שם, בפעולת המיץ, הוא מתפרק עוד יותר למוצרים שיכולים להיספג בלימפה ובדם.
דייסה של מזון הבאנע דרך מערכת העיכול, נכנס למעי הדק. כאן הוא מתפרק לחלוטין בהשפעת מיץ מעיים, כמו גם ספיגה. בניגוד לתוצרי הפירוק של חלבונים ופחמימות, חומרים המתקבלים מהידרוליזה של שומנים נספגים בלימפה. גליצרין וסבון, לאחר שעברו דרך תאי רירית המעי, מתאחדים שוב ליצירת שומן.
לסיכום, נציין שמקורות האנרגיה העיקריים לגוף האדם ולבעלי החיים הם חלבונים, שומנים, פחמימות. הודות לחילוף החומרים של פחמימות, חלבונים, המלווה ביצירת אנרגיה נוספת, פועל אורגניזם חי. לכן, אסור לך לעשות דיאטות במשך זמן רב, ולהגביל את עצמך בכל יסוד קורט או חומר מסוים, אחרת זה עלול להשפיע לרעה על הבריאות והרווחה.
