Mindannyian tudjuk, hogy az élelmiszer az erőforrás, amelyet az energia megszerzéséhez használunk. A mai energia lehet, hogy túlzott, de ez feltétlenül szükséges az élethez. Habár a dietetikusok és más egészségügyi szakemberek jól ismerik az energia-anyagcserét, merem megjósolni, hogy ha felmérnénk a lakosságot, azt találnánk, hogy a legegyszerűbben azt gondolják, hogy az energia az étel belső tulajdonsága, ami létezik belül "kalóriák" formájában, és hogy emésztési folyamatok révén képesek vagyunk "felszívni" őket. Vagy valami ilyesmi, mivel általában ezt magyarázzák és tanítják.

tudomány

Bár az ilyen egyszerű értelmezések néha segítenek megérteni a bonyolult fogalmakat, talán ebben az esetben a sok szintézis nem túl pozitív, mivel a probléma hamis leegyszerűsítésével szolgál: az az elképzelés, hogy a túlsúly egyszerűen a kevesebb kalóriát tartalmazó ételek fogyasztásával oldódik meg . Természetesen jó adag akaraterő kíséretében .

Amint azonban ebben a Naukas-beszélgetésben kifejtettem, helytelen és klinikailag nem hasznos a kalóriákat a túlsúly kiváltó okának tekinteni. Korábban írtam egy bejegyzést a témáról, de az az igazság, hogy amikor újraolvasom őket, rájöttem, hogy nem válaszoltam néhány alapvető és alapvető kérdést, amely maga az energia megszerzésének folyamatával kapcsolatos. Mi valójában az ételek energiája? És pontosan hogyan nyerjük ki?

Szóval arra gondoltam, hogy csinálok egy kis áttekintést a témában. Rövid és összefoglaló is - mivel a kérdés nagyon összetett -, de nem túl sok, próbálva tiszteletben tartani az Einstein-idézetet "A dolgokat a lehető legegyszerűbbé kell tenni, de nem egyszerűbbé"És azzal a céllal, hogy azok, akik nem ismerik a témát, egy kicsit közelebb kerülhessenek a valósághoz.

Kezdem azzal, hogy eszembe jut kalória, a fizikai és kémiai tudományok összefüggésében a következőképpen határozzák meg:

"VAGYA hőmennyiség, amelyet „mész” jelképez, amely megegyezik az egy gramm víz hőmérsékletének egy Celsius-fokkal történő emeléséhez szükséges hőmennyiséggel".

Vagyis hőátadási referencia, kifejezetten vízen alapul.

Ahogy azt az Atwater-tényezőkről szóló előző bejegyzésemben kifejtettem, minden étel jól ismert és népszerű kalóriájának kiszámításához pontosan égesse le és figyelje meg az általa generált hőt. Vagy szigorúbb, ezért oxidációs folyamaton megy keresztül, és megmérik a hőmérsékletének változását a környezetében. Mivel az étel többnyire szerves anyagból áll, ezért oxigénben gazdag atmoszférába helyezhető, és oxidációs reakció útján kölcsönhatásba léphet a kettő között. Ezt általában égetőnek hívjuk, de valójában a következő kémiai reakció:


A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a szakemberek egy élelmiszer-mintát egy kaloriméterbe helyeznek (mint a jobb oldali képen), oxigénnel töltik meg, és magas hőmérsékletű izzószál segítségével meggyújtják. Étel ég (oxidál) és hőt termel, amely bizonyos mértékben módosítja a teljes edényt körülvevő vízfürdő hőmérsékletét. A fürdőszoba teljes vízmennyiségének és az előállított hőmérséklet változásának ismeretében viszonylag egyszerű számításokkal megismerhető egy gramm vízzel egyenértékű hőmérséklet-változás, és ily módon megismerhető a kalóriák végső értéke. égés során keletkeztek.

Vagyis a szupermarketek címkéin vagy a táplálkozási adatbázisokban látott kalóriák száma valójában nem része az ételnek, mint megváltoztathatatlan és belső tulajdonságnak, sokkal inkább azt jelzi, hogy a szerves komponenseinek (zsírok, fehérjék, és szénhidrátok) oxigénben gazdag környezetben. És ez általában meglehetősen magas adat, több ezer egység nagyságrendű, ezért jelenik meg a címkéken az egyes értékek mögött a "kilokalória" (ezer kalória) vagy "kcal" kifejezés.

Ismerve azt is, hogy az ételek főként szénhidrátokból, fehérjékből és zsírokból állnak, a kaloriméterben ismert összetételű ételekkel végzett különféle kísérleti tesztek révén megismerhető ezeknek a makroelemeknek a kilokalóriája. Ezek a népszerű és közismert "Atwater-tényezők", mindegyikük oxidációs energiájának normalizált értékei: 9, 4 és 4 kilokalória minden gramm zsírra, szénhidrátra és fehérjére. És ezeket az értékeket általánosan használják az ételek energiaértékeinek kiszámításához és beállításához.

Nos, mi köze mindennek az anyagcserénkhez? Testünk kaloriméterként működik, "égeti" a makrotápanyagokat és "megfogja" a keletkezett energiát? Nos, nem lesz. Ideje megismerni azokat a folyamatokat, amelyek a testünkben zajlanak, hogy energiát nyerjünk az ételtől.

A hívás sejtlégzés Ez az a mechanizmus, amellyel az élőlények képesek energiát kinyerni az élelmiszerekből. Sejtek, hihetetlenül összetett és sokoldalú, csodálatos nanogépek táplálékot és oxigént (O 2) engednek be, és képesek átalakítani szén-dioxiddá (CO 2), vízzé (H 2 O) és energiává. Tehát valójában a sejtlégzés ugyanúgy ábrázolható, mint a kaloriméter kémiai oxidációs reakciója, amelyet korábban kifejtettem. De csak a legszélső pontjain, mert a köztes lépésekben a dolgok változnak. És nagyon sok.

A valóság az, hogy a mitokondriumban, az energia-anyagcserében részt vevő sejtegységen belül bekövetkező folyamatok nagyon különböznek az egyszerű égéses oxidációtól. Először is, ezek sokkal összetettebbek, számos szakaszból és köztes oxidációs-redukciós (redox) reakciókból állnak, amelyekben számos más komponens avatkozik be és befolyásolódik. Ezenkívül lassúak, progresszívek és a kémiai energia sokkal fokozatosabban és lokalizáltabban jön létre.

De mivel a bonyolult dolgok megértésének legjobb módja a részletek ismerete, egy kicsit elmélyülünk a kérdésben.

Mint már tudjuk, az emésztési folyamatok savak és enzimek segítségével szétbontják az ételt, és kivonják annak alapvető összetevőit. A szénhidrátban gazdag élelmiszerek esetében a legszélesebb körben elérhető termék a glükóz, amelyet a keringési rendszeren keresztül az egész testbe szállítanak. Képesek vizualizálni a sejtbe jutó glükózmolekulát, átkelve annak membránján. sejtbe és belépve, különféle komponensekre (transzporterekre) és kémiai folyamatokra támaszkodva.

Belépve megkezdődik az első több reakció által képződött oxidációs folyamat, az ún glikolízis. Ennek során különféle vegyületek képződnek, és a végén piroszavsavat állítanak elő, más néven piruvát. Bár nem feltétlenül kell tovább olvasnunk a bejegyzést, ahhoz, hogy képet kapjunk erről az első szakaszról, íme egy ábra, amely a glikolízist ábrázolja:

A piruvát az első főszereplő, és bejuthat a sejtes mitokondriumba, a kemence amelyben ezt a kis csodát kovácsolják és újra oxidálják, hogy egy másik molekula, az acetil-koenzim A (vagy acetil-CoA) keletkezzen. Ez lesz a második vezetõ, ezért tartsd szemmel õt.

Másrészt a zsírsavak a keringési rendszeren keresztül az egész testben szállulnak (például étkezési zsírból vagy zsírszövetből), és képesek eljutni a sejtekhez is. Miután specifikus transzportereken keresztül kerültek beléjük, a mitokondriumokban is oxidálódnak (a béta-oxidációnak nevezett reakcióban), ismételten többek között acetil CoA molekulákat termelve.

És ezen a ponton kezdődik az utolsó szakasz. Ez egy másik reakciósorozatról szól, amelyet Krebs-ciklusnak vagy citromsav-ciklusnak neveznek. A piruvát és az acetil CoA egyaránt táplálkozik és üzemanyagként működik ennek a komplex sorozatnak a korai szakaszában, amelynek két végterméke van: szén-dioxid (CO2) és víz.

Ez a lépés a következő ábrán látható:

És hol vannak a kalóriák ebben az intracelluláris biokémiai folyamatban? Mi köze ennek a kémiai anyagnak az energiához, amely lehetővé teszi számunkra, hogy életben maradjunk?

Nos, ezeknek a folyamatoknak a végső összefoglalása és átfogó sémája a következő képpel írható le:

Kiderült, hogy a fent említett reakciók és szakaszok (glikolízis, Krebs ciklus ...) során számos köztitermék keletkezett. És ezek közül a molekulák közül az egyik a kémiai energia alapvető egységének tekinthető. Ez az adenozin-trifoszfát, jobban ismert ATP néven, amelyet az alábbi képen láthat:

Ez a molekula instabil a vízben (atomjainak egyes kötései gyengébbek, mint a vízzel képződtek), ezért viszonylag könnyen (hidrolízissel) átalakulhat egy másik molekulává, adenozin-difoszfáttá vagy ADP-vé. És amikor ez megtörténik, jelentős mennyiségű energiát generál.

Nos, ezt a kémiai energiát figyelembe lehetne venni az élet szikrája, pAz orque teszi a sejtet "működőképessé" és azt, amely szinte bármilyen más kémiai reakciót képes kiváltani, amely testünk normális aktivitása során fordul elő.

Ezért azt mondhatnánk, hogy a bennünk zajló események nagy részének, amelyek mindegyikének a kis egységében kialakulunk, a kémia az ATP-molekulák hidrolíziséből származó létfontosságú impulzusok által mozgatott, amelyeket viszont az élelmiszer különféle összetevőiből származó sejtes mitokondrium.

Csodálatos, nem gondolod?

De mi van, ha nincs tökéletes és folyamatos glükózellátás? Mi lesz a sejtekkel, különösen azokkal, amelyek csak ezzel a molekulával képesek működni? Mi van, ha a szénhidráttartalmú ételeket teljesen lehetetlen beszerezni? Az igazság az, hogy az eddig látottak főként a glükóz-anyagcserére összpontosítanak, de amint az várható volt, testünknek számos alternatív mechanizmusa van, és tervei között szerepel, hogy elkerüljék az egyetlen kártya játékát.

Lássuk mindegyiket:

1. Először egészítse ki a glikogént, a glükózkészletet:

Mint mondtuk, a glükózt az emésztési folyamat során szénhidrátban gazdag ételekből nyerik ki, és ezt követően a bélfalon keresztül felszívódik a véráramba, így eloszlik a testben. Ezért plazma koncentrációja (a vérben) jelentősen változhat, attól függően, hogy mennyi idő telt el az étkezés óta, és az általunk alkalmazott felhasználástól. Szerencsére máshol is tárolható. Különösen a májban és az izmokban, elágazó láncok formájában strukturálva, amelyeket a glikogén néven ismernek. Ez az erőforrás különösen hasznos az állandó és egyenletes glükózáramlás és az energia azonnali rendelkezésre állásának biztosításához, mivel a glikogén pufferként vagy szabályozóként működik, amelyet anyagcserénk folyamatosan felhasznál.

2. A második komplement, a glükoneogenezis, a fehérjékből történő glükóz előállítása:

Amellett, hogy testünk közvetlenül szénhidrátban gazdag ételekből nyerheti, párhuzamos glükóztermelő forrással is rendelkezik, mivel biztosítania kell annak hozzáférhetőségét néhány sejt számára, amelyeknek szükségük van rá. Nos, mind a glükóz, mind a glikogén szintetizálható különböző szakaszokban és a fehérjék aminosavaiból (például szövetekből vagy izmokból), az úgynevezett folyamatban. glükoneogenezis. Korábban azt gondolták, hogy ez egy kivételes mechanizmus, gyakorlatilag "vészhelyzet", de most már ismert, hogy mindig működik. Bár igaz, hogy akkor ér el különleges hasznosságot és intenzitást, ha nincs külső glükózellátás, ha a tartalék glikogén kimerült, vagy ha további energiaellátásra van szükség (például alacsony szénhidráttartalmú étrend követése, böjt vagy nagyon gyakorló gyakorlatok esetén) nagy mennyiségű testmozgás).

3. Harmadik komplement, acetil-CoA glükóz helyett:

Mint már rájöttél, még nem beszéltünk a zsírról, mint üzemanyag-forrásról. A szénhidrátokhoz hasonló módon a zsírok az emésztőrendszerben lebomlanak és metabolizálódnak az enzimek és más elemek hatására, és végül eljutnak a chilomicron nevű gömbökbe zárt véráramba. Miután átjutott rajta, tartalmának egy része végül eljut a zsírsejtekhez (adipocitákhoz), és trigliceridek formájában felhalmozódik, egy másik része pedig a májba kerül, hogy más folyamatokban részt vegyen. Az adipocitákban tárolt zsírsavak felszabadulhatnak, kiléphetnek és üzemanyagként is felhasználhatók. Ehhez át kell menniük egy béta-oxidációnak nevezett folyamaton, amely átalakítja őket acetil-CoA-vá. És emlékezhet arra, hogy ez utóbbi képes táplálni a Krebs ciklust, ahol ATP egységek generálhatók.

És mikor használja testünk ezt a másik energiaforrást? Nos, mint a többi esetben, az energia-anyagcsere is nagyon bonyolult és felesleges rendszer. De különös szerepet játszik, ha bizonyos feltételek teljesülnek. Például, amikor a diéta során a glükóz bevitele nulla vagy rendkívül alacsony (kb. 50 gramm szénhidrát naponta, vagy még kevesebb), testünk megváltoztatja globális stratégiáját és egyfajta „B tervet” indít el. Miután az acetil-CoA-t zsírsavakból állították elő, ez a sokoldalú molekula számos reakció után képes a "keton testeknek" nevezett vegyületek, nevezetesen a béta-hidroxi-butirát és az acetoacetát előállítására is. Ezek a testek átjutnak a véráramon, és amikor a különböző szövetek sejtjeihez jutnak, acetil-CoA-val térnek vissza, miután kémiailag átalakultak és üzemanyagként szolgáltak a Krebs-ciklus és az energiatermelő mechanizmusok (ATP) táplálásához. Egyes szakértők ezt "táplálkozási ketózisnak" nevezik.

Igen, van még néhány, bár használatuk általában ritkább. Anyagcserénk energiát nyerhet etil-alkoholból (igen, etanolból, italokból, például borból vagy sörből) vagy fruktózból, különböző oxidációs folyamatok révén, de ugyanazokhoz a főszereplőkhöz jutva. Például az etanolt acetaldehiddé, majd ecetsavvá oxidáljuk, végül acetil-CoA-ként. A fruktóz pedig átalakulhat glikogénné vagy trigliceridekké (zsírsavakká) a májsejtekben.

Nos ezzel a perspektívával mikroszkopikus és részletesen a glükóz, a lipidek és a három kiegészítő energiamechanizmus sejtenergia-metabolizmusáról, most valamivel teljesebb elképzelésünk van azokról a fő erőforrásokról, amelyekkel sejtjeink biztosítják a rendelkezésre álló energiát. És teljesen nyilvánvaló, hogy mindez egészen más, mint ami a kaloriméterben történik, amikor ételt égetnek.

Igaz, hogy bizonyos összefüggést kereshetnénk mindkét modell között, például kiszámítva az összes korábbi folyamatban keletkezett ATP-molekulák egyensúlyát, és beszerezhetjük az egyes tápanyagok és az egyes folyamatok hozzávetőleges energia-beviteli értékeit. De mindenesetre nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy ez csak részleges elképzelés lenne, mivel szükség van egy másik globálisabb és "makroszkopikusabb" perspektívára, amely mindenekelőtt két további fontos különbséghez, két olyan tényezőhalmazhoz vezet, amelyeket még nem vettünk figyelembe figyelembe.

Az első a makrotápanyagok más célú felhasználására és hasznosságára vonatkozik. Tudjuk, hogy a glükózt elsősorban energiára használják, de a zsírsavaknak és a fehérjéknek az energia mellett rengeteg kiegészítő fiziológiai és metabolikus funkciójuk van. Olyan komponensek létrehozásától kezdve, mint a struktúrák, szövetek, membránok, enzimek, hormonok, az energiatárolásig, számtalan biokémiai reakcióban és folyamatban való intenzív részvételen keresztül.

A második pedig a fentiek szabályozására, valamint a különböző folyamatok és rendszerek kiválasztására és rangsorolására vonatkozik. Mikor lépnek át a glükózmolekulák vagy zsírsavak a sejtmembránon, és oxidáció következik be? Melyik mennyiségben? Hogyan helyezik előtérbe a fehérjék szerkezeti felhasználását vagy részvételüket a nukleogenezisben? És a zsírsavak tárolása vagy oxidációja? Hogyan tartható fenn a vér megfelelő glükóz- vagy zsírsavkoncentrációja? Hogyan dönt az izomglikogén vagy a plazma glükóz felhasználása? Mindezt (és még sok minden mást) számos alapvető alrendszer és alkotóelem - nevezetesen a hormonok - modulál, amelyek egymással összefüggő és redundáns rendszerek bonyolult és részben még ismeretlen hálózatát alkotják. Amelyekben a különféle élelmiszerek egyrészt erőteljes hatást gyakorolnak, másrészt mind az endokrin rendszer, mind az emésztőrendszer összetevőire és mechanizmusaira, végül pedig mindenre, amelyet főleg egy hihetetlen központi processzor, az agy irányít.

Gondolom, ezen a ponton kíváncsi arra, hogyan lehet mindezt összekapcsolni a kaloriméterben történő égés során keletkező hővel. Én is, és nincs válaszom. Igaz, hogy mindaz, amit elmagyaráztam nektek, az energia-anyagcsere nagyszerű leegyszerűsítése is, de sokkal közelebb áll a valósághoz, mint az ételen belüli kalóriacsomagok gondolata.

Ha még nem ismerte ezeket a fogalmakat, remélem, hogy ez a bejegyzés arra szolgál, hogy mostantól kezdve, amikor elolvassa az élelmiszerek kalóriatartalmát a címkéjükön, megértse, miért csak korlátozottan hasznosak. És miért nincs sok értelme ezeket az értékeket alapvető referenciává konvertálni annak eldöntésekor, hogy egy étel egészséges-e vagy sem, különösen hajlamos-e hízni bennünket.