Храните, които ядем, доставят енергията, необходима на организма за задвижване на неговите сложни химични, механични и електрически системи. Откъде идва тази енергия, как се заключва в хранителните молекули и как се освобождава?

Енергия от Слънцето

Енергийното съдържание на всички хранителни молекули може да бъде проследено до Слънцето. Процесът на фотосинтеза заключва енергията на Слънцето в прости въглехидрати като глюкоза. Въпреки че фотосинтетичният процес, който се извършва в хлоропластите, присъстващи в растителните клетки, включва множество етапи, той може да бъде обобщен в следното уравнение.

Енергия от слънчева светлина, уловена от хлорофила, присъстващ в хлоропластите

Тази реакция протича само с влагане на слънчева енергия и продуктът глюкоза съхранява тази енергия като химическа потенциална енергия.

Растенията са в състояние да преобразуват част от образуваната глюкоза в нишесте и други макронутриенти като протеини и липиди. Произходът на енергията, заключена в тези молекули, е от Слънцето.

отключване

Целта на тази анимация е да покаже нагледно как молекулите на глюкозата могат да бъдат събрани, за да образуват прости захари и големи макромолекулни въглехидрати като нишесте и целулоза.

За да използвате този интерактив, изберете някое от етикетираните полета 1–5, за да получите повече информация.

Освобождаване на заключената енергия

Храната, която ядем, снабдява тялото с богати на енергия молекули като глюкоза. При навлизане в клетките на тялото тези молекули се разграждат в поредица от стъпки за реформиране на въглеродния диоксид и водата, освобождавайки енергия, използвана от тялото.

Структурата на аденозин трифосфат показва 3 фосфатни групи, свързани с рибоза, 5-въглеродна захар, която от своя страна е свързана с аденин.

Част от химическата потенциална енергия, заключена в тези молекули, се прехвърля в клетката към вещество, наречено аденозин трифосфат (АТФ).

ADP + P + енергия → ATP

АТФ често се нарича енергийна валута на клетката, тъй като се използва за задвижване на сложните химически, механични и електрически системи на тялото.

Този път за пренос на енергия, който се случва във всички телесни клетки, се нарича аеробно дишане, а за въглехидратите като глюкозата той е ефективно обратното на фотосинтезата.

Количеството енергия, освободено за всяка консумирана молекула глюкоза, произвежда между 36 и 38 молекули АТФ.

Когато клетката се нуждае от енергия, за да задвижва сложните си химически, механични и електрически системи, АТФ се разпада, освобождавайки необходимата енергия.

ATP → ADP + P + енергия

Ефективност на аеробното дишане

Отключване на АТФ енергията

Преобразуването на АТФ в АДФ освобождава енергия във форма, която може да се използва за задвижване на сложните химически, механични и електрически системи, които работят в и между клетките на тялото.

Не цялата енергия, заключена в глюкозата чрез фотосинтеза, се освобождава чрез аеробно дишане. Включени са няколко различни процеса, всеки от които се състои от няколко стъпки. Това води до превръщането на част от енергията в топлина, а не в АТФ.

Ефективността на преобразуване на енергия за глюкоза е между 38–44%, в зависимост от типа на клетката. По отношение на тялото като машина, това се сравнява много добре с 20-25% ефективност на повечето машини.

Преброяване на енергията на храните

Стандартната енергийна единица е джаулът. Определя се по следния начин: 4,18 джаула е енергията, необходима за нагряване на 1g вода с 1 ° C.

Джоулът е малка единица за ежедневни цели, така че в хранителната химия, килоджоулът е предпочитаната единица (1000J = 1kJ).

Макронутриентите в храните, които ядем, са анализирани за тяхното налично енергийно съдържание, когато се метаболизират в организма. Изчислените енергийни стойности са:

  • въглехидрати - 17kJ/g
  • протеин - 17kJ/g
  • мазнини - 37kJ/g.

Ако дадено ястие се анализира внимателно за неговия състав на макроелементи, е възможно да се изчисли вложената енергия, която дава.