Dietetyka
ALINA
Istota procesów energetycznych i gospodarki wodnej w organizmie
Metabolizm (przemiana materii) to suma wszystkich procesów chemicznych
zachodzących w organizmie. Dla prawidłowego przebiegu procesów metabolicznych
konieczne są odpowiednie ilości podstawowych, niezbędnych składników pokarmowych.
Na metabolizm składają się procesy anaboliczne (syntezy) oraz kataboliczne
(rozkładu).
Zarówno procesy syntezy, jak i rozkładu wymagają dostarczenia energii, którą organizm
czerpie ze spalania (zachodzącego w mitochondriach) składników odżywczych,
dostarczanych do organizmu z pożywieniem. Energię uwalnianą w procesach spalania
magazynuje w postaci związków wysokoenergetycznych: ATP (adenozynotrójfosforanu)
czy fosfokreatyny. Intensywność metabolizmu zmienia się z wiekiem organizmu.
U człowieka dojrzałego istnieje równowaga między anabolizmem i katabolizmem. U dzieci
i młodzieży, czyli organizmów w czasie wzrostu, przeważają procesy anaboliczne nad
katabolicznymi, natomiast w wieku podeszłym procesy rozpadu przeważają nad
procesami syntezy.
Z przemianą materii związana jest ściśle przemiana energii. Pomiarami energetycznymi
człowieka zajmuje się nauka zwana kalorymetrią. Francuski chemik A. L. Lavoisier
udowodnił, że procesy, które zachodzą w żywych organizmach są zbliżone do procesów
fizycznego spalania. Początkowo ilość wytwarzanej energii mierzono w kilokaloriach
(kcal), gdzie 1 kcal = 1000 cal (kalorii). 1 kcal jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania
1 kg chemicznie czystej wody o 1°C przy ciśnieniu 1 atmosfery.
Międzynarodowy Układ Jednostek SI wymaga posługiwania się dżulami (J) jako
jednostkami energii. I tak: 1 J = 0,24 cal, 1 kJ = 0,24 kcal, natomiast 1 MJ = 239 kcal.
1 kcal = 4,184 kJ, zaś 1000 kcal = 4,184 MJ.
Podstawową przemianą materii (podstawowym tempem metabolizmu =
spoczynkowym wydatkiem energetycznym) — ppm — nazywamy ilość energii cieplnej
uwolnionej w najniższym poziomie przemian energetycznych, które zachodzą
w organizmie człowieka, pozostającego w warunkach całkowitego spokoju fizycznego,
psychicznego, na czczo oraz w optymalnej temperaturze i wilgotności powietrza.
Energia z ppm jest wykorzystywana do podstawowych procesów życiowych organizmu,
takich jak: praca serca, krążenie krwi, oddychanie, odbudowa oraz wzrost komórek,
napięcie mięśni, czynność wydalnicza oraz wydzielnicza, termoregulacja czy praca układu
nerwowego.
Wielkość podstawowej przemiany materii zależy od: powierzchni ciała (w m
2
), hormonów
czy klimatu.
Na ponadpodstawową przemianę materii składają się:
energia wydatkowana na pracę,
energia potrzebna do wykonywania codziennych czynności,
energia potrzebna do przyswajania pokarmów.
Na ponadpodstawową przemianę materii w pewnym stopniu mają wpływ: masa ciała,
wiek i warunki klimatyczne.
Całkowita przemiana materii jest to suma wszystkich wydatków energetycznych
w ustroju. Określa ona dobowe zapotrzebowanie energetyczne dla danej osoby.
Na całkowitą przemianę materii składają się:
podstawowa przemiana materii,
1
ponadpodstawowa przemiana materii.
Do obliczania zapotrzebowania energetycznego człowieka służą tzw. współczynniki
aktywności fizycznej, które wynoszą odpowiednio 1,4–1,5, 1,7 oraz 2,0 dla osób: o małej
aktywności fizycznej, umiarkowanej aktywności fizycznej oraz dużej aktywności fizycznej.
Stąd całkowita przemiana materii (indywidualne dobowe zapotrzebowanie energetyczne)
jest iloczynem podstawowej przemiany materii oraz współczynnika aktywności fizycznej.
Wartości całkowitej przemiany materii (indywidualnego dobowego zapotrzebowania
energetycznego), która jest iloczynem podstawowej przemiany materii oraz
współczynnika aktywności fizycznej, umieścił Ś. Ziemlański w Normach żywienia dla
ludności w Polsce (Ziemlański, 1994).
Zapotrzebowanie energetyczne człowieka pokrywane jest przez energię chemiczną
zawartą w pożywieniu.
Dzienna racja pokarmowa powinna dostarczać:
55–60% energii z węglowodanów,
25–30% energii z tłuszczu, przy czym istotna jest energia pochodząca z niezbędnych
nienasyconych kwasów tłuszczowych (NNKT),
12–14% energii z białka,
Zapotrzebowanie energetyczne człowieka zależy od wielu czynników, takich jak np.:
masa ciała, wiek, aktywność fizyczna, klimat.
Indywidualne zapotrzebowanie człowieka na energię , według definicji FAO,
WHO oraz UNU, „jest to ilość energii zawarta w pobieranym pożywieniu, która równoważy
jej wydatek zależny od wymiarów (masy i wysokości) i składu ciała oraz poziomu
aktywności fizycznej, a równocześnie zapewnia utrzymanie organizmu przez długi czas
w dobrym stanie zdrowia, przy wykonywaniu wszystkich czynności ekonomicznie
niezbędnych i społecznie uzasadnionych” (Ciborowska, Rudnicka, 2004: 26).
Woda jest podstawowym, nieorganicznym składnikiem naszego organizmu, stanowi
około 60–70% masy ciała. Zawartość wody w organizmie zależy od wieku, płci,
zawartości tkanki tłuszczowej. Znajduje się ona głównie wewnątrz komórek, ale jest
również obecna w płynach tkankowych, we krwi, w soku żołądkowym czy też we łzach.
Najmniejsza ilość wody znajduje się w tkance kostnej, a największa w limfie, soku
żołądkowym, ślinie i pocie. Bogatymi w wodę narządami są nerki, płuca, serce. Każdego
dnia do przewodu pokarmowego dostaje się ponad 8 litrów różnych płynów, z czego sok
jelitowy stanowi ok. 3000 cm
3
, sok żołądkowy ok. 2500 cm
3
, ślina ok. 1500 cm
3
, sok
trzustkowy ok. 700 cm
3
, a żółć ok. 500 cm
3
.
Woda spełnia w organizmie liczne funkcje:
jest rozpuszczalnikiem dla różnorodnych związków chemicznych, które dalej są
rozprowadzane w organizmie w postaci roztworów,
warunkuje prawidłowy przebieg trawienia, występuje we wszystkich sokach
trawiennych, a produkty trawienia są wchłaniane w postaci wodnych roztworów,
jest środkiem transportu, rozprowadzając liczne związki po organizmie,
jako substrat lub produkt bierze udział w procesach przemiany materii,
usuwa z organizmu związki toksyczne,
poprzez pot i parowanie bierze udział w termoregulacji,
bierze udział w przesuwaniu masy kałowej.
Dla człowieka źródłem wody są:
woda pitna,
napoje,
produkty spożywcze o stałej konsystencji,
woda metaboliczna, która powstaje jako produkt utleniania w procesie oddychania
2
3
komórkowego.
Bilans wodny przedstawia proporcję zapotrzebowania na wodę oraz jej wydalania. Przy
naruszeniu tego bilansu może dojść do poważnych zaburzeń czynnościowych organizmu,
a nawet śmierci.
Gospodarka wodna jest regulowana w organizmie za pomocą podwzgórza,
kontrolującego uczucie pragnienia oraz dzięki czynnościom nerek, kontrolującym
wydalanie cieczy.
Równowaga wodno-elektrolitowa ustroju zależy od ilości i wzajemnego stosunku
jonów (elektrolitów). Stężenie elektrolitów w różnych płynach ustrojowych nie jest
równomierne, jednak suma jonów o ładunku dodatnim, czyli kationów, musi być równa
sumie jonów o ładunku ujemnym, czyli anionów.
Podstawowym kationem (np. w osoczu) jest kation sodowy, zaś inne kationy to kation
potasu, wapnia czy magnezu. Wśród anionów zaś: chlorkowy, wodorowęglanowy,
fosforanowy, siarczanowy, aniony kwasów organicznych i inne.
Dla prawidłowego przebiegu procesów życiowych ważna jest stałość pH (stężenie jonów
wodorowych) poszczególnych płynów ustroju. Regulacja równowagi kwasowo-zasadowej
zależy od odpowiedniego doboru produktów żywnościowych.
Alkalizująco działają produkty bogate w sód, potas, wapń czy magnez, takie jak:
ziemniaki, mleko, warzywa, owoce, natomiast zakwaszająco produkty bogate w fosfor,
chlor czy siarkę, jak np.: ryby, jaja, produkty zbożowe, tłuszcze, mięso, sery, słodycze.
Równowaga kwasowo-zasadowa będzie zachowana, gdy w komponowanych posiłkach
będą zarówno produkty o działaniu alkalizującym, jak i zakwaszającym.