Energian metabolia

Niistä Energian metabolia Keholle on ominaista korkeaenergisten orgaanisten lähtöyhdisteiden biokemiallinen hajoaminen vähäenergisiksi epäorgaanisiksi yhdisteiksi vapauttaen energiaa. Tätä energiaa tarvitaan biologisten prosessien ylläpitämiseksi. Lisäksi on tehtävä ero energian aineenvaihdunnan ja rakennuksen aineenvaihdunnan (anabolismi) välillä.

Mikä on energian metabolia?

Jokainen organismi on sekä energian että rakennuksen aineenvaihdunnan alainen. Energian aineenvaihdunnalle on ominaista energian vapautuminen kehon prosessien varmistamiseksi. Sen sijaan kehon omat proteiinit, nukleiinihapot, rasvat ja hiilihydraatit muodostuvat rakennuksen aineenvaihdunnan aikana.

Energiaa tarvitaan biologisten prosessien ylläpitämiseksi. Elävän olennon on toimitettava energiaa ulkopuolelta voidakseen ollenkaan olemassa. Kasvit muuntavat aurinkoenergian fotosynteesin kautta hiilihydraattien, rasvojen ja proteiinien kemialliseksi energiaksi. Eläimet ja ihmiset tarvitsevat näiden aineiden kemiallista energiaa elämän tukemiseksi.

Energian tuotantoon käytetään pääasiassa hiilihydraatteja ja rasvoja. Aminohapoilla ja proteiineilla on myös korkea energiasisältö. Niitä tarvitaan kuitenkin pääasiassa kehon rakentamiseksi.

Ihmisten energian metabolia varmistaa aineenvaihdunnan ja lähtöaineenvaihdunnan. Perusmetabolianopeuteen sisältyy energian aineenvaihdunta kaikille elintärkeille energiaprosesseille, jotka ovat välttämättömiä täydellisessä lepotilassa. Suoritusmuutos kuvaa lisäenergiankulutusta liikunnan aikana.

Toiminto ja tehtävä

Toisaalta ihmisen ravitsemus ylläpitää fyysisiä toimintoja ja antaa lisäsuorituskykyä fyysisen toiminnan aikana. Toisaalta kehon omat aineet (proteiinit) rakentuvat ravinteiden (pääasiassa proteiinien) rakennuspalikoista.

Hiilihydraatit ja rasvat ovat tärkeimmät energian lähteet. Proteiineja voidaan käyttää energian tuottamiseen vain, jos ruokaa ei ole riittävästi. Näin on esimerkiksi nälkätilassa (nälänvaihdunta). Voi kuitenkin olla tarpeen tuottaa energiaa proteiineista osana normaalia aineenvaihduntaa (lisääntyneen proteiinin saannin kanssa).

Hiilihydraatit toimivat lyhytaikaisena energian toimittajana. Runsaasti hiilihydraatteja sisältävän ruokavalion jälkeen verensokeri nousee. Seurauksena on, että insuliinin tuotanto lisääntyy. Insuliini varmistaa verensokerin jakautumisen yksittäisiin soluihin. Siellä se hajoaa hiilidioksidiksi ja vedeksi osana energiametaboliaa. Tämän erittelyn aikana hiilihydraateihin varastoitunut kemiallinen energia vapautuu fysikaalisten prosessien ylläpitämiseksi. Kun hiilihydraatteja poltetaan, syntyy lämpöä ja lihastoiminta suoritetaan.

Ylimääräiset hiilihydraatit varastoituvat glykogeeninä maksaan ja lihaksiin. Glukogeeni on tärkkelyspitoinen kompleksihiilihydraatti. Jos energian saanti on liian alhainen, näitä hiilihydraattivarastoja käytetään alun perin energian tuottamiseen.

Muita energialähteitä ovat rasvat ja rasvahapot. Rasvojen energiapitoisuus on jopa korkeampi kuin hiilihydraattien. Esimerkiksi yksi gramma sokeria sisältää 4 kilokaloria. Yhdessä grammassa rasvaa on kuitenkin jo 9 kilokaloria. Rasvat ovat vastuussa pitkäaikaisesta energiantoimituksesta. Kun hiilihydraatit on käytetty loppuun, rasvavarastoja käytetään energian tuottamiseen. Rasvat ovat yleensä seurausta ylimääräisistä hiilihydraateista ja rasvoista. Organismi on evoluutionsa aikana löytänyt tavan varastoida rasvat rasvan muodossa nälkäkaudella. Runsauden aikoina kulutettiin enemmän kuin nykyisin tarvittiin ylimääräisen energian varastoimiseksi.

Proteiinit voivat toimia myös energian toimittajina. Esimerkiksi, kun hiilihydraattivarastot on käytetty loppuun, kehon omat proteiinit hajoavat ensin lisääntyneessä määrin aminohapoiksi. Ne muunnetaan sitten glukoosiksi osana ns. Glukoneogeneesiä verensokeritason ylläpitämiseksi.

Jotkut fysikaaliset prosessit tapahtuvat alun perin vain hiilihydraattien avulla. Aivojen toiminta riippuu glukoosin saannista. Jos verensokeritaso laskee vaarallisesti, se voi johtaa tajuttomuuteen.

Keho kuluttaa energiaa jopa äärimmäisissä lepooloissa. Esimerkiksi ruumiinlämpö on pidettävä vakiona. Lisäksi kaikki elintärkeät prosessit, kuten sydämen toiminta, hengitys tai aivojen toiminta jatkuvat. Lepovaihdunnan nopeus on erilainen jokaisella henkilöllä. Yleensä miehillä on korkeampi perusmetabolianopeus kuin naisilla suuremman lihasmassansa vuoksi. Se on yleensä 2000–2400 kilokaloria aikuisilla.

Suorituskyvyn muutos johtuu sitten fyysisestä lisärasituksesta. Lisäliike ei kuluta vain energiaa. Sydän, hengitys ja muut prosessit stimuloidaan myös fyysisen toiminnan aikana ja niillä on suurempi energiantarve.

Sairaudet ja vaivat

Jos energian aineenvaihdunnassa on pitkäaikaista epätasapainoa, seurauksena voi olla sairauksia. Nämä sairaudet ovat peräisin energian tarpeiden ja energian saannin epäsuhtaista. Aikaisemmin (ja joskus vielä muualla maailmassa) oli paljon kuolemia osana nälkää.Energian kysyntää ei voitu tyydyttää, koska ruokaa ei ollut saatavilla riittävästi. Kun kehon keräämät energiavarat käytettiin loppuun, organismin piti laskea takaisin kehon omiin proteiineihin lihaksien muodossa. Kun nämä olivat melkein käytetty, myös itse elimet hajotettiin, mikä lopulta johti useiden elinten vajaatoimintaan.

Nykyään on toinen seikka, joka voi johtaa vakaviin sairauksiin, vaikka se ei aiheuta kuolemaa yhtä nopeasti. Runsas ruoan tarjonta johtaa nykyään usein ylensyöntiin. Kulutetaan enemmän kaloreita kuin kulutetaan. Tuloksena on kehon rasvan lisääntynyt varastointi, joka pitkällä aikavälillä voi johtaa sairauksiin, kuten diabetes mellitus, arterioskleroosi tai sydän- ja verisuonisairauksiin, sekä niiden seurauksiin. Näiden sairauksien lisäksi myös reumasairauksien ja syövän määrä kasvaa. Tämän tyyppisten sivilisaatiosairauksien välttämiseksi suositellaan terveellistä elämäntapaa, runsaasti liikuntaa ja tasapainoista ruokavaliota.