Metabolismul energetic

Metabolismul energetic

Reprezinta schimburile energetice dintre organism si mediu, tinand cont de cantitatea totala de energie care ia nastere in cursul metabolismului intermediar si cantitatea de energie utilizata de organism.

Energia utilizata de organism asigura mentinerea proceselor vitale ale organismului si realizarea unor reactii cu caracter adaptativ ale principalelor sisteme functionale ale organismului.

Din lipide, glucide si proteine (prin catabolism) se obtine energie, inmagazinata in ATP.

ATP - ul este folosit ca sursa de energie pentru alte functii celulare: contine inmagazinata in fiecare din cele doua legaturi fosfat macroergice ale sale, 12 000 de calorii pe mol, in conditii fiziologice.

ATP – ul este cel mai important agent de legatura pentru transferul de energie.

ATP - ul desi are o cantitate foarte mare de energie libera, nu este cel mai abundent depozit de legaturi fosfat macroergice: PC – fosfocreatina - este de cateva ori mai abundenta decat ATP - ul.

PC contine 13 000 de calorii la un mol dar, nu poate actiona ca agent de legatura pentru transferul de energie intre principiile alimentare si sistemele functionale.

PC poate transfera energia prin schimb cu ATP - ul:

cand in celula sunt disponibile cantitati mari de ATP, acesta poate fi utilizat pentru sinteza de PC;

in timpul utilizarii ATP - ului, energia din PC este transferata rapid la ATP si de aici sistemelor celulare;

Inter-relatiile PC cu ATP, ADP si AMP sunt mijlocite de enzimele creatinkinaza si adenilatkinaza.

Aceste inter-relatii pot fi redate conform schelelor:

PC + ADP ↔ ATP + creatina si2 ADP ↔ ATP + AMP

Metabolismul bazal - MB

Rata metabolismului reprezinta rata utilizarii energiei in organism.

Cresterea activitatii celulelor determina cresterea ratei metabolice.

Rata metabolica este stimulata de: hormonii tiroidieni, stimularea simpatica, fortul fizic, tipul de activitate

In activitatile predominant statice, consumul energetic nu depaseste 3 000 kcal zilnic.

In activitatile dinamice consumul energetic poate ajunge la 5 000 – 6 000 kcal zilnic.

Rata MB reprezinta cheltuielile energetice fixe ale unui organism pentru intretinerea functiilor vitale.

Rata MB se poate exprima in functie de: greutate (1kcal/kg corp/ora) si suprafata (40 kcal/m²/ora).

Acestea sunt valori medii, ele variaza in functie de sex – (la barbati este mai crescuta decat la femei) si de activitatea fizica desfasurata – rata MB este mai crescuta in activitati fizice intense.

Rata MB poate fi exprimata si procentual, in raport cu valorile standard ale MB, in functie de varsta, sex, talie, cu o abatere acceptata, de + / - 10 %, fata de valoarea medie.

Metabolismul energetic se poate masura:

prin metode directe – se masoara cantitatea de caldura degajata de organism (egala cu consumul energetic doar atunci cand energia nu se consuma si sub forma de lucru mecanic), folosind camere calorimetrice;

prin metode indirecte – masurarea cantitatii de O₂ consumata in cursul unei activitati.

coeficientul respirator – este raportul dintre cantitatea de CO₂ eliminata si de O₂ consumata: CR = CO₂ / O₂

pentru glucide CR = 1, pentru lipide CR = 0,7 si 0,8 pentru proteine.

Metabolismul apei

Apa reprezinta o componenta minerala esentiala a organismului (60%).

In organism apa indeplineste functii importante: formeaza mediul intern,este solvent pentru substante organice si anorganice, este mediu de reactie al transformarilor biochimice, intervine in termoreglare.

Necesarul zilnic este de 40 g apa/kg corp, din care 35 g reprezinta apa exogena si 5 g apa endogena.

Apa exogena patrunde prin ingestie de alimente lichide sau solide.

Apa endogena este rezultata in lantul respirator mitocondrial.

Cantitatea de apa endogena este functie de substantele oxidate in mitocondrii:

- la 100 g lipide   rezulta 107 g apa;

- la 100 g glucide rezulta55,5 g apa;

- la 100 g proteine rezulta 41 g apa;

In organism apa circula astfel: tub digestiv sange / limfa lichid interstitial celula lichid interstitial sange / limfa organe de eliminare.

La nivel celular apa participa la reactii metabolice: miscarea apei in dublu sens, intre compartimentul intra- si extra-celular se face datorita unor forte osmotice care depind mai ales de prezenta unor saruri minerale.

Apa se elimina prin rinichi, plamani, piele si materii fecale - circa 2500 cm³ (2,5 l) de apa in 24 ore.

Mentinerea constanta a bilantului hidric presupune ca volumul apei ingerate si al celei eliminate sa fie egale.

La o pierdere de 15 % a apei din organism, creierul iti inceteaza activitatea.

In efort fizic intens si in cazul expunerii la soare se pierde o cantitate mai mare de apa si NaCl prin transpiratie.

Rezultatul pierderilor este cresterea concentratiei osmotice a lichidului extracelular si eliminarea de apa din celule in acest spatiu; acelasi fenomen se intampla si in cazul consumului de alimente sarate.

Aportul de apa necesar mentinerii echilibrului hidric se initiaza prin aparitia senzatiei de sete, cauzata de deshidratarea extra si intra-celulara, in special a neuronilor centrului setei din hipotalamus.

Nucleii hipotalamici anteriori secreta ADH – hormon ce controleaza metabolismul apei.

Metabolismul sarurilor minerale

Sarurile minerale au importanta fiziologica in mentinerea echilibrului acido-bazic si a celui hidro-electrolitic, in contractia musculara, in excitabilitate, in stimularea si inhibarea activitatii enzimelor.

Spre deosebire de substantele organice, cele minerale nu se pot produce in organism, ele sunt ingerate, isi indeplinesc rolul lor fiziologic si sunt eliminate prin rinichi, piele, materii fecale.

Sodiu (Na) - la un organism de 70 kg se gasesc circa 55 g Na

- se gaseste in organism sub forma de ioni si saruri, necesarul zilnic fiind de 5-6 g;

- are rol in potentialul membranar, contractia musculara, echilibrul acido-bazic, echilibrul hidro-electrolitic;

- reglarea Na din plasma sangvina se face pe cale hormonala, mai ales a hormonilor corticosuprarenalei.

Calciu (Ca) - la un organism de 70 kg se gasesc circa 950-1100 g Ca, necesarul zilnic fiind de 0,8 g

- calciu se gaseste in oase in proportie de 8 %, intervine in contractia musculara;

- se elimina prin urina si fecale, sub forma de carbonati si fosfati;

- metabolismul Ca este sub dependenta parathormonului si al calcitoninei.

Potasiu (K) - la un organism de 70 kg se gasesc circa 180 g K, necesarul zilnic fiind de 3g

- intervine in mentinerea excitabilitatii si reglarea osmozei;

- reglarea K din plasma sangvina se face pe cale hormonala, mai ales a hormonilor corticosuprarenalei;

Fosforul (P) - la un organism de 70 kg se gasesc circa 440 g, necesarul zilnic este de 1,5-2 g

- se gaseste in schelet, acizii nucleici, ATP, CP, membrane celulare;

- reglarea K din plasma sangvina se face pe cale hormonala, mai ales a hormonilor corticosuptarenalei

Fierul (Fe) - la un organism de 70 kg se gasesc circa 5 g Fe;

- se gaseste in hemoglobina, mioglobina, citocromi.

Clorul (Cl) - la un organism de 70 kg se gasesc circa 125 g, necesarul zilnic este de 3,5 g

- are rol in reglarea presiunii osmotice si a pH-ului sanguin, intra in structura HCl gastric.

Iodul (I) - la un organism de 70 kg se gasesc circa 20-30 mg; intra in structura hormonilor tiroidieni.

Rolul si valoarea energetica a alimentelor

Principalele nutrimente sunt glucidele, lipidele si proteinele.

Continutul alimentelor in nutrimente si valoarea lor energetica, variaza, conform tabelului;

Ratia alimentara

Reprezinta cantitatea de alimente necesara acoperirii nevoilor alimentare ale organismului in 24 ore.

Prin alimentatie corespunzatoare se intelege aportul unor alimente in concordanta cu nevoile organismului, diferentiate in functie de varsta, de tipul activitatii depuse, de anotimp, de conditii climatice..

O alimentatie echilibrata trebuie sa asigure organismului:

suportul energetic pentru existenta (substante energetice);

elementele necesare pentru a crea noi structuri sau refacerea celor uzate (substante plastice);

biocatalizatorii de provenienta exogena (minerale, vitamine ..) care nu pot fi sintetizati in organism.

Continutul energetic este energia eliberata de fiecare gram din fiecare principiu alimentar oxidat la CO₂ si H₂O.

Compozitia aproximativa a dietei este de 50 % glucide, 35 % lipide, 15 % proteine.

Necesarul zilnic este de: 250-800 g glucide (65-120 mg glucoza la ml sange), 0,5-0,7 g pe kg corp proteine (35-65 mg la 100ml sange) si 25 - 160 g lipide (lipemie 500-700mg la dl lichide).

Reglarea aportului alimentar

Foamea - dorinta a consuma alimente - se asociaza cu fenomene obiective (contractii la nivelul stomacului..).

Apetitul este dorinta pentru un anumit tip de aliment.

Satietatea este senzatia de implinire a ingestiei de alimente.

Reglarea nervoasa a aportului alimentar – se face cu participarea centrilor nervosi din:

hipotalamus la nivel lateral pentru foame si ventro - medial pentru satietate

partea inferioara a trunchiului cerebral controleaza miscarile propriu-zise din timpul alimentatiei;

amigdala si alte cateva arii din sistemul limbic sunt corelate cu hipotalamusul.

Reglarea nervoasa a aportului alimentar poate fi clasificata in:

a.     reglare nutritiva mentinerea cantitatilor normale de depozite in organism;

cand depozitele de substante nutritive scad sub normal, centrul foamei devine activ si apare senzatia de foame;

rolul cel mai important revine produsilor metabolismului lipidic (printr-un mecanism necunoscut).

b.     reglare a alimentatiei (periferica, pe termen scurt)

este in legatura directa cu efectele imediate ale alimentarii asupra tractului digestiv;

senzatia de foame poate fi temporar crescuta sau scazuta prin obisnuinta (o persoana obisnuita sa manance trei mese pe zi , daca omite una, are senzatie de foame la timpul respectiv);

plenitudinea gastrointestinala si inregistrarea alimentelor de catre receptorii din cavitatea bucala pot stimula pe termen scurt centrii hipotalamici.

Se recomanda ca aportul alimentar sa fie rational, intr-un ritm la care tractul gastrointestinal sa se poata acomoda, reglat mai ales prin mecanisme pe termen scurt, dar modulat de sistemele de reglare pe termen lung.

Subnutritia reprezinta alimentatia insuficienta, malnutritia - alimentatia lipsita de nutrientii de baza.

Obezitatea - este o boala metabolica, insotita de tulburari majore

apare printr-un aport excesiv de energie in comparatie cu consumul (in faza de instalare);

odata instalata, pentru mentinere, aportul si consumul de energie sunt egale.

Inanitia - duce la golirea depozitelor nutritive din organism.

primele depozite golite sunt cele glucidice, eliminarea excesiva de lipide este constanta;

proteinele au trei faze de depletie (epurare): rapida, lenta si din nou rapida, inainte de deces;

in orice faza sunt modificari metabolice importante si semnele directe sau indirecte ale carentelor instalate.

Vitaminele

Sunt substante organice indisolubile metabolismului celular, cu rol biocatalizator (ca si enzimele, hormonii).