Energia ja energia-aineenvaihdunta

Energia

Energia on fysiikan alan keskeinen suure ja sen yleinen määritelmä on kyky tehdä työtä. Työ taas saa aikaan esimerkiksi mekaanista liikettä. Ihminen saa energiansa ravinnosta. Ruuasta saatu energia on alkujaan auringon valoenergiaa, jonka vihreät kasvit ovat yhteyttäneet sokeriksi. Voidaan siis sanoa, että kasvit ovat aurinkovoimaloita, joista ihminen saa energiansa.

Energian perusyksikkö on joule (J) ja sen kerrannaisyksiköt kilojoule (kJ) ja megajoule (MJ). Ravintoarvoissa on yleisemmin käytössä kalori (cal) tai sen kerrannaisyksikkö kilokalori (kcal). Kalorien muuttaminen jouleiksi tapahtuu kertomalla ne 4,2. Esimerkiksi 2400 kcal ruokavalio on jouleissa 10000 kJ eli 1 MJ.

Energia vapautuu soluissa

Perusravintoaineet, joista ihminen saa energiansa, ovat hiilihydraatti, rasva ja proteiini. Näiden energia vapautuu, kun soluissa muodostetaan adenosiinitrifosfaattia (ATP). Syödessämme yhtä paljon energiaa kuin kulutamme, ruuan energiasta alle puolet sitoutuu ATP:ksi ja loput vapautuu lämpönä. ATP varastomme ovat hyvin pienet eivätkä ne riitä kuin hyvin lyhyen hetken energian kulutukseen. Tämän vuoksi soluissamme täytyy tapahtua jatkuvaa ravintoaineiden (hiilihydraatti, rasva ja proteiini) hapettumista, josta saamme lisää adenosiinitrifosfaattia. 

Suurin osa saamastamme hiilihydraatista muuttuu ensin kehossamme rasvaksi ja käytetään tämän jälkeen vasta ATP valmistukseen ja energian vapauttamiseen. Maksassa rasvojen hapettuminen ja pilkkoutuminen (ATP:n valmistus) muodostaa ketoaineita. Terveellä ihmisellä ketoaineet pääsevät verenkierron mukana ja insuliinin avulla soluihin, jolloin niitä voidaan käyttää energian vapauttamiseen. Jos elimistössä ei ole tarpeeksi insuliinia, ketoaineet aiheuttavat veren happamuusasteen nousun.

Hiilihydraateista muodostetaan ATP:a joko ilman happea (anaerobisesti) tai hapen kanssa (aerobiseseti). Lihassoluissa hiilihydraatti on veren glukoosina eli kansankielellä verensokerina.  Veren glukoosista vapautetaan energiaa ja muodostetaan ATP:a, jonka seurauksena lihassoluun syntyy palorypälehappoa. Kun verenkierto tuo soluun tarpeeksi happea, palorypälehaposta saadaan vapautettua vielä lisää energiaa. Tällöin hiilihydraatit (veren glukoosi) toimii hapen kanssa eli aerobisesti.

Kovassa ruumiillisessa rasituksessa energiaa tarvitaan niin nopeasti, ettei lihassoluihin ehdi tulla tarpeeksi happea palorypälehapon hajottamiseen. Tällöin palorypälehappo muuttuu maitohapoksi ja tätä kutsutaan anaerobiseksi suoritukseksi. Maitohappoa ei voida käyttää suoraan energian tuotantoon lihassoluissa vaan se kulkeutuu verenkierron mukana maksaan missä se käytetään glukoosin valmistukseen. Solujen kannalta aerobinen käsittely on taloudellisempaa kuin anaerobinen, koska tällöin saadaan soluissa vapautettua enemmän energiaa.

Proteiinin varsinainen merkitys on olla kehon rakennusaine. Keho voi käyttää proteiinia myös energian tuotantoon. Runsasproteiininen ruokavalio tai paasto aiheuttaa sen, keho käyttää proteiinia energian vapauttamiseen. Paaston aikana, kun keho ei saa tarpeeksi energiaa, vapautuu proteiinia kudoksista. Runsasproteiinisesta ruokavaliosta keho voi saada proteiinia enemmän kuin se tarvitsee "rakennuspalikoiksi" ja tällöin ylimääräinen proteiini varastoidaan joko rasvaksi tai vapautetaan energiaksi. Jotta proteiinia (aminohappoa) voidaan käyttää energian vapauttamiseen soluissa, sen on muututtava hiilihydraattien tai rasvojen aineenvaihduntaan sopivaksi. Proteiineista saadaan vapautettua energiaa vain hapen avulla.

Tags: , , ,

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Käyhän tykkäämässä Facebookissa!