Зачем нужна энергия организму: Для жизни необходимы энергия и углерод – Opiq

Peatükk 1.1 (Биология для гимназии. II)

Всем организмам для жизнедеятельности постоянно необходима энергия. Во всех организмах постоянно происходит обмен веществ, они реагируют на изменения окружающей среды, а также им нужно расти и размножаться. Ни один организм не производит энергию сам, ее получают из внешней среды.

Организмы способны поглощать световую и химическую энергию

Живые организмы могут усваивать два вида энергии: энергию света и химическую энергию. Источниками энергии в неживой среде являются солнечный свет или химическая энергия неорганических соединений. Многие организмы получают необходимую для жизни энергию посредством других живых организмов. В этом случае мы имеем дело с химической энергией, полученной из органических соединений. В ходе фотосинтеза энергия света тоже преобразовывается в химическую – единственный вид энергии, который можно использовать для обеспечения протекания происходящих в живых организмах реакций.

Большинство растений поглощают энергию солнечного света
​Все животные и грибы получают энергию за счет других живых организмов.

В ходе химических реакций энергия может запасаться или высвобождаться, в зависимости от того, присоединяют атомы электроны или теряют. В ходе окислительных реакций число электронов в атомах вещества уменьшается, а межатомные связи разрываются. В ходе реакции окисления, классическим примером которой является горение веществ, высвобождается энергия. В ходе клеточного дыхания, также являющегося реакцией окисления, глюкоза расщепляется до двуокиси углерода, а кислород переходит в состав воды. 

В ходе восстановительных реакций атомы принимают электроны, возникают новые межатомные связи, таким образом запасается энергия. Например, при фотосинтезе за счет энергии света из углекислого газа и воды синтезируются сахара, при этом выделяется кислород. 

Большинство живых организмов не могут вырабатывать энергию из неорганических веществ. Они получают ее, расщепляя произведенные другими организмами органические соединения. В отличие от неорганических органические соединения содержат большое количество энергии. Организм может получить ее путем окисления этих соединений и затем использовать полученную энергию в химических реакциях, которые являются основой жизнедеятельности организмов.

Жизнь основана на углероде

Жизнь на Земле основана на различных соединениях, содержащих углерод. Следовательно, наличие углерода является самой важной предпосылкой для возникновения жизни. Причина заключается в уникальных химических свойствах атома углерода: углерод может образовывать длинные цепи, к которым могут присоединяться другие атомы. Каждый атом углерода может присоединить до четырех атомов. Углеродная цепь может быть прямой, разветвленной или кольцевой, и длина ее может варьироваться. Вот почему существуют миллионы разных углеродных органических соединений, из которых и состоят живые организмы. С помощью углеродных соединений регулируется протекание жизненных процессов в организмах. Энергия, полученная при их расщеплении, используется для построения новых углеродных соединений, выполняющих самые разные функции. 

Организмы получают углерод из внешней среды. Те организмы, которые используют в качестве источника углерода неорганические вещества, называются автотрофами. К ним относятся растения. Гетеротрофы – это организмы, использующие готовые органические углеродные соединения, которые производят другие организмы. Все животные – гетеротрофы.

Длинные целлюлозные волокна оболочек растительных клеток содержат много углерода

• Все соединения углерода очень тяжелые, они не летучи.

• Атомы углерода могут образовывать длинные цепи.

• Длина углеродных цепочек строго определена.

• Углеродные цепи могут иметь различную форму, в том числе кольцевую.

• Один атом углерода может образовывать до четырех химических связей.

• Углеродные цепи всегда прямые.

Живые организмы играют в круговороте углерода несколько различных ролей. Организмы, использующие в качестве источника углерода неорганические соединения, называют . К ним относится, например, человек. чайка.окунь.одуванчик.подъельник.волнушка. Есть и такие организмы, которые питаются уже готовыми органическими соединениями. Их называют . К ним относится, например, дуб.цианобактерия.собака.календула.кувшинка.

Приложение. Источники энергии и углерода

Все организмы можно поделить на группы, исходя из способа получения ими энергии и углерода.

Живые организмы получают энергию из трех источников:

• Солнце, или световая энергия;
• химическая энергия непосредственно из неживой среды, то есть энергия неорганических соединений;
• химическая энергия других организмов, то есть употребление в пищу готовых органических соединений.

Углерод содержится:

• в органических веществах,
• в неорганических веществах.

Гидротермальные источники
​На участках морского дна, где происходит активная вулканическая деятельность, из трещин земной коры поднимается богатая минеральными веществами горячая вода температурой до 405 °C. Обитающие в океанических глубинах бактерии для получения энергии приспособились разлагать минеральные вещества вулканического происхождения. Этими бактериями питаются беспозвоночные животные, живущие на дне океана.

Автотрофы сами «готовят» себе пищу

Автотрофы (в дословном переводе «едят сами») – это организмы, которые сами вырабатывают сложные органические соединения (сахара, жиры, белки и др.) из простых неорганических соединений, используя для этого энергию, полученную от Солнца или в ходе химических реакций. Автотрофия как тип питания означает, что организмы «готовят» себе пищу сами.

Световая энергия используется растениями, водорослями и некоторыми бактериями. Например, за счет энергии света при фотосинтезе вода расщепляется на водород и кислород. Полученный водород используется для восстановления CO_₂, таким образом из двуокиси углерода получают органические соединения. Поскольку органические соединения содержат больше энергии, чем неорганические, в ходе этого процесса запасается энергия. Эта энергия может быть использована позже при расщеплении (окислении) органических соединений, возникших в ходе фотосинтеза. Так энергию Солнца косвенно получают и те организмы, которые сами ее не поглощают.

Автотрофы могут получать энергию и за счет окисления других неорганических соединений, например, ионов железа, серы или сероводорода, аммиака, нитритов и т. п. С помощью высвободившейся энергии из водорода и углекислого газа затем образуются органические соединения. Таким способом получают энергию исключительно микроорганизмы – бактерии и археи. 

Поглощение световой энергии – более эффективный способ, чем окисление неорганических соединений. Поэтому среди автотрофов много организмов, которые используют именно световую энергию. Энергию химических реакций они используют в тех местах, где нет источника света. Благодаря этой способности автотрофные организмы могут жить и в экстремальных условиях, непригодных для большинства других организмов.

Световая энергия используется растениями, водорослями и некоторыми бактериями

Железобактерии получают необходимую для жизни энергию путем окисления содержащих железо минералов
​Болотная железная руда возникла благодаря железобактериям. Считается, что на территории Эстонии до XVIII века железо получали именно из болотной руды.

Использующие световую энергию автотрофы являются паразитами.являются симбионтами.фотосинтезируют.являются потребителями. К ним относятся ,  и некоторые бактерии. Для фотосинтеза нужны вода, углекислый газ и энергия. В ходе фотосинтеза сначала вода разлагается на два вещества:  и . Далее в ходе восстановительнойокислительной реакции углекислый газ реагирует с водородом и образуется богатое энергией соединение – крахмал. глюкоза.водород. Таким образом растения запасаюттратят энергию. Чтобы автотроф мог позднее использовать запасы энергии, нужен угарный газ,азот,кислород,углекислый газ, при помощи которого происходит реакция восстановления,окисления, и энергия накапливается.высвобождается.

• Из живой природы

• Из неживой природы

• Они могут производить богатые энергией соединения из неорганических веществ.

• Богатые энергией соединения производятся в ходе окислительных реакций.

• Все автотрофы являются фотосинтезирующими организмами.

• Некоторые автотрофы используют энергию связей химических соединений.

• У автотрофов не протекает процесс клеточного дыхания.

• Автотрофы получают всю необходимую для жизни энергию за счет световой энергии или энергии химических связей, органические соединения они сами никогда не разлагают.

Гетеротрофы питаются пищей, приготовленной другими организмами

Гетеротрофы (в дословном переводе «иная пища») – это организмы, которые сами не могут образовывать из неорганических соединений органические. Они должны использовать органические соединения, синтезированные другими организмами. Более 95% живых организмов – гетеротрофы, которые не могут жить без автотрофов. Энергию они могут получать аналогично автотрофам из химических реакций, а также от Солнца, но световую энергию используют очень немногие. Поэтому под гетеротрофами понимаются преимущественно организмы, которые получают от других организмов и энергию, и углерод.

Все животные и грибы – гетеротрофы

Гетеротрофы получают энергию в ходе химических реакций при расщеплении пищи и окислении органических соединений. В пищевых цепях они являются консументами. К их числу относятся все животные и грибы, большинство простейших и часть бактерий. Некоторые гетеротрофные бактерии способны также поглощать световую энергию.

Преимущество гетеротрофов заключается в том, что они могут всю полученную с пищей энергию направить на рост и размножение, а автотрофы должны часть энергии расходовать на преобразование неорганического углерода в органические соединения. В то же время зависимые от источников питания гетеротрофы умирают при отсутствии органической пищи. Автотрофы меньше зависят от других организмов, так как могут получить все необходимое для себя из неживой природы.

Вспомните!

Окисление – число электронов уменьшается, связи разрушаются, энергия высвобождается.

Восстановление – число электронов увеличивается, образуются новые связи, энергия запасается.

• Гетеротрофы сами производят органические соединения из неорганических.

• Гетеротрофы не могут существовать без автотрофов.

• Большинство гетеротрофов получает энергию за счет химических реакций.

• Обычно гетеротрофы являются первым звеном пищевой цепи.

• Гетеротрофы могут сами произвести все необходимые им вещества.

Приложение. Экстремофилы

Организмы, обитающие в экстремальных условиях, должны иметь защитные механизмы, которые позволят им справляться, например, с высокой температурой или кислотностью среды. Особые свойства экстремофилов используют в промышленности и науке. При идентификации генных последовательностей, диагностике генетических заболеваний и идентификации личности на основе ДНК используется метод, который базируется на термостойком энзиме. Этот энзим получен из обитающей в горячем источнике автотрофной бактерии Thermus aquaticus. Хотя для производства энергии эта бактерия способна сама окислять неорганические соединения, она, по возможности, забирает энергию у обитающих в тех же условиях фотосинтезирующих цианобактерий.

Яркие цвета горячего источника в Йеллоустонском национальном парке обусловлены обитающими в нем микроорганизмами

Словарь терминов

• химическая энергия – энергия, затраченная на образование связей химических соединений или высвобождающаяся при их разрушении
• автотроф – организм, самостоятельно синтезирующий необходимые ему для жизни органические вещества из неорганических соединений углерода (обычно из углекислого газа)
• гетеротроф – организм, получающий необходимый для жизнедеятельности углерод, питаясь готовым органическим веществом
• восстановление – процесс, в ходе которого атомы присоединяют электроны; при восстановлении энергия поглощается
• окисление – процесс, в ходе которого атом отдает электроны; протекает с выделением энергии
• органические вещества – содержащие углерод соединения, из которых состоят живые организмы (кроме двуокисей и карбонатов)
• неорганические вещества – природные вещества минерального происхождения; все соединения, которые не относятся к органическим

Что является главным источником энергии в организме человека?

19 апреля 2018

10 507

Углеводы главный источник энергии

Давно известно, что ничто в мире не возникает из пустоты и не исчезает в никуда. В полной мере это касается наших энергетических запасов. Попробуем разобраться, что является главным источником энергии в организме человека и какие способы её пополнения можно назвать наиболее эффективными.

В отличие от растительного мира, успешно использующего метод фотосинтеза для преобразования солнечной энергии, человек лишён подобной возможности. Поэтому нам необходимо использовать пищу растительного и животного происхождения. При этом не забывая учитывать, что все продукты отличаются по своей энергетической ценности (не говоря уже о способности работать как на пользу, так и во вред).

Обсуждение калорийности тех или иных блюд уже давно у всех на слуху. Но что она представляет из себя обычным языком? На самом деле, всё довольно легко. Калория – это единица измерения энергии, имеющая несложную формулу вычисления: количество тепла, обеспечивающее повышение температуры 1 грамма воды на 1 градус. Соответственно, калорийность (она же – энергетическая ценность) – это тот объём энергии, который наш организм способен приобрести при полном усвоении употреблённого в пищу.

Белки, жиры и углеводы представляют из себя комплекс основных питательных веществ. При этом, роль ключевого энергетического «поставщика» отводится углеводам, уровень содержания которых отличается в разных продуктах. Кроме того, их принято подразделять на простые (быстрые) и сложные (медленные) – об особенностях каждого типа мы поговорим позже. Нежирное мясо и рыба представляют из себя продукты с высоким белковым содержанием, а, к примеру, масло (как растительного, так и животного происхождения) – источник жиров.

Также неотъемлемыми компонентами являются различные микроэлементы и витамины, однако, они, в первую очередь, служат процессам энергетического обмена.

Универсальной формулы, позволяющей установить точное количество (или соотношение) БЖУ для каждого попросту не существует, так как индивидуальные особенности каждого из нас, а также такие факторы, как рост, вес, уровень метаболизма, повседневная активность, образ жизни, наличие вредных привычек, регулярность занятий спортом – всё это напрямую влияет на то, каким должен быть рацион.

Рассмотрим подробнее механику преобразования еды в энергию. После попадания в желудок запускается процесс переваривания пищи, который не прекращается и при дальнейшем её продвижении в кишечник (именно поэтому вся система именуется желудочно-кишечной). Его целью является расщепление пищи на элементы, часть из которых попадает в кровь.

В начале статьи мы упомянули про простые и сложные углеводы. Настало время вспомнить про них и разъяснить отличие. Суть первых заключена уже в обозначении – их переваривание происходит максимально быстро, без дополнительных усилий, более того, то же самое касается и их усвоения. Здесь и проявляется их главное негативное свойство – они усиливают аппетит, провоцируя переедание и, как следствие – ускоренный набор веса. Все типы сахара относятся к простым разновидностям, поэтому от сладких и мучных изделий так легко потолстеть, и так хочется съесть «ещё одно» пирожное.

Сложные углеводы также проходят процесс расщепления до глюкозы, однако, он занимает намного больше времени. Благодаря им мы ощущаем чувство насыщения, одновременно часть из них – крахмал и гликоген – снабжают нас энергией. Во время еды повышается уровень глюкозы в крови и именно в виде гликогена избыточное её количество абсорбируется в мышцах и печени «про запас». Как только он начинает снижаться, происходит расщепление гликогена, в ходе которого вырабатывается дополнительная энергия. Также к числу сложных углеводов относятся пищевые волокна (клетчатка и пектин). Они не усваиваются организмом, но их нельзя назвать бесполезными, так как они играют важную роль в пищеварении, обеспечивая стабильную и бесперебойную работу ЖКТ.

Помимо общего объёма потребляемых калорий следует уделять внимание тому, чтобы количество БЖУ было сбалансированным. Здоровому человеку подойдут традиционные соотношения, а при наличии хронических заболеваний или прочих факторов (перечисленных выше) есть смысл получить предварительную консультацию у диетолога. В случае, если вы уже знаете рекомендуемую для себя ежедневную норму потребления, подходящим вариантом станет заказ готовых рационов питания с регулярной доставкой на дом или в офис – подобный сервис уже получил распространение в Москве и прилегающих ко МКАДу районах Московской области.

Пять причин, по которым организму нужна энергия | Здоровое питание

Сара Томм Обновлено 7 декабря 2018 г.

Во сне, бодрствовании, приеме пищи, купании, уходе за собой, работе или увлечении любимым делом вам нужна энергия, которая поступает из вашего рациона в виде калорий. Энергия питает внутренние функции вашего тела, восстанавливает, строит и поддерживает клетки и ткани тела, а также поддерживает внешнюю деятельность, которая позволяет вам взаимодействовать с физическим миром. Вода, самое важное питательное вещество вашего тела, помогает облегчить химические реакции, которые производят энергию из пищи.

Основной обмен

Основной уровень метаболизма, или BMR, представляет собой минимальное количество энергии, необходимое для поддержания жизнедеятельности организма в состоянии покоя. По данным Медицинской школы Университета Мэриленда, BMR использует от 60 до 65 процентов ежедневных запасов энергии. В состоянии покоя энергия поддерживает кровообращение, дыхание, пищеварение, выделение и другие функции, выполняемые жизненно важными органами. Семь процентов вашего общего запаса энергии согревают ваше тело. Энергетические потребности различаются в зависимости от возраста, пола, состава тела, состояния здоровья, диеты и уровня активности.

Состав тела

Состав тела является одним из определяющих факторов потребности в энергии. Мышцы являются наиболее метаболической тканью организма, а это означает, что им требуется больше энергии, чем другим тканям тела, для поддержания себя. Поскольку они от природы более мускулистые, мужчинам нужно больше энергии — калорий — чем женщинам. Дети и молодые люди, у которых в процессе развития происходят изменения в росте, весе и составе тела, нуждаются в большем количестве энергии. Потребность в энергии меняется с возрастом, поскольку мышечная ткань атрофируется, что приводит к снижению основного энергетического обмена, согласно веб-сайту Университета штата Колорадо.

Переваривание и всасывание

Переваривание и всасывание питательных веществ в пище требует от 5 до 10 процентов ваших ежедневных запасов энергии для производства большего количества энергии, по данным Медицинской школы Университета Мэриленда. Состав рациона также определяет потребность в энергии для пищевого обмена. Углеводы, белки и жиры перевариваются с разной скоростью. На переваривание белка уходит больше всего энергии, или от 20 до 30 процентов калорий в пище. Углеводы используют от 5 до 10 процентов калорий, а жиры — от 0 до 3 процентов.

Физическая энергия

Внешние функции, поддерживаемые энергией, включают физические упражнения, работу и игру. Если вы ведете активный образ жизни и у вас высокое соотношение безжировой массы тела и жира, ваши энергетические потребности выше, чем у человека, который ведет малоподвижный образ жизни или имеет высокое содержание жира в организме, согласно Шери Барке, магистру здравоохранения, доктору медицинских наук, Колледж здоровья студентов Каньонов и Оздоровительный центр.

Ментальная энергия

Ваш мозг нуждается в постоянном поступлении энергии, чтобы поддерживать, поддерживать и защищать вашу жизнь. Умственная деятельность, такая как работа, хобби, чтение, учеба, домашние задания, разгадывание кроссвордов, изучение нового языка, любые умственные усилия, включая мечтания, требуют энергии. По данным Института Франклина, клеткам мозга требуется в два раза больше энергии, чем другим клеткам.

Беспокойство и стресс истощают умственную и физическую энергию. По данным Центра здоровья студентов Университета Пердью, проблемы с финансами, работой, школой, здоровьем, отношениями, семьей и друзьями могут повысить восприимчивость к болезням.

Как организм вырабатывает энергию?

4 метода получения АТФ (аденозинтрифосфата) в единицу энергии

Энергия поступает в организм через продукты, которые мы едим, и жидкости, которые мы пьем. Продукты содержат много запасенной химической энергии; когда вы едите, ваше тело расщепляет эти продукты на более мелкие компоненты и поглощает их, чтобы использовать в качестве топлива. Энергия поступает из трех основных питательных веществ: углеводов, белков и жиров, причем углеводы являются наиболее важным источником энергии. В случаях, когда углеводы истощены, организм может использовать белки и жиры для получения энергии. Ваш метаболизм — это химические реакции в клетках организма, которые превращают эту пищу в энергию.

Большая часть энергии, необходимой телу, необходима для отдыха, известного как основной обмен веществ. Это минимальное количество энергии, которое требуется организму для поддержания его жизненно важных функций, таких как дыхание, кровообращение и функции органов. Скорость, с которой энергия используется для таких функций, известна как базальная скорость метаболизма (BMR) и варьируется в зависимости от генетики, пола, возраста, роста и веса. Ваш BMR падает по мере того, как вы становитесь старше, потому что уменьшается мышечная масса.

Оптимальный энергетический обмен требует получения достаточного количества питательных веществ из пищи, в противном случае наш энергетический обмен будет работать хуже, и мы почувствуем усталость и вялость. Все продукты дают вам энергию, а некоторые продукты, в частности, помогают повысить уровень энергии, например, бананы (отличный источник углеводов, калия и витамина B6), жирная рыба, такая как лосось или тунец (хороший источник белка, жирных кислот и витаминов группы В), коричневый рис (источник клетчатки, витаминов и минералов) и яйца (источник белка). На самом деле есть много продуктов, которые обеспечивают обильное количество энергии, особенно те, которые содержат углеводы для доступной энергии, клетчатку или белок для медленного высвобождения энергии и необходимые витамины, минералы и антиоксиданты.

Пищевые продукты метаболизируются на клеточном уровне с образованием АТФ (аденозинтрифосфата)

посредством процесса, известного как клеточное дыхание. Именно этот химический АТФ клетка использует для получения энергии во многих клеточных процессах, включая сокращение мышц и деление клеток. Этот процесс требует кислорода и называется аэробным дыханием.

            Глюкоза + Кислород → Углекислый газ + Вода + Энергия (в виде АТФ)

Первоначально большие макромолекулы пищи расщепляются на ферменты в процессе пищеварения. Белки расщепляются на аминокислоты, полисахариды на сахара, а жиры на жирные кислоты и глицерин под действием определенных ферментов. После этого процесса более мелкие молекулы субъединиц должны проникнуть в клетки организма. Сначала они попадают в цитозоль (водную часть цитоплазмы клетки), где начинается процесс клеточного дыхания.

Существует четыре стадии аэробного клеточного дыхания, которые происходят для производства АТФ (энергетические клетки должны выполнять свою работу):

Это происходит в цитоплазме и включает ряд цепных реакций, известных как гликолиз, для превращения каждой молекулы глюкозы (молекулы из шести атомов углерода) в две более мелкие единицы пирувата (молекулы из трех атомов углерода). При образовании пирувата образуются два типа активированных молекул-носителей (небольшие диффундирующие молекулы в клетках, содержащие богатые энергией ковалентные связи), это АТФ и НАДН (восстановленный никотинамидадениндинуклеотид). На этой стадии образуются 4 молекулы АТФ и 2 молекулы НАДН из глюкозы, но для его получения используются 2 молекулы АТФ, так что на самом деле получается 2 АТФ + 2 НАДН и пируват. Затем пируват переходит в митохондрии.

Это связывает гликолиз со стадией 3 цикла лимонной кислоты/Кребса, что объясняется ниже. В этот момент одна молекула диоксида углерода и одна молекула водорода удаляются из пирувата (так называемое окислительное декарбоксилирование) с образованием ацетильной группы, которая соединяется с ферментом, называемым КоА (Коэнзим А), с образованием ацетил-КоА, который затем готов к использоваться в цикле лимонной кислоты/Кребса. Ацетил-КоА необходим для следующего этапа.

В митохондриях ацетил-КоА (двухуглеродная молекула) соединяется с оксалоацетатом (четырехуглеродная молекула) с образованием цитрата (шестиуглеродной молекулы). -молекула углерода). Затем молекула цитрата постепенно окисляется, позволяя использовать энергию этого окисления для производства богатых энергией молекул активированного носителя. Цепочка из восьми реакций образует цикл, так как в конце оксалоацетат регенерируется и может вступить в новый виток цикла. Цикл обеспечивает предшественников, включая некоторые аминокислоты, а также восстанавливающий агент НАДН, которые используются в многочисленных биохимических реакциях.

Каждый оборот цикла производит две молекулы диоксида углерода, три молекулы NADH, одну молекулу GTP (гуанозинтрифосфат) и одну молекулу FADH ₂ (восстановленный флавинадениндинуклеотид).

Поскольку из каждой используемой молекулы глюкозы образуются две молекулы ацетил-КоА, для каждой молекулы глюкозы требуется два цикла.

На этой заключительной стадии переносчики электронов НАДН и ФАДН _2, , которые получили электроны, когда окисляли другие молекулы, передают эти электроны в электрон-транспортную цепь. Это находится во внутренней мембране митохондрий. Этот процесс требует кислорода и включает перемещение этих электронов через серию переносчиков электронов, которые подвергаются окислительно-восстановительным реакциям (реакциям, в которых происходят как окисление, так и восстановление). Это приводит к накоплению ионов водорода в межмембранном пространстве.

Затем формируется градиент концентрации, когда ионы водорода диффундируют из этого пространства, проходя через АТФ-синтазу. Поток ионов водорода обеспечивает каталитическую конверсию АТФ-синтазы, которая, в свою очередь, фосфорилирует АДФ (добавляет фосфатную группу), в результате чего образуется АТФ. Конечная точка цепи возникает, когда электроны восстанавливают молекулярный кислород, что приводит к образованию воды.

Хотя при расщеплении одной молекулы глюкозы теоретически образуется 38 молекул АТФ, реально считается, что на самом деле образуется 30-32 молекулы АТФ.

Этот процесс аэробного дыхания происходит, когда организму требуется достаточно энергии просто для жизни, а также для выполнения повседневных дел и выполнения кардио-упражнений. Хотя этот процесс дает больше энергии, чем анаэробные системы, он также менее эффективен и может использоваться только во время менее интенсивных занятий.

Итак, если у вас МЕДЛЕННАЯ и ПОСТОЯННАЯ потребность в энергии, ЧИСТОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГИИ аэробным дыханием равняется 30-32 молекулам АТФ.

     Глюкоза + Кислород → Углекислый газ + Вода + Энергия (в виде 30-32 АТФ)

В этом процессе организм выделяет углекислый газ и воду. Это теоретически сожжет наибольшее количество калорий.

Существуют и другие энергетические процессы, которые тело использует для создания АТФ, они зависят от скорости, с которой требуется энергия, и от того, есть ли у них доступ к кислороду или нет.

Мышцы человека могут дышать анаэробно, для этого процесса не требуется кислород. Этот процесс относительно неэффективен, так как он производит чистую энергию из 2 молекул АТФ.

Это эффективно для энергичных упражнений продолжительностью от 1 до 3 минут, таких как короткие спринты. Если для интенсивных упражнений требуется больше энергии, чем может быть обеспечено имеющимся кислородом, ваше тело будет частично сжигать глюкозу без кислорода (анаэробно). Без кислорода электронтранспортная цепь не может работать. Следовательно, обычное количество молекул АТФ не может быть получено. Анаэробный путь использует пируват, конечный продукт стадии гликолиза. Пируват восстанавливается до молочной кислоты с помощью НАДН, оставляя НАД⁺ после сокращения. Эта реакция катализируется ферментом (лактатдегидрогеназой) и приводит к повторному использованию NAD ⁺ . Это позволяет продолжить процесс гликолиза.

Этот путь гликолиза дает 2 молекулы АТФ, которые можно использовать для получения энергии для сокращения мышц. Анаэробный гликолиз происходит быстрее, чем аэробное дыхание, поскольку на каждую расщепленную молекулу глюкозы вырабатывается меньше энергии, поэтому для удовлетворения потребностей необходимо расщеплять большее ее количество с большей скоростью.

Молочная кислота (побочный продукт анаэробного дыхания) накапливается в мышцах, вызывая ощущение жжения во время напряженной деятельности. Если для выработки АТФ используется более нескольких минут этой активности, повышается кислотность молочной кислоты, вызывая болезненные судороги. Дополнительный кислород, который вы вдыхаете после интенсивных упражнений, вступает в реакцию с молочной кислотой в ваших мышцах, расщепляя ее на углекислый газ и воду.

Итак, резюмируя: упражнения, которые выполняются с максимальной скоростью в течение 1–3 минут, в значительной степени зависят от анаэробного дыхания для получения энергии АТФ. Кроме того, в некоторых выступлениях, таких как бег на 1500 метров или милю, система молочной кислоты используется преимущественно для «удара ногой» в конце забега.

Следовательно, если вы выполняете ЭНЕРГИЮ УПРАЖНЕНИЯ в течение 1-3 минут, ТКАНЕВЫЙ КИСЛОРОД НЕ БУДЕТ ДОСТУПЕН, поэтому вы увидите ЧИСТУЮ ПРОДУКЦИЮ ЭНЕРГИИ от анаэробного дыхания, равную 2 молекулам АТФ.

Молекула жира состоит из глицеринового остова и трех хвостов жирных кислот. Их называют триглицеридами. В организме они хранятся в основном в жировых клетках, называемых адипоцитами, составляющих жировую ткань. Чтобы получить энергию из жира, молекулы триглицеридов расщепляются на жирные кислоты в процессе, называемом «липолизом», происходящем в цитоплазме. Эти жирные кислоты окисляются до ацетил-КоА, который используется в цикле лимонной кислоты/Кребса. Поскольку одна молекула триглицерида дает три молекулы жирных кислот с 16 или более атомами углерода в каждой, молекулы жира дают больше энергии, чем углеводы, и являются важным источником энергии для человеческого организма (более 100 молекул АТФ генерируется на молекулу жирной кислоты). Следовательно, когда уровень глюкозы низкий, триглицериды могут быть преобразованы в молекулы ацетил-КоА и использованы для образования АТФ посредством аэробного дыхания.

Эта потребность возникает после любого периода воздержания от еды; даже при обычном голодании в течение ночи происходит мобилизация жира, так что к утру большая часть ацетил-КоА, поступающего в цикл лимонной кислоты/Кребса, поступает из жирных кислот, а не из глюкозы. Однако после еды большая часть ацетил-КоА, поступающего в цикл лимонной кислоты/Кребса, поступает из глюкозы из пищи, при этом любой избыток глюкозы используется для пополнения истощенных запасов гликогена или для синтеза жиров.

Это МЕДЛЕННЫЙ, НЕ НЕМЕДЛЕННЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ, но имеет ЧИСТОЕ ПРОИЗВОДСТВО ЭНЕРГИИ более 100 молекул АТФ.

Эта энергетическая система состоит из АТФ (во всех мышечных клетках содержится небольшое количество АТФ) и фосфокреатина (ФК), которые обеспечивают немедленную энергию за счет расщепления этих высокоэнергетических субстратов.

Во-первых, АТФ, хранящаяся в миозиновых поперечных мостиках (внутри мышц), расщепляется с образованием аденозиндифосфата (АДФ) и одной молекулы фосфата. Затем фермент, известный как креатинкиназа, расщепляет фосфокреатин (ФК) на креатин и молекулу фосфата. Этот распад фосфокреатина (ФК) высвобождает энергию, которая позволяет аденозиндифосфату (АДФ) и молекуле фосфата воссоединиться, образуя больше АТФ. Эта вновь образованная АТФ затем может быть расщеплена с высвобождением энергии для топливной активности. Это будет продолжаться до тех пор, пока запасы креатинфосфата не будут исчерпаны.

Короткие резкие взрывные упражнения (10-30 секунд) используют эту систему. Он не требует кислорода, но очень ограничен короткими периодами взрывных упражнений, таких как спринт или поднятие тяжестей / пауэрлифтинг. Вот почему добавки с креатином помогают в таких упражнениях, обеспечивая достаточное количество креатинфосфата для обеспечения необходимых фосфатов. Система АТФ-СР обычно восстанавливается на 100% за 3 минуты; Таким образом, рекомендуемое время отдыха между высокоинтенсивными тренировками составляет 3 минуты.

Короче говоря, для резких взрывных упражнений, требующих БЫСТРОЙ, НЕМЕДЛЕННОЙ энергии, эта система производит БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО АТФ до тех пор, пока креатинфосфат в мышцах не иссякнет.

• Для спринтеров/тяжелоатлетов на короткие дистанции используемой энергетической системой будет АТФ-ПК, так как она быстрая и занимает всего несколько секунд
• Во время интенсивных прерывистых упражнений и при длительной физической активности используемая энергетическая система обычно использует путь гликогена (сжигание жира / отсутствие кислорода) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6019055/
• В соревнованиях на выносливость, таких как марафонский бег или гребля и т. д., которые длятся неограниченное время, будет использоваться энергетический процесс аэробного дыхания.

Кишечные бактерии играют важную роль в извлечении питательных веществ и энергии, а также в регуляции энергии. Бактерии производят множество небольших молекул (известных как метаболиты), которые могут действовать как сигналы, которые могут модулировать аппетит, потребление, хранение и расход энергии.

Кишечные бактерии влияют на биодоступность полисахаридов, и то, как это происходит, неясно, но эта область исследований становится все более обширной. В этой статье 2016 года исследуется причинно-следственная связь микробиоты тонкого и толстого кишечника с регулированием веса и резистентностью к инсулину. .

Неправильное управление уровнем энергии может привести к нарушению как физических, так и когнитивных функций.

Физические признаки могут включать: снижение выносливости, снижение силы и снижение способности восстанавливаться после физической нагрузки.

Эффекты, связанные с производительностью, могут включать: потерю внимания, замедление реакции, плохое настроение, плохую рабочую память, плохое принятие решений и снижение времени реакции.

Несмотря на то, что существует множество способов сохранить свою энергию, например, сбалансированное питание, достаточный сон и регулярные физические упражнения, для некоторых людей эти вещи не всегда возможны. В такие времена пищевые добавки могут помочь удовлетворить ваши общие потребности в энергии. Он доставляет ацетильную группу в цикл лимонной кислоты/Кребса, высвобождая АТФ (энергию) и образуя углекислый газ и воду. Важно иметь достаточное количество ацетил-КоА для подачи энергии в цикл лимонной кислоты.

Альфа-липоевая кислота (АЛК), также известная как липоевая кислота или тиоктовая кислота, действует как антиоксидант и естественным образом присутствует в митохондриях. Альфа-липоевая кислота служит кофактором для ферментов, участвующих в клеточном метаболизме, вырабатывающих АТФ. Он действует как антиоксидант, удаляя свободные радикалы. В то время как организм может вырабатывать достаточное количество ALA для основного энергетического обмена, она действует как антиоксидант только тогда, когда присутствует в больших количествах, как обсуждается в этой статье об альфа-липоевой кислоте в качестве пищевой добавки.

Аргинин участвует во многих метаболических процессах, как описано в этой статье Новые метаболические роли L-аргинина в энергетическом метаболизме организма и возможные клинические применения.

Ashwagandha, , хотя и не классифицируется как усилитель энергии, может влиять на физическую и умственную работоспособность. Он используется в качестве общеукрепляющего средства (для поддержания оптимальной выносливости, чувства энергии и жизненной силы), адаптогена и антиоксиданта. Адаптогены — это нетоксичные растения, которые помогают организму противостоять стрессу, будь то физический, химический или биологический. Ашваганда также помогает поддерживать умственное равновесие и способствует обучению, памяти и отзывам. Ашваганда может помочь снизить уровень кортизола (гормона, высвобождаемого в стрессовых ситуациях) у людей с хроническим стрессом, согласно этой статье об исследовании корня ашваганды в снижении стресса и беспокойства у взрослых.

B Complex жидкость или капсулы B Complex содержат смесь всех витаминов группы В, которые растворимы в воде и играют важную роль в поддержании ваших нормальных процессов выработки энергии. Вы можете прочитать больше о нашем продукте B Complex в нашей статье о комплексах витаминов B.

Карнитин играет важную роль в энергетическом обмене, перенося длинноцепочечные жирные кислоты в митохондрии для бета-окисления. Он также способствует удалению метаболитов ацетилкоэнзима А путем связывания с ними для выведения с мочой. Карнитин — это общий термин для ряда соединений, включающих L-карнитин и ацетил-L-карнитин. Продукты животного происхождения, такие как мясо, рыба, птица, являются лучшими источниками карнитина. Считается, что снижение функции митохондрий способствует процессу старения. Этот исследовательский документ о карнитине показал, что добавление высоких доз ацетил-L-карнитина и альфа-липоевой кислоты снижает митохондриальный распад.

Коэнзим Q10 (CoQ10) переносит электроны в электрон-транспортной цепи как часть производства АТФ. В восстановленной форме он является мощным антиоксидантом. Это особенно важно для клеток с высокими энергетическими потребностями, таких как клетки сердца, которые особенно чувствительны к дефициту CoQ10. Поскольку CoQ10 растворим в липидах или жирах, рекомендуется принимать этот продукт с пищей, содержащей жиры. Он содержится во многих продуктах, таких как сердце, печень, почки, шпинат, цветная капуста, брокколи и т. д. CoQ10 снижается с возрастом, и когда уровни CoQ10 снижаются, как показано в этом исследовании CoQ10 2014 года, ваши клетки не могут производить необходимую им энергию и это может привести к усталости.

Йод. Щитовидная железа улавливает йод из крови, так как он необходим для образования тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Это гормоны щитовидной железы, необходимые для нормальной функции щитовидной железы. Гормоны щитовидной железы помогают организму вырабатывать энергию. Когда уровень гормонов щитовидной железы низкий, организм не может вырабатывать столько энергии, сколько обычно. Поэтому дефицит йода может привести к усталости и слабости. Хорошими пищевыми источниками йода являются моллюски и морская рыба, а также продукты растительного происхождения, такие как крупы и злаки.

Железо является важным минералом, который способствует нормальному энергетическому метаболизму . Тело нуждается в железе для производства гемоглобина, который является белком в красных кровяных тельцах, который переносит кислород по всему телу. Дефицит железа (анемия) может вызывать чувство усталости и слабости. Витамин С включен в состав препарата Метаболическое железо и витамин С, поскольку он увеличивает биодоступность железа.

Магний играет преобладающую роль в производстве и использовании АТФ, так как образует комплексы Mg-АТФ. Эти комплексы являются кофакторами для нескольких киназ, активных во время гликолиза. Магний также регулирует активность нескольких ферментов, участвующих в цикле лимонной кислоты/Кребса. Вы можете больше узнать о магнии и его функциях в Практическом руководстве по магнию.

Ниацин, , также известный как Витамин B3 , является предшественником коферментов никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и НАД фосфата (НАДФ), которые участвуют во многих метаболических реакциях. НАД и его восстановленная форма НАДН играют важную роль в энергетическом обмене путем переноса электронов в митохондриальной цепи переноса электронов. Ниацин также обладает антиоксидантными свойствами и предотвращает окислительный стресс. Продукты с высоким содержанием ниацина включают печень, курицу, тунец, лосось, авокадо, коричневый рис и арахис.

Рибофлавин, , также известный как витамин B2 , является компонентом флавопротеинов флавинадениндинуклеотида (FAD) и флавинмононуклеотида (FMN). Они действуют как переносчики электронов в митохондриальной цепи переноса электронов и участвуют в окислении жирных кислот и цикле лимонной кислоты/Кребса, поэтому способствуют нормальному метаболизму с выделением энергии. Рибофлавин естественным образом содержится в яйцах, нежирном мясе, зеленых овощах и обогащенных злаках.

Рибоза представляет собой важный сахар, который является важным компонентом нуклеотидной РНК. Это источник энергии, получаемый из пищи, и топливо для митохондрий для производства АТФ, обеспечивающего клеточную энергию. Некоторые исследования, в которых рассматривается влияние добавок рибозы на ресинтез адениновых нуклеотидов после интенсивных прерывистых тренировок, показывают, что добавки D-рибозы могут помочь восстановить запасы АТФ в мышечных клетках. Типичные продукты, содержащие рибозу, включают грибы, сыр, молоко и яйца.

Тиамин , также известный как Витамин B1 , способствует нормальному метаболизму энергии. Гидрохлорид тиамина — это солевая форма тиамина, необходимая для аэробного метаболизма, роста клеток, передачи нервных импульсов и синтеза ацетилхолина. При гидролизе гидрохлорид тиамина фосфорилируется до активной формы тиаминпирофосфата. Это кофермент для многих ферментативных активностей, связанных с метаболизмом жирных кислот, аминокислот и углеводов. Когда глюкоза расщепляется на энергию, тиамин является кофактором в процессе превращения пирувата в ацетилкоэнзим А. Пируват имеет решающее значение для многих аспектов метаболизма человека, что изучается в этом исследовании регуляции метаболизма пирувата и болезней человека. Тиамин естественным образом содержится во многих продуктах, включая цельнозерновые, макаронные изделия, рис, свинину, рыбу, бобовые, семена и орехи.

Витамин С, , также известный как L-аскорбиновая кислота , способствует нормальному энергетическому метаболизму. Он действует как антиоксидант, способный регенерировать другие антиоксиданты. Витамин С также способствует всасыванию негемового железа в кишечнике, как подробно описано в этом исследовании функции витамина С. Люди не могут эндогенно синтезировать витамин С, поэтому он является важным диетическим компонентом. К продуктам богатым витамином С относятся брокколи, дыня, цветная капуста, капуста, киви, апельсиновый сок, папайя, красный, зеленый или желтый перец, сладкий картофель, клубника и помидоры.

Витамин Е — это жирорастворимое соединение с антиоксидантной активностью, помогающее защитить клетки от повреждений, вызванных свободными радикалами . Свободные радикалы – это соединения, образующиеся, когда наш организм превращает пищу, которую мы едим, в энергию. Встречающийся в природе витамин Е имеет восемь химических форм, известных как токотриенолы витамина Е (альфа-, бета-, гамма- и дельта-токоферол и альфа-, бета-, гамма- и дельта-токотриенол). Орехи, семена и некоторые масла, как правило, содержат больше всего витамина Е на порцию.

Витамин К является жирорастворимым кофактором ферментов, участвующих в процессах свертывания крови и костного метаболизма. Он действует как антиоксидант и может отдавать электроны. Существуют две формы, К1 и К2, отличающиеся двумя основными структурами: филлохиноном (К1) и менахиноном (К2).