Upload
dama-kamelijama
View
131
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
OSNOVNE FUNKCIJE HRANE 1. GRADIVNA (rast, razvoj, regeneracija)
2. ENERGETSKA (bazalni metaboliziam, sddh, energija za rad,termoregulaciju)
3. ENZIMSKO –BIOHEMIJSKA (formiranje i rad enzimskih sistema)
4. IMUNO-ODBRAMBENA
5. SOCIJALNA (psihološki status,radna produktivnost)
6. PATOLOŠKA (malnutricije, intoksikacije)
Prvi princip racionalne ishrane
I princip racionalne ishrane
ULOGA HRANE U ORGANIZMU
GRADIVNA
ZAŠTITNA
ENERGETSKA
Potrebe za hranom su individualne:1. Telesna konstitucija
2. Uzrast3. Pol
4. Fizički napor5. Tempeartura okoline
Zajednički kvalitet za sve namirnice je ENERGIJA, koju sadrže nutrimenti.
Nutrimenti su organskog porekla, mogu da sagorevaju, i da oslobode svu E u obliku
toplote.To je u stvari E njihovog nastanka.
ENERGIJAENERGIJA
KAKO ORGANIZAM ČOVEKA DOBIJA ENERGIJU?
KAKO SE ENERGIJA MERI? KAKO SE TRANSFORMIŠE U
ORGANIZMU? ENERGETSKI METABOLIZAM UKUPNE ENERGETSKE POTREBE
LJUDI
Brižita Đorđević
Energetske potrebe ljudi
Energetske potrebe ljudi se mogu definisati kao količina energije koja je potrebna da se izbegne stanje nedostatka energije, da se obezbedi normalno funkcionisanje vitalnih organa, obavljenje svakodnevnih aktivnosti i održavanje stalne telesne temperature.
OKSIDACIJA NUTRIMENATA
OSLOBODJENA ENERGIJA SE ISTOVREMENO I TRANSFORMISE U RAZLIČITE OBLIKE.
HEMIJSKA, ELEKTRIČNA, MEHANICKA I TOPLOTNA ENERGIJA.
KISEONIK IZ VAZDUHA OKSIDIŠE HRANLJIVE MATERIJE I OSLOBADJA SE ENERGIJA.
Uneta hrana
Oslobađanje energije za različite procese
Bazalni metabolizam Rad unutrašnjih organa I homeostaza
Fizička
aktivnost
Održavanje telesne
temperatureToplotni
efekat hrane
Organizmi na neki način sagorevaju
energiju iz hrane !!!
Proces disanja je esencijalan za čoveka!!!
Disanje je blago sagorevanje C i H (slično sveći)!!!
Antoan Lavoazje-Prvi primetio da se biološka
energija ponaša po zakonima termodinamike
U bilo kom procesu, ukupna količina energije je uvek stalna!!Energija se ne može stvoriti niti uništiti!!!Energija prelazi iz jednog oblika u drugi!!Tokom transformacija jedan deo energije se gubi-
najčešće u obliku toplote!!!
ENERGIJA HRANE IZRAŽAVA SE ZAJEDNIČKOM JEDINICOM ZA ENERGIJU,RAD I TOPLOTU, JOUL-
OM
1 Joule je rad ili energija potrebna da bi se silom od jednog njutna deluje na
rastojanju od jednog metra1J je nutnmetar.
Ranije korišćena jedinica kalorija = 4.1868 J 1 kcal = 4,2 kJ
Hemijska energija je smeštena u hemijskim vezama →potencijalana energija
RASKIDANJEM VEZA OSLOBAĐA SE ENERGIJA
OSLOBODJENA ENERGIJA JE ODMAH RASPOLOŽIVA ZA FORMIRANJE
NOVIH VEZA ILI ZA ODREDJENE FUNKCIJE
ENERGIJA
FOSFATNE VEZE SU BOGATE ENERGIJOM, KOVALENTNE MANJE, A VODONIČNE VEZE, NAJSIROMAŠNIJE.
JEDINJENJE BOGATO ENERGIJOM JE ATP ZNAČAJNA ENERGIJA ZA VEZIVANJE FOSFATNOG
RADIKALA NISKO ENERGETSKE FOSFATNE VEZE NPR.
GLUKOZA -6- FOSFAT, GLUKOZA -1-FOSFAT
Najbolji izvor energije u živoj ćeliji je ATP (30,5 kJ/mol). Univerzalna forma transfera E
MERENJE ENERGIJE
ENERGIJA HRANE IZRAŽAVA SE ZAJEDNIČKOM JEDINICOM ZA ENERGIJU,RAD I TOPLOTU, JOUL- OM1 Joule je rad ili energija potrebna da bi se silom od jednog njutna deluje na rastojanju od jednog metra pri ubrzanju od m za sekundu.1J je nutnmetar.
UOBIČAJENO SE ENERGETSKA VREDNOST HRANE IZRAŽAVA U kJ (1000 J)
Ranije korišćena jedinica International Table calorie = 4.1868 J
(exact)
1 kcal = 4,2 kJ
RAZLIČITA ENERGETSKA VREDNOST NUTRIMENATA
Kalorimetrijska bomba sagorevanjem1 g kJ kcalUglj.h. 17,1 4,1Masti 38,9 9,3Prot. 23,8 5,7
Organizamsagorevanjem
1g kJ kcalUglj.h. 17,1 4,1Masti 38,9 9,3Prot. 17,1 4,1
U ljudskom organizmu oksidacija belančevina nije potpuna, nastaje uglavnom ureja
IZRAČUNAVANJE ENERGETSKE VREDNOSTI NAMIRNICA
MLEKO SADRŽI U % energetska vrednost u kJLAKTOZE 4,6 4,6x17,1=78,66MASTI 3,5 3,5x 38,9=136,15PROTEINA 3,5 3,5x 17,1=59,85VODE 87,5PEPEO cca 1 ukupno 274,kJ100g
food componentenergy density[2]
kcal/g kJ/g
fat 9 37
ethanol (alcohol) 7 29
proteins 4 17
carbohydrates 4 17
organic acids 3 13
Sugar alcohols (sweeteners)
2.4 10
ENERGETSKA VREDNOST NAMIRNICA
JABUKASADŽI U %Ugljeni hidrati7x17,1=119 kJProteina0,2x17,1=3,42kJVode 90%Ukupno122,4kJ/100g
MASLACSADRŽI U %Masti 82x38,9=3189kJVode 16%NaCl 2%Ukupno3189kJ/100g
SIROVA I SIROVA I ČČISTA ENERGETSKA VREDNOSTISTA ENERGETSKA VREDNOST
SIROVA ENERGETSKA VREDNOST SE DOBIJA RAČUNSKIM PUTEM IZ SASTAVA NAMIRNICA.
ČISTA ENERGETSKA VREDNOST JE STVARNO ISKORIŠĆENA ENERGIJA NAMIRNICA U ORGANIZMU.
ČISTA ENERGETSKA VREDNOST SE DOBIJA MNOŽENJEM SIROVE ENERGETSKE VREDNOSTI SA
FAKTOROM ISKORIŠĆENJA.
ČISTA ENERGETSKA VREDNOST NAMIRNICA
FAKTOR ISKORIŠČENJA JE ODNOS IZMEDJU ČISTE I SIROVE ENERGETSKE VREDNOSTI:
AKO SE OD UNETIH 100 kJ ENERGIJE U ORGANIZMU ISKORISTI 85 kJ faktor iskorišćenja je 85 100 jednak je 0,85
Zašto se razlikuje sirova od čiste energetske vrednosti?
Ne apsorbuju se svi hranljivi sastojci podjednako!!!
Proteini se ne oksiduju kompletno u organizmu -ureja sadrži 25 % početne hem. en. proteina
Čista (net) energetska vrednost je oko 5-10 % nižaod vrednosti određene u kalorimetrijskoj bombi.
FAKTOR ISKORIŠČENJA HRANLJIVIH MATERIJA IZ MLEKA
MASTI PROTEINI UGLJ.H.DECA 0,97 0,95 0,99ODRASLI 0,95 0,93 0,99
ISKORISTLJIVOST NUTRIMENATA ZAVISI OD:STRUKTURE ĆELIJSKE MEMBRANESastojci namirnica biljnog porekla se teže
vare, a iskoristljivost je niža.
ISKORISTLJIVOST NUTRIMENATA
STAROSTI ORGANIZMA- smanjuje se sposobnost digestivnog trakta da vari i koristi hranljive sastojke.
KULINARSKE OBRADE-kuvana hrana se bolje vari I iskorišćava, od pečene i pržene.
INDIVIDUALNIH FAKTORA-nepodnosljivost ili poseban afinitet (psihička dispozicija) prema određenoj vrsti hrane.
ENERGIJAENERGIJA
KAKO ORGANIZAM ČOVEKA DOBIJA ENERGIJU?
KAKO SE ENERGIJA MERI? KAKO SE TRANSFORMIŠE U
ORGANIZMU? ENERGETSKI METABOLIZAM UKUPNE ENERGETSKE POTREBE
LJUDI
Brižita Đorđević
METABOLIZAM
Zbir svih enzimskih reakcija u ćeliji!Visoko koordinisana, svrsishodna aktivnost u kojoj
učestvuje veliki broj enzimskih sistema. Procesi kojim živi organizmi dobijaju i koriste
slobodnu E, potrebnu za obavljanje različitih funkcija.
Metabolizam obuhvata reakcije katabolizma i anabolizma.
Potrošnja E se manifestuje potrošnjim kiseonika, oslobađanjem T i izlučivanjem krajnjih proizvoda.
Osnovne funkcije metabolizma
1. Dobijanje hemijske energije iz hranljivih materija ili apsorbovane sunčeve svetlosti.
2. Konvertovanje egzogenih hranljivih materija u gradivne blokove
3. Povezivanje gradivnih blokova u proteine i dr. ćelijske komponente
4. Sinteza i degradacija biomolekula koji su potrebni za određene specijalizovane funkcije ćelije
Sunčeva energija
Fotosinteza
kontrakcija transport
biosinteza
TOPLOTNA ENERGIJA
TRI FAZE ENERGETSKOG METABOLIZMA
1. Složeni molekuli se ragrađuju do jednostavnijih jedinjenja,
gradivnih blokova.
2. Gradivni blokovi se razgrađuju do zajedničkogIntermedijera, AcCoA.
3. AcCoA se oksiduje do konačnih proizvoda razlaganja,
CO2 i H20 (kroz CLK; transport el. respiratornim lancemi oksidativnu fosforilaciju ADP do ATP).
OSLOBADJANJE ENERGIJE IZ HRANE U ORGANIZMU
HEMIJSKE REAKCIJE KOJIMA SE OSLOBADJA ENERGIJA U ORGANIZMU SU STROGO ENZIMSKI KONTROLISANE .
ENERGETSKI METABOLIZAM POČINJE RJAMA UNUTAR ĆELIJA POTREBNIM ZA OBEZBEĐENJE ENERGIJE ZA FUNKCIONISANJE ĆELIJE.
KATABOLIČKE REAKCIJE SU KOORDINISANE, SINHRONIZOVANE ĆELIJSKE AKTIVNOSTI
ĆELIJA IMA KONSTANTNE USLOVE (TEMP. I P).
REAKCIJAMA BIOLOŠKE OKSIDACIJE DOBIJA SE ENERGIJA ZA SVE ŽIVOTNE PROCESE
Nastanak acetil-koenzima A
ĆELIJSKO DISANJE-odigarava se u tri faze
PIRUVAT
KREBSOV CIKLUS ACETIL-CoA
CO2
Postepeni prelaz e od redukovanih koenzima
do molekulskog O2,
praćen fosforilacijom ADP do ATP.
ATP
ATP
H2O
Respiratorni lanac: transport elektrona do finalnog akceptora - molekularnog kiseonika
Zbirna reakcija potpune oksidacije glukoze molekularnim kiseonikom:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2OPolureakcija (a) - oksidacija glukoze:
C6H12O6 → 6CO2 + 24H+ + 24e-
Polureakcija (b) - redukcija molekularnog kiseonika:
6O2 + 24H+ + 24e- → 12H2O
OKSIDACIJA SUPSTRATAOSLOBAĐANJE ENERGIJE
ENZIM+KOENZIM+SUPSTRAT KOMPLEKS AKTIVIRANI enzim-koenzim-supstrat kompleksPROIZVOD REAKCIJE +REDUKOVANI KOENZIM +ENZIM
ENZIMI –biološki katalizator
Rje oksidoredukcije- enzimi deluju sa kofaktorima (metalni joni ili organski molekuli-KOENZIMI)Koenzimi: FMN i NAD primaju elektrone i redukuju se i tako učestvuju u transportu elektrona!!!
Biološke oksidacije nutrimenata
Reakcije ćelijske oksidacije u kojima se oslobađa energija.
Imeđu membrane i nukleusa nalaze se mitohondrije – organele u kojima se oslobađa E (power houses)
IZMEĐU ĆELIJSKE MEMBRANE I NUKLEUSA NALAZI SE ŽELATINOZNA CITOPLAZMA U KOJU SU, IZMEĐU OSTALIH ORGANELA, SMEŠTENE MITOHONDRIJE.
BIOLOŠKE OKSIDACIJE -NASTAVAK
U MITOHONDRIJAMA SE OSLOBAĐA ENERGIJA U ZAVRŠNOJ OKSIDACIJI NUTRIMENATA.
RESPIRATORNI O2 ULAZI U REAKCIJU.
VODONIK( KAO HIDROGEN JON,H+)NA PUTU KA O2 SE TRANSFERUJE OD JEDINJENJA DO JEDINJENJA OSLOBAĐAJUĆI ENERGIJU KOJA SE DELOM UGRAĐUJE U ATP. H2 I O NAGRADE VODU.
RESPIRATORNI LANAC
BIOLOŠKE OKSIDACIJE -NASTAVAK
UGLJENIK I KISEONIK IZ NUTRIMENATA ELIMINIŠU SE U OBLIKU CO2.
SISTEMI KOJI IGRAJU OSNOVNU ULOGU U
TRANSFEROVANJU HIDROGEN JONA:DEHIDROGENAZE (NAD,NADH)FLAVOPROTEINI ( FAD,FADH)KOENZIM QCITOHROMI (A,B I C)
RESPIRATORNI LANAC-RL
RL JE NIZ ENZIMA STROGO POREĐANIH PREMA RASTUĆIM VREDNOSTIMA NJIHOVIH REDOKS POTENCIJALA.
REDOKS POTENCIJAL JE IZRAZ REDUKCIONE MOĆI NEKOG SISTEMA.
NAJNEGATIVNIJI SISTEMI RASPOLAŽU VELIKOM REDUKCIONOM SPOSOBNOŠČU,
– NAJPOZITIVNIJI VELIKOM OKSIDACIONOM MOĆI.
Respiratorni lanac-transport elektrona
Većina proteinskih komponenti RL oragnizoavna je u 4 respiratorna kompleksa koja učestvuju u transportu elektrona, obeleženi I-IV.
Svaki kompleks se sastoji od nekoliko proteina sa različitim redoks-aktivnim prostetičnim grupama i sa različitim redukcionim potencijalima, osim koenzima Q i citohroma c, koji funkcionišu samostalno, van kompleksa.
Respiratorni lanac-transport elektrona
Elektroni se duž RL prenose sa jedinjenja koja ima negativniju vrednost redukcionog potencijala (E), na jedinjenja sa pozitivnijom (manje negativnom vrednošću) E.
Razlika redukcionog potencijala se predstavlja
Δ E = E akc el. – E donora el.
RESPIRATORNI LANAC
To je složen sistem sastavljen od više komponenti koje imaju sposobnost da transportuju elektrone odn. učestvuju u REDOKS REAKCIJAMA
Lokacija: unutrašnja membrana mitohondrija
Većina proteinske komponente: 4. kompleksa i dve odvojene komponente: koenzim Q i citohrom c.
Komponente respiratornog lanca(unutrašnja membrana mitohondrija
-kriste)
Flavoprotein (prostetična grupa: FMN)
Proteini sa nehemskim gvožđem ([Fe-S] proteini, [Fe-S] centri u flavoproteinima)
Citohromi (hemoproteini, prostetična grupa: hem)
Ubihinon ili koenzim Q (jedini nije protein)
ELEKTRONI PRELAZE SA KOMPONENTE KOJA IMA NEGATIVNIJU VREDNOST REDUKCIONOG POTENCIJALA
NA MANJE NEGATIVNU!!!
U UNUTRAŠNJOJ STRUKTURI MEMBRANE MITOHONDRIJA JE PRVA
NAD DEHIDROGENAZA SA NAJNEGATIVNIJIM POTENCIJALOM, A NA SUPROTNOM KRAJU CITOHROM C OKSIDAZA I AKTIVISANI KISEONIK KOJI IMAJU NAJPOZITIVNIJI REDOKS
POTENCIJAL.
Redukcioni potencijal je mera afiniteta ka elektronu., odn. Mera prelaza elektrona sa donora na
akceptor protona!!!
Struktura mitohodrija
Respiratorni lanac
RL OMOGUČAVA OKSIDACIJU SUPSTRATA KOJI PREDSTAVLJAJU METABOLIČKE PRODUKTE NUTIMENATA-MONOSAHARIDE, MASNE KISELINE I GLICEROL, AMINOKISELINE.
PROCES JE DEHIDROGENOVANJE (ODUZIMANJE VODONIKA), PRENOS VODONIKA I ELEKTRONA DO AKTIVIRANOG KISEONIKA, SINTEZA VODE I OSLOBAĐANJE ENERGIJE
Oksidativna fosforilacija- nastanak ATP-a iz energije nastale u toku transporta elektrona duž respirtornog lanca. Katalizuje enzim ATP sintaza.
RL-NASTAVAK
ZA OKSIDACIJU HRANLJIVIH MATERIJA :
RL NEOPHODNO JE DA SE PRETHODNO RAZLOŽE ODGOVARAJUĆIM KATABOLIČKIM PROCESIMA NA MEĐUPROIZVODE:
Acetil-KoA, acil-KoA, glicerofosfat, sukcinat, ß-hidroksibuterna kiselina,glutamat, izocitrat
U CIKLUSU TRIKARBONSKIH KISELINA NA NEKOLIKO MESTA SE UKLJUČUJE RL (ODREĐENIH DEHIDROGENAZA)
Postoji sprega između transporta el. I oksidativne fosforilacije!!
ENERGETSKI BILANS RAZGRADNJE GLUKOZE
U ORGANIZMU
Energetski bilans aerobnog i anaerobnog metabolizma glukoze
Anaerobna glikoliza:C6H12O6 + 2ADP + 2Pi
2Laktat + 2H+ + 2H2O + 2ATP
Aerobna degradacija glukoze:C6H12O6 + 36ADP + 36Pi + 6O2
6CO2 + 42H2O + 36ATP
SAGOREVANJE GLUKOZE
C6H12O6 +6O2=6H20+6CO2+2870kJU REAKCIJI NASTAJE 38 molova ATPOD UKUPNE ENERGIJE OD 2870 kJ1435 kJ je AKUMULIRANO U ATP, A1435 kJ SE OSLOBAĐA KAO TOPLOTAZA SINTEZU 1mola ATP POTREBNO JE 37,6 kJ ENERGIJE ( 37,6X38=1435)
OKSIDACIJA GLUKOZE
I. GLUKOZA DO2 PIROGROŽĐANE KISELINE-8 ATPII. 2molaPIRROGROŽĐANE KIS. DO 2 ACETIL KoA +2CO2 -6 ATPIII. 2 ACETIL KoA U KREBSOVOM CIK. -24 ATP UKUPNO 38 ATP
ULOGA HRANE U ORGANIZMU
GRADIVNA
ZAŠTITNA
ENERGETSKA
ENERGIJAENERGIJA
KAKO ORGANIZAM ČOVEKA DOBIJA ENERGIJU?
KAKO SE ENERGIJA MERI? KAKO SE TRANSFORMIŠE U
ORGANIZMU? ENERGETSKI METABOLIZAM UKUPNE ENERGETSKE POTREBE
LJUDI
Energija
Sposobnost pokretanja ili promene, sposobnost vršenja rada
Različiti oblici: hemijska električna kinetička potencijalna svetlosna
Može se menjati iz oblika u oblikPonaša se prema dobro poznatim zakonima
termodinamike: Prvom-ne može se stvoriti niti uništitiDrugom-Uvek se prilikom prelaska jednog
oblika u drugi gubi odredjena količina E
Energetske potrebe ljudi
Energetske potrebe ljudi se mogu definisati kao količina energije koja je potrebna da se izbegne stanje nedostatka energije, da se obezbedi normalno funkcionisanje vitalnih organa, obavljenje svakodnevnih aktivnosti i održavanje stalne telesne temperature.
ENERGIJA HRANE IZRAŽAVA SE ZAJEDNIČKOM JEDINICOM ZA ENERGIJU,RAD I TOPLOTU, JOUL-
OM
1 Joule je rad ili energija potrebna da bi se silom od jednog njutna deluje na
rastojanju od jednog metra1J je nutnmetar.
Ranije korišćena jedinica kalorija = 4.1868 J 1 kcal = 4,2 kJ
Uneta hrana
Oslobađanje energije za različite procese
Bazalni metabolizam Rad unutrašnjih organa I homeostaza
Fizička
aktivnost
Održavanje telesne
temperatureToplotni
efekat hrane
Komponente ukupnog energetskog prometa
Prilikom oksidacije hranljivih materija nastaje :
UgljendioksidVoda Proizvodi metabolizma belančevina
(urinom)Oslobadja se toplota
METODE MERENJA ENERGETSKOG PROMETA
Potrošnja E (promet hrane)manifestuje se potrošnjom kiseonika, oslobađanjem T i izlučivanjem krajnjih proizvoda oksidacije hranljivih materija.
Potrošnju E moguće je meriti merenjem potrošnje O2, izlučenog CO2, kao i određivanjem N jedinjenja izlučenih urinom.
Metode: direktna i indirektna kalorimetrija i nekalorimetrijske metode
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
PRINCIP:
Zasniva se na činjenici da su poznate stehiometrijske jednačine potpune oksidacije masti i UH, kao i toplotni efekti ovih rja; kao i da je poznata količina O2 koja se troši za potpunu oksidaciju belančevina do formiranja 1 g urinarnog azota, kao i količina CO2 i toplote koji se tom prilikom oslobode.
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
PRINCIP:Aparat se sastoji iz komore u kojoj se nalazi određena količina vazduha (spirometar) koju osoba troši i posebnog suda u kome se nalazi kalcijum-hidroksid.Aparat je tako konstruisan da se tačno odrede zapremine utrošenog O2 i izlučenog CO2.
Da bi se utvrdila potrošnja energije u organizmu, pored potrošnje O2 potrebno je utvrditi i količinu hranljivih materija koje se oksiduju, a što se može odrediti pomoću neproteinskog respiratornog količnika.
To je odnos između zapremine izlučenog CO2 i zapremine utrošenog O2 pri potpunoj oksidaciji hranljive materije.
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
Različite hranljive materije oslobađaju različite količinu toplote kad se za njihovu oksidaciju potroši po 1 l kiseonika, i zato je potrebno da se odredi količina kiseonika potrebna za oksidaciju svake pojedinačne hranljive materije.
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
UGLJENI HIDRATIC6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+2870 kJ
180g +(6x22,4L) 134,4L O2 osl.e.2870
Količina energije koja se oslobodi kada se za oksidaciju glukoze upotrebi 1LO2
134,4L O2 - 2870kJ 1,0 L O2 - 21 kJ
RQ = 1
MASTI
CH2OCOC17H35
2 CHOCOC17H35 +157 O2 = CH2OCOC15H31
110CO2+106H20+68462 kJ
(157x22,4L) 3516,8l O2 – 68462,5 kJ1LO2 -19,47 kJ
Masti troše više kiseonika za oksidaciju!!
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
RQ= 0,7
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
PROTEINI
RQ za proteinsku oksidaciju nije jasno definisan, proteinski sastav varira, kao i potpunost oksidacije (0,80-0,82). Proteini u hrani imaju 16 % azota, tako da svaki gram urinarnog N predstavlja 6,25 g metabolizovanih proteina.
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
PROTEINI
Za oksidaciju one količine belančevina iz koje nastaje 1g urinarnog azota
troši se 5,923 L O2
oslobađa se 4,754 L CO2
i nastaje energija od 111 kJ
1 l kiseonika oksidacijom:
Ugljenih hidrata oslobodi 21 kJ toploteMasti oslobodi 19,74 kJ toplote...
A oksidacijom one količine belančevina iz koje nastaje 1 g urinarnog azota troši 5,923 l O2 , oslobodi 4, 754 l CO2 i oslobodi 111 kJ toplote.
NEPROTEINSKI RESPIRATORNI KOLIČNIK
•
RQ(nepr.)= IZLUČENI CO2
UTROŠENI O2
UGLJENI HIDRATI RQ (nepr.)= 6x22,4 LCO2:6x22,4LO2=1
MASTIRQ(nepr.)=110x22,4L CO2:157x22,4LO2= 0,7
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
AKO JE RQ(NEPR.)=1
U ORGANIZMU SAGOREVAJU U.H 100%AKO JE RQ(NEPR.)=0,7
U ORGANIZMU SAGOREVAJU M. 100%
RQ(NEPR.)=0,85 ( (1+0,7):2)
50% U.H 50% M.
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
UKUPNA ZAPREMINA O2 KOJA SE TROŠI NA U.H I M. ZAJEDNO JE
1-0,7= 0,30 TJ. 3,3% KADA JE RQ(NEPR.) VEĆI OD 0,85
U ORGANIZMU VIŠE OD 50% SAGOREVAJU UGLJENI HIDRATI, KADA JE MANJI OD 0,85, MASTI
NASTAVAK
VREDNOST IZNAD ILI ISPOD KORIGUJE SE NA SLEDEĆI NAČIN:
3,3 X BROJ STOTINKI IZNAD ILI ISPOD 0,85NPR. RQ(NEPR) = 0,900,90-0,85=0,050,05X3,3=16,6%
INDIREKTNA KALORIMETRIJA PRIMER
ZA 10 min.OSOBA POTROŠI 3,0L O2
IZDAHNE 2,4L CO2
IZLUČI 0,075g u. N2
Koliko energije nastaje sagorevanjem hrane dnevno?
1. Zapremina O2 za bel.= 0,075x5,923=0,444L O2
3,0L-0,444=2,556LO2
INDIREKTNA KALORIMETRIJA, PRIMER
2. Zapremina CO2 za belančevine
0,075x4,754=0,356 LCO2
2,4L-0,356L=2,044LCO2
RQ (nepr.)= 2,044:2,556 =0,80,85-0,80=0,050,05x3,3=16,6MASTI=66,6%; U.H. =33,3%
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
ZA oksid. Masti utrošeno(2,556Lx66,6) : 100= 1,703L O21,703x19,47= 33,16kJZA oksid. U.h. Utrošeno(2,556x33,3):100=0,852 L O20,852x21,0= 17,9 kJZA bel. 0,075x111= 8,33kJ
Ukupno59,39 kJx6x24=8552kJ dnevno
INDIREKTNA KALORIMETRIJA
Dozvoljava precizno i tačno merenje E prometa pod standardizovanim uslovima. Relativno komplikovana!!!
Praćenje otkucaja srca , prilikom vežbanja, linearan iznad određenog praga!!
ENERGETSKE POTREBE LJUDI
UKUPNE ENERGETSKE POTREBE
BAZALNI METABOLIZAM FIZIČKI RAD TERMOREGULACIJU SDD (specifično dinamičko dejsvo
hrane) RAST, RAZVOJ, REGENERACIJA, GRAVIDITET, LAKTACIJA
ENERGETSKE POTREBE LJUDI
Količina energije koja je potrebna da se izbegne stanje nedostatka energije, da se obezbedi normalno funkcionisanje vitalnih organa, obavljanje svakodnevnih aktivnosti i održavanje stalne telesne temperature.
Individualne energetske potrebe mogu značajno da variraju u zavisnosti od uzrasta i fiziološkog stanja.
Vrednost BM mogu značajno ad variraju, ali komponenta fizičkog rada je najviše podložna promenama
Preporučeni nivo unosa energije-za određenu populacionu grupu je srednja vrednost potreba za zdrave individue te
grupe. Distribucija u okviru grupe sledi Gaus-ovu krivu raspodele. WHO, 1985.
1. 1. Energetska ravnoteEnergetska ravnotežaža Unos energije = potrošnja energijeUnos energije = potrošnja energije rezultat: bez promena telesne rezultat: bez promena telesne masemase
2. Po2. Pozzitivitivnini energ energetskietski balan balanss::Unos energijeUnos energije > > Potrošnja energijePotrošnja energijererezultatzultat: : depo energije u adipoznom tkivudepo energije u adipoznom tkivu ( (gojaznostgojaznost))* * neophodno stanje tokom trudnoćeneophodno stanje tokom trudnoće,, dojenja i rasta dojenja i rasta
33. Negativ. Negativni energetski balansni energetski balans::Unos energijeUnos energije < < Potrošnja energijePotrošnja energijererezultatzultat: : gubitak gubitak telesne mase; telesne mase; neuhranjenostneuhranjenost
ENERGETSKI BILANS
ACTIVITY
THERMIC EFFECT OF FOOD
BMR
AROUSAL
SLEEPING METABOLIC
RATE
3000
2000
1000
KIL
OC
ALO
RIE
S P
ER
DA
Y
0
60-70%
10-15%
15%++
Komponente ukupne potrošnje energije
BAZALNI METABOLIZAM
Definicija: Osnovne funkcije koje organizmu omogućavaju život – energija potrebna za “golo preživljavanje” tokom mirovanja, bez fizičkih i psihičkih napora, bez hrane
Čini 60-70% ukupne energetske potrošnje
Vrednost BM veoma varira među različitim osobama (25-30%) – genetska predispozicija i fiziološke razlike
Bazalni metabolizam zavisi od godina, pola, aktivnosti, geografskog područja, klime, lekova, površine tela itd.
BM je niži kod žena nego kod muškaraca (? razlike u masi skeletnih mišića, uticaj hormona, aktivnost Na-K-ATPaze?)Niži je kod starijih osobaNiži je kod invalida
Bezmasno tkivoBezmasno tkivo
GroznicaGroznica
Površina telaPovršina tela
Nedavno intenzivno Nedavno intenzivno vežbanjevežbanje
Tiroidni hormoniTiroidni hormoni
OvulacijaOvulacija
TrudnoćaTrudnoća
LekoviLekovi
GenetikaGenetika
Nadmorska visinaNadmorska visina
PovećanjePovećanje
Starenje (0.2%/godini Starenje (0.2%/godini nakon 30.)nakon 30.)
Smanjenje unosa Smanjenje unosa energijeenergije
LekoviLekovi
GenetikaGenetika
SmanjenjeSmanjenje
Faktori koji utiču na BM
Unos energije
Potrošnja energije
Pozitivan energetski
balans
Pozitivan energetski
balans
Energetski balans
Energetski balans
Negativan energetski
balans
Negativan energetski
balans
BAZALNI METABOLIZAM
USLOVI ZA MERENJE BAZALNOG METABOLIZMA:
POTPUNI FIZIČKI I PSIHIČKI MIR;TEMPERATURA TERMIČKE NEUTRALNOSTI (20
°C);12-18 ČASOVA OD POSLEDNJEG OBROKA.
Basalni metabolizam- Predstavlja energiju za niz funkcija koje su esenciajlne za život, kao što su funkcionisanje ćelija i njihova zamena, sinteza, sekrecija enzima i hormona, rad unutrašnjih organa, funkcija mozga.
Predstavlja 45 do 70 % ukupnog energetskog prometa.
Zavisi od uzrasta, pola, veličine i sastava tela.
DIREKTNA KALORIMETRIJA
DIREKTNA KALORIMETRIJA
Princip:
Direktno određivanje toplote koju organizam otpušta, u cilju određivanja njegovih energetskih potreba, kako za BM, tako i za profesionalni rad.
Kalorimetar je komora, strogo kontrolisani uslovi, dobro izolovana (merenje T, CO2, H0, O2).
Otpuštena toplota se meri pomoću hladne vode, otpuštene vodene pare...
BAZALNI METABOLIZAM-BM
U PRAKSI SE BM ODREDJUJE INDIREKTNOM* KALORIMETRIJOM.
RQ (nepr.) U USLOVIMA MERENJA BM IZNOSI 0,82 ( TO JE VREDNOST KADA SE UPOTREBI 1L KISEONIKA PRI ČEMU SE OSLOBODI 20,18kJ ENERGIJE).
ODREDI SE ZAPREMINA O2 KOJU OSOBA POTROŠI ZA 24 ČASA I IZRAČUNA BM
*Karprenter je indirektnom kalorimetrijom određivao BM1915. godine, merenjem zapremine utrošenog kiseonika.
BM BAZALNI METABOLIZAM JE DIREKTNO SRAZMERAN POVRŠINI TELA I IZRAŽAVA SE PO m2 POVRŠINA TELA Dubois
A= p 0,425 x h 0,725 x 71,82
A = površina tela;
p= težina u kg; h =visina u cm
Ovo je tzv. Zakon površine
Zakon površine*
Postoji konstantan odnos izmedju BM i površine tela.
Još od kraja 19. veka je stalno predmet provera (Rubner,...)
Čitav vek je neprikosnoven!Sve standardne vrednosti BM se
izražavaju na jedinicu površine tela-kvadratni metar!!!
*Surface area low
VREDNOSTI BAZALNOG METABOLIZMA IZRAŽENE PO M2 TELESNE POVRŠINE IDENTIČNE SU ZA SVE ZDRAVE OSOBE ISTE STAROSTI I POLA, TO SU NORMALNE VREDNOSTI BAZALNOG METABOLIZMA.-Vrednosti bazalnog metabolizma odraslih osoba variraju u granicama 6700 -7530 kJ/24 h, a zavise od pola i godina starosti. Ako se vrednosti neke osobe za BM razlikuju radi se o ODSUPANJU.Odstupanja se izražavaju u % u odnosu na normalne vrednosti, ispred broja stavlja se + ako se radi o povećanju-ako se radi o smanjenju.
-Osobe koje vrše težak fizički rad, imaju BM + 5-10 %.
Table 2 FAO/WHO/UNU calculations of BMR
WHO-1 10-18 years Male 0.0732 * weight + 2.72 (MJ/d)
Female 0.0510 * weight + 3.12 (MJ/d)
WHO-2 10-18 years Male 69.4 * weight + 322.2 * height + 2392 (kJ/d)
Female 30.9 * weight + 2016.6 * height + 907 (kJ/d)
WHO-1a 18-30 years Male 0.0640 * weight + 2.84 (MJ/d)
Female 0.0615 * weight + 2.08 (MJ/d)
WHO-2a 18-30 years Male 64.4 * weight 113.0 * height + 3000 (kJ/d)
Female 55.6 * weight + 1397.4 * height + 146 (kJ/d)
Načini za povećanje bazalne potrošnje Povećanje mase Povećanje mase
skeletnih mišićaskeletnih mišića
Nekoliko studija je ukazalo na povećan nivo potrošnje kiseonika, sagorevanja masti i povećanje bazalnog metabolizma i do 24 časa nakon intenzivnog vežbanja (Ostengerg i sar., 2000; Binzen i sar., 2001)
Grupa koja je trenirala
Kontrolna grupa
Bezmasno tkivo pre početka vežbanja posle 9 nedelja vežbanja
49.551.4
43.944.4
Bazalni metabolizam pre početka vežbanja posle 9 nedelja vežbanja
6.076.25
5.895.97
Byrne i Wilmore, 2001
Pethodno intenzivno Pethodno intenzivno vežbanjevežbanje
ENERGIJAENERGIJA
KAKO ORGANIZAM ČOVEKA DOBIJA ENERGIJU?
KAKO SE ENERGIJA MERI? KAKO SE TRANSFORMIŠE U
ORGANIZMU? ENERGETSKI METABOLIZAM UKUPNE ENERGETSKE POTREBE
LJUDI
Brižita Đorđević
Uneta hrana
Oslobađanje energije za različite procese
Bazalni metabolizam Rad unutrašnjih organa I homeostaza
Fizička
aktivnost
Održavanje telesne
temperatureToplotni
efekat hrane
SPECIFIČNO DINAMIČKO DEJSTVO HRANE –SDDH, toplotni efekat hrane
NESRAZMERNO POVEĆANJE POTROŠNJE ENERGIJE POD UTICAJEM UNETE HRANE NAZIVA SE SPECIFIČNO DINAMIČKO DEJSTVO HRANE, ispoljava se 6-12 časova posle obroka.
PRIMER: AKO OSOBA ČIJI JE BM 7000kJ UNESE
HRANU TE ENERGETSKE VREDNOSTI OSLOBOĐENA ENERGIJA JE 7700kJ.
???
Specifično dinamičko delovanje hrane (SDDH)
Definicija: Energija potrebna za digestiju, apsorpciju, transport i metabolizam hrane i hranljivih sastojaka (energetski odgovor organizma na unos hrane). U uslovima iv primena hrane, takođe je značajan veličina
Proteini > lipidi > ugljeni hidrati Naziva se još i “ishranom izazvana
termogeneza” U proseku iznosi 10% energije BM
SDD- NASTAVAK
VREDNOSTI SDDH ZA OSNOVNE HRANLJIVE MATERIJE SU:
UGLJENI HIDRATI 5,8g-100kJ-106,4 kJ;povećanje =6,4% MASTI 2,6 g-100kJ-114kJ; povećanje =14% PROTEINI 5,8g-100kJ-140kJ;povećanje = 40%
Zbog SDD preporučuje se 10% više u odnosu na energetsku vrednost BM
Značaj SDDH
Kod utvrđivanja ukupnih energetskih potreba ljudi mora se uzeti u obzir energija SDDH.
Voditi računa kod:
Profesije koje zahtevaju fizički napor Febrilna stanja
Naziva se još: metabolički odgovora na hranu;hranom indukovana termogeneza i termički efekat hrane.
ENERGETSKE POTREBE ZA TERMOREGULACIJU
POVEĆANJE ILI SMANJENJE 0D 5% NA SVAKIH 10 °C SNIŽENJA ILI POVEĆANJA SREDNJE GODIŠNJE TEMPERATURE.
SREDNJA GODIŠNJA TEMPERATURA JE 10 °C. PRIMER: NA 0 °C POTREBNO JE POVEĆATI ENERGIJU ZA 5%,
A NA 20 °C SMANJITI UNOS ENERGIJE ZA 5% Učestvuju sa 10-15 % u ukupnim dnevnim E
potrebama.
Energetske potrebe za termoregulaciju zavise od
Telesna konstitucija Neurovegetativnih centara za
termoregulaciju Debljine masnog potkožnog tkiva Kvaliteta odeće Strujanje vazduha
Čovek ima stalnu telesnu temperaturu i da bi je održao troši energiju potrebnu za termoregulaciju.
T ↓ lipoliza ↑T↑, izlučivanje toplote ↓ (organi za
disanje, koža)
ENERGETSKE POTREBE ZA U PERIODU GRAVIDITETA I LAKTACIJE
Trudnoća: povećanje energetskih potreba usled E zahteva razvijajućeg fetusa i stanja trudnoće.
+ 1200 kJ → formiranje fetalnog tkiva, tkiva dojke, povećanje zaliha masti.
Laktacija: Energetske potrebe uvećana za:E vrednost mleka + E formiranja mleka
+ 2700 -3100 kJ-povećanje može ići na račun deponovanih masti
tokom trudnoće
ENERGETSKE POTREBE U PERIODU RASTA
Imaju dve komponente:1. E za sintezu tkiva u razvoju2. Energija deponovana u novo formiranim
tkivimaE potrebe za rast čine 35 % ukupnih E
potreba tokom prva tri meseca, 5 % u uzrastu od godinu dana, 3 % tokom druge godine, 1- 2% u srednjem periodu adolescencije, a u kasnijem uzrastu je zanemarujući.
ENERGETSKE POTREBE U PERIODU RASTA
Kod mladih organizama koji nisu završili sa rastom, deo energije organizma troši se za rastenje, do 22. odn 24. godine.
Do 3-će godine povećanje visine i težine je naglo,zatim je sporije i ravnomerno do 15-te godine, posle ovog perioda do kraja rastenja E potrebe postaju veće nego što rast zahteva.
Zaključno sa 12 god, en. potrebe oba pola su iste, a posle postaju veće kod muške dece.
Oko 10. god. en. potrebe muške dece se izjednačavaju sa en. potrebama odrsalih ljudi koji ne obavljaju fizički rad. Nakon toga ove potrebe postaju veće za oko 50 % u uzrastu od 16- 20 god.
Energetske potrebe zavisno od godina starosti kJ/kg/24h
Odojčad do 3 godine naglo povećanje visine i težine
Deca4-6 godina 351 7-9 31310-12 257
*Od 3. do 30. kg t.m.
nema razlike medju polovima u E potrebama.
nastavak
Adolescenti kJ/kg/24h
Devojčice13-20 234
Dečaci13-20 280
nastavak Osobe muškog pola kJ/kg/24h Sedentarne 160 Srednje aktivne 192 Veoma aktivne 257
Osobe ženskog pola Sedentarne 158 Srednje aktivne 181 Veoma aktivne 229
Energetske potrebe za fizički rad
Najvarijabilnija komponenta ukupnog E prometa, 0d 10 – 50 %.
Objedinjuje E svih fizičkih aktivnosti. Opada sa godinama.
Kako se određuje ?Metodom dvostruko obeležene vode,Beleženjem frekvence srčanog rada
Fizička aktivnost
Voljni pokreti skeletnih mišića i pratećih sistema (sedenje, hodanje, trčanje)
Mišićima je potrebna energija da bi vršili rad (pretvaranje hemijske energije u fizički rad)
Na nivo utrošene energije utiču: dužina trajanja fizičkog rada, učestalost i intenzitet
Faktori koji utiču su još : mišićna masa i telesna masa Kod sedentarnih osoba fizička aktivnost čini 20% ukupne
energetske potrošnje Kod aktivnih osoba i do 50%
Energetske potrebe za fizi;kim radom
Druga po veličini komponeneta ukupnog energetskog prometa
UTROŠAK ENERGIJE TOKOM VRŠENJA FIZIČKE AKTIVNOSTI
15-30 % kod umereno fizički ektivnih osoba
Potrošnja energije pri različitim aktivnostima kJ/h
Spavanje 271 Odmaranje u sedećem stavu 418 Čitanje tiho 439 Čitanje glasno 493 Lagani hod 836 Brzo hodanje 1255 Vožnja biciklom 1715 Plivanje 2092 Trčanje 2385 Penjanje (na Bromatologiju) 4602
Fizička aktivnost ima dva efekta na fizički rashod:
Uvećanje oksidacije masti→ SMK ↑, glad ↓
Menja se odnos mišićne mase prema masnoj masi
Namirnica Kcal Šetnja Bicikl Plivanje Džoging
Pivo, 250 ml 115 22 18 14 12
Vino, 120 ml 110 21 17 13 11
Mars bar, 40 g 218 42 34 26 22
Banana split, 300 g 594 114 91 70 60
Big Mac 563 108 85 66 56
Milk Shake, 300 ml 364 70 56 43 36
Ekvivalenti fizičke aktivnosti i hrane (u minutima)
1 keks → 50 kcal dnevnoNedeljno → 350 kcalGodišnje →18 250 kcal
1 kg masnog tkiva ima 7 000 kcal,
2,5 kg masti u masnom tkivu se deponuje u toku godinu dana
Promene u nivou uobičajene fizičke aktivnosti tokom porasta telesne mase
ENERGIJA RELATIVNOG MIROVANJA
To je ona energija koja se troši na vršenje svakodnevnih uobičajenih radnji van okvira njegove profesionalne delatnosti, ako je ona u vezi sa fizičkim radom, (ustajanje, umivanje, hodanje, pisanje...), uključujući i E bazalnog metabolizma., i E Sdd-a.
Ne postoji bitna razlika između kancelarijskog posla i energije relativnog mirovanja.
Atwater-ova formula za izračunavanje ukupnih energetskih potreba ljudi
E = E rel mirovanja + Izvršeni rad (kpm) x5
Faktor 5 se koristi jer čovek ne pretvara svu energiju u koristan rad.
Kod osoba čije profesije ne zahtevaju fizičku aktivnost E rel mirovanja ~ E ukupno
UKUPNE ENERGETSKE POTREBE
PREMA ATWATER-U ENERGIJA RELATIVNOG MIROVANJA SASTOJI SE OD: ENERGIJE ZA BM----------------------7029kJ ENERGIJE ZA SDD-----------------------711kJ ENERGIJE LAKOG MIŠIĆNOG RADA (ustajanje, oblačenje,umivanje,
hodanje,čitanje)-------------------------2301 kJ
UKUPNO----------------------- 10 041 kJ + Energija za vršenje rada u kJ x5
Preporučeni nivo unosa energije
Preporučeni nivo*unose energije za Odredjenu populacionu grupu je srednja vrednost E potreba zdravih, dobro uhranjenih jedinki te grupe.
*Recommended level of dietary
energy intake.
Ukupne energetske potrebe
Predstavljaju onu količinu energije potrebnu da bi se obezbedilo normalno funkcionisanje organizma u cilju zadovoljavanja njegovih E potreba (održavanje mase i sastava tela , željene fizičke aktivnosti u cilju održavanja dobrog zdravstvenog stanja) i u ravnoteži je sa njegovim E potrošnjom.
Faktori koji utiču na E metabolizam
1. Starenje2. Efekat vežbanja3. Efekat gojaznosti – povećanje
ukupnih E potreba4. Efekat nedovoljne ishrane na E
metabolizam – smanjenje ukupnih enrergetskih potreba na smanjen E unos
Iznos dnevno potrebne E se smanjuje usled:
Smanjenja BM, smanjenja mišićne mase i
smanjenja fizičke aktivnosti.
Smanjenje energetskih potreba u odnosu na godine
20-30 godina 0%30-40 godina 3%40-50 godina 6%50-60 godina 14%60-70 godina 21%> 70 godina 30%
Izračunavanje energetskih potreba u odnosu na telesnu masu
Standardni muškarac
25 godina 65 kilograma Radi 8 sati Čita, piše 4 sata Pešači 5-10 km 12600 kJ
Standardna žena
25 godina 55 kilograma Radi 8 sati u kući Van kuće 2 sata Pešači 5-10 km 9200