energija

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

http://en.wikipedia.org/wiki/Calorie

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

http://www.answers.com/topic/food-energy

http://www.answers.com/topic/fat

http://www.answers.com/topic/ethanol

http://www.answers.com/topic/protein

http://www.answers.com/topic/carbohydrate

http://www.answers.com/topic/organic-acid

http://www.answers.com/topic/sugar-alcohol

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




LJUDI


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




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



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.


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.



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.


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!!


RQ= 0,7


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.


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


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.


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%


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


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




LJUDI


Uneta hrana



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

energija

Food