Inhoud
We halen energie uit het voedsel dat we eten, wat wordt gemeten in calorieën. Deze energie zal, volgens de tweede wet van de thermodynamica, worden omgezet in een andere vorm nadat we deze hebben verbruikt. Een typische dagelijkse voeding bestaat uit voedingsmiddelen uit de drie hoofdcategorieën, namelijk koolhydraten, eiwitten, vetten en oliën. Eenmaal in het lichaam worden deze voedingsmiddelen gebruikt om het lichaam samen te stellen, gemetaboliseerd om energie te leveren of opgeslagen om energie te produceren die in de toekomst kan worden gebruikt. Sommige van de chemische reacties die plaatsvinden in cellen zijn efficiënt in het opwekken van energie, andere niet. Het menselijk lichaam volgt thermodynamische principes, afhankelijk van de meest efficiënte reacties voor het opslaan en produceren van energie.
Potentieel
Elk geconsumeerd voedsel kan een potentiële hoeveelheid energie leveren: koolhydraten leveren vier calorieën per gram; vetten, negen calorieën; eiwitten, vier calorieën per gram. De energie in het voedsel dat we consumeren, is voor het grootste deel chemische energie en potentiële energie. Een gemiddeld dieet zou uit tweeduizend calorieën per dag moeten bestaan, maar een persoon kan uiteindelijk ongeveer drieduizend calorieën per dag consumeren, wat veel potentiële energie is.
Effecten
Het lichaam verzamelt zijn energie in de eenvoudigste moleculen, afkomstig van het geconsumeerde voedsel. Koolhydraten worden afgebroken tot hun eenvoudigste vormen, glucose, dat wordt afgegeven aan de bloedbaan en onmiddellijk wordt omgezet in energie in de cellen waar het nodig is. Dit gebeurt via een proces dat uit meerdere stappen bestaat, bekend als glycogenese. De extra glucose die niet nodig is, wordt omgezet in glycogeen en opgeslagen in de lever en het spierweefsel. Wanneer de bloedglucose onder de ideale niveaus daalt - zoals gebruikt - zet de lever glycogeen weer om in glucose en geeft het dit af aan de bloedbaan.
Overwegingen
In nuchtere situaties, wanneer alle beschikbare glucose al is opgebruikt, zoekt het lichaam naar alternatieve energiebronnen, zoals eiwitten, vetten en oliën. Eiwit, eenmaal ingenomen, wordt afgebroken in de eenvoudigste componenten: aminozuren. Deze worden voornamelijk gebruikt om spieren op te bouwen, maar tijdens een energiecrisis ondergaan aminozuren gluconeogenese, waarbij het koolhydraatskelet van aminozuren wordt omgezet in een substraat dat kan worden gebruikt bij glycogenese. Het vet ondergaat een vergelijkbare reactie, omgezet in triglyceriden die lipolyse ondergaan om glycerol te vormen, dat op zijn beurt kan worden omgezet voor gebruik bij glycolyse.
Betekenis
De meest efficiënte chemische reactie voor energieproductie is glycolyse, belangrijk omdat het resulteert in de vorming van adenosinetrifosfaat (ATP). Deze stof staat algemeen bekend als de "energiemunt" van het menselijk lichaam. ATP bevat een energierijke fosfaatlegering die, wanneer het wordt gebroken, energie vrijgeeft voor elk doel dat het lichaam nodig heeft. Nadat ATP fosfaat heeft verloren, wordt het adenosinedifosfaat (ADP) genoemd en dit ADP komt weer in de chemische reactie van glycolyse terecht, waar het een andere energierijke fosfaatbinding krijgt die het weer omzet in ATP. Actieve cellen bevatten, net als spiercellen, meestal hoge concentraties ATP.
Waarschuwing
Verschillende ziekten zijn in verband gebracht met overtollig glycogeen dat in cellen is opgeslagen. Deze aandoening wordt meestal veroorzaakt door een genetisch defect. Ziekten worden gekenmerkt door een gebrek aan belangrijke enzymen die nodig zijn voor het omzetten van glycogeen in glucose. Een veel voorkomend symptoom van deze aandoeningen is een lage bloedsuikerspiegel. Als er teveel glucose in de spiercellen aanwezig is, voelt de patiënt spierzwakte en een onvermogen om te oefenen.
