Energetski

Energija• Energija je sposobnost

obavljanja rada, a rad se vrši kada sila pokreće neko tijelo.

• Energija postoji u različitim oblicima i može se pretvarati iz jednog oblika u drugi.

OBLIK ENERGIJE

IZVOR

Svjetlostna Sunce

Hemijska Hrana, beznin, baterje

Toplotna Sva tijela koja se mogu hladiti

Električna Električni naboj

Nuklearna Jezgre atoma

Kinetička Sva tijela koja se kreću

Potencijalna Sva tijela rastegnuta, sabijena ili podignuta iznad podloge

Ni jedan oblik postojanja života nije moguć bez pogonske snage energije.

Oblici i pretvorbe enegije

• ENERGIJA HRANE IZRAŽAVA SE ZAJEDNIČKOM JEDINICOM ZA ENERGIJU,RAD I TOPLOTU, JOULOM

• 1 Joule je rad ili energija potrebna da bi se silom od jednog njutna djeluje na rastojanju od jednog metra (1J je njutnmetar).

• Ranije korištena jedinica kalorija = 4.1868 J 1 kcal = 4,2 kJ

• Osnovni izvor energije je Sunce koju koriste zelene biljke u procesu fotosinteze i prave hranu.

• Ovu energiju koriste potrošači I, II, III reda za svoje disanje. Energija složenih supstanci u oksidoredukcijama se rasijava i gubi u vidu toplote

Energija

• Prenosioci energije su elektroni koji prelaze od jedne molekule do druge u reakcijama oksidacije i redukcije.

• Oksidacija je otpuštanje elektrona a redukcija primanje elektrona.

• Molekule koje otpuštaju elektrone gube energiju a one koje primaju elektrone, primaju energiju.

Dok energija u ekosistemu protiče materija stalno kruži!

Iskorištavanje energije

• Hemijska energija se koristi za obavljanje tri vrste rada:• Hemijski – različiti oblici

biosinteze

• Transportni – prenos molekula unutar stanice ili između stanica

• Mehanički – direktno pretvaranje energije u pokretačku snagu tjelensihstruktura: Mišića (kontrakcije), treplji i slično.

• Dio energije gubi se u vidu toplote.

Metabolizam

• Život u ćeliji je složena mreža biohemijskihreakcija u kojima se stvaraju nove molekule i razgrađuju postojeće.

• Sve biohemijske procese u ćeliji jednim imenom zovemo metabolizam. Tvari koje učestvuju u metabolizmu zovu se metaboliti

• Metaboičke procese možemo podijeliti na anabolizam i katabolizamm.

• Anabolizam – čine procesi u kojim se od prostih tvari proizvode složene pri čemu se troši energija. • Primjeri anabolizam (fotosinteza, sinteza

polimera od monomernih jedinica)

• Katabolizam - čine procesi u kojima se složene tvari razgrađuju na prostije pri čemu se energija oslobađa. • Primjer katabolizma (disanje, razgradnja

polimera na monomere).

Anabolizam

Katabolizam

Energetske potrebe čovjeka

• Energetske potrebe čovjeka zavise od životne dobi, fizičke aktivnosti i uvjeta životne i radne sredine

• Energetski bilans je odnos između energetskog unosu u obliku hrane i energetskog „rashoda”, potrošene energije u životnim procesima

• Ako je energetski bilans pozitivan energija se gomila (debljamo se), ako je negativna onda se troše rezerve energije.

• Energetska ravnoteža - stanje kada je nergetski bilans ravan nuli. Za održavanje ove ravnoteže dnevne potrebe čovjeka su oko 12000 J.

Bazalni metabolizam• 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.• Kod odraslih iznosi oko 4,2 J/kg tjelesne mase na sat

vremena. • BM je niži kod žena nego kod muškaraca (? razlike u

masi skeletnih mišića, uticaj hormona, aktivnost Na-K-ATPaze?)

• Niži je kod starijih osoba• Niži je kod invalida• USLOVI ZA MJERENJE BAZALNOG METABOLIZMA:• POTPUNI FIZIČKI I PSIHIČKI MIR;• TEMPERATURA TERMIČKE NEUTRALNOSTI (20 °C);• 12-18 ČASOVA OD POSLJEDNJEG OBROKA.

• Proizvodnja toplote koja se nadovezuje na osnovni (bazalni metabolizam) zove se dopunski metabolizam.

• Opći energetski metabolizam obuhvata dopunski i bazalni metabolizam.

• Utvrđivanje količine oslobođene toplotne energije u toku metabolizma određuje se na osnovu količine toplote koja tom prilikom proizvede u organizmu.

• Potrošnja kisika i oslobađanje CO2 je gasni metabolizam.

• Odnos između O2/CO2 je respiratorni koeficijent. On pokazuje koje se tvari troše u disanju. Ako je ravan 1 onda se troše UH, ako je 0,8 onda se troše bjelančevine, ako je 0,7 onda se troše masti.

• Uobičajeno je da se energetska vrijednost hrane izražava u KJ (1000 J)

• Ranije korišćena jedinica International Table calorie = 4.1868 J

Organizam sagorijevanjem1g KJ kcalUglj.h. 17,1 4,1Masti 38,9 9,3Prot. 17,1 4,1

Princip mjerenja: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 (mjerenje T, CO2, H20, O2).

Otpuštena toplota se mjeri pomoću hladne vode, otpuštene vodene pare...

Mjerenje bazalnog metabolizma

Metabolizam ugljičnih hidrata

• Glavni izvor energije u organizmu su ugljični hidrati (glucidi).

• Najznačajniji izvor je glukoza koja se dobije razgradnjom polisaharida u hrani.

• Glukoza se krvlju prenosi do mišića i jetre gdje se pretvara u glikogen.

• Kada se u jetri nalazi velika količina glikogena, a mala količina glukoze u krvi, onda se on razgrađuje u glukozu koja prelazi u krv. I obrnuto!

• Povećana koncentracija glukoze u krvi je hiperglikemija, a smanjena hipoglikemija.

• Proces sinteze glikogena iz glukoze je glikogenenza, a sinteza glikogena iz aminokiselina ili masti glikoneogeneza.

• Razgradnja glukoze do piruvata zove se glikoliza.

OKSIDACIJA GLUKOZEI. GLUKOZA DO

2 PIROGROŽĐANE KISELINE-8 ATPII. 2 mola PIRROGROŽĐANE KIS. DO

2 ACETIL KoA +2CO2 -6 ATPIII. 2 ACETIL KoA U KREBSOVOM CIK.

-24 ATPUKUPNO 38 ATP

SAGOREVANJE GLUKOZE• C 6 H 12 O 6 +6O 2 =6H 2 0+6CO 2 +2870kJ• U REAKCIJI NASTAJE 38 ATP• OD UKUPNE ENERGIJE OD 2870 kJ• 1435 kJ je AKUMULIRANO U ATP, A• 1435 kJ SE OSLOBAĐA KAO TOPLOTA• ZA SINTEZU 1mola ATP POTREBNO JE • 37,6 kJ ENERGIJE ( 37,6 X 38=1435)

Metabolizam masti

• U masti ubrajamo trigliceride, fosfolipide i holesterol.

• U crijevu se razlažu na glicerol i masne kiseline, a pošto se apsorbiraju u sluzokoži crijeva opet prave trigliceride.

• Prenose se putem limfe u krv, odakle se dijelom razgrađuju u jetri a dijelom deponiraju u masnom tkivu.

• Glicerol se povremeno uključuje u Krebsovciklus, a masne kiseline betaoksidacijom u ciklus limunske kiseline.

• Posebno je značajan holesterol jer gradi ćelijske membrane i povremeno se taloži u krvnim sudovima gdje uzrokuje aterosklerozu.

Metabolizam bjelančevina

• Bjelančevine služe kao gradivnimaterijal u ćeliji, a samo u manjoj mjeri kao izvor energije.

• U probavilu se razgrađuju do aminokiselina.

• Aminokiseline se uključuju u metabolizam procesima: deaminacije, dekarboksilacije i transaminacije.

• Deaminacijom i transaminacijomnastaju ketokiseline. Npr. alanindeaminacijom daje piruvat koji se uključuje u Krebsov ciklus.

• Amonijak koji nastaje u toku metabolizma eliminira se u obliku uree.

Metabolizam vode

• Voda dobivena metabolizmom ne zadovoljava potrebe organizma pa se mora unosisti.

• Dnevne potrebe zavise o nizu faktora. Kod odraslog čovjeka normalne aktivnosti iznosi oko 40 ml/kg tjelesne mase.

• Radnik kod visoke peći dnevno konzumira od 15 – 20 litara vode.

• Vodeni bilans stanje između količine vode koja se unese i one koja se izluči. Vodni bilans ravan nuli!

Promet mineralnih materija

• Mineralne materije nemaju energetsku vrijednost, ali su važne za odvijanje mnogih životnih procesa.

• Od njih zavisi osmotksipritisak, prenos električnih impulsa i dr.

• U organizmu mora postojati uravnotežen odnos između količine unijetih i izlučenih mineralnih tvari.

• Metabolizam mineralnih tvari reguliraju i hormoni.

Pojkilotermija i homeotermija

• Od intenziteta proizvodnje toplote zavisi održavanje temperature tijela.

• U odnosu na to sve životinje su svrstane u dvije grupe: homeoterme i poikiloterme.

• Poikilotermi – su životinje koje proizvode malo toplote i onda im temperatura tijela ovisi o temperaturi okoline. Tu spadaju beskičemenjaci, ribe, vodozemci i gmizavci.

• Homeotermi - su životinje koje proizvode dovoljno toplote da održe temperaturu svog tijela stalnom. Tu spadaju ptice, sisari i ljudi.

• Homeotermi imaju termoregulacione mehanizme da očuvaju toplotu u uslovi niske temperature ili da odaju toplotu u uslovima visoke temperature.

Savremena temperaturna klasifikacija• Napomena: ova klasifikacija je uvedena

zato što veliki broj vrsta odstupa od kriterija tradicionalne klasifikacije.• Endotermi - posjeduju fiziološke mehanizme

za regulaciju proizvodnje toplote i do određenih granica njihova temperatura tijela ne zavisi od promjena spoljašnje temparature. Homeotermni enodermiodržavaju tjelesnu temperaturu u uskim granicama i imaju relativno nizak stepen odavanja toplote (ptice i sisari).

• Ektotermi- ne posjeduju takve mehanizme i njihova temperatura tijela direktno zavisi od spoljašnje temperature.

• Heterotermi - imaju sposobnost variranja endogene proizvodnje toplote ali ne održavaju tjelesnu temperaturu u uskim granicama (hibernatori).

Hibernacija

• Hibernacija – tjelesna temperatura i homeostaza pomjeraju se na niži nivo, usporen rad krvotoka I disanja, aktivnost pokreta može u potpunosti da izostane.

• Hibernirajuće vrste sisara: insektivori,slijepi miševi i glodari. Tokom aktivnog perioda skladište rezerve energije koje troše tokom hibernacije. Bude se na toplotni nadražaj.

• Medved nije pravi hibernator! Njihova temperatura opada za samo nekoliko stepeni i mogu da se probude brzo i lahko u bilo kom periodi zime.

• Kritična temperatura je ona temperatura iznad ili ispod koje životinja više ne može da održava svoju tjelesnu temperaturu stalnom.

• Hipertermija zona u kojoj organizam počinje da se zagrijava.

• Hipotermija zona u kojoj organizam počinje da se hladi.

Regulacija temperature kod endotermnih

životinja