Energetika čoveka

U procesu metabolizma se hemijska energija (potencijalna), pretvara u toplotnu i mehaničku (kinetičku).
Promet energije u našem organizmu se određuje količinom hemijske energije unete hranom i upoređuje se sa količinom energije koju telo odaje u obliku toplote i rada i količinom hemijske energije koju sadrže organska jedinjenja koja se izluče iz organizma.
Ta energija se izražava u Džulima (J), ili u kalorijama (cal).
1 kalorija iznosi 4,18 Džula.
Jedna kalorija je količina energije potrebna da zagreje 1 litar vode sa temperature od 14,5 stepeni Celzijusovih, na temperaturu od 15,5 stepeni Celzijusovih.
Za određivanje energetskog prometa se koristi metoda indirektne kalorimetrije.
Utvrđuje se odnos između utrošenog kiseonika i stvorenog ugljen dioksida.
Za svaki litar utrošenog kiseonika, ljudski organizam proizvede 21 Džul toplote.
Osnovni promet, ili bazalni metabolizam je proizvodnja i potrošnja energije u mirovanju.
Predstavlja količinu toplote koju organizam stvori u toku 24 sata ako miruje i gladuje 12 sati, na sobnoj temperaturi.
Kod čoveka je ta vrednost od 1500 do 1800 kalorija.
Pri srednje teškom radu, potrošnja energije za 24 sata se poveća za 13,4 kJ, a pri veoma teškom radu za 33,4 kJ.
Energetski promet zavisi od vrste hrane.
Npr. odrastao čovek pri fizičkom radu troši oko 100 grama belančevina (mesa).
Potrošnja energije se izračunava za jedan sat rada.
U većini zemalja sveta, radno vreme je 8 sati i za to vreme se obračunava potrošnja energije.
Što je teži rad, troši se više energije.
Kada ustanemo ujutru, potrošnja energije se poveća za 400 do 800 kalorija.
Dakle prosečno za jedan dan mi potrošimo od 2200 do 2400 kalorija.
Prilikom umnog rada, potrošnja energije se poveća za 13 - 19 %.
Ljudski organizam se može nalaziti u stanjima mirovanja i rada.
Mirovanje je odmor ili spavanje, a rad je sve ostalo.
Ljudski rad se deli na: lak, srednje lak (srednje težak) i težak.
Težak rad troši od  5000 do 7000 kalorija.
Ovo je značajno jer se tako određuju optimalni uslovi za rad radnika i visina prihoda, dužina rada, radni staž i sl.

Hemosinteza

Vrše je neke bakterije.
Zovu se hemosintetičke.
Dobijaju energiju oksidovanjem nekih neorganskih jedinjenja.
Tada se oslobađa energija koju koriste za stvaranje organskih jedinjenja u svom organizmu.
Sadrže ATP, koji daje energiju za stvaranje ovih jedinjenja.
Značaj hemosintetičkih bakterija je u kruženju materije i proticanju energije.
Prema prirodi supstrata koji naseljavaju i procesima koje obavljaju, dele se na: nitrifikacione, sumporne, gvožđevite, metanske, vodonične itd.
          NITRIFIKACIONE BAKTERIJE
Prevode amonijak koji je nastao truljenjem uginulih organizama u nitrite, a zatim u nitrate, uz oslobađanje energije.
Žive u zemljištu.
Ovo su aerobne bakterije.
Obogaćuju zemljište azotnim solima.
Kada nestane kiseonik, proces razlaganja amonijaka obavljaju anaerobne denitrifikacione bakterije, koje redukuju nitrite i nitrate do elementarnog azota.
Zbog toga poljoprivrednici oru zemljište, da ne bi zafalio kiseonik i da bi se sprečio proces denitrifikacije. Tako azotne soli ostaju u zemljištu.
          GVOŽĐEVITE BAKTERIJE 
Prevode soli gvožđa u organska jedinjenja.
Žive u vodi koja je bogata fero jedinjenjima.
          SUMPORNE BAKTERIJE
Žive u morima, barama i toplim izvorima koje imaju veće količine biljnih i životinjskih otpadaka.
Raznovrsnog su oblika, uglavnom su bezbojne, ali ima i onih koje su crvene i zelene.
Razlaganjem ovih otpadaka, oslobađa se vodonik sulfid.
Ove bakterije razlažu vodonik sulfid do sumpora.
Oslobađa se energija za stvaranje organskih jedinjenja.
Sumpor se nagomilava u ćelijama u vidu sjajnih kapljica.
U nedostatku vodonik sulfida, sumpor se oksiduje i nastaje sumporna kiselina.
Ove bakterije mogu biti štetne, jer se sumporna kiselina nagomilava u bazenima i vodovodnim cevima, pa može da ih nagrize.
           VODONIČNE BAKTERIJE
Oksiduju vodonik i nastaje voda i 573 Džula energije.

Principi pravilne i zdrave ishrane

Hrana su neorganske i organske supstance koje grade ljudski organizam i daju mu energiju.
Neorganske: voda i minerali.
Organske: ugljeni hidrati (šećeri), masti(ulja), belančevine (proteini) i vitamini.
Hranu čovek dobija iz životnih namirnica.
To je sve ono što jedemo i pijemo, sveže ili prerađeno (hleb, mleko, šećer, meso, jaja, sir...).
Po svojoj biološkoj konstituciji i evolutivnom nasleđu, čovek je svaštojed.
Dakle uzima hranu biljnog i životinjskog porekla.
Energetska vrednost hrane se izražava preko količine toplote koja se iz nje može dobiti po jedinici mase hranljive materije.
Ta toplota se izražava u Džulima (J) ili kalorijama (cal).
Dnevne potrebe za hranom zavise od životnog doba, pola, zdravstvenog stanja i aktivnosti kojom se bavimo.
Važno je da hrana bude raznovrsna, da bi se unele sve neophodne supstance.
U slučajevima gojaznosti se primenjuje dijeta, koja mora biti pod nadzorom lekara.
Pravilna ishrana podrazumeva uzimanje mešovitih obroka koji bi trebalo da sadrže oko:
 - 15% proteina,
 - 30% masti i 
 - 55% ugljenih hidrata.
Voda: 
 - gradi naš organizam, 
 - omogućava da se dešavaju biohemijski procesi,
 - univerzalan je rastvarač, 
 - učestvuje u termoregulaciji, 
 - transportuje materije kroz organizam.
Minerali su prisutni u obliku jona, soli i oligoelemenata.
Omogućavaju:
 - normalno funkcionisanje nervnog sistema i mišića, 
 - razvoj kostiju i zuba,
 - odvijanje biohemijskih procesa,
 - rad organa za disanje,
 - razmenu gasova, 
 - jačanje imuniteta itd.
Rezerve kalcjuma i gvožđa su u kostima i zubima. Ako se ne unosi dovoljna količina ovih elemenata, one se crpe iz kostiju i zuba i dopremaju do ćelija u organizmu.
Oligoelementi su: kalcijum, natrijum, hlor, litijum, selen, jod, gvožđe, bakar itd. Nalaze se u organizmu u tragovima, ali su vrlo značajni.
Ugljeni hidrati daju energiju organizmu. 
Kod nas su osnovni glukoza i fruktoza.
Rezerve ugljenih hidrata su u obliku glikogena u jetri i mišićima.
Hranom unosimo skrob i celulozu.
Iako celulozu ne možemo da varimo jer nemamo enzime za to, ona je značajna za pokrete creva koji olakšavaju varenje.
Masti su posle šećera najznačajnjiji izvori energije.
Bogatije su energijom od šećera.
Dnevne potrebe su od 50 do 80 grama.
Masne naslage ne nastaju samo od masti, već i od viška šećera i belančevina.
Proteini imaju višestruku ulogu u organizmu.
Sastavljeni su od aminokiselina.
Aminokiseline koje grade proteine se mogu podeliti na bitne i nebitne.
Bitne su one koje naš organizam ne može da stvori. Zato je potrebno da ih uzimamo preko mesa, jaja, mleka itd.
Nebitne aminokiseline naš organizam sam stvara.
Dnevna poreba našeg organizma za proteinima je od 1 do 2 grama po kilogramu telesne mase. Dakle, osoba teška 70 kilograma, treba da unese do 140 grama proteina. Više od toga, ne može da se iskoristi.

Fotosinteza

Anabolički proces.
Odvija se u hloroplastima.
Opšta šema:
Iz 6 molekula ugljen dioksida i 6 molekula vode, u prisustvu mineralnih soli i sunčeve svetlosti, nastaje 1 molekul glukoze i 6 molekula kiseonika.
Odvija se u 2 faze: svetloj i tamnoj.
         Svetla faza:
- aktivira se (oksiduje se) hlorofil,
- voda se razlaže na vodonik i kiseonik (nastaje kiseonik) i
- nastaje adenozin 3 fosfat (ATP).
        Tamna faza:
- ugljen dioksid ulazi kroz stome u list,
- tamo se rastvara i 
- nastaju molekuli glukoze i fruktoze.
Glukoza i fruktoza su primarni (osnovni) proizvodi fotosinteze.
Početna su jedinjenja, od kojih nastaju sekundarni proizvodi fotosinteze: saharoza, skrob, aminokiseline, proste belančevine i masti.
Skrob se u toku noći prenosi iz lista u druge delove biljke.
Fotosinteza zavisi od spoljašnjih i unutrašnjih činilaca.
     Spoljašnji su: svetlost, temperatura, prisustvo vode, ugljen dioksida i minerala.
     Unutrašnji: broj i raspored hloroplasta, građa lista, prisustvo fermenata, sposobnost regulacije otvaranja i zatvaranja stoma.
     Svetlost utiče: dužinom trajanja, jačinom, talasnom dužinom.
Jača svetlost - povećava se fotosinteza, ali do određene granice. 
     Temperatura - povećanjem za 10 Celzijusovih stepeni, povećava se nivo fotosinteze za 2 do 3 puta, ali do određene granice. Optimalna - od 20 do 35 Celzijusovih stepeni.
     Ugljen dioksid - optimalna koncentracija oko 0,03%. Ako padne ispod 0,01%, fotosinteza prestaje.
     Voda - usled dužeg nedostatka, fotosinteza prestaje.
     Minerali:
 - npr. nedostatak magnezijuma dovodi do poremećaja u aktivnosti fermenata i u građi hlorofila,
 - nedostatak azota smanjuje fotosintezu za 12%

Tipovi ishrane

Hrana su organske supstance koje daju energiju organizmu da obavlja sve životne aktivnosti.
Tu spadaju: ugljeni hidrati, masti i belančevine. 
Postoje: autotrofan i heterotrofan način ishrane.
Autotrofno se hrane autotrofni organizmi.
Sposobni su da sami za sebe proizvode hranu.
Nazivaju se još i proizvođači (producenti).
Dele se na: fotosintetičare i hemosintetičare.
Fotosintetski organizmi (fotoautotrofi), su biljke i bakterije koje sadrže hlorofil.
Hemosintetski organizmi (hemoautotrofi), oksiduju neorganske i organske supstance i dobijaju energiju za svoje životne procese.
Hetrotrofni organizmi koriste gotovu hranu od autotrofa.
Dele se na: potrošače (konzumente) i razlagače (reducente).
U potrošače spadaju: biljojedi, mesojedi svaštojedi i paraziti.
U razlagače spadaju: saprofitske bakterije i gljive.
Postoje i mesojede biljke koje koriste azotna jedinjenja iz životinjskih organizama.

Vrenje - fermentacija

Vrše ga anaerobne bakterije.
Naziva se još i anaerobno disanje.
Odvija se bez prisustva kiseonika.
Razlaganjem glukoze, mogu nastati: etil alkohol i mlečna kiselina.
Dakle, postoje alkoholno i mlečno kiselinsko vrenje.

Ćelijsko disanje

Katabolički proces.
Složena organska jedinjenja se razlažu na prosta, uz postepeno oslobađanje hemijske energije.
Energiju za ove procese obezbeđuje adenozin tri fosfat, tako što otpušta fosfatne (PO4) grupe.
Osnovni materijal koji se koristi u procesu ćelijskog disanja su ugljeni hidrati, odnosno glukoza, mada se koriste i masti i belančevine.
Kod nas se rezerve glukoze nalaze u obliku glikogena.
On se nalazi u jetri i mišićima.
Glikogen se prvo uz pomoć enzima razlaže do glukoze, a zatim se glukoza razlaže dalje.
Glukoza se razlaže u svakoj ćeliji.
U najvećem broju ćelija, glukoza se razlaže u dve etape.
To su glikoliza i Krebsov ciklus.
Glikoliza se odvija u citoplazmi, bez prisustva kiseonika.
Tada se glukoza razlaže do dva molekula pirogrožđane kiseline.
Sa pirogrožđanom kiselinom se mogu desiti dve stvari.
Prva je da ako i dalje nema kiseonika, pirogrožđana kiselina se razlaže do mlečne kiseline.
Mlečna kiselina izaziva zamor organizma.
Druga stvar je da pirogrožđana kiselina pređe u mitohondrije, u Krebsov ciklus.
Krebsov ciklus se odvija u prisustvu kiseonika.
U ovim biohemijskim reakcijama nastaju ugljen dioksid i voda.
Takođe se oslobađa i energija.
Polovina te enrgije se nakuplja u obliku ATP-a i nju koriste ćelije za sinteze, razlaganje i biološki rad.
Druga polovina te energije se gubi u obliku toplote.
Treba napomenuti da se u nervnim ćelijama i crvenim krvnim zrnncima, glukoza razlaže direktnom oksidacijom uz prisustvo kiseonika, a ne u dve faze.
Takođe, osim ugljenih hidrata, razlažu se i masti i belančevine.
I iz njih se oslobađa energija.
Masti su bogatije energijom od ugljenih hidrata.
Razlažu se do ugljen dioksida i vode.

Katabolički procesi

Procesi razlaganja složenih jedinjenja uz oslobađanje energije.
Za snabdevanje ćelija energijom su značajni oksido - redukcioni procesi.
Oksidacija -  molekuli otpuštaju elektrone.
Redukcija - molekuli primaju elektrone. 
Prenošenjem elektrona sa jednog na drugi molekul, oslobađa se energija.
Molekuli adenozin tri fosfata su bogati energijom koju mogu lako da oslobode.
Adenozin tri fosfat - ATP, ili ATF, ima u svom sastavu 3 fosfatne (PO4) grupe.
Kada otpusti fosfatnu grupu, ona se vezuje za molekul koji treba da se razgradi i taj molekul se obogaćuje energijom. Tek tad taj molekul može da se razgradi.
Kada ATP izgubi fosfatnu grupu, oslobađa se energija. Nastaje jedinjenje koje se zove ADP (adenozin di fosfat)
Ovaj proces je povratan. ADP može ponovo da primi fosfatnu grupu i da nastane ATP.
Ovaj proces se naziva fosforilacija.
Ovim procesom se obezbeđuje energija za ćeliju, da obavlja životne aktivnosti.
Ako organizam dobije više hranljivih supstanci nego što mu treba, deo njih se taloži u organizmu kao rezerve (životne rezerve).
Npr. kod nas se višak ugljenih hidrata nakuplja u jetri i mišićima kao glikogen.
Višak masti se nagomilava u vezivnom tkivu i oko trbušnih organa.
Ovaj višak masti potiče uglavnom od šećera, a manje od belančevina.