Kalorymetria (energometria)
Całokształt przemian biochemicznych i towarzyszących im przemian energii, jakie zachodzą w organizmach żywych i stanowią istotę życia, nosi nazwę metabolizmu, od słowa greckiego metabole, co znaczy przemiana.
Procesy degradacji składników ciała oraz składników pożywienia wchłoniętych ze światła przewodu pokarmowego są określane mianem procesów katabolicznych, a ich suma w organizmie – katabolizmem, natomiast zachodzące równocześnie w komórkach procesy biosyntezy nazywane są procesami anabolicznymi, a ich suma – anabolizmem.
Procesami katabolicznymi nazywa się procesy rozkładu (spalania) składników odżywczych z wytworzeniem energii. To właśnie głównie z procesów rozkładu organizm ludzki czerpie energię. Zasadnicza rolą procesów katabolicznych w organizmie jest dostarczanie energii. Jedynym źródłem energii, którą pobiera i użytkuje organizm jest energia chemiczna zawarta w pożywieniu. W procesach katabolicznych energia ta zostaje przetworzona na inne postacie energii niezbędne do funkcjonowania organizmu. (energia cieplna, energia mechaniczna).
Procesami anabolicznymi nazywa się procesy budowy z prostych składników odżywczych, nowych, bardziej skomplikowanych (złożonych) związków. Związki te następnie są zużywane do budowy lub odbudowy komórek, hormonów, ciał odpornościowych…
Intensywność przebiegu procesów anabolicznych u dorosłego człowieka utrzymuje się na jednakowym poziomie natomiast jest ona wyższa u dzieci, młodzieży.
Energia cieplna jest wytwarzana w procesach katabolicznych do uzupełniania nieustannie zachodzących strat ciepła związanych z jego przepływem z organizmu do otoczenia. Uzupełnianie start ciepła wiąże się z potrzebą utrzymywania stałej temperatury ciała, najczęściej wyższej od temperatury otoczenia.
Jednostki energetyczne
Ilość wytwarzanej w ustroju energii określa się w następujących jednostkach:
– Kilokaloriach (kcal)-1 kcal-1000cal;1 kcal jest to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 100g wody chemicznie czystej o 1ºC przy ciśnieniu 1 atm.
– Megadżulach (MJ) – 1 MJ==1000kJ
1 kcal = 4,184kJ
1 kJ = 0,239 kcal
Podstawowym celem odżywiania jest zaspokojenie potrzeb energetycznych ustroju związanych z :
- podtrzymywaniem podstawowych funkcji życiowych czyli podstawowa przemiana materii;
- termogenezą;
- aktywnością fizyczną.
Potrzeby te łączy w sobie pojęcie Całkowitej Przemiany Materii (CPM), która oznacza całodobowe wydatki energetyczne człowieka związane z jego normalnym funkcjonowaniem w środowisku i pracą zawodową.
Podstawowa przemiana materii
Podstawową przemianą materii (PPM) (lub spoczynkowa przemiana materii RMR- Resting Metabolic Rate; stosuje się również nazwę- metabolizm podstawowy, BMR, Basal Metabolic Rate) określa się najniższy poziom przemiany materii jaki zachodzi w organizmie człowieka na czczo, w całkowitym spokoju fizycznym i psychicznym (np. po półgodzinnym odpoczynku w pozycji leżącej), w normalnych warunkach mikroklimatycznych.
Energia z podstawowej przemiany materii organizmu zostaje zużytkowana na utrzymanie podstawowych procesów życiowych, takich jak, oddychanie, trawienie, czynność serca, krążenie krwi, utrzymanie napięcia mięśni i innych. Wysokość PPM jest uzależniona od takich czynników jak płeć, wiek, masa ciała, wzrost, klimat.
Najniższy poziom PPM jest w czasie snu.
Eksperymentalne sposoby określania wysokości PPM:
Kalorymetria bezpośrednia – polega na umieszczeniu badanego w szczelnej komorze i określeniu ilości wytworzonego przez niego ciepła. Następnie ilość wydzielonego ciepła jest przeliczana na wartość kalorii wykorzystanych do utrzymania procesów fizjologicznych.
Kalorymetria pośrednia – opiera się na fakcie, że energia wykorzystywana przez organizm wyzwalana jest na drodze utleniania składników odżywczych. Oznaczenie polega na pomiarze respiracyjnym, w określonym czasie, objętości zużytego tlenu i objętości wydychanego dwutlenku węgla.
– Wiemy jaką ilość CO2 produkuje i jaką ilość tlenu zużywa organizm w procesie metabolizmu tłuszczów, węglowodanów i białek
– Wiemy też, jaka ilość energii uwalniana jest w zasie metabolizmu tych substratów
– Jeśli potrafimy zmierzyć produkcję dwutlenku dwutlenku węgla i zużycie tlenu, możemy ocenić realny wydatek energetyczny.
Na podstawie znajomości zapotrzebowania na energię, tzn. ilości zużytej przez człowieka energii w ciągu doby, ustala się normy dla ludzi chorych..
