ما هو مصدر الطاقة المختزنة في الغذاء

الطاقة الموجودة في الغذاء

نقص الطاقة يشير إلى عدم القدرة على استمرار الأنشطة بسلاسة أو تقليل الكفاءة، ويقول خبراء التغذية أن نوع وكمية الطعام المتناول يلعبان دورا مهما في تحديد مستويات الطاقة طوال اليوم، وعلى الرغم من أن جميع الأطعمة توفر الطاقة، إلا أن بعضها يحتوي على مكونات غذائية تزيد من مستويات الطاقة وتساعد في الحفاظ على الانتباه والتركيز طوال اليوم.

: “تعني موسوعة الزراعة والأنظمة الغذائية لعام 2014 بمصطلح الطاقة الغذائية الطاقة التي تنبعث من الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والمركبات العضوية الأخرى خلال عملية توليد الطاقة من الطعام. وعند حرق العناصر الغذائية الثلاثة الرئيسية في الأطعمة (الكربوهيدرات والدهون والبروتينات) بأكسجين كاف، يتم إطلاق الطاقة أو السعرات الحرارية الغذائية التي يتم التعبير عنها بالكيلوجول (kJ) أو السعرات الحرارية (kcal).

المصدر الأساسي للطاقة في الغذاء

تعتمد مصادر الطاقة التي يتم استخدامها في النشاط البدني في الحياة اليومية والرياضة بشكل أساسي على الدهون والكربوهيدرات، وذلك من خلال عملية تحويل الغذاء إلى طاقة

الدهون

• تعتبر مصادر الطاقة الفعالة بمعدل 9 كيلو كالوري لكل جرام وتخزنها الجسم بكميات كبيرة نسبياً، كما أنها تلعب دورًا هامًا كعناصر بناء لأغشية الخلايا والهرمونات والمواد الفعالة في الجسم
• ومع ذلك، يتراكم تناول الدهون الزائدة في الجسم على شكل دهون، ولذلك يتعين إيجاد طرق للاستفادة من هذه الطاقة الإضافية
• تشكل الدهون المصدر الأكثر تركيزًا للطاقة في الجسم وتوفر أكثر من ضعف الطاقة المخزنة (9 سعرات حرارية لكل جرام مقارنة بـ 4 سعرات حرارية لكل جرام من الكربوهيدرات أو البروتين)
• أثناء التمرين، يتم تحليل الدهون المخزنة (مثل الدهون الثلاثية في الدهون أو الأنسجة الدهنية) إلى أحماض دهنية.
• تتم عملية نقل الأحماض الدهنية عبر الدم إلى العضلات للحصول على الطاقة، وتكون هذه العملية بطيئة نسبيًا مقارنة بتعبئة الكربوهيدرات كوقود
• يتم تخزين الدهون في ألياف العضلات أيضًا، حيث يتم الوصول إليها بسهولة أثناء التمرين
• بالمقارنة مع مخزون الجليكوجين المحدود، تعد دهون الجسم مصدر طاقة غير محدود للرياضيين، حتى لأولئك الذين يعانون من النحافة، حيث يمكن للجسم استخدام الدهون كمصدر طاقة لتزويد العضلات والخلايا الدهنية بنسبة تصل إلى 100٪.

الكربوهيدرات

• المصدر الرئيسي للطاقة في النظام الغذائي للإنسان هو هذا
• عملية التخلص الأيضي من الكربوهيدرات الغذائية تتم عن طريق الأكسدة المباشرة في الأنسجة المختلفة، وإنتاج الجليكوجين في الكبد والعضلات، وتوليد الدهون في الكبد
• غالبًا ما يكون هذا المسار الأيسر غير مهم من الناحية الكمية بالنسبة للإنسان، حيث أن معدل تخليق الدهون الجديدة في الجسم لا يتجاوز معدل أكسدة الدهون الموجودة في الجسم بشكل عام
• ونتيجة لذلك، لا يبدو أن الكربوهيدرات الغذائية تزيد من محتوى الدهون لدى الفرد عن طريق إنتاج دهون جديدة
• يزيد تناول الكربوهيدرات الغذائية بشكل أساسي من أكسدة الجلوكوز مع تثبيط أكسدة الدهون
• تلعب الكربوهيدرات الغذائية دورًا في تنظيم توازن الطاقة، حيث يعتمد تنظيم تناول الطعام جزئيًا على احتياجات الفرد من الكربوهيدرات
• نظرًا لأن العديد من الأعضاء في الجسم مثل الدماغ لديها متطلبات إلزامية للجلوكوز، يحدث زيادة تلقائية في تناول الطعام عندما يكون النظام الغذائي منخفضًا في الكربوهيدرات ونسبة عالية من الدهون.
• لذلك، فإن التوصيات الغذائية الحالية، التي تنص على زيادة استهلاك الكربوهيدرات وتقليل استهلاك الدهون في النظام الغذائي اليومي، تتمتع بدعم علمي قوي فيما يتعلق بتنظيم توازن الطاقة.

مصدر الطاقة المخزونة في الغذاء

الطعام الذي نتناوله يوفر الطاقة التي يحتاجها الجسم لتشغيل الأنظمة الكيميائية والميكانيكية والكهربائية المعقدة، ولكن من أين تأتي هذه الطاقة وكيف يتم تحويلها إلى جزيئات الطعام وكيف يتم إطلاقها؟

الطاقة من الشمس

• يمكنإعادة تحويل جميع الطاقة المحتواة في الطعام إلى الشمس.
• تُعَدُّ عملية التمثيل الضوئي هي العملية التي تحبس طاقة الشمس في الكربوهيدرات البسيطة مثل الجلوكوز.
• على الرغم من أن عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء في الخلايا النباتية تتضمن العديد من الخطوات، إلا أنه يمكن تلخيصها في المعادلة التالية:

الطاقة من أشعة الشمس التي يحتفظ بها الكلوروفيل الموجود في البلاستيدات الخضراء +ثاني أكسيد الكربون 6CO 2 +  ماء  6H ₂ O + الجلوكوز C ₆ H ₁₂ O _6←  اوكسجين 6O ₂

• يحدث هذا التفاعل فقط بتوريد الطاقة الشمسية، ويتم تخزين الجلوكوز الذي يتم إنتاجه كطاقة كيميائية محتملة.
• تستطيع النباتات تحويل جزء من الجلوكوز المتكون فيها إلى نشا ومغذيات أساسية أخرى مثل البروتينات والدهون.
• الطاقة المحتجزة في هذه الجسيمات مصدرها الشمس.

تحرير الطاقة المقفولة

• تحتوي الأطعمة التي نتناولها على جزيئات غنية بالطاقة مثل الجلوكوز التي تزود الجسم بها.
• عند دخول هذه الجزيئات إلى خلايا الجسم، تتحلل في سلسلة من الخطوات لإصلاح ثاني أكسيد الكربون والماء، وإطلاق الطاقة التي يستخدمها الجسم.
• تتم نقل بعض الطاقة الكيميائية المخزنة داخل هذه الجزيئات داخلالخلية إلى الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) وهو مادة تحتوي على الطاقة المخزنة.

ADP + P + الطاقة → ATP

• تُشار عادة إلى ATP بأنها عملة طاقة الخلية، حيث يتم استخدامها في تشغيل الأنظمة الكيميائية والميكانيكية والكهربائية المعقدة في الجسم.
• يُطلق على المسار الذي يحدث في جميع خلايا الجسم لنقل الطاقة باستخدام الأكسجين التنفس الهوائي، وهو العكس التام لعملية التمثيل الضوئي للكربوهيدرات مثل الجلوكوز.

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + طاقة

• تُنتج كمية الطاقة المنبعثة لكل جزيء من الجلوكوز المستهلك 36 إلى 38 جزيء ATP.
• عندما تحتاج الخلية إلى الطاقة لتحريك الأنظمة الكيميائية والميكانيكية والكهربائية المعقدة، فإن ATP تنهار وتطلق الطاقة اللازمة.

ATP → ADP + P + الطاقة

فعالية التنفس الخلوي

• لا يتم تحرير كل طاقة الجلوكوز الموجود في الجسم عبر التنفس الخلوي الهوائي.
• تشمل هذه العمليات عدة خطوات مختلفة لكل منها.
• يتسبب ذلك في تحويل بعض الطاقة إلى حرارة، وليس إلى ATP.
• تختلف كفاءة تحويل الطاقة إلى الجلوكوز بين 38-44٪ وفقًا لنوع الخلية.
• عند النظر إلى الجسم كآلة، يمكن مقارنته بكفاءة 20-25٪ تقريبًا لمعظم الآلات.
• يتم من خلال التنفس الخلوي إطلاق الطاقة الكيميائية لجزيئات الطعام وجزء منها يتمثل شكل ATP.
• يشير التنفس الخلوي إلى جميع التفاعلات الأيضية التي تحدث من تحلل المواد الغذائية إلى إنتاج طاقة يمكن استخدامها.
• في الكائنات الحية، يعتبر أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) مصدر الطاقة العالمي.
• تُستخدم الكربوهيدرات والدهون والبروتينات على أنها وقود للتنفس الخلوي، ولكن عادة ما يُستخدم الجلوكوز كمثال لدراسة التفاعلات والمسارات ذات الصلة.