معلومة

34.2: التغذية وإنتاج الطاقة - علم الأحياء

34.2: التغذية وإنتاج الطاقة - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مهارات التطوير

  • اشرح لماذا يجب أن يكون النظام الغذائي للحيوان متوازنًا ويلبي احتياجات الجسم
  • تحديد المكونات الأساسية للغذاء
  • وصف العناصر الغذائية الأساسية المطلوبة للوظيفة الخلوية التي لا يمكن لجسم الحيوان تصنيعها
  • اشرح كيف يتم إنتاج الطاقة من خلال النظام الغذائي والهضم
  • صف كيف يتم تخزين الكربوهيدرات والطاقة الزائدة في الجسم

نظرًا لتنوع الحياة الحيوانية على كوكبنا ، فليس من المستغرب أن يختلف النظام الغذائي للحيوانات أيضًا بشكل كبير. الغذاء الحيواني هو مصدر المواد اللازمة لبناء الحمض النووي والجزيئات المعقدة الأخرى اللازمة للنمو ، والصيانة ، والتكاثر ؛ مجتمعة تسمى هذه العمليات التخليق الحيوي. النظام الغذائي هو أيضًا مصدر المواد لإنتاج ATP في الخلايا. يجب أن يكون النظام الغذائي متوازنًا لتوفير المعادن والفيتامينات اللازمة للوظيفة الخلوية.

متطلبات الغذاء

ما هي المتطلبات الأساسية للغذاء الحيواني؟ يجب أن يكون النظام الغذائي الحيواني متوازنًا جيدًا وأن يوفر العناصر الغذائية اللازمة لوظيفة الجسم والمعادن والفيتامينات اللازمة للحفاظ على الهيكل والتنظيم الضروريين للصحة الجيدة والقدرة على الإنجاب. هذه المتطلبات للإنسان موضحة بيانياً في الشكل ( PageIndex {1} ).

اتصال يومي: دعنا نتحرك! الحملة الانتخابية

السمنة هي وباء متنام ومعدل السمنة بين الأطفال آخذ في الارتفاع بسرعة في الولايات المتحدة. لمكافحة السمنة لدى الأطفال وضمان حصول الأطفال على بداية صحية في الحياة ، أطلقت السيدة الأولى ميشيل أوباما مبادرة Let’s Move! الحملة الانتخابية. الهدف من هذه الحملة هو تثقيف الآباء ومقدمي الرعاية حول توفير التغذية الصحية وتشجيع أنماط الحياة النشطة للأجيال القادمة. يهدف هذا البرنامج إلى إشراك المجتمع بأكمله ، بما في ذلك الآباء والمعلمين ومقدمي الرعاية الصحية لضمان حصول الأطفال على الأطعمة الصحية - المزيد من الفواكه والخضروات والحبوب الكاملة - واستهلاك سعرات حرارية أقل من الأطعمة المصنعة. الهدف الآخر هو ضمان ممارسة الأطفال للنشاط البدني. مع زيادة مشاهدة التلفزيون والأنشطة الثابتة مثل ألعاب الفيديو ، أصبحت أنماط الحياة المستقرة هي القاعدة. تعرف على المزيد على www.letsmove.gov.

السلائف العضوية

يجب أن تأتي الجزيئات العضوية اللازمة لبناء المواد والأنسجة الخلوية من الغذاء. الكربوهيدرات أو السكريات هي المصدر الأساسي للكربون العضوي في جسم الحيوان. أثناء الهضم ، تتحلل الكربوهيدرات القابلة للهضم إلى جلوكوز وتستخدم لتوفير الطاقة من خلال المسارات الأيضية. يمكن تقسيم الكربوهيدرات المعقدة ، بما في ذلك السكريات المتعددة ، إلى جلوكوز من خلال التعديل الكيميائي الحيوي ؛ ومع ذلك ، لا ينتج البشر إنزيم السليلوز ويفتقرون إلى القدرة على اشتقاق الجلوكوز من السليلوز متعدد السكريات. في البشر ، توفر هذه الجزيئات الألياف اللازمة لنقل الفضلات عبر الأمعاء الغليظة والقولون السليم. الفلورا المعوية في الأمعاء البشرية قادرة على استخلاص بعض التغذية من هذه الألياف النباتية. يتم تحويل السكريات الزائدة في الجسم إلى جليكوجين وتخزينها في الكبد والعضلات لاستخدامها لاحقًا. تُستخدم مخازن الجليكوجين لتغذية المجهودات الطويلة ، مثل الجري لمسافات طويلة ، ولتوفير الطاقة أثناء نقص الغذاء. يمكن تحويل الجليكوجين الزائد إلى دهون ، يتم تخزينها في الطبقة السفلية من جلد الثدييات للعزل وتخزين الطاقة. يتم تخزين الكربوهيدرات الزائدة القابلة للهضم بواسطة الثدييات من أجل النجاة من المجاعة والمساعدة في التنقل.

مطلب آخر مهم هو النيتروجين. يوفر تقويض البروتين مصدرًا للنيتروجين العضوي. الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية للبروتينات ، ويوفر تكسير البروتين أحماض أمينية تستخدم للوظيفة الخلوية. يصبح الكربون والنيتروجين المشتق من هذه اللبنات الأساسية للنيوكليوتيدات والأحماض النووية والبروتينات والخلايا والأنسجة. يجب التخلص من النيتروجين الزائد لأنه سام. تضيف الدهون نكهة للطعام وتعزز الشعور بالشبع أو الامتلاء. تعتبر الأطعمة الدهنية أيضًا مصادر مهمة للطاقة لأن جرامًا واحدًا من الدهون يحتوي على تسعة سعرات حرارية. الدهون مطلوبة في النظام الغذائي للمساعدة في امتصاص الفيتامينات التي تذوب في الدهون وإنتاج هرمونات تذوب في الدهون.

المواد الغذائية الأساسية

بينما يمكن لجسم الحيوان تخليق العديد من الجزيئات المطلوبة للوظيفة من السلائف العضوية ، هناك بعض العناصر الغذائية التي يجب استهلاكها من الطعام. تسمى هذه العناصر الغذائية بالمغذيات الأساسية ، بمعنى أنه يجب تناولها ، ولا يستطيع الجسم إنتاجها.

يعد حمض أوميغا 3 ألفا لينولينيك وحمض أوميغا 6 لينوليك من الأحماض الدهنية الأساسية اللازمة لصنع بعض الدهون الفسفورية الغشائية. الفيتامينات هي فئة أخرى من الجزيئات العضوية الأساسية المطلوبة بكميات صغيرة لكي تعمل العديد من الإنزيمات ، ولهذا السبب تعتبر من الإنزيمات المساعدة. يمكن أن يكون لغياب الفيتامينات أو انخفاضها تأثير كبير على الصحة ، كما هو موضح في الجداول أدناه. يجب الحصول على الفيتامينات التي تذوب في الدهون والفيتامينات القابلة للذوبان في الماء من الطعام. المعادن ، المدرجة في الجدول أدناه ، هي مغذيات أساسية غير عضوية يجب الحصول عليها من الطعام. من بين وظائفها العديدة ، تساعد المعادن في الهيكل والتنظيم وتعتبر عوامل مشتركة. يجب أيضًا شراء بعض الأحماض الأمينية من الطعام ولا يمكن تصنيعها بواسطة الجسم. هذه الأحماض الأمينية هي الأحماض الأمينية "الأساسية". يمكن لجسم الإنسان أن يصنع 11 فقط من الأحماض الأمينية العشرين المطلوبة ؛ يجب الحصول على الباقي من الطعام. يتم سرد الأحماض الأمينية الأساسية في الجدول أدناه.

الجدول ( PageIndex {1} ): فيتامينات أساسية قابلة للذوبان في الماء
فيتامينوظيفةيمكن أن تؤدي أوجه القصور إلىمصادر
فيتامين ب1 (الثيامين)يحتاجه الجسم لمعالجة الدهون والبروتينات والكربوهيدرات. يعمل الإنزيم المساعد على إزالة ثاني أكسيد الكربون2 من المركبات العضويةضعف العضلات ، البري بري: ضعف وظائف القلب ، مشاكل الجهاز العصبي المركزيالحليب واللحوم والفاصوليا المجففة والحبوب الكاملة
فيتامين ب2 (الريبوفلافين)يلعب دورًا نشطًا في عملية التمثيل الغذائي ، مما يساعد في تحويل الغذاء إلى طاقة (FAD و FMN)تشققات أو تقرحات على السطح الخارجي للشفتين (cheliosis) ؛ التهاب واحمرار اللسان. التهاب الجلد الرطب المتقشر (التهاب الجلد الدهني)اللحوم والبيض والحبوب المخصبة والخضروات
فيتامين ب3 (النياسين)يستخدمه الجسم لإطلاق الطاقة من الكربوهيدرات ومعالجة الكحول ؛ مطلوب لتخليق الهرمونات الجنسية ؛ مكون من أنزيم NAD+ و NADP+البلاجرا ، والتي يمكن أن تؤدي إلى التهاب الجلد والإسهال والخرف والموتاللحوم والبيض والحبوب والمكسرات والبطاطس
فيتامين ب5 (حمض البانتوثنيك)يساعد في إنتاج الطاقة من الأطعمة (الدهون ، على وجه الخصوص) ؛ مكون من أنزيم أإرهاق ، ضعف التنسيق ، تأخر في النمو ، تنميل ، وخز في اليدين والقدميناللحوم والحبوب الكاملة والحليب والفواكه والخضروات
فيتامين ب6 (البيريدوكسين)الفيتامين الرئيسي لمعالجة الأحماض الأمينية والدهون ؛ يساعد أيضًا في تحويل العناصر الغذائية إلى طاقةتهيج ، اكتئاب ، ارتباك ، تقرحات أو تقرحات بالفم ، فقر دم ، ارتعاش عضلياللحوم ومنتجات الألبان والحبوب الكاملة وعصير البرتقال
فيتامين ب7 (البيوتين)تستخدم في استقلاب الطاقة والأحماض الأمينية ، وتخليق الدهون ، وتفتيت الدهون. يساعد الجسم على استخدام السكر في الدمتساقط الشعر ، التهاب الجلد ، الاكتئاب ، التنميل والوخز في الأطراف. الاضطرابات العصبية العضليةاللحوم والبيض والبقوليات والخضروات الأخرى
فيتامين ب9 (حمض الفوليك)يساعد على التطور الطبيعي للخلايا ، خاصة أثناء نمو الجنين ؛ يساعد على استقلاب الأحماض النووية والأمينيةيرتبط النقص أثناء الحمل بعيوب خلقية ، مثل عيوب الأنبوب العصبي وفقر الدمالخضار الورقية الخضراء والقمح الكامل والفواكه والمكسرات والبقوليات
فيتامين ب12 (كوبالامين)يحافظ على صحة الجهاز العصبي ويساعد في تكوين خلايا الدم ؛ أنزيم في استقلاب الحمض النوويفقر الدم ، الاضطرابات العصبية ، التنميل ، فقدان التوازناللحوم والبيض والمنتجات الحيوانية
فيتامين ج (حمض الأسكوربيك)يساعد في الحفاظ على النسيج الضام: العظام والغضاريف وعاج الأسنان. يقوي جهاز المناعةالاسقربوط الذي يؤدي إلى النزيف والشعر وتساقط الأسنان. تورم وآلام المفاصل. تأخر التئام الجروحفواكه حمضيات ، بروكلي ، طماطم ، فلفل أحمر حلو

الجدول ( PageIndex {2} ): فيتامينات أساسية قابلة للذوبان في الدهون

فيتامينوظيفةيمكن أن تؤدي أوجه القصور إلىمصادر
فيتامين أ (الريتينول)حاسم لنمو العظام والأسنان والجلد. يساعد في الحفاظ على البصر ، ويعزز جهاز المناعة ، وتطور الجنين ، والتعبير الجينيالعمى الليلي واضطرابات الجلد وضعف المناعةخضروات ذات أوراق خضراء داكنة ، خضروات برتقالية صفراء ، حليب ، زبدة
فيتامين دضروري لامتصاص الكالسيوم من أجل نمو العظام وقوتها ؛ يحافظ على نظام عصبي مستقر. يحافظ على نبضات قلب طبيعية وقوية ؛ يساعد في تخثر الدمالكساح وتلين العظام والمناعةزيت كبد سمك القد والحليب وصفار البيض
فيتامين هـ (توكوفيرول)يقلل الضرر التأكسدي للخلايا ، ويمنع تلف الرئة من الملوثات ؛ حيوية لجهاز المناعةالنقص نادر. فقر الدم وتنكس الجهاز العصبيزيت جنين القمح ، زيوت نباتية غير مكررة ، مكسرات ، بذور ، حبوب
فيتامين ك (فيلوكينون)ضروري لتخثر الدمالنزيف والكدمات سهلةالخضار الورقية الخضراء ، الشاي
الجدول ( PageIndex {3} ): المعادن ووظيفتها في جسم الإنسان
المعدنيةوظيفةيمكن أن تؤدي أوجه القصور إلىمصادر
* الكالسيوممطلوب لوظيفة العضلات والعصبونات ؛ صحة القلب؛ يبني العظام ويدعم تكوين خلايا الدم ووظيفتها ؛ وظيفة العصبهشاشة العظام والكساح وتشنجات العضلات وضعف النموالحليب والزبادي والأسماك والخضروات الورقية والبقوليات
* الكلورمطلوب لإنتاج حمض الهيدروكلوريك (HCl) في وظيفة المعدة والأعصاب. التوازن الاسموزيتقلصات عضلية ، اضطرابات مزاجية ، قلة الشهيةملح الطعام
النحاس (كميات ضئيلة)المكون المطلوب للعديد من إنزيمات الأكسدة والاختزال ، بما في ذلك السيتوكروم سي أوكسيديز ؛ العامل المساعد لتخليق الهيموجلوبيننقص النحاس نادركبدة ، محار ، كاكاو ، شوكولاتة ، سمسم ، مكسرات
اليودمطلوب لتخليق هرمونات الغدة الدرقيةتضخم الغدة الدرقيةالمأكولات البحرية والملح المعالج باليود ومنتجات الألبان
حديدمطلوب للعديد من البروتينات والإنزيمات ، ولا سيما الهيموجلوبين ، للوقاية من فقر الدمفقر الدم الذي يسبب ضعف التركيز والتعب وضعف وظائف المناعةاللحوم الحمراء والخضروات الورقية والأسماك (التونة والسلمون) والبيض والفواكه المجففة والفول والحبوب الكاملة
*المغنيسيومالعامل المشترك المطلوب لتشكيل ATP ؛ تكوين العظام؛ وظائف الغشاء الطبيعي وظيفة العضلاتاضطرابات المزاج وتشنجات عضليةالحبوب الكاملة والخضروات الورقية الخضراء
المنغنيز (كميات ضئيلة)عامل مساعد في وظائف الإنزيم. كميات التتبع مطلوبةمن النادر حدوث نقص في المنغنيزشائع في معظم الأطعمة
الموليبدينوم (كميات ضئيلة)يعمل كعامل مساعد لثلاثة إنزيمات أساسية في البشر: أوكسيديز الكبريتيت ، أوكسيديز الزانثين ، والألدهيد أوكسيديزنقص الموليبدينوم نادر الحدوث
* الفوسفورمكون من مكونات العظام والأسنان. يساعد على تنظيم التوازن الحمضي القاعدي ؛ تخليق النوكليوتيداتضعف وتشوهات العظام وفقدان الكالسيومالحليب والجبن الصلب والحبوب الكاملة واللحوم
* البوتاسيومحيوي لوظيفة العضلات والقلب والأعصاباضطراب ضربات القلب ، ضعف العضلاتبقوليات ، قشر بطاطس ، طماطم ، موز
السيلينيوم (كميات ضئيلة)عامل مساعد ضروري لنشاط الإنزيمات المضادة للأكسدة مثل الجلوتاثيون بيروكسيديز ؛ كميات التتبع مطلوبةنقص السيلينيوم نادر الحدوثشائع في معظم الأطعمة
*صوديومالمنحل بالكهرباء الجهازي المطلوب للعديد من الوظائف ؛ التوازن الحمضي القاعدي توازن الماء؛ وظيفة العصبتقلصات عضلية ، تعب ، قلة الشهيةملح الطعام
الزنك (كميات ضئيلة)مطلوب للعديد من الإنزيمات مثل كربوكسي ببتيداز وكحول نازعة هيدروجين الكبد وكربونيك أنهيدرازيمكن أن يؤدي فقر الدم وضعف التئام الجروح إلى قصر القامةشائع في معظم الأطعمة
* مطلوب أكثر من 200 ملغ / يوم

الجدول ( PageIndex {4} ): الأحماض الأمينية الأساسية

الأحماض الأمينية التي يجب تناولهاالأحماض الأمينية التي يبنيها الجسم
إيزولوسينألانين
ليسينسيلينوسيستين
ليسينالأسبارتاتي
ميثيونينسيستين
فينيل ألانينالغلوتامات
التربتوفانجليكاين
فالينبرولين
الهيستيدين *سيرين
ثريونينتيروزين
أرجينين *الهليون
* يمكن لجسم الإنسان أن يصنع الهيستيدين والأرجينين ، ولكن ليس بالكميات المطلوبة ، خاصة للأطفال في مرحلة النمو.

طاقة الغذاء و ATP

تحتاج الحيوانات إلى الغذاء للحصول على الطاقة والحفاظ على التوازن. الاستتباب هو قدرة النظام على الحفاظ على بيئة داخلية مستقرة حتى في مواجهة التغيرات الخارجية للبيئة. على سبيل المثال ، درجة حرارة الجسم الطبيعية للإنسان هي 37 درجة مئوية (98.6 درجة فهرنهايت). يحافظ البشر على درجة الحرارة هذه حتى عندما تكون درجة الحرارة الخارجية ساخنة أو باردة. يتطلب الأمر طاقة للحفاظ على درجة حرارة الجسم ، وتحصل الحيوانات على هذه الطاقة من الطعام.

المصدر الأساسي للطاقة للحيوانات هو الكربوهيدرات ، وخاصة الجلوكوز. يسمى الجلوكوز وقود الجسم. يتم تحويل الكربوهيدرات القابلة للهضم في النظام الغذائي للحيوان إلى جزيئات الجلوكوز من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية التقويضية.

الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ، أو ATP ، هو عملة الطاقة الأولية في الخلايا ؛ يخزن ATP الطاقة في روابط إستر الفوسفات. يطلق ATP الطاقة عندما تنكسر روابط phosphodiester ويتحول ATP إلى ADP ومجموعة الفوسفات. ينتج ATP عن طريق التفاعلات التأكسدية في السيتوبلازم والميتوكوندريا في الخلية ، حيث تخضع الكربوهيدرات والبروتينات والدهون لسلسلة من التفاعلات الأيضية تسمى مجتمعة التنفس الخلوي. على سبيل المثال ، التحلل السكري عبارة عن سلسلة من التفاعلات التي يتم فيها تحويل الجلوكوز إلى حمض البيروفيك ويتم نقل بعض طاقته الكيميائية الكامنة إلى NADH و ATP.

ATP مطلوب لجميع الوظائف الخلوية. يتم استخدامه لبناء الجزيئات العضوية اللازمة للخلايا والأنسجة ؛ يوفر الطاقة لتقلص العضلات ولإرسال الإشارات الكهربائية في الجهاز العصبي. عندما تتوافر كمية من ATP تتجاوز متطلبات الجسم ، يستخدم الكبد الفائض من ATP والجلوكوز الزائد لإنتاج جزيئات تسمى الجليكوجين. الجليكوجين هو شكل بوليمري من الجلوكوز ويتم تخزينه في خلايا الكبد والعضلات الهيكلية. عندما ينخفض ​​سكر الدم ، يفرز الكبد الجلوكوز من مخازن الجليكوجين. تقوم عضلات الهيكل العظمي بتحويل الجليكوجين إلى جلوكوز أثناء التمرين المكثف. تعتبر عملية تحويل الجلوكوز والـ ATP الزائد إلى جليكوجين وتخزين الطاقة الزائدة خطوة مهمة من الناحية التطورية في مساعدة الحيوانات على التعامل مع التنقل ونقص الغذاء والمجاعة.

الاتصال اليومي: السمنة

السمنة هي مصدر قلق صحي كبير في الولايات المتحدة ، وهناك تركيز متزايد على الحد من السمنة والأمراض التي قد تؤدي إليها ، مثل مرض السكري من النوع 2 ، وسرطان القولون والثدي ، وأمراض القلب والأوعية الدموية. كيف يساهم الطعام المستهلك في السمنة؟

الأطعمة الدهنية كثيفة السعرات الحرارية ، مما يعني أنها تحتوي على سعرات حرارية أكثر لكل وحدة كتلة من الكربوهيدرات أو البروتينات. يحتوي جرام واحد من الكربوهيدرات على أربعة سعرات حرارية ، ويحتوي جرام واحد من البروتين على أربعة سعرات حرارية ، ويحتوي جرام واحد من الدهون على تسعة سعرات حرارية. تميل الحيوانات إلى البحث عن الأطعمة الغنية بالدهون لمحتواها العالي من الطاقة.

يتم التحكم في إشارات الجوع ("وقت الأكل") والشبع ("وقت التوقف عن الأكل") في منطقة ما تحت المهاد في الدماغ. تميل الأطعمة الغنية بالأحماض الدهنية إلى تعزيز الشبع أكثر من الأطعمة الغنية بالكربوهيدرات فقط.

يستخدم الكبد الكربوهيدرات الزائدة و ATP لتصنيع الجليكوجين. يستخدم البيروفات الناتج أثناء تحلل السكر لتكوين الأحماض الدهنية. عندما يكون هناك جلوكوز في الجسم أكثر من المطلوب ، يتم تحويل البيروفات الزائدة الناتجة إلى جزيئات تؤدي في النهاية إلى تخليق الأحماض الدهنية داخل الجسم. يتم تخزين هذه الأحماض الدهنية في الخلايا الدهنية - الخلايا الدهنية في جسم الثدييات التي يتمثل دورها الأساسي في تخزين الدهون لاستخدامها لاحقًا.

من المهم ملاحظة أن بعض الحيوانات تستفيد من السمنة. تحتاج الدببة القطبية والفقمات إلى دهون الجسم للعزل ولمنعها من فقدان حرارة الجسم خلال فصول الشتاء في القطب الشمالي. عندما يكون الطعام نادرًا ، توفر دهون الجسم المخزنة الطاقة للحفاظ على التوازن. تمنع الدهون المجاعة في الثدييات ، مما يسمح لها بالحصول على الطاقة عندما لا يتوفر الغذاء بشكل يومي ؛ يتم تخزين الدهون عند تناول كمية كبيرة من الطعام أو عند توفر الكثير من الطعام.

يجب أن يكون النظام الغذائي الحيواني متوازنًا ويلبي احتياجات الجسم. الكربوهيدرات والبروتينات والدهون هي المكونات الأساسية للغذاء. بعض العناصر الغذائية الأساسية مطلوبة للوظيفة الخلوية ولكن لا يمكن أن ينتجها جسم الحيوان. وتشمل هذه الفيتامينات والمعادن وبعض الأحماض الدهنية وبعض الأحماض الأمينية. يتم تخزين كمية الطعام التي يتم تناولها بكميات أكثر من اللازم على هيئة جليكوجين في الكبد وخلايا العضلات ، وفي الخلايا الدهنية. يمكن أن يؤدي تخزين الدهون الزائدة إلى السمنة ومشاكل صحية خطيرة. ATP هي عملة الطاقة في الخلية ويتم الحصول عليها من المسارات الأيضية. يتم تخزين الكربوهيدرات والطاقة الزائدة على شكل جليكوجين في الجسم.

المغذيات الأساسية
المغذيات التي لا يستطيع الجسم تصنيعها ؛ يجب الحصول عليها من الطعام
المعدنية
جزيء عنصري غير عضوي يؤدي أدوارًا مهمة في الجسم
فيتامين
مادة عضوية ضرورية بكميات صغيرة للحفاظ على الحياة

34.2 التغذية وإنتاج الطاقة

نظرًا لتنوع الحياة الحيوانية على كوكبنا ، فليس من المستغرب أن يختلف النظام الغذائي للحيوانات أيضًا بشكل كبير. النظام الغذائي الحيواني هو مصدر المواد اللازمة لبناء الحمض النووي والجزيئات المعقدة الأخرى اللازمة للنمو والصيانة والتكاثر بشكل جماعي تسمى هذه العمليات التخليق الحيوي. النظام الغذائي هو أيضًا مصدر المواد لإنتاج ATP في الخلايا. يجب أن يكون النظام الغذائي متوازنًا لتوفير المعادن والفيتامينات اللازمة للوظيفة الخلوية.


متطلبات الغذاء

ما هي المتطلبات الأساسية للغذاء الحيواني؟ يجب أن يكون النظام الغذائي الحيواني متوازنًا جيدًا وأن يوفر العناصر الغذائية اللازمة لوظيفة الجسم والمعادن والفيتامينات اللازمة للحفاظ على الهيكل والتنظيم الضروريين للصحة الجيدة والقدرة على الإنجاب. هذه المتطلبات للإنسان موضحة بيانياً في الشكل

بالنسبة للبشر ، يشمل النظام الغذائي المتوازن الفواكه والخضروات والحبوب والبروتين. (الائتمان: وزارة الزراعة الأمريكية)


178 التغذية وإنتاج الطاقة

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • اشرح لماذا يجب أن يكون النظام الغذائي للحيوان متوازنًا ويلبي احتياجات الجسم
  • تحديد المكونات الأساسية للغذاء
  • وصف العناصر الغذائية الأساسية المطلوبة للوظيفة الخلوية التي لا يمكن لجسم الحيوان تصنيعها
  • اشرح كيف يتم إنتاج الطاقة من خلال النظام الغذائي والهضم
  • صف كيف يتم تخزين الكربوهيدرات والطاقة الزائدة في الجسم

نظرًا لتنوع الحياة الحيوانية على كوكبنا ، فليس من المستغرب أن يختلف النظام الغذائي للحيوانات أيضًا بشكل كبير. النظام الغذائي الحيواني هو مصدر المواد اللازمة لبناء الحمض النووي والجزيئات المعقدة الأخرى اللازمة للنمو والصيانة والتكاثر بشكل جماعي تسمى هذه العمليات التخليق الحيوي. النظام الغذائي هو أيضًا مصدر المواد لإنتاج ATP في الخلايا. يجب أن يكون النظام الغذائي متوازنًا لتوفير المعادن والفيتامينات اللازمة للوظيفة الخلوية.

متطلبات الغذاء

ما هي المتطلبات الأساسية للغذاء الحيواني؟ يجب أن يكون النظام الغذائي الحيواني متوازنًا جيدًا وأن يوفر العناصر الغذائية اللازمة لوظيفة الجسم والمعادن والفيتامينات اللازمة للحفاظ على الهيكل والتنظيم الضروريين للصحة الجيدة والقدرة على الإنجاب. هذه المتطلبات للإنسان موضحة بيانياً في (الشكل)


تتمثل الخطوة الأولى في ضمان تلبية الاحتياجات الغذائية لجسمك في الوعي بمجموعات الطعام والعناصر الغذائية التي توفرها. لمعرفة المزيد حول كل مجموعة غذائية والكميات اليومية الموصى بها ، استكشف هذا الموقع التفاعلي من قبل وزارة الزراعة الأمريكية.

لنتحرك! حملة السمنة هي وباء متنام ومعدل السمنة بين الأطفال آخذ في الارتفاع بسرعة في الولايات المتحدة. لمكافحة السمنة لدى الأطفال وضمان حصول الأطفال على بداية صحية في الحياة ، أطلقت السيدة الأولى ميشيل أوباما مبادرة Let’s Move! الحملة الانتخابية. الهدف من هذه الحملة هو تثقيف الآباء ومقدمي الرعاية حول توفير التغذية الصحية وتشجيع أنماط الحياة النشطة للأجيال القادمة. يهدف هذا البرنامج إلى إشراك المجتمع بأكمله ، بما في ذلك الآباء والمعلمين ومقدمي الرعاية الصحية لضمان حصول الأطفال على الأطعمة الصحية - المزيد من الفواكه والخضروات والحبوب الكاملة - واستهلاك سعرات حرارية أقل من الأطعمة المصنعة. الهدف الآخر هو ضمان ممارسة الأطفال للنشاط البدني. مع زيادة مشاهدة التلفزيون والأنشطة الثابتة مثل ألعاب الفيديو ، أصبحت أنماط الحياة المستقرة هي القاعدة. اعرف المزيد على https://letsmove.obamawhitehouse.archives.gov.

السلائف العضوية

يجب أن تأتي الجزيئات العضوية اللازمة لبناء المواد والأنسجة الخلوية من الغذاء. الكربوهيدرات أو السكريات هي المصدر الأساسي للكربون العضوي في جسم الحيوان. أثناء الهضم ، تتحلل الكربوهيدرات القابلة للهضم إلى جلوكوز وتستخدم لتوفير الطاقة من خلال المسارات الأيضية. يمكن تقسيم الكربوهيدرات المعقدة ، بما في ذلك السكريات ، إلى جلوكوز من خلال التعديل الكيميائي الحيوي ، ومع ذلك ، لا ينتج البشر إنزيم السليلوز ويفتقرون إلى القدرة على اشتقاق الجلوكوز من السليلوز متعدد السكريات. في البشر ، توفر هذه الجزيئات الألياف اللازمة لنقل الفضلات عبر الأمعاء الغليظة والقولون السليم. الفلورا المعوية في الأمعاء البشرية قادرة على استخلاص بعض التغذية من هذه الألياف النباتية. يتم تحويل السكريات الزائدة في الجسم إلى جليكوجين وتخزينها في الكبد والعضلات لاستخدامها لاحقًا. تُستخدم مخازن الجليكوجين لتغذية المجهودات الطويلة ، مثل الجري لمسافات طويلة ، ولتوفير الطاقة أثناء نقص الغذاء. يمكن تحويل الجليكوجين الزائد إلى دهون ، يتم تخزينها في الطبقة السفلية من جلد الثدييات للعزل وتخزين الطاقة. يتم تخزين الكربوهيدرات الزائدة القابلة للهضم بواسطة الثدييات من أجل النجاة من المجاعة والمساعدة في التنقل.

مطلب آخر مهم هو النيتروجين. يوفر تقويض البروتين مصدرًا للنيتروجين العضوي. الأحماض الأمينية هي اللبنات الأساسية للبروتينات ، ويوفر تكسير البروتين أحماض أمينية تستخدم للوظيفة الخلوية. يصبح الكربون والنيتروجين المشتق من هذه اللبنات الأساسية للنيوكليوتيدات والأحماض النووية والبروتينات والخلايا والأنسجة. يجب إخراج النيتروجين الزائد لأنه سام. تضيف الدهون نكهة للطعام وتعزز الشعور بالشبع أو الامتلاء. تعتبر الأطعمة الدهنية أيضًا مصادر مهمة للطاقة لأن جرامًا واحدًا من الدهون يحتوي على تسعة سعرات حرارية. الدهون مطلوبة في النظام الغذائي للمساعدة في امتصاص الفيتامينات التي تذوب في الدهون وإنتاج هرمونات تذوب في الدهون.

المواد الغذائية الأساسية

بينما يمكن لجسم الحيوان تخليق العديد من الجزيئات المطلوبة للوظيفة من السلائف العضوية ، هناك بعض العناصر الغذائية التي يجب استهلاكها من الطعام. تسمى هذه العناصر الغذائية بالمغذيات الأساسية ، بمعنى أنه يجب تناولها ، ولا يستطيع الجسم إنتاجها.

يعد حمض أوميغا 3 ألفا لينولينيك وحمض أوميغا 6 لينوليك من الأحماض الدهنية الأساسية اللازمة لصنع بعض الدهون الفسفورية الغشائية. الفيتامينات هي فئة أخرى من الجزيئات العضوية الأساسية المطلوبة بكميات صغيرة لكي تعمل العديد من الإنزيمات ، ولهذا السبب تعتبر أنزيمات مساعدة. يمكن أن يكون لغياب الفيتامينات أو انخفاضها تأثير كبير على الصحة ، كما هو موضح في (الشكل) و (الشكل). يجب الحصول على الفيتامينات التي تذوب في الدهون والفيتامينات القابلة للذوبان في الماء من الطعام. المعادن ، المدرجة في (الشكل) ، هي مغذيات أساسية غير عضوية يجب الحصول عليها من الطعام. من بين وظائفها العديدة ، تساعد المعادن في البنية والتنظيم وتعتبر عوامل مساعدة. يجب أيضًا شراء بعض الأحماض الأمينية من الطعام ولا يمكن تصنيعها بواسطة الجسم. هذه الأحماض الأمينية هي الأحماض الأمينية "الأساسية". يمكن لجسم الإنسان أن يصنع 11 فقط من 20 حمضًا أمينيًا مطلوبًا ، والباقي يجب الحصول عليه من الطعام. يتم سرد الأحماض الأمينية الأساسية في (الشكل).

فيتامينات أساسية قابلة للذوبان في الماء
فيتامين وظيفة يمكن أن تؤدي أوجه القصور إلى مصادر
فيتامين ب1 (الثيامين) يحتاجه الجسم لمعالجة الدهون والبروتينات والكربوهيدرات ، يعمل الإنزيم المساعد على إزالة ثاني أكسيد الكربون2 من المركبات العضوية ضعف العضلات ، البري بري: ضعف وظائف القلب ، مشاكل الجهاز العصبي المركزي الحليب واللحوم والفاصوليا المجففة والحبوب الكاملة
فيتامين ب2 (الريبوفلافين) يلعب دورًا نشطًا في عملية التمثيل الغذائي ، مما يساعد في تحويل الغذاء إلى طاقة (FAD و FMN) تشققات أو تقرحات على السطح الخارجي للشفتين (cheliosis) ، التهاب واحمرار في اللسان ، رطوبة في الجلد ، قشور التهاب الجلد (التهاب الجلد الدهني) اللحوم والبيض والحبوب المخصبة والخضروات
فيتامين ب3 (النياسين) يستخدمه الجسم لإطلاق الطاقة من الكربوهيدرات ومعالجة الكحول اللازمة لتخليق الهرمونات الجنسية المكونة من الإنزيم المساعد NAD + و NADP + البلاجرا ، والتي يمكن أن تؤدي إلى التهاب الجلد والإسهال والخرف والموت اللحوم والبيض والحبوب والمكسرات والبطاطس
فيتامين ب5 (حمض البانتوثنيك) يساعد في إنتاج الطاقة من الأطعمة (الدهون ، على وجه الخصوص) مكون من الإنزيم المساعد أ إرهاق ، ضعف التنسيق ، تأخر في النمو ، تنميل ، وخز في اليدين والقدمين اللحوم والحبوب الكاملة والحليب والفواكه والخضروات
فيتامين ب6 (البيريدوكسين) يساعد الفيتامين الأساسي لمعالجة الأحماض الأمينية والدهون أيضًا على تحويل العناصر الغذائية إلى طاقة تهيج ، اكتئاب ، ارتباك ، تقرحات أو تقرحات بالفم ، فقر دم ، ارتعاش عضلي اللحوم ومنتجات الألبان والحبوب الكاملة وعصير البرتقال
فيتامين ب7 (البيوتين) يستخدم في استقلاب الطاقة والأحماض الأمينية وتكوين الدهون وتكسير الدهون يساعد الجسم على استخدام السكر في الدم تساقط الشعر ، التهاب الجلد ، الاكتئاب ، التنميل والوخز في الأطراف والاضطرابات العصبية العضلية اللحوم والبيض والبقوليات والخضروات الأخرى
فيتامين ب9 (حمض الفوليك) يساعد على التطور الطبيعي للخلايا ، وخاصة أثناء نمو الجنين ، ويساعد على استقلاب الأحماض النووية والأمينية يرتبط النقص أثناء الحمل بعيوب خلقية ، مثل عيوب الأنبوب العصبي وفقر الدم الخضار الورقية الخضراء والقمح الكامل والفواكه والمكسرات والبقوليات
فيتامين ب12 (كوبالامين) يحافظ على صحة الجهاز العصبي ويساعد في تكوين خلايا الدم المساعدة في استقلاب الحمض النووي فقر الدم ، الاضطرابات العصبية ، التنميل ، فقدان التوازن اللحوم والبيض والمنتجات الحيوانية
فيتامين ج (حمض الأسكوربيك) يساعد في الحفاظ على النسيج الضام: العظام والغضاريف والعاج يقوي جهاز المناعة الاسقربوط ، الذي يؤدي إلى النزيف وتساقط الشعر والأسنان وآلام المفاصل وتورمها يؤخر التئام الجروح فواكه حمضيات ، بروكلي ، طماطم ، فلفل أحمر حلو
فيتامينات أساسية قابلة للذوبان في الدهون
فيتامين وظيفة يمكن أن تؤدي أوجه القصور إلى مصادر
فيتامين أ (الريتينول) ضروري لنمو العظام والأسنان والجلد يساعد في الحفاظ على البصر ، ويعزز جهاز المناعة ، وتطور الجنين ، والتعبير الجيني العمى الليلي واضطرابات الجلد وضعف المناعة خضروات ذات أوراق خضراء داكنة ، خضروات برتقالية صفراء ، فواكه ، لبن ، زبدة
فيتامين د ضروري لامتصاص الكالسيوم من أجل نمو العظام وقوتها يحافظ على استقرار الجهاز العصبي ويحافظ على نبضات قلب طبيعية وقوية تساعد في تخثر الدم الكساح وتلين العظام والمناعة زيت كبد سمك القد والحليب وصفار البيض
فيتامين هـ (توكوفيرول) يقلل الضرر التأكسدي للخلايا ويمنع تلف الرئة من الملوثات الحيوية لجهاز المناعة نقص نادر فقر الدم ، تنكس الجهاز العصبي زيت جنين القمح ، زيوت نباتية غير مكررة ، مكسرات ، بذور ، حبوب
فيتامين ك (فيلوكينون) ضروري لتخثر الدم النزيف والكدمات سهلة الخضار الورقية الخضراء والشاي


المعادن ووظيفتها في جسم الإنسان
المعدنية وظيفة يمكن أن تؤدي أوجه القصور إلى مصادر
* الكالسيوم ضروري لوظيفة العضلات والأعصاب ، صحة القلب تبني العظام وتدعم تخليق خلايا الدم ووظيفة الأعصاب هشاشة العظام والكساح وتشنجات العضلات وضعف النمو الحليب والزبادي والأسماك والخضروات الورقية والبقوليات
* الكلور مطلوب لإنتاج حمض الهيدروكلوريك (HCl) في المعدة والتوازن التناضحي لوظيفة الأعصاب تقلصات عضلية ، اضطرابات مزاجية ، قلة الشهية ملح الطعام
النحاس (كميات ضئيلة) المكون المطلوب للعديد من إنزيمات الأكسدة والاختزال ، بما في ذلك العامل المساعد سيتوكروم سي أوكسيديز لتخليق الهيموجلوبين نقص النحاس نادر كبدة ، محار ، كاكاو ، شوكولاتة ، سمسم ، مكسرات
اليود مطلوب لتخليق هرمونات الغدة الدرقية تضخم الغدة الدرقية المأكولات البحرية والملح المعالج باليود ومنتجات الألبان
حديد مطلوب للعديد من البروتينات والإنزيمات ، لا سيما الهيموجلوبين ، للوقاية من فقر الدم فقر الدم الذي يسبب ضعف التركيز والإرهاق وضعف وظائف المناعة اللحوم الحمراء والخضروات الورقية والأسماك (التونة والسلمون) والبيض والفواكه المجففة والفول والحبوب الكاملة
*المغنيسيوم العامل المساعد المطلوب لتكوين العظام ATP تكوين العظام وظائف الغشاء الطبيعي وظيفة العضلات اضطرابات المزاج وتشنجات عضلية الحبوب الكاملة والخضروات الورقية الخضراء
المنغنيز (كميات ضئيلة) عامل مساعد في وظائف الإنزيم مطلوب كميات ضئيلة من النادر حدوث نقص في المنغنيز شائع في معظم الأطعمة
الموليبدينوم (كميات ضئيلة) يعمل كعامل مساعد لثلاثة إنزيمات أساسية في البشر: أوكسيديز الكبريتيت ، أوكسيديز الزانثين ، والألدهيد أوكسيديز نقص الموليبدينوم نادر الحدوث
* الفوسفور يساعد أحد مكونات العظام والأسنان على تنظيم تكوين النوكليوتيدات في توازن الحمض القاعدي ضعف وتشوهات العظام وفقدان الكالسيوم الحليب والجبن الصلب والحبوب الكاملة واللحوم
* البوتاسيوم حيوي لوظيفة العضلات والقلب والأعصاب اضطراب ضربات القلب ، ضعف العضلات بقوليات ، قشر بطاطس ، طماطم ، موز
السيلينيوم (كميات ضئيلة) عامل مساعد ضروري لنشاط الإنزيمات المضادة للأكسدة مثل كميات ضئيلة من الجلوتاثيون بيروكسيديز. نقص السيلينيوم نادر الحدوث شائع في معظم الأطعمة
*صوديوم المنحل بالكهرباء الجهازي المطلوب للعديد من الوظائف التوازن الحمضي القاعدي وظيفة العصب توازن الماء تقلصات عضلية ، تعب ، قلة الشهية ملح الطعام
الزنك (كميات ضئيلة) مطلوب للعديد من الإنزيمات مثل كربوكسي ببتيداز وكحول نازعة هيدروجين الكبد وكربونيك أنهيدراز يمكن أن يؤدي فقر الدم وضعف التئام الجروح إلى قصر القامة شائع في معظم الأطعمة
* مطلوب أكثر من 200 ملغ / يوم
الأحماض الأمينية الأساسية
الأحماض الأمينية التي يجب تناولها الأحماض الأمينية التي يبنيها الجسم
إيزولوسين ألانين
ليسين سيلينوسيستين
ليسين الأسبارتاتي
ميثيونين سيستين
فينيل ألانين الغلوتامات
التربتوفان جليكاين
فالين برولين
الهيستيدين * سيرين
ثريونين تيروزين
أرجينين * الهليون
* يمكن لجسم الإنسان أن يصنع الهيستيدين والأرجينين ، ولكن ليس بالكميات المطلوبة ، خاصة للأطفال في مرحلة النمو.

طاقة الغذاء و ATP

تحتاج الحيوانات إلى الغذاء للحصول على الطاقة والحفاظ على التوازن. الاستتباب هو قدرة النظام على الحفاظ على بيئة داخلية مستقرة حتى في مواجهة التغيرات الخارجية للبيئة. على سبيل المثال ، درجة حرارة الجسم الطبيعية للإنسان هي 37 درجة مئوية (98.6 درجة فهرنهايت). يحافظ البشر على درجة الحرارة هذه حتى عندما تكون درجة الحرارة الخارجية ساخنة أو باردة. يتطلب الأمر طاقة للحفاظ على درجة حرارة الجسم ، وتحصل الحيوانات على هذه الطاقة من الطعام.

المصدر الأساسي للطاقة للحيوانات هو الكربوهيدرات ، وخاصة الجلوكوز. يسمى الجلوكوز وقود الجسم. يتم تحويل الكربوهيدرات القابلة للهضم في النظام الغذائي للحيوان إلى جزيئات الجلوكوز من خلال سلسلة من التفاعلات الكيميائية التقويضية.

الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ، أو ATP ، هو عملة الطاقة الأولية في الخلايا التي تخزن ATP الطاقة في روابط إستر الفوسفات. يطلق ATP الطاقة عندما تنكسر روابط phosphodiester ويتحول ATP إلى ADP ومجموعة الفوسفات. ينتج ATP عن طريق التفاعلات التأكسدية في السيتوبلازم والميتوكوندريا في الخلية ، حيث تخضع الكربوهيدرات والبروتينات والدهون لسلسلة من التفاعلات الأيضية تسمى مجتمعة التنفس الخلوي. على سبيل المثال ، التحلل السكري عبارة عن سلسلة من التفاعلات التي يتم فيها تحويل الجلوكوز إلى حمض البيروفيك ويتم نقل بعض طاقته الكيميائية الكامنة إلى NADH و ATP.

ATP مطلوب لجميع الوظائف الخلوية. يتم استخدامه لبناء الجزيئات العضوية المطلوبة للخلايا والأنسجة ويوفر الطاقة لتقلص العضلات ولإرسال الإشارات الكهربائية في الجهاز العصبي. عندما تتوافر كمية من ATP تتجاوز متطلبات الجسم ، يستخدم الكبد الفائض من ATP والجلوكوز الزائد لإنتاج جزيئات تسمى الجليكوجين. الجليكوجين هو شكل بوليمري من الجلوكوز ويتم تخزينه في خلايا الكبد والعضلات الهيكلية. عندما ينخفض ​​سكر الدم ، يقوم الكبد بإفراز الجلوكوز من مخازن الجليكوجين. تقوم عضلات الهيكل العظمي بتحويل الجليكوجين إلى جلوكوز أثناء التمرين المكثف. تعتبر عملية تحويل الجلوكوز والـ ATP الزائد إلى جليكوجين وتخزين الطاقة الزائدة خطوة مهمة من الناحية التطورية في مساعدة الحيوانات على التعامل مع التنقل ونقص الغذاء والمجاعة.

السمنة السمنة هي مصدر قلق صحي كبير في الولايات المتحدة ، وهناك تركيز متزايد على الحد من السمنة والأمراض التي قد تؤدي إليها ، مثل مرض السكري من النوع 2 ، وسرطان القولون والثدي ، وأمراض القلب والأوعية الدموية. كيف يساهم الطعام المستهلك في السمنة؟

الأطعمة الدهنية كثيفة السعرات الحرارية ، مما يعني أنها تحتوي على سعرات حرارية أكثر لكل وحدة كتلة من الكربوهيدرات أو البروتينات. يحتوي جرام واحد من الكربوهيدرات على أربعة سعرات حرارية ، ويحتوي جرام واحد من البروتين على أربعة سعرات حرارية ، ويحتوي جرام واحد من الدهون على تسعة سعرات حرارية. تميل الحيوانات إلى البحث عن الأطعمة الغنية بالدهون لمحتواها العالي من الطاقة.

يتم التحكم في إشارات الجوع ("وقت الأكل") والشبع ("وقت التوقف عن الأكل") في منطقة ما تحت المهاد في الدماغ. تميل الأطعمة الغنية بالأحماض الدهنية إلى تعزيز الشبع أكثر من الأطعمة الغنية بالكربوهيدرات فقط.

يستخدم الكبد الكربوهيدرات الزائدة و ATP لتصنيع الجليكوجين. يستخدم البيروفات الناتج أثناء تحلل السكر لتكوين الأحماض الدهنية. عندما يكون هناك جلوكوز في الجسم أكثر من المطلوب ، يتم تحويل البيروفات الزائدة الناتجة إلى جزيئات تؤدي في النهاية إلى تخليق الأحماض الدهنية داخل الجسم. يتم تخزين هذه الأحماض الدهنية في الخلايا الدهنية - الخلايا الدهنية في جسم الثدييات التي يتمثل دورها الأساسي في تخزين الدهون لاستخدامها لاحقًا.

من المهم ملاحظة أن بعض الحيوانات تستفيد من السمنة. تحتاج الدببة القطبية والفقمات إلى دهون الجسم للعزل ولمنعها من فقدان حرارة الجسم خلال فصول الشتاء في القطب الشمالي. عندما يكون الطعام نادرًا ، توفر دهون الجسم المخزنة الطاقة للحفاظ على التوازن. تمنع الدهون المجاعة في الثدييات ، مما يسمح لها بالوصول إلى الطاقة عندما لا يكون الطعام متوفرًا بشكل يومي ، يتم تخزين الدهون عند إجراء عملية قتل كبيرة أو توفر الكثير من الطعام.

ملخص القسم

يجب أن يكون النظام الغذائي الحيواني متوازنًا ويلبي احتياجات الجسم. الكربوهيدرات والبروتينات والدهون هي المكونات الأساسية للغذاء. بعض العناصر الغذائية الأساسية مطلوبة للوظيفة الخلوية ولكن لا يمكن أن ينتجها جسم الحيوان. وتشمل هذه الفيتامينات والمعادن وبعض الأحماض الدهنية وبعض الأحماض الأمينية. Food intake in more than necessary amounts is stored as glycogen in the liver and muscle cells, and in fat cells. يمكن أن يؤدي تخزين الدهون الزائدة إلى السمنة ومشاكل صحية خطيرة. ATP is the energy currency of the cell and is obtained from the metabolic pathways. Excess carbohydrates and energy are stored as glycogen in the body.

راجع الأسئلة

لا اله الا الله احنا ناقصين اللود كامل صار هاي لوز؟

  1. Essential nutrients can be synthesized by the body.
  2. Vitamins are required in small quantities for bodily function.
  3. Some amino acids can be synthesized by the body, while others need to be obtained from diet.
  4. Vitamins come in two categories: fat-soluble and water-soluble.

Which of the following is a water-soluble vitamin?

What is the primary fuel for the body?

Excess glucose is stored as ________.

Many distance runners “carb load” the day before a big race. How does this eating strategy provide an advantage to the runner?

  1. The carbohydrates cause the release of insulin.
  2. The excess carbohydrates are converted to fats, which have a higher calorie density.
  3. The glucose from the carbohydrates lets the muscles make excess ATP overnight.
  4. The excess carbohydrates can be stored in the muscles as glycogen.

أسئلة التفكير النقدي

What are essential nutrients?

Essential nutrients are those nutrients that must be obtained from the diet because they cannot be produced by the body. Vitamins and minerals are examples of essential nutrients.

What is the role of minerals in maintaining good health?

Minerals—such as potassium, sodium, and calcium—are required for the functioning of many cellular processes, including muscle contraction and nerve conduction. While minerals are required in trace amounts, not having minerals in the diet can be potentially harmful.

Discuss why obesity is a growing epidemic.

In the United States, obesity, particularly childhood obesity, is a growing concern. Some of the contributors to this situation include sedentary lifestyles and consuming more processed foods and less fruits and vegetables. As a result, even young children who are obese can face health concerns.

There are several nations where malnourishment is a common occurrence. What may be some of the health challenges posed by malnutrition?

Malnutrition, often in the form of not getting enough calories or not enough of the essential nutrients, can have severe consequences. Many malnourished children have vision and dental problems, and over the years may develop many serious health problems.

Generally describe how a piece of bread can power your legs as you walk up a flight of stairs.

A piece of bread is eaten and converted into chemical energy. The bread is broken down in the mouth by mastication and salivary enzymes, then transferred to the stomach for further digestion. After digestion by the acid and digestive enzymes in the stomach, the macromolecules that made up the bread move into the small intestine. In the small intestine, the carbohydrates from the bread are absorbed through the microvilli into the bloodstream. In muscle cells in the legs, the carbohydrates can be broken down into glucose, and then used for cellular respiration to create ATP. The muscles in the leg then use the ATP to perform the mechanical work needed to climb a flight of stairs.

In the 1990s fat-free foods became popular among people trying to lose weight. However, many dieticians now conclude that the fat-free trend made people less healthy and heavier. Describe how this could occur.

Fats are an essential component of a healthy diet, and needed by the body to function. Fats are essential for many processes, including the absorption of fat-soluble vitamins and production of some hormones. Fats also send a satiation signal to the brain that regulates hunger. Without fats in their diets many people may have actually consumed more calories, which would have resulted in weight gain.

قائمة المصطلحات


اتصال يومي

بدانةObesity is a major health concern in the United States, and there is a growing focus on reducing obesity and the diseases it may lead to, such as type-2 diabetes, cancers of the colon and breast, and cardiovascular disease. How does the food consumed contribute to obesity?

Fatty foods are calorie-dense, meaning that they have more calories per unit mass than carbohydrates or proteins. One gram of carbohydrates has four calories, one gram of protein has four calories, and one gram of fat has nine calories. Animals tend to seek lipid-rich food for their higher energy content.

The signals of hunger (“time to eat”) and satiety (“time to stop eating”) are controlled in the hypothalamus region of the brain. Foods that are rich in fatty acids tend to promote satiety more than foods that are rich only in carbohydrates.

Excess carbohydrate and ATP are used by the liver to synthesize glycogen. The pyruvate produced during glycolysis is used to synthesize fatty acids. When there is more glucose in the body than required, the resulting excess pyruvate is converted into molecules that eventually result in the synthesis of fatty acids within the body. These fatty acids are stored in adipose cells—the fat cells in the mammalian body whose primary role is to store fat for later use.

It is important to note that some animals benefit from obesity. Polar bears and seals need body fat for insulation and to keep them from losing body heat during Arctic winters. When food is scarce, stored body fat provides energy for maintaining homeostasis. Fats prevent famine in mammals, allowing them to access energy when food is not available on a daily basis fats are stored when a large kill is made or lots of food is available.


Pluripotent stem cell energy metabolism: an update

Recent studies link changes in energy metabolism with the fate of pluripotent stem cells (PSCs). Safe use of PSC derivatives in regenerative medicine requires an enhanced understanding and control of factors that optimize in vitro reprogramming and differentiation protocols. Relative shifts in metabolism from naïve through "primed" pluripotent states to lineage-directed differentiation place variable demands on mitochondrial biogenesis and function for cell types with distinct energetic and biosynthetic requirements. In this context, mitochondrial respiration, network dynamics, TCA cycle function, and turnover all have the potential to influence reprogramming and differentiation outcomes. Shifts in cellular metabolism affect enzymes that control epigenetic configuration, which impacts chromatin reorganization and gene expression changes during reprogramming and differentiation. Induced PSCs (iPSCs) may have utility for modeling metabolic diseases caused by mutations in mitochondrial DNA, for which few disease models exist. Here, we explore key features of PSC energy metabolism research in mice and man and the impact this work is starting to have on our understanding of early development, disease modeling, and potential therapeutic applications.

الكلمات الدالة: differentiation epigenetics metabolism mitochondria pluripotency.

الأرقام

Figure 1. Influence of energy metabolism on…

Figure 1. Influence of energy metabolism on pluripotent status

Naïve human pluripotent stem cells (hPSCs)…

Figure 2. Influence of metabolites on pluripotent…

Figure 2. Influence of metabolites on pluripotent stem cell epigenetics

Intermediate metabolism sets and maintains…

Figure 3. Somatic cell reprogramming to pluripotency…

Figure 3. Somatic cell reprogramming to pluripotency causes a mtDNA “bottleneck”


ملخص

Animal diet should be balanced and meet the needs of the body. الكربوهيدرات والبروتينات والدهون هي المكونات الأساسية للغذاء. بعض العناصر الغذائية الأساسية مطلوبة للوظيفة الخلوية ولكن لا يمكن أن ينتجها جسم الحيوان. These include vitamins, minerals, some fatty acids, and some amino acids. Food intake in more than necessary amounts is stored as glycogen in the liver and muscle cells, and in fat cells. يمكن أن يؤدي تخزين الدهون الزائدة إلى السمنة ومشاكل صحية خطيرة. ATP is the energy currency of the cell and is obtained from the metabolic pathways. Excess carbohydrates and energy are stored as glycogen in the body.


الملخص

The transition period, from 3 wk before to 3 wk after parturition, is critically important to health, production, and profitability of dairy cows. Most health disorders occur during this time. Compared with other stages of the lactation cycle, relatively little is known about fundamental biological processes during the transition period. The regulation and coordination of lipid metabolism among adipose tissue, liver, gut, and mammary gland are key components of the adaptations to lactation. Lipid accumulation in liver may contribute to health disorders and decreased milk production. Knowledge of key control points in hepatic metabolism of long-chain fatty acids is lacking, as is an understanding of the metabolic effects of hormones, growth factors, and cytokines that mediate stress. Recent evidence indicates that supplemental fats or restricted intakes before parturition can induce a coordinated set of metabolic changes in metabolism of long-chain fatty acids, including peroxisomal β-oxidation, perhaps mediated by peroxisome proliferator-activated receptors. Estimates of the mixture of fuels constituting metabolizable energy in cows during the early postpartum period suggest that supply of amino acids and glucogenic compounds may be under proposed optima, whereas ketogenic and lipogenic compounds and long-chain fatty acids may be in excess. Because dietary fat does not suppress body lipid mobilization, during the early post-partum period supplemental fat may further imbalance the mixture of fuels and lead to decreased dry matter intake. Increased understanding of the biology of the transition period should decrease health problems and increase profitability of dairy cows.


The role of protein in weight loss and maintenance

Over the past 20 y, higher-protein diets have been touted as a successful strategy to prevent or treat obesity through improvements in body weight management. These improvements are thought to be due, in part, to modulations in energy metabolism, appetite, and energy intake. Recent evidence also supports higher-protein diets for improvements in cardiometabolic risk factors. This article provides an overview of the literature that explores the mechanisms of action after acute protein consumption and the clinical health outcomes after consumption of long-term, higher-protein diets. Several meta-analyses of shorter-term, tightly controlled feeding studies showed greater weight loss, fat mass loss, and preservation of lean mass after higher-protein energy-restriction diets than after lower-protein energy-restriction diets. Reductions in triglycerides, blood pressure, and waist circumference were also reported. In addition, a review of the acute feeding trials confirms a modest satiety effect, including greater perceived fullness and elevated satiety hormones after higher-protein meals but does not support an effect on energy intake at the next eating occasion. Although shorter-term, tightly controlled feeding studies consistently identified benefits with increased protein consumption, longer-term studies produced limited and conflicting findings nevertheless, a recent meta-analysis showed persistent benefits of a higher-protein weight-loss diet on body weight and fat mass. Dietary compliance appears to be the primary contributor to the discrepant findings because improvements in weight management were detected in those who adhered to the prescribed higher-protein regimen, whereas those who did not adhere to the diet had no marked improvements. Collectively, these data suggest that higher-protein diets that contain between 1.2 and 1.6 g protein · kg -1 · d -1 and potentially include meal-specific protein quantities of at least ∼25-30 g protein/meal provide improvements in appetite, body weight management, cardiometabolic risk factors, or all of these health outcomes however, further strategies to increase dietary compliance with long-term dietary interventions are warranted.

الكلمات الدالة: appetite control compliance high protein satiety weight management.


Downside for Muscles

Your muscles can use fatty acids for energy when they're resting, but when your activity level increases, they depend on glucose. The conversion of amino acids into glucose can fill the gap when you're low on other sources of energy, but when protein is used for energy, ammonia is produced as a byproduct. During intense or extended exercise, ammonia can accumulate in your muscles and cause fatigue. You'll also deplete protein needed to repair and restore muscles, reports Idaho State University.


شاهد الفيديو: الصف 6 علم الأحياء الوحدة 4 التغذية عند الكائنات (أغسطس 2022).