الطاقة الموجودة في الغذاء

نقص الطاقة هو عدم القدرة على مواصلة الأنشطة بسلاسة أو أن تصبح أقل كفاءة، يقول خبراء التغذية إن نوع و كمية الطعام الذي يتناوله الشخص يلعب دورًا مهمًا في تحديد مستويات الطاقة على مدار اليوم، على الرغم من أن جميع الأطعمة توفر الطاقة ، إلا أن بعض الأطعمة تحتوي على عناصر مغذية يمكن أن تساعد في زيادة مستويات الطاقة و الحفاظ على انتباه الفرد و تركيزه طوال اليوم.

تعرف موسوعة الزراعة و الأنظمة الغذائية لعام 2014 الطاقة الغذائية بأنها الطاقة المنبعثة من الكربوهيدرات و الدهون و البروتينات و المركبات العضوية الأخرى من خلال

مراحل توليد الطاقة من الطعام

، عندما يتم حرق العناصر الغذائية الثلاثة الرئيسية من السعرات الحرارية في الأطعمة (الكربوهيدرات و الدهون و البروتينات) بالكامل بأكسجين كافٍ ، فإنها تطلق الطاقة أو السعرات الحرارية الغذائية معبرًا عنها بالكيلوجول (kJ) أو السعرات الحرارية (kcal). [1]

المصدر الأساسي للطاقة في الغذاء

مصادر الطاقة المستخدمة للنشاط البدني في الحياة اليومية و الرياضة هي بالدرجة الأولى الدهون و الكربوهيدرات من خلال

مراحل عملية تحويل الغذاء الى طاقة

الدهون

هي مصدر فعال للطاقة (9 كيلو كالوري لكل جرام) يخزنها الجسم بكميات كبيرة نسبيًا، كما أنها تلعب دورًا مهمًا كعناصر بناء لأغشية الخلايا و الهرمونات و المواد الفعالة فسيولوجيًا
و مع ذلك ، نظرًا لأن تناول الدهون الزائدة تتراكم في الجسم على شكل دهون ، فمن الضروري إيجاد طرق لاستخدام هذه الطاقة الإضافية
الدهون هي مصدر الطاقة الأكثر تركيزًا في الجسم و توفر أكثر من ضعف الطاقة الكامنة (9 سعرات حرارية لكل جرام مقابل 4 سعرات حرارية لكل جرام) مقارنة بالكربوهيدرات أو البروتين
أثناء التمرين ، يتم تقسيم الدهون المخزنة (مثل الدهون الثلاثية في الدهون أو الأنسجة الدهنية) إلى أحماض دهنية.
يتم نقل هذه الأحماض الدهنية عبر الدم إلى العضلات للحصول على الطاقة، هذه العملية بطيئة نسبيًا مقارنة بتعبئة الكربوهيدرات للوقود
يتم تخزين الدهون أيضًا في ألياف العضلات ، حيث يسهل الوصول إليها أثناء التمرين
على عكس مخازن الجليكوجين المحدودة ، تعد دهون الجسم مصدر طاقة غير محدود للرياضيين، حتى أولئك الذين يتمتعون بالنحافة و يخزنون ما يكفي من الدهون لإمداد ما يصل إلى 100٪ من ألياف العضلات و الخلايا الدهنية.

الكربوهيدرات

هي المصدر الرئيسي للطاقة في النظام الغذائي للإنسان
إن التخلص الأيضي من الكربوهيدرات الغذائية هو الأكسدة المباشرة في الأنسجة المختلفة ، و تكوين الجليكوجين (في الكبد والعضلات) وتكوين الدهون الكبدية
هذا الطريق الأخير ليس مهمًا من الناحية الكمية للإنسان ، لأنه في معظم الحالات لا يتجاوز معدل تخليق دهون دي نوفو المعدل المرتبط بأكسدة الدهون في الجسم كله
نتيجة لذلك ، لا يبدو أن الكربوهيدرات الغذائية تزيد 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 التحكم في توازن الطاقة ، لأن تنظيم تناول الطعام يعتمد جزئيًا على احتياجات الفرد من الكربوهيدرات
نظرًا لأن العديد من الأعضاء مثل الدماغ لديها متطلبات إلزامية للجلوكوز ، تحدث زيادة تلقائية في تناول الطعام عندما يكون النظام الغذائي منخفضًا في الكربوهيدرات و نسبة عالية من الدهون.
لذلك ، فإن التوصيات الغذائية الحالية لزيادة طاقة الكربوهيدرات مع تقليل الدهون في النظام الغذائي اليومي تحظى بدعم علمي قوي من حيث تنظيم توازن الطاقة.[2]

مصدر الطاقة المخزونة في الغذاء

يوفر الطعام الذي نتناوله الطاقة التي يحتاجها الجسم لتشغيل الأنظمة الكيميائية و الميكانيكية و الكهربائية المعقدة، و لكن من أين تأتي هذه الطاقة ، وكيف يتم حصرها في جزيئات الطعام و كيف يتم إطلاقها؟

الطاقة من الشمس

يمكن إرجاع محتوى الطاقة لجميع جزيئات الطعام إلى الشمس.
إنها عملية التمثيل الضوئي 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

يستمر هذا التفاعل فقط مع مدخلات الطاقة الشمسية ، و يخزن الجلوكوز المنتج هذه الطاقة كطاقة كيميائية محتملة.
يمكن للنباتات تحويل بعض الجلوكوز المتكون إلى نشا و مغذيات أساسية أخرى مثل البروتينات و الدهون.
مصدر الطاقة المحبوسة في هذه الجسيمات من الشمس.

تحرير الطاقة المقفولة

يزود الطعام الذي نتناوله الجسم بجزيئات غنية بالطاقة مثل الجلوكوز.
بعد دخول خلايا الجسم ، تتفكك هذه الجزيئات في سلسلة من الخطوات لإصلاح ثاني أكسيد الكربون و الماء و إطلاق الطاقة ليستخدمها الجسم.
يتم نقل بعض الطاقة الكيميائية الكامنة المحتجزة في هذه الجزيئات داخل الخلية إلى مادة تسمى أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP).

ADP + P + الطاقة → ATP

غالبًا ما يشار إلى ATP على أنه عملة طاقة الخلية حيث يتم استخدامه لتشغيل الأنظمة الكيميائية و الميكانيكية و الكهربائية المعقدة للجسم.
هذا المسار لنقل الطاقة الذي يحدث في جميع خلايا الجسم يسمى التنفس الهوائي و هو عكس التمثيل الضوئي للكربوهيدرات مثل الجلوكوز.

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

تنتج كمية الطاقة المنبعثة لكل جزيء جلوكوز مستهلك 36 إلى 38 جزيء ATP.
عندما تحتاج الخلية إلى طاقة لتحريك الأنظمة الكيميائية و الميكانيكية و الكهربائية المعقدة ، ينهار ATP و يطلق الطاقة اللازمة.

ATP → ADP + P + الطاقة

فعالية التنفس الخلوي

لا يتم إطلاق كل الطاقة الموجودة في الجلوكوز عن طريق التمثيل الضوئي من خلال التنفس الهوائي.
يتم تضمين عدة عمليات مختلفة ، و لكل منها عدة خطوات.
هذا يتسبب في تحويل بعض الطاقة إلى حرارة ، وليس ATP.
تتراوح كفاءة تحويل الطاقة للجلوكوز بين 38-44٪ حسب نوع الخلية.
بالنظر إلى الجسم كآلة ، فإن هذا يقارن جيدًا بكفاءة 20-25 ٪ لمعظم الآلات.
التنفس الخلوي هو العملية التي يتم من خلالها إطلاق الطاقة الكيميائية لجزيئات “الطعام” و التقاطها جزئيًا في شكل ATP.
التنفس الخلوي هو المصطلح العام الذي يصف جميع التفاعلات الأيضية من انهيار المغذيات إلى إنتاج طاقة قابلة للاستخدام.
في الكائنات الحية ، مصدر الطاقة “العالمي” هو أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).
يمكن استخدام الكربوهيدرات و الدهون و البروتينات كوقود في التنفس الخلوي ، و لكن غالبًا ما يستخدم الجلوكوز كمثال لدراسة التفاعلات و المسارات ذات الصلة.[3]