Táplálkozás és élelmiszer

A táplálkozás az élőlények megszerzése és felhasználása. A makrotápanyagok az élelmiszerekben található kémiai anyagok, amelyeket élőlények használnak. Az élelmiszer olyan anyag, amely jó forrása az alábbiak közül egynek vagy többnek:

Az élő szervezeteknek táplálékra van szükségük az energiához, a növekedéshez, a helyreállításhoz, a védekezéshez és a szaporodáshoz, valamint az anyagcseréhez.

Elemek az élelmiszerben

Az ételekben hat közös elem található. Öt közös elem található oldott sóként.

Ezek a következők:

1. szén (C) 1. nátrium (Na)

2. hidrogén (H) 2. magnézium (Mg)

3. oxigén (O) 3. klór (Cl)

4. nitrogén (N) 4. kálium (K)

5. foszfor (P) 5. kalcium (Ca)

Három nyomelem van. Apró mennyiségben találhatók meg az organizmusokban. Ők:

Mindezeket az elemeket a szén, hidrogén és oxigén kivételével ásványoknak nevezzük.

Biomolekulák

A fent felsorolt elemek különböző arányban egyesülve alkotják az élőlényekben található molekulák nagy részét. Ezeket a molekulákat biomolekulának vagy biokémiai anyagnak nevezzük. A biomolekulák négy fő típusa:

2. lipidek (zsírok és olajok)

Szénhidrátok

A szénhidrátokat a szén, a hidrogén és az oxigén elemei különböző arányban képezik. Az általános képlet: C x (H2O) y, és x és y azonos szám. Más szavakkal: kétszer annyi hidrogén van, mint egy szénhidrátban oxigén.

A szénhidrátoknak 3 kategóriája van. Ezek monoszacharidok, diszacharidok és poliszacharidok.

Ezek a legkisebb szénhidrátegységek. Egyetlen cukoregységből állnak. A leggyakoribb a glükóz, amely C6H12O6. Ízében édesek és vízben oldódnak. A glükóz a fő molekula, amelyből az állatok energiát nyernek. Ezt az energiát gyümölcsök, édességek stb. Fogyasztásából nyerik. A növények fotoszintézissel előállítják a glükózt.

A diszacharidok két egymással összekapcsolt monoszacharidból készülnek. Gyakori diszacharidok:

Maltóz: glükóz + glükóz.
Szacharóz: glükóz + fruktóz.
Laktóz: glükóz + galaktóz. (tejben van)

A poliszacharidok a vízben oldhatatlan szénhidrátok. (Némelyik kissé oldódik.) Sok egymással összekapcsolt monoszacharidból állnak. Több ezer ismétlődő egységük van. A poliszacharidokra példa:

Keményítő: Ez egy növényi glükózkészlet. A keményítőtartalékot tartalmazó élelmiszerek például a rizs és a burgonya. A keményítő könnyen lebontható (emészthető), mert a molekulák egy vonalban helyezkednek el.

Cellulóz: Ez megtalálható a növényi sejtek falában és rostjainkban. A szokásos formák a papír és a pamut. Ezek a molekulák egy vonalban vannak, de erős keresztfalakkal is rendelkeznek. Mivel nehezen emészthető, étrendünkben jó rostforrás. Mivel olyan erős, nagyon jó védelmet nyújt a növények sejtfalaiban.
Glikogén: Ez az állatok és gombák glükózkészlete. A glikogén az izmokban és a májban tárolódik.

Monoszacharidok: gyümölcs, méz és lekvár.
Disacharidok: Szacharóz - gyümölcs, asztali cukor. Laktóz - tej. Maltóz - csírázó magvak.
Poliszacharidok: Keményítő: kenyér, rizs, tészta, burgonya, magvak.
Cellulóz: gyümölcs, zöldség, teljes kiőrlésű gabonafélék, diófélék.

A szénhidrátok szerkezeti szerepe

Növényi sejtek cellulózfalai.
Kitin a gombák sejtfalaiban.

A szénhidrát metabolikus szerepe

Energiaforrás: a glükóz légzésével felszabaduló energiát használják fel ATP előállítására.
Energiatárolás: keményítő növényekben, glikogén állatokban és gombákban.

Lipidek (zsírok és olajok)

A lipidek a szénhidrátokhoz hasonlóan szenet, hidrogént és oxigént tartalmaznak. A szénhidrátokkal ellentétben azonban nincsenek egyszerű arányaik. Emellett nagyon kevés oxigént tartalmaznak.
A zsírok lipidek, amelyek szobahőmérsékleten szilárdak, míg az olajok szobahőmérsékleten folyékonyak.
A legkisebb lipidek egy glicerin molekulából állnak, amely 3 zsírsavmolekulához kapcsolódik. Mivel 3 zsírsavja van, trigliceridnek hívják.
A lipidek jó étrendi forrásai a hús, tej, vaj, sajt, növényi olajok és margarin.

Ha az egyik zsírsavat foszfátmolekulával helyettesítik, vagy a tetejére foszfátmolekulát adnak, akkor foszfolipidnek hívják.

A lipid szerkezeti szerepe

A lipidek és a foszfolipidek nagyon fontosak a sejtmembrán szerkezetében.
A védő viasz kutikulák a levelek külső oldalán.
Biztosítsa az állatok hőszigetelését.
Védje az állatok belső szerveit.
Szükséges a sejtmembránok kialakulásához.

A lipidek metabolikus szerepe

Energiatárolás: A lipidek több mint kétszerese a szénhidrát vagy a fehérje energiájának.
Energiaforrás: Ez a lipidekből származó energia felszabadul a légzés során.
Zsírban oldódó vitaminok tárolása.
Néhány lipid hormonként funkcionál.

Fehérje

Valamennyi fehérje tartalmazza a C, H, O és N elemeket. Néhány fehérje P-t és/vagy S-t is tartalmaz. A fehérjékben nincs meghatározott atomarány. Sok atomot tartalmaznak, nagyon nagyok és összetettek. Számos kisebb egység kombinációját tartalmazzák, aminosavakat neveznek. 20 általános aminosav létezik. Két aminosav kötődik és DIPEPTID képződik. Két aminosav alkot egy kovalens kötést, amelyet PEPTIDE BOND-nak hívnak. Mind a 20 aminosav egyesével képes egymáshoz kötődni, hosszú láncot alkotva, amelyet POLLYPEPTID-nek neveznek. A fehérjék egy vagy több polipeptidből állnak. Néhány fehérje nagyon nagy molekula, több száz aminosavat tartalmaz.

Minden fehérje a következőket tartalmazza:

Aminosavas -COOH, amely egy karboxilcsoport (savas).
a -NH2, amely aminocsoport (bázikus).
egy -H hidrogénatom.
egy R aminosav, amely az aminosavtól függően változik.

Mind a 20 különböző aminosavnak ugyanaz a szerkezete, de oldallánccsoportjaik (R csoport) mérete, alakja, töltése és reakcióképessége változhat. Az aminosavakat úgy tekinthetjük, mint az ábécét, amelybe a fehérjék bele vannak írva. Az ábécé különböző kombinációi határozzák meg az előállított fehérje típusát.

Az R csoport variációjával együtt a fehérjék alakjukban is különböznek. A rostos fehérjék hosszú rostokat képeznek, és alig hajlanak össze nagy háromdimenziós alakzatok kialakításához. A globuláris fehérjék sokféle hajtással rendelkeznek, ezért lekerekítettek. A pritonok olyan fehérjék, amelyek helytelenül vannak összehajtva. Különböző idegrendszeri betegségeket okoznak állatokban és emberekben.

A fehérjeszintézis a sejt riboszómáin megy végbe. A hús, a hal, a tojás, a tej, a bab, a borsó és a dió jó táplálékfehérje-forrás.

A felesleges aminosavak a májba kerülnek, és karbamidot képeznek. Ezt a folyamatot dezaminálásnak nevezzük. A karbamidot a vér a vesékbe viszi, ahol a vizelet részeként ürül.

A fehérje szerkezeti szerepe

Keratin: a hajban és a bőr külső rétegében.
A miozin: a fehérje a váz- és a szívizomban.
Szükséges a sejtmembránok kialakulásához.

A fehérje metabolikus szerepe

Sok fehérje enzimként funkcionál (specifikus biológiai katalizátor).
Néhány fehérje hormonként funkcionál.
Néhány fehérje ellenanyagként funkcionál a betegségek elleni küzdelemben.

Vitaminok

A vitamin olyan szerves vegyület, amely kis mennyiségben szükséges az étrendben az egészség érdekében. Ezeket nem a test készíti, hanem táplálkozással fogyasztják. Két általános típusú vitamin létezik:

Vízben oldódó vitaminok: Ezek vízben oldódó vitaminok. A C-vitamin (aszkorbinsav) a leggyakoribb vízoldható vitamin. Friss gyümölcsökben és zöldségekben nyerik. Szükséges a kötőszövet és a vas bélben történő felszívódásának előállításához és fenntartásához. A C-vitamin hosszú távú hiánya az úgynevezett skorbutot okozza. A skorbut tünetei közé tartozik a belső vérzés, véraláfutás, az íny vérzése, a rossz gyógyulás.

Zsírban oldódó vitaminok: Ezek a vitaminok zsírban oldódnak. A leggyakoribb zsírban oldódó vitamin a D-vitamin, a leggyakoribb D-vitamin pedig a D2 (kalciferol). A D-vitamint tejből, tojásból, májból, halmájolajokból nyerik, és UV fénynek kitett bőrben termelik. Szükség van a csontok és a fogak kialakulásához, a csont fenntartásához és a kalcium felszívódásához a bélből. Hosszú távú hiány okozza az olyan betegségeket, amelyeket rachitának és osteomalaciának neveznek. A fő hiánytünetek közé tartoznak a késői fogzás és járás, a lábak és a karok deformációja, a csontok gyengesége.

Anyagcsere

Az anyagcsere az élő organizmus által végzett kémiai folyamatok teljes sora. Az anyagcsere lehet:

Anabolizmus: nagy komplex szerves molekulák képződése kisebb egyszerűbb szerves molekulák összekapcsolásával. Az anabolikus reakciók energiabevitelt igényelnek. Az anabolikus reakciók például az izomszövet képződése aminosavakból és a cellulóz képződése glükózból.

A természetben található egyik legfontosabb anabolikus reakció a fotoszintézis. A fotoszintézis során a növény a szén-dioxidot és a vizet glükózzá alakítja:

Szén-dioxid + víz + fényenergia => glükóz + oxigén

Katabolizmus: nagy komplex molekulák lebontása egyszerűbb, egyszerűbb biomolekulákra. A katabolikus reakciók energiát szabadítanak fel és enzimeket igényelnek. Ezek a reakciók magukban foglalják az élelmiszer emésztését és az elhalt anyag lebomlását.

A természetben található egyik legfontosabb anabolikus reakció a légzés. Légzéskor a szervezet egy nagy, összetett molekulát, például glükózt, kisebb víz- és oxigénmolekulákra bont. Ez a folyamat energiát szabadít fel a glükózból.

Glükóz + oxigén => szén-dioxid + víz + energia

Ásványok

Az ásványi anyagok vagy ásványi tápanyagok oldható szervetlen sók, amelyek az anyagcseréhez nélkülözhetetlen elemeket tartalmaznak. Az ásványi anyagokra csak kis mennyiségben van szükség a fehérjékhez, szénhidrátokhoz és lipidekhez képest. A növények úgy kapják meg az ásványi anyagokat, hogy felszívják őket a talaj külső, édesvizéből és tengervízéből. Az állatok az ásványi anyagok nagy részét az elfogyasztott ételekben kapják; néhányat az ivott vízből.

Az ásványi anyagok általános szerepe az élő organizmusokban

A kemény részek felépítése: kalcium a fogakhoz és a csontokhoz; nitrogén a kitin számára a gombák sejtfalaiban.
A lágyrész kialakulása: nitrogén és kén az izomszövet fehérjéjében.
A helyes folyadékkoncentráció fenntartása érdekében: a nátrium-klorid szerepe a vérplazma koncentrációjában.
2 növényi és 2 állati ásványi anyag ismerete a felelős:

Növényi ásványok:
Kalcium: a szomszédos növényi sejtfalakat ragasztó középső lamellához.
Magnézium: a fotoszintézis szempontjából oly fontos klorofill előállításához.
Állati ásványok:

Kalcium: fogak és csontok képződése.
Vas: hemoglobin képződése, amely létfontosságú a vér oxigénszállításához.

Víz

A víz az élőlények leggyakoribb vegyülete. A test összes molekulájának 99% -át, az emberi test tömegének 60% -át és a növények tömegének 90% -át alkotja.

A víz fő céljai a következők:

Minden anyagcsere a vízen belül történik.
Az anyagokat az élőlények belsejében víz szállítja.
Sok organizmus él a vízben.

Pontosabban, vízre van szükség:

Ez az élet folyékony összetevője: a sejtek citoplazmájának 90% -a, a vérplazma 92% -a, a szöveti folyadék és nyirok 97% -a. Főleg a sejtek citoplazmájában, valamint a vérplazmában és a sejteket körülvevő szövetfolyadékban található meg.

A víz univerzális oldószerként ismert. Sok molekulát felold és lehetővé teszi a kémiai reakciók lejátszódását a sejtekben és a sejteket körülvevő vízben. Ezenkívül a víz feloldja a molekulákat a talajban, hogy ezeket a molekulákat a növények gyökerein keresztül, majd az egész növényeken át lehessen szállítani.

Vízre van szükség ahhoz, hogy számos kémiai reakció lejátszódhasson az élőlényekben. A korábban tárgyalt reakciók közül kettő a fotoszintézis és a légzés.

Az anyagok mozgása a sejtmembránokon keresztül diffúzió, ozmózis és aktív transzport révén. (Ezt teljes egészében a szöveg egy későbbi fejezetében tárgyaljuk.)

Az élőlények sejtjeinek alakjának ellenőrzése:
Az éretlen növényi sejtek érett méretre és formára nőnek, mivel ozmózis révén felszívják a vizet.
A sztóma nyitása és zárása az őrsejtek alakjának megváltoztatásával a turgor változásával. A Turgor fontos szerepet játszik a lágy növényi szövetek támogatásában. (Ezt teljes egészében a szöveg egy későbbi fejezetében tárgyaljuk.)

Ez jó elnyelője a hőenergiának. Lassan elnyeli a hőt, és lassan engedi fel a hőt. Ez lehetővé teszi, hogy az élőlények szövetei állandó hőmérsékletet tartsanak fenn. Ez lehetővé teszi azt is, hogy az élőlényeken belül zajló reakciók szűk hőmérsékleti tartományban történjenek.