Katedra i Zakład Fizjologii Uniwersytet Medyczny im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu

1. FIZJOLOGIA ŻYWIENIA Przemiana materii, składniki odżywcze, zasady prawidłowego żywienia Katedra i Zakład Fizjologii Uniwersytet Medyczny im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu www.kzf.amp.edu.pl

2. PROCESY ENERGETYCZNE • Całokształt przemian biochemicznych i towarzyszących im przemian energetycznych, jakie zachodzą w organizmach żywych i stanowią istotę życia, nosi nazwę PRZEMIANY MATERII, CZYLI METABOLIZMU. • Przemiany te przebiegają w dwóch różnych jakościowo kierunkach: degradacji i biosyntezy. Wyróżniamy: METABOLIZM

3. METABOLIZM

4. METABOLIZM

5. ENERGOMETRIA (KALORYMETRIA) • To nauka zajmująca się badaniem wpływu czynników fizjologicznych i patologicznych na natężenie procesów metabolicznych. • Celem tej działalności jest ustalenie optymalnych norm zapotrzebowania energetycznego organizmu w zależności od różnych czynników wewnętrznych i zewnętrznych. METABOLIZM

6. PODSTAWOWĄ JEDNOSTKĄ PRZEMIAN ENERGETYCZNYCH I WARTOŚCI ENERGETYCZNEJ POŻYWIENIA JEST JEDNOSTKA CIEPŁA: • Jedna kilokaloria – to ilość ciepła potrzebna do ogrzania 1 kg wody o 1 stopień Celsjusza (od temperatury 14,5C do 15,5C, pod ciśnieniem 1 atmosfery). • Zgodnie z międzynarodowym układem SI, podstawową jednostką energii jest dżul lub kilodżul. Po przeliczeniu: • 1 kcal = 1000 cal (kalorii) • 1 kcal = 4,184 kJ (kilodżuli) • 1 kJ = 0,24 kcal KILOKALORIA (kcal)

7. RÓWNOWAŻNIKI ENERGETYCZNE • RÓWNOWAŻNIKI ENERGETYCZNE FIZYCZNE To ilość energii jaka jest wyzwalana podczas spalania 1g białka, 1g tłuszczu lub 1g węglowodanów w warunkach pozaustrojowych (spalenie w bombie kalorymetrycznej wypełnionej tlenem). W wyniku spalenia wszystkich substancji organicznych zawartych w pożywieniu otrzymuje się następujące równoważniki fizyczne: 1g białka – 5,65 kcal 1g tłuszczu – 9,45 kcal 1g węglowodanów – 4,15 kcal

8. RÓWNOWAŻNIKI ENERGETYCZNE • RÓWNOWAŻNIKI ENERGETYCZNE FIZJOLOGICZNE WG WILBURGA ATWATERA (KALORIE NETTO) • Atwater (1900 r.) wyznaczył współczynniki strawności dla: • białek – 92% • tłuszczów – 95% • węglowodanów – 98% • Atwater oznaczył ciepło spalania białek, tłuszczy i węglowodanów, ale dodatkowo uwzględnił ich stopień strawności w ustroju i straty związków azotowych w moczu. Wartości te wynoszą: • 1g białka – 4 kcal • 1g tłuszczu – 9 kcal • 1g węglowodanów – 4 kcal • 1g alkoholu – 7 kcal

9. RÓWNOWAŻNIKI ENERGETYCZNE • BIAŁKA • TŁUSZCZE • WĘGLOWODANY - tzw. kalorie przyswajalne - uwzględniają niecałkowite trawienie i przyswajanie - spalanie w bombie kalorymetrycznej

12. PODSTAWOWA PRZEMIANA MATERII (BMR, ang. BasalMetabolicRate) • Najmniejsze nasilenie przemian biochemicznych zachodzących w ustroju człowieka pozostającego w warunkach zupełnego spokoju fizycznego, psychicznego, na czczo oraz w optymalnym mikroklimacie (odpowiednia temperatura, wilgotność powietrza). • Uwolniona energia z PPM jest zużywana przez organizm na podstawowe procesy życiowe, jak: oddychanie, pracę serca, krążenie krwi, odbudowę, wzrost komórek i tkanek, napięcie mięśni, czynność wydalniczą i wydzielniczą, pracę układu nerwowego, utrzymanie stałej ciepłoty ciała. U dorosłych wynosi ok. 1 kcal/kg m.c/godz.

13. PODSTAWOWA PRZEMIANA MATERII (BMR, ang. BasalMetabolicRate) PPM zależy od: • masy ciała • wzrostu • wieku • płci • stanu odżywienia • czynników genetycznych • funkcjonowania gruczołów endokrynnych (h.tarczycy, katecholaminy) • stanu układu nerwowego (stres) • stanu zdrowia (temp. ciała*, zażywane leki) • warunków klimatycznych** * Zapotrzebowanie energetyczne zwiększa się o 12% na każdy stopień Celsjusza powyżej prawidłowej ciepłoty ciała ** W krajach tropikalnych wartość PPM jest niższa niż w krajach północnych

14. PONADPODSTAWOWA PRZEMIANA MATERII • Wydatki energetyczne ustroju związane z wykonywaną pracą. • Największy wpływ na ponadpodstawową przemianę materii ma aktywność fizyczna (najniższe wydatki energetyczne organizm osiąga podczas wykonywania prac umysłowych, najwyższe w czasie pracy fizycznej).

15. SWOISTE DYNAMICZNE DZIAŁANIE POŻYWIENIA ZWIĘKSZENIE PODSTAWOWEJ PRZEMIANY MATERII:

16. CAŁKOWITA PRZEMIANA MATERII • Suma wszystkich wydatków energetycznych w ustroju. • Określa całodobowe zapotrzebowanie energetyczne dla danej osoby. CPM zależy od: • podstawowej przemiany materii (PPM) • termogenezy poposiłkowej (SDDP, swoiste dynamiczne działanie pokarmu) • aktywności fizycznej

17. CAŁKOWITA PRZEMIANA MATERII • SPOSÓB OBLICZANIA CPM Z WYKORZYSTANIEM TZW. WSKAŹNIKÓW AKTYWNOŚCI FIZYCZNEJ: 3 poziomy aktywności fizycznej:

18. OZNACZANIE PPM

19. METODA KALORYMETRII BEZPOŚREDNIEJ • Pomiar polega na oznaczeniu ilości ciepła wydzielanego przez organizm znajdujący się w komorze kalorymetrycznej. • Komora kalorymetryczna to urządzenie przypominające pomieszczenie, otoczone obiegiem wodnym. Na podstawie zwiększenia się temperatury wody otaczającej ściany komory określa się ilość wydzielanego ciepła (w jednostce czasu).

20. METODA KALORYMETRII POŚREDNIEJ • Pomiar wydatku energetycznego polega na respiracyjnym pomiarze objętości zużytego przez organizm tlenu i objętości wydychanego dwutlenku węgla w jednostce czasu. • Ilość wydatkowanej energii oblicza się na podstawie równoważnika energetycznego tlenu, którego wartość zależy od współczynnika oddechowego (R) (R=VCO2/VO2). • Wartość energetyczna 1 litra tlenu wynosi 4,825 kcal. • Do oznaczeń stosuje się przyrządy zwane respirometrami.

21. METODY OBLICZENIOWE • metoda oparta na założeniu: • obliczenie PPM w odniesieniu do powierzchni skóry • wzór Harrisa i Benedicta • wzór Mifflina

22. PRAWIDŁOWE ŻYWIENIE • Polega na pokryciu zapotrzebowania organizmu na energię oraz wszystkie niezbędne składniki odżywcze potrzebne do prawidłowego funkcjonowania organizmu, utrzymania należnej masy ciała i zachowania zdrowia.

23. B I L A N S E N E R G E T Y C Z N Y PRZYROSTMASY UTRATA MASY BIAŁKO TŁUSZCZE WĘGLOWODANY PPPM* PPM** WYDATEK ENERGII POBÓR ENERGII * Ponadpodstawowa przemiana materii ** Podstawowa przemiana materii

24. SKŁADNIK POKARMOWY Zawarty naturalnie w środku spożywczym związek chemiczny, który może mieć zarówno charakter • odżywczy, jak i • nieodżywczy: • balastowy, • smakowo-zapachowy, • szkodliwy.

25. SKŁADNIK ODŻYWCZY Związek chemiczny, który po strawieniu i wchłonięciu zostanie wykorzystany przez organizm jako źródło energii, materiał budulcowy lub czynnik regulujący procesy życiowe.

26. SKŁADNIKI ODŻYWCZE • energetyczne: węglowodany, tłuszcze, białka (częściowo) • budulcowe: białka, lipidy, niektóre składniki mineralne • regulujące: witaminy, niektóre składniki mineralne, błonnik pokarmowy

27. ŹRÓDŁA ENERGII Jarosz M. (2012): Normy żywienia dla populacji polskiej – nowelizacja. Instytut Żywności i Żywienia.

28. WĘGLOWODANY Charakterystyka, znaczenie fizjologiczne, zapotrzebowanie, źródła

29. WĘGLOWODANY

30. WĘGLOWODANY Węglowodany (inaczej cukry lub sacharydy) to związki organiczne zbudowane z węgla, wodoru i tlenu. Obejmują związki przyswajalne i nieprzyswajalne. Wchodzą w skład produktów spożywczych w postaci cukrów prostych, dwucukrów, skrobi i błonnika.

31. ŻYWIENIOWY PODZIAŁ WĘGLOWODANÓW

32. CUKRY PROSTE

33. GLUKOZA Jest najważniejszym cukrem – większość węglowodanów zawartych w produktach wchłania się do krwioobiegu jako glukoza lub jest przekształcana w nią w wątrobie. Glukoza jest mniej słodka od sacharozy o około 20-30%. Występuje m.in. w owocach, sokach owocowych (najobfitsze źródło to sok winogronowy) i miodzie.

34. FRUKTOZA W postaci wolnej występuje w miodzie i owocach. Wraz z glukozą wchodzi w skład cukru spożywczego – sacharozy. Fruktoza jest o ok. 70% słodsza od glukozy i ma o ok. 40% słodszy smak niż sacharoza.

35. FRUKTOZA Efekt metaboliczny fruktozy różni się znacznie od efektu działania glukozy. Fruktoza w porównaniu z glukozą wywołuje znacznie mniejszą odpowiedź glikemicznąoraz nie nasila produkcji insuliny i leptyny (hormonu sytości wydzielanego głównie przez tkankę tłuszczową). Dieta obfita we fruktozę zwiększa w wątrobie syntezę triglicerydów, co sprzyja hipertriglicerydemii oraz stłuszczeniu wątroby.

36. GALAKTOZA MANNOZA • W stanie wolnym występuje bardzo rzadko (w pewnych ilościach występuje w skórce pomarańczy i drożdżach). Wchodzi w skład dwucukru laktozy.

37. CUKRY PROSTE

38. DISACHARYDY

39. SACHAROZA GLUKOZA + FRUKTOZA (połączone wiązaniem β-1-2-glikozydowym) Nazywana jest cukrem trzcinowym lub buraczanym,potocznie zwana cukrem, jest głównym dwucukrem występującym w diecie człowieka. Występuje w większych ilościach w trzcinie cukrowej, burakach cukrowych oraz w niektórych owocach (ananasy) i warzywach (marchew).

40. LAKTOZA GLUKOZA + GALAKTOZA (połączone wiązaniem β-1-4-glikozydowym) Znana jako cukier mleczny. Występuje w mleku i jego przetworach. Obecna jest w mleku kobiecym i stanowi jego główny składnik węglowodanowy. Jest mniej słodka od sacharozy.

41. MALTOZA GLUKOZA + GLUKOZA (połączone wiązaniem β-1-4-glikozydowym) Znana jako cukier słodowy. Występuje w dużych ilościach w słodzie. Powstaje w dużych ilościach w czasie trawienia węglowodanów złożonych. Jest wykorzystywana m.in. w piwowarstwie, gorzelnictwie, piekarnictwie.

42. WĘGLOWODANY ZŁOŻONE Są to wielocząsteczkowe polimery zbudowane z monosacharydów lub ich pochodnych, połączonych wiązaniami glikozydowymi w łańcuch prosty lub rozgałęziony.

43. WĘGLOWODANY ZŁOŻONE

44. SKROBIA • (GLUKOZA + GLUKOZA+…)n • Jest zapasowym węglowodanem komórek roślinnych

45. GLIKOGEN • (GLUKOZA + GLUKOZA+…)n • Jest zapasowym materiałem energetycznym ustroju

50. ZAPOTRZEBOWANIE Podstawą w określaniu w jakim stopniu węglowodany powinny pokrywać zapotrzebowanie energetyczne jest założenie, że po zaspokojeniu zapotrzebowania organizmu człowieka na białko i tłuszcz, pozostałe potrzeby energetyczne zostaną pokryte przez węglowodany. *Jarosz M. (2012): Normy żywienia dla populacji polskiej – nowelizacja. Instytut Żywności i Żywienia 2012.