Enerji. İş yapma kapasitesi.

Enerji

• İş yapma kapasitesi.

– Soyut bir kavram.

– Gözle görülebilir bir şekli, büyüklüğü veya ağırlığı yok.

– Enerjiyi tanımayı kolaylaştıran somut bir

gösterge; Hareket.

Termodinamiğin Birinci Kanunu

“Enerji yoktan varolmaz, var olan enerji kaybolmaz”

• “Enerjinin korunumu kanunu” da denir.

• Evrendeki toplam enerji miktarca sabittir.

• Sabit olan bu enerji farklı enerji türlerine dönüştürülerek kullanılır

Enerjinin bilinen ve birbirine dönebilen 6 formu

– Nükleer enerji – Elektrik enerjisi – Kimyasal enerji – Mekanik enerji – Isı enerjisi

– Işık enerjisi

Enerji dönüşümüne 2 temel örnek

– Fotosentez

• Hayvan ve insanlar tarafından kullanılmak üzere bitkilerde gerçekleşir.

• Amacı;

– Doğadaki “Işık Enerjisini”, CO₂ ve H₂O kullanarak “Kimyasal Enerji” ye dönüştürmek ve doğaya O₂ sağlamaktır

• Fotosentez yoluyla elde edilen Kimyasal enerji, bitkilerdeki

karbonhidratlardır(Ör: glikoz). Bitkiler karbonhidratları, lipidlere ve proteinlere de dönüştürebilirler.Lipidler ve proteinler de kimyasal enerji içerirler. Örnek:

ekmek-pilav makarnadaki karbonhidratlar, fındık-fıstıktaki yağ,

– Hücre solunumu

• Hayvan ve insanlarda gerçekleşir.

• Amaçları;

– Gıdalardaki karbonhidratlar, lipidler ve proteinlerde mevcut olan “Kimyasal Enerjiyi” O₂ kullanarak ATP’nin yapısına aktarmak.

– ATP’deki kimyasal enerjiyi

» Mekanik enerjiye dönüştürmek (kas hareketi, hücre içinde veziküllerin taşınması

» Vücut proteinlerinin, vücut yağının ve glikojen deposunun sentezinde kullanarak bu moleküllerin yapısına kimyasal enerji olarak aktarmak

» Kimyasal enerji ve elektrik enerjisi şeklinde transport işlerinde kullanmak (dinlenme durumundaki enerji harcamasının %25’ini Na-K pompası

oluşturur. Böbrek tüblerinden moleküllerin geri emilmesi, sinir sisteminde elektrokimyasal uyarıların oluşturulması

ATP vücuttaki tüm biyolojik işlerin enerji

kaynağıdır

•Gıdalardaki kimyasal enerjinin vücuttaki kimyasal enerjiye

(ATP’ye) dönüşüm etkinliğine bakalım

(Standart fizyolojik koşullarda)

Standart fizyolojik koşullar

37 santigrat derece

pH=7.4

Vücuttaki kimyasal enerjinin birimi

ATP

Yüksek enerjili fosfat bağları

Standart fizyolojik koşullarda kimyasal enerji dönüşüm oranı

• 1 molekül glikozun sadece aerobik ortamda

tamamen parçalandığı durumdaki toplam enerji değişimi 686 kilokaloridir.

• 1 molekül glikoz organizmada parçalandığında ise 38 molekül ATP elde edilir

• 1 molekül ATP’nin parçalanması ile açığa çıkan enerji 7.3kkal

– 38*7.3*100 /686= %40

• Gıdalardaki kimyasal enerjinin ancak %40’ı

korunabilmekte ATP yapısında tutulabilmektedir.

Standart fizyolojik koşullarda enerji dönüşüm oranı

•%40

Kalan %60; ısı ve diğer

moleküllerle çevreye karışır

Kimyasal Enerinin kaynakları (CHO, yağlar,proteinler )

Hücre içinde kimyasal enerjinin yaşadığı değişimler (ATP)

•Hücre çalışması

•Kimyasal sentez (kas yapımı)

•Mekanik iş (kas çalışması)

•Ozmotik basıncın (suyun hareketine imkan sağlayan basınç) ve elektrik yükü farklarının ( iyonların hareketi ile )oluşturulması

•Genetik bilgi transferi

Isı oluşumu (kettledan açığa çıkan ve çevreye karışan ısı örneği)

Çevrede entropi artışı: Yakıtlardan CO2, NH3, H2O, HPO4 oluşup atılması

İŞ

İNSAN

VÜCUDUNDA KİMYASAL ENERJİ NİN

YAŞADIĞI DÖNÜŞÜMLER

ATIKLAR

Besinlerdeki

kimyasal enerji vücutta devamlı olarak ATP

sentezi sağlar

Kalori - kilokalori

• Enerjinin; ısı enerjisi cinsinden birimidir.

• Kilokalori olarak kullanılır. (kkal olarak kısaltılır

• 1 kilokalori; 1 kg(1L ) suyun sıcaklığını 1 derece yükseltmek için gerekli ısı

miktarıdır.

• Gıdaların sahip oldukları potansiyel enerji kilokalori olarak ifade edilir.

– Ör: 100 gram pekmez 370 kkal içerir.

Joule - kilojoule

• Enerjinin; uluslarası en çok kullanılan ve mekanik enerji cinsinden birimidir.

• Kilojoule veua megajoule olarak kullanılır.

(kJ olarak kısaltılır

• 1 kkal=4.184 kJ

Besin

(nutrient)

• Yiyeceklerin (gıdaların) yapısında bulunan ve insan vücudunda kendine özel işlevleri olan kimyasal

moleküller veya bileşiklerdir.

• Doğada 6 çeşit besin mevcuttur.

• Makrobesinler =Makronutrientler (macronutrients)

– Karbonhidratlar (CHO) – Yağlar (lipidler)

– Proteinler – Su

• Mikrobesinler= Mikronutrientler (micronutrients)

– Vitaminler – Mineraller

Enerji kaynağı olan besinler

(yakıt olarak kullanılan besinler)

– Karbonhidratlar (CHO) – Yağlar (lipidler)

– Proteinler

Karbonhidratların enerji değeri

• Glikozun 1 gramının “toplam

potansiyel kimyasal enerjisine”

bakalım

• Glikozun molekül ağırlığı 180

• 6 CO₂ +6H₂O parçalandığında açığa çıkan enerji 686 kkal

• 1 gram glikozun kalorisi 686/180=3.8kkal

• Bu değer hem ATP’de depolanan

%40 ve entropiden kaynaklanan %60 enerji değişimlerinin tamamını içerir.

• 1 g Glikojen= 4.2 kkal

• Net ortalama= 4kkal/g

H=1 C= 12 O=16

Atom ağırlıkları Glikoz ( C₆ H₁₂ O₆

Lipidlerin enerji değeri

• 1g yağ asidi= 9.4 kkal

• Net ortalama = 9 kkal/g

18 karbon

Proteinlerin enerji değeri

• Amino asitlerin karbon iskeletlerinin sağladığı enerji

• Net 4 kkal/g

Bir amino asidin genel yapısı

Egzersiz sırasında kasların ATP kaynakları (yakıtlar)

• Karbonhidrat

– Kanda dolaşan glikoz (KAN GLİKOZU=KAN ŞEKERİ) – Kasta depolanmış glikojen

• Yağ

– Kandaki serbestçe dolaşan yağ asitleri (adipose dokudan parçalanıp kana geçer)

– Kas içindeki lipidlerin parçalanması ile oluşan yağ asitleri (İntramuskular lipoliz)

• Protein

– Yakıt olarak katkısı çok az (yaklaşık %2). Uzun süren egzersizlerde %5-15’e çıkabilir. Esas işlev nedir??

son