Energiemetabolisme

Van de Energiemetabolisme van het lichaam wordt gekenmerkt door de biochemische afbraak van hoogenergetische organische uitgangsverbindingen tot laagenergetische anorganische verbindingen waarbij energie vrijkomt. Deze energie is nodig om biologische processen in stand te houden. Verder moet er onderscheid gemaakt worden tussen energiemetabolisme en bouwstofwisseling (anabolisme).

Wat is het energiemetabolisme?

Elk organisme is onderhevig aan zowel energie als bouwstofwisseling. Het energiemetabolisme wordt gekenmerkt door het vrijkomen van energie om de lichamelijke processen te waarborgen. De lichaamseigen eiwitten, nucleïnezuren, vetten en koolhydraten worden daarentegen opgebouwd tijdens het opbouwende metabolisme.

Energie is nodig om de biologische processen in stand te houden. Een levend wezen moet energie van buitenaf leveren om überhaupt te kunnen bestaan. Planten zetten zonne-energie via fotosynthese om in de chemische energie van koolhydraten, vetten en eiwitten. Dieren en mensen hebben de chemische energie van deze stoffen nodig om in leven te blijven.

Voor de energieproductie worden voornamelijk koolhydraten en vetten gebruikt. Aminozuren en eiwitten hebben ook een hoog energiegehalte. Ze zijn echter vooral nodig om het lichaam op te bouwen.

Het energiemetabolisme van mensen verzekert het basale metabolisme en het outputmetabolisme. Het basale metabolisme omvat het energiemetabolisme voor alle vitale energetische processen die nodig zijn in een volledige rusttoestand. De prestatieconversie beschrijft het extra energieverbruik tijdens lichamelijke inspanning.

Functie en taak

Enerzijds dient menselijke voeding om fysieke functies in stand te houden en om extra prestaties te leveren tijdens fysieke activiteit. Aan de andere kant worden lichaamseigen stoffen (eiwitten) opgebouwd uit de bouwstenen van voedingsstoffen (voornamelijk eiwitten).

Koolhydraten en vetten zijn de belangrijkste energiebronnen. Eiwitten kunnen alleen worden gebruikt om energie op te wekken als er onvoldoende voedsel wordt opgenomen. Dit is bijvoorbeeld het geval bij honger (hongermetabolisme). Het kan echter ook nodig zijn om energie op te wekken uit eiwitten als onderdeel van een normaal metabolisme (bij verhoogde eiwitinname).

Koolhydraten dienen als energieleveranciers op korte termijn. Na een koolhydraatrijk dieet stijgt de bloedsuikerspiegel. Als gevolg hiervan is er een verhoogde productie van insuline. De insuline zorgt ervoor dat de bloedsuikerspiegel naar de individuele cellen wordt verdeeld. Daar wordt het afgebroken tot kooldioxide en water als onderdeel van het energiemetabolisme. Tijdens deze afbraak wordt de chemische energie die is opgeslagen in de koolhydraten vrijgegeven om de fysieke processen in stand te houden. Wanneer koolhydraten worden verbrand, wordt warmte gegenereerd en wordt spieractiviteit uitgevoerd.

Overtollige koolhydraten worden als glucogeen opgeslagen in de lever en spieren. Glucogen is een zetmeelrijk koolhydraatcomplex. Als de energievoorziening te laag is, worden deze koolhydraatvoorraden in eerste instantie gebruikt om energie op te wekken.

Andere energiebronnen zijn vetten en vetzuren. Vetten hebben een nog hogere energie-inhoud dan koolhydraten. Een gram suiker bevat bijvoorbeeld 4 kilocalorieën. In één gram vet zitten echter al 9 kilocalorieën. Vetten zijn verantwoordelijk voor de energievoorziening op de lange termijn. Als de koolhydraten zijn opgebruikt, worden de vetreserves gebruikt om energie op te wekken. Vetten zijn meestal het resultaat van overtollige koolhydraten en vetten. In de loop van de evolutie heeft het organisme een manier gevonden om voorraden op te slaan in de vorm van vet tijdens perioden van honger. In tijden van overvloed werd er meer verbruikt dan nu nodig was om de overtollige energie op te slaan.

Eiwitten kunnen ook dienen als energieleveranciers. Wanneer bijvoorbeeld de koolhydraatvoorraden zijn opgebruikt, worden de lichaamseigen eiwitten eerst in grotere mate afgebroken tot aminozuren. Deze worden vervolgens omgezet in glucose als onderdeel van wat bekend staat als gluconeogenese om de bloedsuikerspiegel op peil te houden.

Sommige fysieke processen vinden in eerste instantie alleen plaats met behulp van koolhydraten. De activiteit van de hersenen is afhankelijk van de aanvoer van glucose. Als de bloedsuikerspiegel gevaarlijk daalt, kan dit leiden tot bewusteloosheid.

Het lichaam verbruikt zelfs onder extreme rustomstandigheden energie. De lichaamstemperatuur moet bijvoorbeeld constant worden gehouden. Bovendien gaan alle vitale processen zoals hartactiviteit, ademhaling of hersenactiviteit door. De stofwisseling in rust is voor iedereen anders. Gewoonlijk hebben mannen een hoger basaal metabolisme dan vrouwen vanwege hun grotere spiermassa. Bij volwassenen is het gewoonlijk 2000 tot 2400 kilocalorieën.

De prestatieomzet vloeit dan voort uit de extra fysieke belasting. Niet alleen de extra beweging kost energie. Ook het hart, de ademhaling en andere processen worden tijdens lichamelijke activiteit gestimuleerd en hebben een grotere energiebehoefte.

Ziekten en aandoeningen

Als er langdurige onevenwichtigheden in het energiemetabolisme zijn, kunnen ziekten het gevolg zijn. Deze ziekten vinden hun oorsprong in een mismatch tussen energiebehoefte en energievoorziening. In vroegere tijden (en soms nog in andere delen van de wereld) vielen er veel doden als onderdeel van periodes van hongersnood.Aan de energievraag kon niet worden voldaan omdat er niet genoeg voedsel beschikbaar was. Toen de door het lichaam opgebouwde energiereserves waren opgebruikt, moest het organisme terugvallen op lichaamseigen eiwitten in de vorm van spieren. Toen deze bijna op waren, werden ook de organen zelf afgebroken, wat uiteindelijk leidde tot meervoudig orgaanfalen.

Er is momenteel een andere omstandigheid die, hoewel niet zo snel de dood tot gevolg heeft, kan leiden tot ernstige ziekte. Het voedselaanbod in overvloed leidt tegenwoordig vaak tot overeten. Er worden meer calorieën geconsumeerd dan geconsumeerd. Het resultaat is een verhoogde opslag van lichaamsvet, wat op lange termijn kan leiden tot ziekten als diabetes mellitus, aderverkalking of hart- en vaatziekten met alle gevolgen van dien. Naast deze ziekten neemt ook het aantal reumatische aandoeningen en kanker toe. Om dit soort beschavingsziekten te voorkomen, wordt een gezonde levensstijl met veel beweging en een uitgebalanceerd dieet aanbevolen.