Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți fi îndeplinit următoarele obiective:

  • Explicați de ce dieta unui animal ar trebui să fie echilibrată și să satisfacă nevoile organismului
  • Definiți componentele principale ale alimentelor
  • Descrieți nutrienții esențiali necesari funcției celulare care nu pot fi sintetizați de corpul animalului
  • Explicați cum se produce energie prin dietă și digestie
  • Descrieți cum sunt depozitați în organism excesul de carbohidrați și energia

Având în vedere diversitatea vieții animale de pe planeta noastră, nu este surprinzător faptul că și dieta animalelor ar varia, de asemenea, substanțial. Dieta animală este sursa de materiale necesare pentru construirea ADN-ului și a altor molecule complexe necesare creșterii, întreținerii și reproducerii; colectiv aceste procese se numesc biosinteză. Dieta este, de asemenea, sursa de materiale pentru producerea de ATP în celule. Dieta trebuie să fie echilibrată pentru a oferi mineralele și vitaminele necesare funcției celulare.

Cerințe alimentare

Care sunt cerințele fundamentale ale dietei animale? Dieta animalelor ar trebui să fie bine echilibrată și să furnizeze substanțele nutritive necesare funcției corporale și mineralele și vitaminele necesare pentru menținerea structurii și reglării necesare pentru o bună sănătate și capacitate de reproducere. Aceste cerințe pentru un om sunt ilustrate grafic în Figura 1.

energie

Figura 1. Pentru oameni, o dietă echilibrată include fructe, legume, cereale și proteine. (credit: USDA)

Link către învățare

Primul pas pentru a vă asigura că îndepliniți cerințele alimentare ale corpului dvs. este conștientizarea grupurilor de alimente și a nutrienților pe care aceștia le furnizează. Pentru a afla mai multe despre fiecare grup de alimente și cantitățile zilnice recomandate, explorați acest site interactiv de către Departamentul Agriculturii din Statele Unite.

Conexiune de zi cu zi

Să trecem! Campanie

Obezitatea este o epidemie în creștere, iar rata obezității în rândul copiilor crește rapid în Statele Unite. Pentru a combate obezitatea infantilă și a se asigura că copiii au un început sănătos în viață, prima doamnă Michelle Obama a lansat Let’s Move! campanie. Scopul acestei campanii este de a educa părinții și îngrijitorii cu privire la furnizarea unei nutriții sănătoase și încurajarea stilurilor de viață active generațiilor viitoare. Acest program își propune să implice întreaga comunitate, inclusiv părinții, profesorii și furnizorii de servicii medicale, pentru a se asigura că copiii au acces la alimente sănătoase - mai multe fructe, legume și cereale integrale - și consumă mai puține calorii din alimentele procesate. Un alt obiectiv este să ne asigurăm că copiii fac activitate fizică. Odată cu creșterea vizionării la televizor și a activităților staționare, cum ar fi jocurile video, stilurile de viață sedentare au devenit o normă. Aflați mai multe la www.letsmove.gov.

Precursori organici

Moleculele organice necesare pentru construirea materialului celular și a țesuturilor trebuie să provină din alimente. Glucidele sau zaharurile sunt sursa primară de carboni organici din corpul animalului. În timpul digestiei, glucidele digerabile sunt în cele din urmă descompuse în glucoză și utilizate pentru a furniza energie prin căi metabolice. Glucidele complexe, inclusiv polizaharidele, pot fi descompuse în glucoză prin modificare biochimică; cu toate acestea, oamenii nu produc enzima celulază și nu au capacitatea de a obține glucoză din celuloză polizaharidică. La om, aceste molecule furnizează fibra necesară pentru deplasarea deșeurilor prin intestinul gros și un colon sănătos. Flora intestinală din intestinul uman este capabilă să extragă o anumită nutriție din aceste fibre vegetale. Excesul de zaharuri din organism este transformat in glicogen si stocat in ficat si muschi pentru utilizare ulterioara. Depozitele de glicogen sunt folosite pentru a alimenta eforturi prelungite, cum ar fi alergarea pe distanțe lungi, și pentru a furniza energie în timpul lipsei de alimente. Excesul de glicogen poate fi transformat în grăsimi, care sunt stocate în stratul inferior al pielii mamiferelor pentru izolare și stocare a energiei. Excesul de carbohidrați digerabili este stocat de mamifere pentru a supraviețui foametei și a ajuta la mobilitate.

O altă cerință importantă este cea a azotului. Catabolismul proteinelor oferă o sursă de azot organic. Aminoacizii sunt elementele de bază ale proteinelor, iar defalcarea proteinelor oferă aminoacizi care sunt utilizați pentru funcția celulară. Carbonul și azotul derivat din acestea devin elementul de bază pentru nucleotide, acizi nucleici, proteine, celule și țesuturi. Excesul de azot trebuie eliminat deoarece este toxic. Grăsimile adaugă aromă alimentelor și promovează un sentiment de sațietate sau plinătate. Alimentele grase sunt, de asemenea, surse semnificative de energie, deoarece un gram de grăsime conține nouă calorii. Grăsimile sunt necesare în dietă pentru a ajuta la absorbția vitaminelor liposolubile și la producerea de hormoni liposolubili.

Nutrienți esențiali

Figura 2. O dietă sănătoasă ar trebui să includă o varietate de alimente pentru a se asigura că sunt satisfăcute nevoile de nutrienți esențiali. (credit: Keith Weller, USDA ARS)

În timp ce corpul animalului poate sintetiza multe dintre moleculele necesare funcționării din precursorii organici, există unii nutrienți care trebuie consumați din alimente. Acești nutrienți sunt denumiți nutrienți esențiali, adică trebuie mâncate și corpul nu le poate produce.

Acidul alfa-linolenic omega-3 și acidul linoleic omega-6 sunt acizi grași esențiali necesari pentru producerea unor fosfolipide de membrană. Vitamine sunt o altă clasă de molecule organice esențiale care sunt necesare în cantități mici pentru ca mai multe enzime să funcționeze și, din acest motiv, sunt considerate a fi coenzime. Absența sau nivelurile scăzute de vitamine pot avea un efect dramatic asupra sănătății, așa cum este prezentat în tabelul 1 și tabelul 2. Atât vitaminele liposolubile, cât și cele solubile în apă trebuie obținute din alimente. Minerale, enumerate în tabelul 3, sunt substanțe nutritive esențiale anorganice care trebuie obținute din alimente. Printre numeroasele lor funcții, mineralele ajută la structură și reglare și sunt considerate co-factori. Anumiți aminoacizi trebuie, de asemenea, să fie obținuți din alimente și nu pot fi sintetizați de organism. Acești aminoacizi sunt aminoacizii „esențiali”. Corpul uman poate sintetiza doar 11 din cei 20 de aminoacizi necesari; restul trebuie obținut din alimente. Aminoacizii esențiali sunt enumerați în Tabelul 4.

Energia alimentară și ATP

Animalele au nevoie de hrană pentru a obține energie și pentru a menține homeostazia. Homeostazia este capacitatea unui sistem de a menține un mediu intern stabil chiar și în fața schimbărilor externe aduse mediului. De exemplu, temperatura corporală normală a oamenilor este de 37 ° C (98,6 ° F). Oamenii mențin această temperatură chiar și atunci când temperatura externă este caldă sau rece. Este nevoie de energie pentru a menține această temperatură corporală, iar animalele obțin această energie din alimente.

Sursa primară de energie pentru animale este glucidele, în principal glucoza. Glucoza este numită combustibilul corpului. Carbohidrații digerabili din dieta unui animal sunt transformați în molecule de glucoză printr-o serie de reacții chimice catabolice.

Adenozin trifosfatul sau ATP este moneda primară a energiei din celule; ATP stochează energie în legături ester fosfat. ATP eliberează energie atunci când legăturile fosfodiester sunt rupte și ATP este convertit în ADP și o grupare fosfat. ATP este produs de reacțiile oxidative din citoplasmă și mitocondriul celulei, unde carbohidrații, proteinele și grăsimile suferă o serie de reacții metabolice denumite în mod colectiv respirație celulară. De exemplu, glicoliza este o serie de reacții în care glucoza este convertită în acid piruvic și o parte din energia sa potențială chimică este transferată la NADH și ATP.

ATP este necesar pentru toate funcțiile celulare. Este folosit pentru a construi moleculele organice care sunt necesare pentru celule și țesuturi; asigură energie pentru contracția musculară și pentru transmiterea semnalelor electrice în sistemul nervos. Atunci când cantitatea de ATP este disponibilă peste cerințele organismului, ficatul folosește excesul de ATP și excesul de glucoză pentru a produce molecule numite glicogen. Glicogenul este o formă polimerică de glucoză și este stocat în ficat și celulele musculare scheletice. Când glicemia scade, ficatul eliberează glucoza din depozitele de glicogen. Mușchiul scheletic transformă glicogenul în glucoză în timpul exercițiilor intense. Procesul de conversie a glucozei și a excesului de ATP în glicogen și a stocării excesului de energie este un pas important din punct de vedere evolutiv în a ajuta animalele să facă față mobilității, penuriei de alimente și foametei.

Conexiune de zi cu zi

Obezitatea

Obezitatea este o problemă majoră de sănătate în Statele Unite și se concentrează din ce în ce mai mult pe reducerea obezității și a bolilor la care poate duce, cum ar fi diabetul de tip 2, cancerele de colon și de sân și bolile cardiovasculare. Cum contribuie alimentele consumate la obezitate?

Alimentele grase sunt bogate în calorii, ceea ce înseamnă că au mai multe calorii pe unitate de masă decât carbohidrații sau proteinele. Un gram de carbohidrați are patru calorii, un gram de proteine ​​are patru calorii, iar un gram de grăsimi are nouă calorii. Animalele tind să caute alimente bogate în lipide pentru conținutul lor mai mare de energie.

Semnalele de foame („timpul de a mânca”) și de sațietate („timpul de a nu mai mânca”) sunt controlate în regiunea hipotalamusului creierului. Alimentele bogate în acizi grași tind să promoveze mai mult satietatea decât alimentele care sunt bogate doar în carbohidrați.

Excesul de carbohidrați și ATP sunt folosiți de ficat pentru a sintetiza glicogenul. Piruvatul produs în timpul glicolizei este utilizat pentru sintetizarea acizilor grași. Atunci când există mai multă glucoză în organism decât este necesar, excesul de piruvat rezultat este transformat în molecule care duc în cele din urmă la sinteza acizilor grași din corp. Acești acizi grași sunt depozitați în celulele adipoase - celulele adipoase din corpul mamiferelor al căror rol principal este de a depozita grăsimea pentru utilizare ulterioară.

Este important de reținut că unele animale beneficiază de obezitate. Urșii polari și sigiliile au nevoie de grăsime corporală pentru izolare și pentru a le împiedica să piardă căldura corpului în timpul iernilor arctice. Când alimentele sunt rare, grăsimea corporală stocată oferă energie pentru menținerea homeostaziei. Grăsimile previn foametea la mamifere, permițându-le accesul la energie atunci când hrana nu este disponibilă zilnic; grăsimile sunt depozitate atunci când se face o ucidere mare sau este disponibilă o mulțime de alimente.

Rezumatul secțiunii

Dieta animalelor ar trebui să fie echilibrată și să satisfacă nevoile organismului. Carbohidrații, proteinele și grăsimile sunt componentele principale ale alimentelor. Unii nutrienți esențiali sunt necesari pentru funcția celulară, dar nu pot fi produși de corpul animalului. Acestea includ vitamine, minerale, unii acizi grași și unii aminoacizi. Aportul alimentar în cantități mai mult decât necesare este stocat ca glicogen în celulele hepatice și musculare și în celulele grase. Depozitarea excesivă a grăsimii poate duce la obezitate și probleme grave de sănătate. ATP este moneda energetică a celulei și se obține din căile metabolice. Excesul de carbohidrați și energia sunt stocate ca glicogen în organism.