Энергетический обмен в контексте физиологии человека в первую очередь подразумевает передачу энергии из пищи в клетки организма для обеспечения их жизнедеятельности. Этот процесс можно условно разделить на три этапа:
Пищеварение: Первым шагом в энергообмене является пищеварение, в ходе которого пища расщепляется на основные макронутриенты: углеводы, белки и жиры. Этот процесс начинается во рту и продолжается в желудке и кишечнике с помощью различных ферментов. Конечные продукты – глюкоза из углеводов, аминокислоты из белков, жирные кислоты и глицерин из жиров – затем всасываются в кровь.
Поглощение клетками и преобразование в АТФ: Попадая в кровоток, эти питательные вещества транспортируются в клетки организма. Внутри клеток эти питательные вещества расщепляются, главным образом в митохондриях, посредством таких процессов, как гликолиз, цикл лимонной кислоты (также известный как цикл Кребса или цикл ТСА) и окислительное фосфорилирование. Эти процессы извлекают энергию, хранящуюся в химических связях этих питательных веществ, и используют ее для производства АТФ (аденозинтрифосфата), основной энергетической валюты клеток.
Использование АТФ: АТФ может быть использован немедленно для питания различных клеточных процессов, таких как сокращение мышц, транспорт ионов и синтез новых молекул. В качестве альтернативы он может быть сохранен для последующего использования.
Важно отметить, что организм эффективно регулирует скорость энергетического метаболизма в соответствии с потребностью в энергии. В периоды высокого спроса на энергию (например, во время физических упражнений) организм увеличивает скорость производства АТФ. В периоды низкого спроса избыток энергии откладывается в основном в виде жира.
Энергетический обмен является важнейшим аспектом гомеостаза и позволяет организму функционировать и реагировать на изменения в окружающей среде.