NATURFAG 2 NY UTGAVE Alt-i-ett-bok 2011 BOKMÅL
Del 2 av 3 Dette er en elektronisk versjon av læreboka til bruk på skoler som har undertegnet en avtale med Aschehoug forlag for skoleåret 2011/2012. Filene må behandles i henhold til åndsverksloven, og må ikke kopieres og/eller distribueres til personer som ikke er omfattet av avtalen. Alle filer skal være slettet innen 1. juli 2012 dersom ikke annen avtale er gjort med Aschehoug.
3 Ernæring og helse næringsstoffene omsettes i kroppen
3 ERNÆRING OG HELSE 71 3A... 72 3B Fordøyelsen næringsstoffene tas opp... 74 3C Forbrenning cellene får energi... 80 3D Energibalanse næringsstoffer i riktig mengde... 85 3E... 90 3F... 94 3G... 98 Hvorfor er det ikke nok å spise når man er sulten, og drikke når man er tørst? Vet vi ikke vårt eget beste? Du leser anbefalingene for et og fysisk aktivitet. De sier at ikke mer enn ca. 30 % av energien bør komme fra fett, at 50 60 % av energien bør komme fra karbo- - egentlig spise av de ulike næringsstoffene? ten vår om vi spiser mer eller mindre enn vi Hvordan kan fanger leve i årevis på «vann og Å spise riktig er både lett og vanskelig. I dag er valgene så mange. Vi kan kjøpe alle typer næringsmidler, og vi blir bombardert kosttilskudd og slankekurer. Her er det viktig Med kunnskap kan du iallfall lettere forstå og diskutere aktuelle spørsmål omkring Gruble 1 Er sukker sunt? 2 Hva er «tomme kalorier»? 3 Får man store muskler av å spise mye proteiner? 4 Må en som driver idrett, ta kosttilskudd? 5 Hva skjer når kroppen fordøyer maten? Kompetansemål Mål for opplæringen er at du skal kunne transport og omsetting av de viktigste næringsstoffene trening, slanking, spiseforstyrrelser, livsstilssykdommer og soling (kompetanse- i kosmetiske produkter og lage et slikt produkt med egen varedeklarasjon (kompetansemålet dekkes også gjen-
72 3 ERNÆRING OG HELSE Proteiner 15 % Karbohydrater 55 % Fett 30 % Norge. 1 Maksimalt 25 35 % (ca. fra fett (og bare 10 % bør energien bør komme fra karbo- gien bør komme fra proteiner. 3A Et sunt kosthold dekker behovet for næringsstoffer Alle kan vi noe om mat. Du har sikkert hørt om ulike typer kosthold, som det kinesiske-, franske- eller tyrkiske kjøkkenet, vegetarkost, middelhavskost, norsk husmannskost eller indiske mattradisjoner. Hva er sunn kost? Svaret er i grunnen enkelt: Det kostholdet som gir nok næring og riktig næring, er sunn kost. Alle de nevnte typene kost er derfor sunne. Kostsirkelen hjelp til riktig kosthold Hva skal du så spise? Kostsirkelen skal hjelpe deg med å velge matvarer slik at du får et sunt og balansert kosthold. Dette er viktig for å unngå vår tids livsstilssykdommer, som fedme, hjerte- og karsykdommer og diabetes. Kostsirkelen finnes i ulike utgaver forskjellige steder i verden. Vår norske utgave er utarbeidet av Landsforeningen for kosthold og helse. Den er inndelt i fem sektorer med matvaregrupper. Hver gruppe bør være representert blant det du spiser i løpet av en dag. 5 1 ulike matvarene bør utgjøre av kosten vår. Gruppe 1 Melk og melkeprodukter Gruppe 2 Egg, kjøtt og fisk Gruppe 3 Poteter, grønnsaker, frukt og bær Gruppe 4 Korn og kornprodukter 4 2 Kornprodukter, poteter, melk og ost blir kalt basismaten. Basis- fleste av de næringsstoffene vi trenger. (Kilde: Landsforeningen for kosthold og helse 3
3 ERNÆRING OG HELSE 73 ernæring og fysisk aktivitet. SKUMMET MELK Spis mer av dette: Fisk, særlig fet fisk. Grovt brød og kornprodukter. Poteter, grønnsaker, frukt og bær. Magre meieriprodukter. Spis mindre av dette: Fete meieriprodukter. Kjøttvarer. Matvaretabellen Matvaretabellen gir informasjon om hvor mye det er av de enkelte næringsstoffene i 100 g av en matvare. Av tabellen kan vi også finne ut hvor mye energi matvarene inneholder. Næringstabell Navn Helmelk Lettmelk Lettmelk, ekstra lett Skummetmelk Spiselig del Vann Energi Protein % 100 100 100 100 g 88 90 91 91 kj 277 192 160 141 g 3,2 3,3 3,3 3,3 g 3,9 1,5 0,7 0,1 Fett Mettet fett g 2,4 0,92 0,44 0,06 g 0,16 0,06 0,03 0 Trans-fett Enumettet fett g 1,05 0,4 0,18 g 0,07 0,03 0,01 mg 16 7 3 0,03 0,002 1 Flerumettet fett Kolesterol g 4,6 4,7 4,6 4,8 Tilsatt sukker Karbohydrat-kostfiber Kostfiber g 0 0 0 0 Vitamin A g 0 0 0 0 μg 40 15 7 1 μg 0 0 0,4 0 mg Vitamin D Vitamin E Vitamin B - Tiamin mg mg 0,1 0 0 0 0,05 0,05 0,05 0,05 0,15 0,15 0,15 0,15 mg 0 0 0 0 Vitamin B - Riboflavin Vitamin C Kalsium Jern mg mg 100 0 100 0 100 0 100 0,1 Utdrag fra matvaretabellen. råd for ernæring og fysisk aktivitet, Mattilsynet og Institutt for ernæringsvitenskap ved Universitetet i Oslo. Prøv deg 3 Hvordan bør fordelingen av energi fra de ulike næringsstoffene være?
74 3 ERNÆRING OG HELSE 3B Fordøyelsen næringsstoffene tas opp For at næringsstoffene skal komme fram til alle cellene, må de først bli tatt opp i kroppen. Det er fordøyelsessystemet som sørger for dette. Fordøyelsessystemet tar inn maten, bryter næringsstoffene ned til mindre molekyler og tar dem opp i blodet. Med blodet transporteres så næringsstoffene rundt til alle celler i kroppen. Ufordøyde rester blir skilt ut som avføring. Spyttkjertel Munnhulen Tenner Spyttkjertler Svelget Tungen Spiserøret Leveren Magesekken Galleblæra Gallegangen Bukspyttkjertelen Tolvfingertarmen Tykktarmen Tynntarmen Fordøyelsessystemet. Hele fordøyelseskanalen er ca. 5 m lang. I noen bøker kan du lese en død person. Når vi er i live, er kanalen litt kortere, for muskler sammentrukket. Blindtarmsvedhenget Endetarmen
3 ERNÆRING OG HELSE 75 Fordøyelseskanalen er ca. 5 meter lang tenk at alt det får plass i kroppen din! I dette avsnittet skal vi følge maten på dens vei gjennom den lange fordøyelseskanalen, som går som et rør fra munnen, gjennom spiserøret, magesekken og tarmene og helt ned til ende tarmsåpningen. Flere andre organer hører også med til fordøyelsessystemet, for eksempel spyttkjertlene, leveren, galleblæra og bukspyttkjertelen. Fordøyelse Fordøyelse er alt som skjer med maten fra vi putter den inn i munnen og til næringsstoffene er tatt opp i blodet og ufordøyde Tygg lenge på en brødbit. Kan du kjenne at den begynner å smake søtt etter noen Munnen maten kvernes og fuktes Fordøyelsen starter i munnen. Fortennene klipper og jekslene knuser maten til mindre biter. Fra spyttkjertlene kommer det spytt som bløter opp maten og gjør den lettere å svelge. Spyttet inneholder også et enzym (amylase) som spalter stivelse til enklere karbohydrater. Spytt inneholder også et basisk stoff (hydrogenkarbonationer, HCO 3 ). Dette stoffet beskytter tennene mot de sure stoffene som finnes i maten og som skilles ut av bakterier vi har i munnhulen. Disse sure stoffene kan etse hull i tennene. Tungen elter maten og setter i gang svelging ved å presse maten opp mot ganen forfra og bakover. Når du svelger, går maten ned gjennom spiserøret til magesekken. Muskler i spiserøret trekker seg sammen i bølger som går ovenfra og klemmer maten nedover. I munnen spalter enzymet amylase de lange stivelsesmolekylene til mindre biter. Enzymer er proteiner og virker som katalysatorer. Det vil si at de får kjemiske reaksjoner til å gå fortere. Uten enzymer ville svært langsomt eller ikke i det lekylene som skal reagere til å Enzymene sørger for at mindre molekyler binder seg sammen molekyler deles opp i mindre Aktivt område Enzym H 2 O
76 3 ERNÆRING OG HELSE drikking av brus og andre sure tærer på tenn ene. Det tar 20 30 vann. Magesekken proteiner blir delt opp i et surt miljø I magesekken blir maten tilsatt magesaft og eltet til en mer tyntflytende masse. Magesafta blir dannet i kjertler i mageveggen og inneholder saltsyre (HCl), slim og enzymer. Saltsyra gjør magesafta sur (ph 1 2), og dette bidrar til å drepe bakteriene i maten. Slimet beskytter magesekken både mot saltsyra og mot enzymene, slik at magesekken ikke blir brutt ned på samme måte som maten. Ett av enzym ene som finnes i magesafta, pepsin, starter spaltingen av proteiner. Magesekken har muskler i mageveggen som elter maten. Veggen er elastisk, og hos et voksent menneske rommer magesekken ca. 1 1,5 liter. Tolvfingertarmen tolv fingerbredder lang Etter at maten er ferdig bearbeidet i magen, slippes den i små porsjoner ut i tolvfingertarmen gjennom en kraftig ringmuskel som kalles Fett (Triglyserider) Protein Karbohydrat Spytt Kortere karbohydrater Magesaft Polypeptider Triglyserid Enzymer i bukspytt og tarmvegg Galle Enzymer i bukspytt og tarmvegg Enzymer i bukspytt og tarmvegg Mindre fettdråper Glyserol Fettsyrer og glyserol Aminosyrer Monosakkarider Fettsyrer starter i magesekken og fullføres i tynntarmen. Fett finfordeles av galle og spaltes i tolvfingertarm en og resten av tynntarmen.
3 ERNÆRING OG HELSE 77 portneren. Bukspyttkjertelen skiller ut bukspytt, som også kommer ut i tolvfingertarmen. Bukspytt inneholder et basisk stoff (hydrogenkarbonationer, HCO 3 ) som nøytraliserer det sure tarminnholdet. Portneren åpner seg på nytt først når innholdet i tolvfingertarmen er blitt nøytralisert. Bukspytt inneholder også enzym er som spalter proteiner, karbohydrater og fett. Galleblæra skiller ut galle, som finfordeler fettet (emulgerer fettet, se 3G) slik at enzymene lettere kommer til. Tolvfingertarmen er ca. tolv fingerbredder lang, og er egentlig bare den første delen av den 3 4 m lange tynntarmen. Tynntarmen næringsstoffer suges opp På sin vei gjennom tynntarmen blir «maten» tilført flere enzymer som fortsetter nedbrytingen. Enzymene blir skilt ut fra kjertler i tarmveggen. Karbohydratene blir delt opp til monosakkarider, proteinene til aminosyrer og fettet til fettsyrer og glyserol. Når næringsstoffene er brutt tilstrekkelig ned, blir de tatt opp i tarm cellene på de mange små tarmtottene på innsiden av tynntarmen. Aminosyrene og monosakkaridene blir transportert over i blodet, mens fettsyrene går over i lymfeårene. Lymfeåresystemet danner et nettverk av årer i hele kroppen. I tillegg til å transportere fett samler lymfeårene opp vevsvæske som siver ut fra blodårene, og fører den tilbake til blodåresystemet. I lymfeåresystemet blir også vevsvæsken renset for bakterier. Lymfen inneholder nemlig mange hvite blodceller, særlig i lymfe knutene. Tynntarmen er lang, og tarmveggen har folder og millioner av små tarmtotter. Dette gir tynntarmen en svært stor indre overflate, og næringsopptaket blir dermed effektivt. Epitelceller Monosakkarider og lymfeårer som tar opp og frakter næringsstoffene videre rundt i kroppen. En tarmtott er ca. 1 mm lang. Innsiden av ca. 250 m 2 like stor som en tennisbane. Aminosyrer Fettsyrer Kapillærer (hårrørsårer) Lymfeåre
78 3 ERNÆRING OG HELSE Tynntarmen stor indre overflate. Her blir næringsstoffene spaltet fullstendig av enzymer som kommer fra bukspyttet og fra tarmen. Deretter blir næringsstoffene tatt opp i blodet. Fettet tas opp i lymfeårene. Lytt på magen til en medelev med et stetoskop. Hører du noe? Tykktarmen vann og salter suges opp Når maten kommer inn i tykktarmen, er mesteparten av næringsstoffene tatt opp. Tarminnholdet består fortsatt av mye vann og salter (mineraler og sporstoffer). Dette blir sugd opp i tykktarmen. Etter hvert som vann suges opp, blir avføringen gradvis tykkere. Tykktarmen er 1 1,5 m lang og har ikke tarmtotter. I tykktarmen finner vi også en rik flora av tarmbakterier (kolibakterier) som livnærer seg av ufordøyde rester. Disse bakteriene produserer vitaminer som vi trenger, for eksempel K-vitamin og noen B-vitaminer. De ufordøyde restene forlater kroppen gjennom endetarmen. Halvparten av avføringen består av vann, ufordøyd materiale og døde celler fra tarmen. Resten er døde og levende tarmbakterier. Bukspyttkjertelen lager fordøyelsesenzymer og insulin Bukspytt er en viktig fordøyelsessaft som blir laget i bukspyttkjertelen. Bukspyttet blir tømt ut i tolvfingertarmen og inneholder enzymer som bryter ned alle næringsstoffene. Bukspyttkjertelen ligger bak magesekken. Men bukspyttkjertelen består også av en del som lager hormoner som regulerer innholdet av glukose i blodet vårt. Disse hormonene heter insulin og glukagon. Etter et måltid vil mengden av glukose i blodet øke. Insulin hjelper cellene i kroppen med å ta opp glukose fra blodet (se også 3D). Leveren omdanner næringsstoffer og bryter ned giftstoffer Leveren ligger øverst i bukhulen og veier ca. 1,5 kg. Leveren har mange viktige oppgaver. Den produserer galle, som hjelper til med å finfordele fett i tarmen. Leveren bruker også næringsstoffene til å lage mange av de stoffene kroppen trenger, og den kan omdanne én type næringsstoff til et annet. Levercellene kan for eksempel omdanne karbohydrater og proteiner til fett, og de kan omdanne aminosyrer til
3 ERNÆRING OG HELSE 79 Leveren og bukspyttkjertelen. Leveren lager galle, som samles i galleblæra. Når mat kommer ned i tolvfingertarmen, tømmes det galle fra galleblæra og bukspytt fra bukspyttkjertelen ut i tolvfingertarmen. Næringsstoffene som blir tatt opp i blodet i tynntarmen, går først til leveren, før blodet går videre til resten av kroppen. Leveren Aorta Magesekken Galleblæra Gallegangen Tolvfingertarmen Bukspyttkjertel Arterie til tarmen Kapillærer i tarmveggen Tynntarmen glukose. Leveren kan også lagre glukose som glykogen, og den kan lagre fett, vitaminer og jern. En annen av leverens oppgaver, er nedbryting. Mange avfallsstoffer, giftstoffer (for eksempel alkohol) og medisiner brytes ned av levercellene. Når proteiner og aminosyrer blir brutt ned, danner leveren urinstoff. Nedbrytingsproduktene går videre gjennom blodet til nyrene, der de skilles ut med urinen. Prøv deg 1 Hva er fordøyelse? 2 Hva skjer med maten i munnen? døyelsen? 4 Hvor blir de ulike næringsstoffene tatt opp? 5 Hva gjør leveren?
80 3 ERNÆRING OG HELSE 3C Forbrenning cellene får energi Alle celler trenger energi. Men det er ikke nok bare å spise og fordøye maten. For å få nytte av energien som er lagret i næringsstoffene, må cellene bryte dem ned til mindre molekyler. Det er dette som blir kalt forbrenning eller celleånding. Noe av energien som blir frigjort, forlater cellene som varme, mens resten blir brukt til å bygge opp nye molekyler og til andre energikrevende prosesser, for eksempel bevegelse. Forbrenning. Når du brenner ved i ovnen eller i et bål, blir det frigjort energi i form av lys og varme. Celle- cellulose, som er lange kjeder Glukosemolekylene i treet ble bygd opp i fotosyntesen. Når ved brenner, reagerer glukosen med oksygen og danner karbondioksid og vann, samtidig som det frigis store mengder energi. På går reaksjonen raskt, og det blir frigitt mye energi på kort tid. Celleånding Forbrenningen i cellene kaller vi celleånding. Ved celleåndingen blir næringsstoffene brutt ned til mindre molekyler, og energien som er lagret i molekylene, blir frigjort. Celleånding med oksygen aerob ånding Celleånding foregår hele tiden i alle levende celler, både plante- og dyreceller. I celleåndingen reagerer glukose og andre molekyler med oksygen og blir spaltet til karbondioksid og vann, samtidig som det blir Mye energi glukose + oksygen C 6 H 12 O 6 +O 2 Fotosyntese i planter Celleånding i alle celler Energi (ATP) Celledeling Nerveimpulser Muskelaktivitet Aktiv transport Oppbygging av nye molekyler Nedbryting av avfallsstoffer sugerør ned i kalkvann. Hva skjer? ler vindu. Hva viser dette? Lite energi CO 2 + H 2 O karbondioksid + vann vann til å lage glukose. Energien i glukosen blir frigjort når glukosemolekylene blir spaltet igjen.
3 ERNÆRING OG HELSE 81 frigitt energi. Reaksjonene skjer ved hjelp av enzymer (se 2E og 3D). Er det nok oksygengass til stede, kan vi skrive reaksjonen slik: glukose + oksygen karbondioksid + vann + energi C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O Reaksjonen blir kalt celleånding med oksygen eller aerob ånding. Aer er det greske ordet for luft. kondrier. Mitokondriene blir kalt cellenes energiverk. En - viser mitokondrier fotografert med et skanningelektron- Eksempel 1 Forbrenning peisen og forbrenning av glukose i cellene i kroppen din? Når du brenner ved i ovnen eller i et bål, blir det frigjort energi lange kjeder av glukosemolekyler. Når ved brenner, reagerer glukosen med oksygen og danner karbondioksid og vann, som er de samme stoffene som blir dannet i celleåndingen. Men skjer i et knit rende bål. I celleåndingen skjer nedbrytingen trinnvis og ved mye lavere temperatur enn det er i bålet. Hvordan, kan du så spørre? Det er mulig fordi enzymer i cellene får reaksjonene til å gå mye raskere enn de ellers ville gjort. Disse enzymene kaller vi åndingsenzymer. Celleånding med oksygen I celleåndingen blir glukose spaltet til karbondioksid og Cellene bruker energien til sine livsfunksjoner. Enzymer gjør celleånding. Celleåndingen foregår i flere trinn Når vi ser på den kjemiske reaksjonslikningen for celleåndingen, er det lett å tro at den skjer i én reaksjon. I cellene skjer imidlertid celleåndingen i mange trinn. Ute i cytoplasmaet blir hvert glukosemolekyl først spaltet til to mindre molekyler som har tre karbonatomer hver, pyrodruesyre. Denne spaltingen frigjør litt av energien i glukosen. Men for å få frigjort resten og mesteparten av energien, blir pyrodruesyremolekylene fraktet inn i mitokondriene. Mitokondriene blir også kalt cellenes energiverk, for det er her mesteparten av celleåndingen skjer. Mitokondriene er avgrenset
82 3 ERNÆRING OG HELSE Celleånding med oksygen. Glukose blir spaltet i flere trinn. Noe energi blir frigitt i cytoplasmaet når glukose blir spaltet i to pyrodruesyremolekyler. Men mesteparten av energien blir frigjort i mitokondriene når disse molekylene spaltes og underveis reagerer med oksygen. Glukose Litt energi Cytoplasma Mitokondrium Blodåre O2 O2 O2 Pyrodruesyre CO2 Mye energi (varme og ATP) CO2 CO2 av en membran. Det er også membraner inne i mitokondriene. Åndingsenzymene befinner seg delvis på og delvis mellom disse membranene. I mitokondriene blir hvert av de to pyrodruesyremolekylene spaltet til tre karbondioksidmolekyler gjennom flere trinn. Hvert av de seks karbonatomene i et glukosemolekyl finner vi igjen i hvert sitt av de seks karbondioksidmolekylene som er dannet. Nedbrytingen i mitokondriene krever oksygen. Oksygen blir tatt opp i lungene og transportert til cellene med blodet. Karbondioksidet som blir dannet, fraktes tilbake til lungene og pustes ut der. Fett Karbohydrat Protein Stivelse Glykogen Både fett, proteiner og karbo- åndingen. I oversikten er noen piler tegnet med pilspiss i begge ender. Når cellene trenger energi, går reaksjonene «nedover» i skjemaet. Er det overskudd på næringsstoffer, går reaksjonene «oppover». Næringsstoffene blir da lagret, først og fremst som glykogen. Når glykogenlagrene er fulle, blir stoffene omdannet og lagret som fett. Glyserol + Fettsyrer +NH 3 Glukose NH 3 Pyrodruesyre O 2 CO 2 + H 2 O + energi (ATP og varme) Aminosyrer
3 ERNÆRING OG HELSE 83 En del av den energien som blir frigjort, går over som varme, mens resten blir overført til spesielle energirike molekyler (ATP) i cellene. Gjærbakst. Celleånding uten oksygen kalles også gjæring. Gjærceller skaffer seg energi ved alkoholgjæring. Glukose spaltes til etanol (C 2 H 5 karbondioksid (CO 2 skrive reaksjonen med kjemiske formler slik: C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 Når vi baker, er det ikke etanolen vi er interessert i, men karbondioksidgassen. Gassen samler seg i små bobler i deigen stekingen fordamper etanolen. Celleånding uten oksygen anaerob ånding Du har sikkert løpt så fort at du har kjent musklene stivne og bli vonde. De er blitt «fulle» av melkesyre. Ved store fysiske anstrengelser kan tilførselen av oksygen til cellene i musklene bli for liten. Muskelcellene kan da utføre celleånding uten oksygen, anaerob ånding, og få frigitt litt energi. Glukosemolekyler blir som vanlig først spaltet i to deler, til pyrodruesyremolekyler. Men fordi det ikke er nok oksygen til celleånding i mitokondriene, blir pyrodruesyremolekylene omdannet til melkesyre istedenfor til karbondioksid og vann. Vi kan skrive: glukose melkesyre + energi Det blir frigitt mye mindre energi ved celleånding uten oksygen enn ved celleånding med oksygen. Etter en tid blir det mye melkesyre i muskelcellene. Det fører til den stivheten og svien du kjenner i musklene når de ikke orker mer. Når du hviler etter anstrengelsen, og oksygentilførselen igjen dekker behovet i cellene, blir melkesyre omdannet til pyrodruesyre og glukose igjen. Blodåre Celleånding uten oksygen, anaerob ånding. Når cellene bruker mer oksygen enn de får tilført, går cellene over til anaerob ånding. Nedbrytingen av glukose starter i cytoplasmaet i cellen, på samme måte som ved celleåndingen med oksygen. Det blir dannet to molekyler pyrodruesyre. Men istedenfor for å bli fraktet inn i mitokondriene for videre nedbryting med oksygen, blir pyrodruesyremolekylene omdannet til melkesyremolekyler ute i cytoplasmaet. Anaerob nedbryting gir litt energi, men mye mindre enn aerob nedbryting. Vi kan se på anaerob ånding som en reserveløsning som gir muskelcellene litt energi mens de venter på oksygen. Glukose Litt energi Pyrodruesyre Melkesyre Mitokondrium Lite O 2
84 3 ERNÆRING OG HELSE Celleånding uten oksygen Ved mangel på oksygen kan muskelcellene skaffe seg litt energi opp vil muskelcellene ikke lenger virke som de skal, og vi må stoppe opp. Mitokondrium ATP Muskelcelle ATP Proteinfibrer som glir inn mellom hverandre slik at cellen kan trekke seg sammen Når glukose blir spaltet i mitokondriene i muskelcellene, blir det frigjort energi som blir lagret i ATP-molekyler. Når muskelcellene trekker seg sammen, bruker de noen av ATP-molekylene. ATP organismens batteri Hvis en celle måtte spalte glukose hver gang den trengte energi til noe, ville mye energi gått tapt som varme til omgivelsene. Mange prosesser i cellen krever bare en liten del av all den energien som finnes i et glukosemolekyl. Siden glukose blir brutt ned i mange trinn, kan energien bli lagret i små energipakker som et stoff kalt ATP. ATP er en forkortelse for adenosintrifosfat. Når ett glukosemolekyl brytes ned til karbondioksid og vann, blir det dannet 36 slike ATP-molekyler. Med mange små energipakker kan energien bli utnyttet bedre enn om det skulle være bare én stor energipakke. Cellen slipper å kaste bort en stor energiporsjon på en reaksjon som krever lite energi. Vi kan sammenlikne energien i et glukosemolekyl med en hundrelapp. ATP-molekylene kan vi da sammenlikne med småmynter som kan brukes til ting som koster mindre energi. Mens fett og glykogen er kroppens langtids energilagre, er ATP kroppens energibærer og kortidslager. Når en prosess i cellen trenger energi, blir ett eller flere ATP-molekyler spaltet. Energi fra celleånding ATP («Fulladet batteri») ADP + P («Flatt batteri») Energi frigjøres til arbeid i celler Vi kan sammenlikne ATP og ADP med et batteri. ATP er et fulladet batteri, mens ADP er et flatt batteri. ATP og ADP oppladbart «batteri» Når en celle skal overføre energi fra glukose til ATP-molekyler, gjør den det ved å «lade opp» noen andre molekyler som finnes i cellen, ADP (adenosindifosfat). ADP likner på ATP, men inneholder bare to fosfatgrupper, mens ATP inneholder tre fosfatgrupper. (D er forkortelse for di, som betyr to, mens T står for tri, som betyr tre. P står for phosphate, som er fosfat på engelsk.) Disse molekylene kan altså ta opp og avgi energi avhengig av om de spalter av eller kobler til en fosfatgruppe (P). ATP fungerer som et «oppladbart» batteri. Når cellen trenger energi, blir ett eller flere ATP-molekyler spaltet.
3 ERNÆRING OG HELSE 85 Prøv deg 3 Hva er ATP? 4 Hva er grunnen til at det noen ganger blir dannet melkesyre i muskelceller? 3D Energibalanse næringsstoffer i riktig mengde Næringsstoffene gir cellene i kroppen din energi. Men hvordan vet du hvor mye du skal spise for at det ikke skal bli for lite og heller ikke for mye energi? Vanligvis regulerer hjernen din dette gjennom appetitt, sult og metthetsfølelse. Det gjør at kroppsvekten din ikke endrer seg noe særlig. Men hvor mye vi spiser, kan også være påvirket av psykologiske, sosiale og kulturelle forhold. Hormoner regulerer glukosemengden i blodet Hjernecellene våre kan bare bruke glukose som energikilde, og er helt avhengige av at glukosemengden i blodet hele tiden er på et jevnt nivå. Celler i bukspyttkjertelen Celler lager insulin Insulin Regulering av glukosemengden i blodet. Bukspyttkjertelen måler glukosekonsentrasjonen de insulinproduserende cellene i bukspyttkjertelen ut insulin, som går ut i blodet. Insulin gjør at leveren og muskelcellene tar opp glukose og lager glykogen. Resultatet er at glukosekonsentrasjonen avtar. Er glukosenivået for lavt, produserer en annen Det fører til at glykogen blir brutt ned til glukose, og glukosemengden i blodet øker igjen. Celler lager glukagon Normal For mye For lite Glukose i blodet Glukagon Glykogen i lever og muskel
86 3 ERNÆRING OG HELSE Når glukosemengden i blodet stiger litt, som etter et måltid, skiller bukspyttkjertelen ut mer av hormonet insulin. Insulinet får cellene i musklene og i leveren til å ta opp glukose fra blodet og omdanne den til polysakkaridet glykogen. Etter hvert som innholdet av glukose kommer ned på normalt nivå, reduseres insulinproduksjonen. Når innholdet av glukose i blodet blir for lavt, skiller bukspyttkjertelen ut et annet hormon, glukagon, som fører til at glykogen blir spaltet og glukosemengden i blodet øker igjen. På denne måten blir glukosemengden i blodet holdt konstant. Kroppen lagrer overskudd av energi Spiser du mat med mer energi enn du forbrenner, lagrer kroppen næringsstoffene. Etter at leveren og musklene har fylt sine lagre med glykogen (til sammen 300 600 g), begynner kroppen å lagre energi som fett i fettceller. Leveren kan omdanne både glukose og aminosyrer til fett. Hos en person som trener mye, vil overskuddsenergien bli brukt til å lage proteiner, og proteinmengden i musklene blir større. Men spiser du mer proteiner enn kroppen trenger, blir de omdannet og lagret som fett. Glukose i blodet Leveren Glykogenlager i leveren Gasstransport i blodet til og fra lungene Muskel Figuren viser monosakkarider som blir fraktet med blodet fra tynntarmen til leveren og til musklene, der de blir lagret som glykogen. Når musklene trenger glukose, blir glykogenet i leveren spaltet til glukose igjen og fraktet med blodet til forbrenning i musklene. Glykogenlager i muskel C 6 H 12 O 6 + O 2 CO 2 + H 2 O + ATP
3 ERNÆRING OG HELSE 87 1 N 1 N Enhet for energi joule og kilojoule Energiinnholdet i matvarer blir oppgitt både i kj (kilojoule) og i kcal (kilokalorier). k-en i de to enhetene betyr 1000, og leses som «kilo». 1 kj = 1000 J og 1 kcal = 1000 cal. Kalori (cal) er en gammel enhet som fremdeles brukes litt på fagfeltet kost og ernæring. Joule (J) er den enheten som man er blitt enig om å bruke i hele verden (SI-systemet). Sammenhengen mellom kalorier og joule er: 1 cal = 4,2 J. 1 m Målinger har vist at forbrenning av næringsstoffene gir følgende energimengder: Karbohydrat: 17 kj/g Proteiner: 17 kj/g Fett: 38 kj/g løfte et eple på 0,1 kg opp d en som skal til for å løfte en gjenstand med tyngde 1 N opp 1 m. 1 cal er den energimengden som skal til for å varme opp ett gram Eksempel 2 Energiinnhold i mat Fra varedeklarasjonen på posen eller fra en matvaretabell fin- Enhet for energi
88 3 ERNÆRING OG HELSE Energibehovet vårt kan variere Selv når du er i fullstendig hvile, arbeider hjertet, du puster, nervecellene sender impulser og nyrene renser blodet. Den energimengden vi bruker per døgn når vi er helt i ro, er 6000 7000 kj hos et menneske med middels kroppsvekt (4 5 kj per minutt). Dette kaller vi det basale energibehovet eller hvileforbruket. Det daglige energibehovet vårt er avhengig av kjønn, kroppsvekt, alder og hvor stor muskelaktiviteten vår er. Dagsbehovet til en voksen kvinne er ca. 9200 kj, mens dagsbehovet til en voksen mann er ca. 12 600 kj hvis de er i moderat fysisk aktivitet. For personer med stor fysisk aktivitet blir energibehovet mye større. Et menneske holder konstant vekt når det er balanse mellom inntak av energirike næringsstoffer og aktivitet som krever energi. Et misforhold mellom energiinntaket og energibruken fører til at vekten går opp eller ned. Aktivitet Energibruk per minutt Jente 60 kg Gutt 80 kg Sove og ligge helt i ro 5 kj 8 kj Sitte, spise, se på TV osv. 7 kj 10 kj Stå 8 kj 12 kj Stillesittende arbeid 9 kj 13 kj Kjøre bil 10 kj 15 kj Personlig stell (av- og påkledning, vask osv.) 13 kj 19 kj Stående arbeid 14 kj 22 kj Gå 20 25 kj 30 40 kj Jogge 30 35 kj 40 50 kj Omtrentlig energibruk per minutt ved noen ulike aktiviteter. Sykle, svømme, gjøre tungt arbeid 30 50 kj 40 60 kj Løpe fort 70 80 kj 80 90 kj
3 ERNÆRING OG HELSE 89 Eksempel 3 Energibruk Hvordan finner vi energibruken vår ved ulike aktiviteter? - I eksempel 2 fant vi ut at energimengden i en pose peanøtter Hvor lang tid vil det ta før energien i peanøttene er oppbrukt Daglig energibehov energibruk ved aktivitet. mens energien vi bruker når vi er i aktivitet, varierer. Hvis vekten vår seg konstant. Forbrenning ved trening først sukker, så fett I idretter som krever utholdenhet vil en idrettsutøver være sjanseløs hvis ikke karbohydratlagrene med glykogen er fulle før konkurransen. Ved fysisk aktivitet forbrenner vi både karbohydrater og fett, men ved høy belastning forbrenner vi mest karbohydrater. Glykogenlagrene våre holder imidlertid bare til litt over en times intensiv aktivitet. Etter dette vil kreftene avta, for nå vil den langsommere fettforbrenningen
90 3 ERNÆRING OG HELSE overta mer og mer. Når du trener for å få bedre utholdenhet, blir musklene flinkere til å utnytte fett som energikilde, både ved stor og ved langvarig belastning. Muskelcellene lager også flere mitokondrier, og det blir dannet flere blodårer i musklene, slik at forsyningen av næringsstoffer og oksygen blir bedre. Prøv deg vi bruker? 4 Hvor lenge må du løpe for å bruke opp energien i ½ L cola 5 Hvor mye energi er det i 10 g fett og i 10 g stivelse? 3E Slanking og overernæring for lite og for mye Kroppsidealene har forandret seg gjennom tidene. I vår kultur er mange veldig opptatt av kropp, utseende og vekt. Ingen emner som har med ernæring å gjøre, engasjerer mer enn slanking. Dessverre er det mye av det vi hører og leser som ikke er riktig. Det som er sikkert, er at flere er overvektige i dag enn i tidligere tider, og at den gjennomsnittlige kroppsvekten øker. Forklaringen ligger i at mange beveger seg lite og spiser mer mat enn de trenger. Dessuten spiser mange for mye sukker. Antallet overvektige øker i Norge som ellers i verden. 30 40 % av befolkningen er overvektige, og og karsykdommer, diabetes type 2 og belastningsskader. Hva er overvekt? Hvor går grensen for hva som er overvekt? Det finnes mange tabeller der kjønn, høyde og «normal» vekt er oppgitt. Et verktøy som blir mye brukt for å vurdere risikoen for sykdom i sammenheng med kroppsvekt, er BMI-indeksen (body mass index). På norsk kaller vi det kroppsmasseindeks, og vi regner den ut på denne måten: vekt BMI = (høyde) 2 I formelen må du bruke vekten målt i kilogram og høyden målt i meter. Normal vekt (BMI) ligger i området 18 25.