Kaikki elävissä eliöissä tapahtuvat reaktiot noudattavat samoja kemian ja fysiikan lakeja kuin elotonkin luonto, joten kemian ja fysiikan perusteiden hallinta on välttämätöntä elimistön toimintojen ymmärtämiseksi. Tässä luvussa esitellään myös keskeisimmät fysiologiset käsitteet ja konseptit. Anatomiaan perehdytään vain siltä osin, kuin se on välttämätöntä fysiologian ymmärtämiseksi. Fysiologiaan ja biokemiaan paneudutaan syvällisemmin kunkin luvun alussa.
Massa, voima, työ ja energia
Aineilla on aina massa ja ne vievät tilaa. Massan eli aineen painon yksikkö on kilogramma (kg). Valtaosa luonnossa esiintyvistä aineista on kemiallisia yhdisteitä, jotka voivat reaktioiden kautta pilkkoutua yksinkertaisemmiksi aineiksi. Aineen pienin yksikkö on atomi. Atomit voivat sitoutua toisiinsa ja muodostaa molekyylin.
Voima kykenee muuttamaan massan liikettä eli kiihdyttämään massaa: voima = massa x kiihtyvyys. Kun voimaa käytetään siirtämään massaa tietty matkaa, syntyy työ. Työn SI-yksikkö on joule (J). Energia määritellään yleensä kyvyksi tehdä työtä, joskaan tämä määritelmä ei sovellu täydellisesti kaikkiin energian muotoihin. Koska energia ja työ ovat toisiinsa rinnastettavia suureita, joule on sekä energian että työn yksikkö. Kalori on vanha energian yksikkö. Kaloria käytetään edelleen varsin yleisesti elimistön energian kulutuksesta tai ruoan energiasisällöstä puhuttaessa. Yksi kalori on 4,1868 joulea. Kilokalori on tuhat kaloria. Kilokalori vastaa sitä energiamäärää, joka tarvitaan nostamaan yhden vesikilon lämpötilaa yhdellä celciusasteella (°C). Teho on tehdyn työn tai käytetyn energian määrä aikayksikössä. Tehon SI-yksikkö on watti (W), joka vastaa joulen energiamäärää sekunnissa.
Termodynamiikan ensimmäisen lain mukaan energiaa ei voida luoda eikä hävittää, vaan energia muuttaa vain muotoaan. Energiaa on kahta tyyppiä: 1) liike-energiaa eli kineettistä energiaa ja 2) potentiaali- eli asemaenergiaa. Ihminen saa ruoan tai juoman sisältämistä energiaravintoaineista (hiilihydraatit, rasvat ja proteiinit) kemiallista energiaa (yksi potentiaalienergian muoto). Kun ihminen liikkuu, tämä kemiallinen energia muuttuu luustolihaksissa liike-energiaksi.
Kaikissa energian muutosprosesseissa osa energiasta muuttuu lämpöenergiaksi. Ihminen ei voi käyttää lämpöenergiaa työn tekemiseen. Sitä osaa kokonais-energiamäärästä, jota ihanteellisissa olosuhteissa voidaan käyttää työhön, kutsutaan vapaaksi energiaksi tai Gibbsin energiaksi (G). Termodynamiikan toisen lain mukaan energian muuttuminen johtaa aina vapaan energian vähenemiseen.
Tämä kirjoitus on lyhyt näytepätkä Anssi Mannisen tulevan kirjan Urheiluravinteet (WSOYPro) johdanto-luvusta. Tekstin osittainenkin lainaaminen ilman tekijän lupaa on kielletty.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti