Θρέψη

Η θρέψη είναι η βιοχημική και φυσιολογική διαδικασία με την οποία ένας οργανισμός χρησιμοποιεί τροφή για να υποστηρίξει τη ζωή του. Περιλαμβάνει την κατάποση, την απορρόφηση, την αφομοίωση, τη βιοσύνθεση, τον καταβολισμό και την απέκκριση. Η επιστήμη που μελετά τη φυσιολογική διαδικασία της διατροφής ονομάζεται επιστήμη της θρέψης ή διατροφολογία.

 Οι οργανισμοί εφοδιάζονται κυρίως με άνθρακα με έναν από τους δύο τρόπους: αυτότροφα (η αυτοπαραγωγή βιολογικών τροφίμων) και ετερότροφα (η κατανάλωση υπάρχοντος οργανικού άνθρακα). Σε συνδυασμό με την πηγή ενέργειας, είτε φως (φωτοτροφία) είτε χημική (χημειοτροφία), υπάρχουν τέσσερις κύριες διατροφικές ομάδες για τους οργανισμούς. Τα θρεπτικά συστατικά είναι ουσίες που χρησιμοποιούνται από έναν οργανισμό για να επιβιώσει, να αναπτυχθεί και να αναπαραχθεί. Οι επτά κύριες κατηγορίες σχετικών θρεπτικών συστατικών για τα ζώα (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων) είναι οι υδατάνθρακες, οι διαιτητικές ίνες, τα λίπη, οι πρωτεΐνες, τα μέταλλα, οι βιταμίνες και το νερό. Τα θρεπτικά συστατικά μπορούν να ομαδοποιηθούν είτε ως μακροθρεπτικά συστατικά (υδατάνθρακες, διαιτητικές ίνες, λίπη, πρωτεΐνες και νερό που απαιτούνται σε ποσότητες γραμμαρίων) είτε ως μικροθρεπτικά συστατικά (βιταμίνες και μέταλλα που απαιτούνται σε ποσότητες χιλιοστόγραμμων ή μικρογραμμαρίων). Στη θρέψη, η διατροφή ενός οργανισμού είναι το άθροισμα των τροφών που τρώει, το οποίο καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη διαθεσιμότητα και τη γευστικότητα των τροφών. Η ανθρώπινη θρέψη ασχολείται με την παροχή βασικών θρεπτικών συστατικών από τα τρόφιμα που είναι απαραίτητα για την υποστήριξη της ανθρώπινης ζωής και καλής υγείας. Στους ανθρώπους, η κακή διατροφή μπορεί να προκαλέσει ασθένειες που σχετίζονται με ανεπάρκειες, όπως τύφλωση, αναιμία, σκορβούτο, πρόωρο τοκετό, θνησιγένεια και κρετινισμό, ή υπερβολική παροχή με απειλητικές για την υγεία καταστάσεις όπως η παχυσαρκία και το μεταβολικό σύνδρομο και κοινές χρόνιες συστηματικές ασθένειες όπως η καρδιαγγειακή νόσος, ο διαβήτης και η οστεοπόρωση. Ο υποσιτισμός μπορεί να οδηγήσει σε φθείση σε οξείες περιπτώσεις και σε καθυστέρηση ανάπτυξης και μαρασμό σε χρόνιες περιπτώσεις δυσθρεψίας. Η θρέψη των ζώων επικεντρώνεται στις διατροφικές ανάγκες των ζώων σε θρεπτικά συστατικά, συχνά σε σύγκριση (ή σε αντίθεση) με άλλους οργανισμούς όπως τα φυτά. Οι δίαιτες των σαρκοφάγων και των φυτοφάγων είναι διαφορετικές, με τις βασικές αναλογίες αζώτου και άνθρακα να ποικίλλουν για τις ιδιαίτερες τροφές τους. Πολλά φυτοφάγα βασίζονται στη βακτηριακή ζύμωση για να δημιουργήσουν εύπεπτα θρεπτικά συστατικά από άπεπτη φυτική κυτταρίνη, ενώ τα υποχρεωτικά σαρκοφάγα πρέπει να τρώνε ζωικά κρέατα για να λάβουν ορισμένες βιταμίνες ή θρεπτικά συστατικά που το σώμα τους δεν μπορεί να συνθέσει διαφορετικά. Τα ζώα έχουν γενικά μεγαλύτερη απαίτηση ενέργειας σε σύγκριση με τα φυτά. Η θρέψη των φυτών είναι η μελέτη των χημικών στοιχείων που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών. Υπάρχουν διάφορες αρχές που ισχύουν για τη θρέψη των φυτών. Ορισμένα στοιχεία εμπλέκονται άμεσα στο μεταβολισμό των φυτών. Ωστόσο, αυτή η αρχή δεν λαμβάνει υπόψη τα λεγόμενα ευεργετικά στοιχεία, η παρουσία των οποίων, αν και δεν απαιτείται, έχει σαφή θετική επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών. Ένα θρεπτικό συστατικό που μπορεί να περιορίσει την ανάπτυξη των φυτών σύμφωνα με το νόμο του ελάχιστου του Λίμπιχ θεωρείται απαραίτητο θρεπτικό συστατικό του φυτού εάν το φυτό δεν μπορεί να ολοκληρώσει τον πλήρη κύκλο ζωής του χωρίς αυτό. Υπάρχουν 16 βασικά θρεπτικά συστατικά του εδάφους, εκτός από τα τρία κύρια στοιχειώδη θρεπτικά συστατικά, τον άνθρακα και οξυγόνο, που λαμβάνονται από τα φωτοσυνθετικά φυτά από το διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα, και το υδρογόνο, το οποίο λαμβάνεται από το νερό. Τα φυτά προσλαμβάνουν απαραίτητα στοιχεία από το έδαφος μέσω των ριζών τους και από τον αέρα (που αποτελείται κυρίως από άζωτο και οξυγόνο) μέσω των φύλλων τους. Τα πράσινα φυτά λαμβάνουν την παροχή υδατανθράκων από το διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα με τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Ο άνθρακας και το οξυγόνο απορροφώνται από τον αέρα, ενώ άλλα θρεπτικά συστατικά απορροφώνται από το έδαφος. Η πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος επιτυγχάνεται με ανταλλαγή κατιόντων, όπου οι τρίχες της ρίζας αντλούν ιόντα υδρογόνου (H + ) στο έδαφος μέσω αντλιών πρωτονίων. Αυτά τα ιόντα υδρογόνου μετατοπίζουν τα κατιόντα που συνδέονται με αρνητικά φορτισμένα σωματίδια του εδάφους, έτσι ώστε τα κατιόντα να είναι διαθέσιμα για πρόσληψη από τη ρίζα. Στα φύλλα, τα στόματα ανοίγουν για να πάρουν διοξείδιο του άνθρακα και να διώξουν το οξυγόνο. Τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα χρησιμοποιούνται ως πηγή άνθρακα στη φωτοσύνθεση. Αν και το άζωτο είναι άφθονο στην ατμόσφαιρα της Γης, πολύ λίγα φυτά μπορούν να το χρησιμοποιήσουν άμεσα. Τα περισσότερα φυτά, επομένως, απαιτούν οι ενώσεις αζώτου να υπάρχουν στο έδαφος στο οποίο αναπτύσσονται. Αυτό καθίσταται δυνατό από το γεγονός ότι το σε μεγάλο βαθμό αδρανές άζωτο της ατμόσφαιρας μετατρέπεται σε μια διαδικασία δέσμευσης αζώτου σε βιολογικά χρησιμοποιήσιμες μορφές στο έδαφος από βακτήρια.