Ovoce a zelenina - zdroj vitamínů a vlákniny

Zdravá výživa je taková, která udržuje organismus v rovnováze čili v homeostázi. Aby se zabránilo chronickým chorobám, jako jsou například obezita, srdeční choroby, cukrovka nebo rakovina, je podle dat uvedených ve sborníku Světové zdravotnické organizace[23] nutné, aby konzumované potraviny obsahovaly vyvážené množství živin, dostatečné množství vody, ale především ovoce a zeleninu.[24] Zdravá výživa vyžaduje vyvážený příjem základních živin (bílkoviny, sacharidy a tuky), doplňkových živin (vitamíny, stopové prvky a vlákniny) a dostatečné množství vody, aby nenastala intoxikace organismu nadměrnou spotřebou určité látky.
[editovat]
Zvláštní výživa

Zvláštní výživa je nutná například při onemocnění, kdy je třeba zvýšit účinky léčby a pomoci léčebně ovlivnit stav těla a jeho tělesné procesy. Podobně jako může být nedostatečná výživa důvodem progrese nemoci, může být cílená nutriční intervence významným preventivním i léčebným faktorem.[25] Energie získaná v potravě je využita k udržení homeostázy, a ta která není okamžitě využita, je ukládána v podobě glykogenu v játrech a ve svalech a také v podobě tuku. Pokud je strava energeticky chudá, trpí živočichové, včetně člověka podvýživou.[26]
[editovat]
 

Výživa rostlin

Většina rostlin jsou (foto)autotrofní organismy, které se udržují při životě příjmem oxidu uhličitého ze vzduchu a vody a výživných látek z půdy. Z těchto látek dokáží rostliny vyrábět fotosyntetickou asimilací organické látky. Důležitým předpokladem pro tento proces je světlo (většinou sluneční záření) a zelené barvivo (chlorofyl), které pohlcuje světlo a přeměňuje v chloroplastech světelnou energii na chemickou.[27] Přežití všech rostlinných organismů závisí na vyváženém příjmu a výdeji vody buňkou. Rostlinné a jiné buňky, které mají pružné buněčné stěny, regulují přebytek vody zpětným tlakem (turgor) a při nedostatku vody se plazmatická membrána od buněčné stěny odtahuje, což se navenek projevuje sesycháním až odumřením (plazmolýza).[28]
[editovat]

Výživné látky

Nedostatek dusíku způsobuje červené zbarvení listů květáku

Rostliny potřebují k růstu devět makrobiogenních a minimálně osm mikrobiogenních prvků. Toto bylo zjištěno na základě rozboru chemického složení sušiny. Asi 95 % hmotnosti sušiny rostlin tvoří organické látky a jenom 5 % je tvořen látkami anorganickými.[1] Většinu organické hmoty tvoří uhlovodíky, které rostlina přijímá v různých formách:
uhlík (CO2), vodík (H2O), kyslík (O2), dusík (NO3- a NH4+), síra (SO42-), fosfor (H2PO4- a HPO42-), draslík (K+), vápník (Ca2+) a hořčík (Mg2+).

Mezi osm základních mikroelementů patří:
chlór (Cl-), železo (Fe3+ a Fe2+), bór(H2BO3-), mangan (Mn2+), zinek (Zn2+), měď (Cu+ a Cu2+), molybden (MoO42-) a nikl (Ni2+).

Mikroelementy fungují především jako katalyzátory a rostliny je vyžadují jenom ve velmi malém množství. Přesto může jejich nedostatek způsobit v porostech rostlin velké škody, například nedostatek hořčíku nebo železa způsobuje žloutnutí listů, což může rostlinu natolik oslabit, že přestane i růst a zahyne.
[editovat]

Úloha půdy

Struktura a chemické složení půdy jsou vedle biogeografické polohy a podnebí nejhlavnějšími faktory, které určují, jestli se rostliny v daných podmínkách adaptují na minerálové složení a půdní typ, ať už se jedná o přírodní ekosystém či zemědělskou oblast. Na rozhraní půda-rostlina se odehrávají biochemické procesy, které podmiňují zachování mnoha ekosystémů na Zemi. V půdě se nachází částice různých velikostí, které vznikly rozdrobňováním matečné horniny a spolu s těmito částečkami tvoří půdní humus. Humus zabraňuje slepování jílovitých částic a je zodpovědný za drolivou strukturu půdy, díky které je v půdě zadržována voda a zároveň mají kořeny rostlin v porézní půdě k dispozici kyslík. Humus je rovněž rezervoárem minerálních látek, které postupně pronikají do půdy, zatímco mikroorganismy rozkládají organickou hmotu.
[editovat]
Kationtová výměna

Mnoho půdních minerálů, zejména ty s pozitivním nábojem (kationty), jako např. draslík (K+), vápník (Ca2+) a hořčík (Mg2+) jsou pomocí elektrostatických sil poutány k negativně nabitým částicím půdy. Avšak k tomu, aby kořeny rostlin mohly absorbovat výživné látky, musí dojít k jejímu uvolnění z vazby na částice, aby se staly pro rostlinu lépe dostupné. Kationty se stávají pro rostliny dostupnými v okamžiku, kdy jsou ve vazbě na jílové částice nahrazeny půdními vodíkovými ionty (H+). Tato kationtová výměna je stimulována kořenovými vlásky, které vylučují H+ do půdního roztoku. Právě z tohoto důvodu je péče o půdní strukturu velmi důležitá. Záporně nabité anorganické látky (anionty), jako např. dusičnany (NO3-), fosforečnany (PO4-) a sírany (SO42-) mají tendenci k odplavování, protože se neváží na částice půdy příliš pevně a rostliny pak trpí jejich nedostatkem.[29]
[editovat]
Symbióza a parazitismus

Kořeny rostlin jsou součástí rozsáhlých podzemních společenstev, jako jsou například určité druhy hub a bakterií. Během dlouhého evolučního vývoje vznikl mezi kořeny rostlin a těmito organismy úzký symbiotický vztah jehož výsledkem je usnadnění získávání živin, z něhož těží obě strany. Dvěma nejdůležitějšími příklady symbiózy mezi rostlinami a jinými organismy jsou biologická fixace dusíku bakteriemi v hlízkách rostlin z čeledi bobovitých a symbiotické seskupení hub a rostlinných kořínků (mykorhiza).

Adaptační mechanismy pro zlepšení výživy rostlin jsou ale i takové, které mohou případnému hostiteli i škodit. Nazýváme je rostlinným parazitismem nebo rostlinným predátorstvím. Parazitické rostliny získávají živiny napojením na hostitelova vodivá pletiva, nebo nepřímo přes houbová vlákna mykorhizy a masožravé rostliny doplňují svou potřebu na minerální výživu vstřebáváním těl živočichů. Existuje ale i mnoho přechodných forem, jako například jmelí, které je zelené, a tedy schopné fotosyntézy, ale roste převážně na dubech a odčerpává mízu hostitelského stromu pomocí střebadel a doplňuje tím svojí výživu.[30]
[editovat]
Výživa hub

Houby jsou heterotrofní organismy, které přijímají živiny absorpcí. Svou potravu tráví prostřednictvím hydrolytických enzymů, které jsou vylučovány do potravy. Tyto enzymy se nazývají exoenzymy a jejich úkolem je rozkládat složité molekuly na jednodušší sloučeniny, které může houba vstřebat a dále využít. Schopnost vstřebávat živiny je bezprostředně spojená s funkcí, kterou mají houby v přírodě. Je to funkce saprofytů, parazitů a symbiontů. Houby a bakterie patří v přírodě mezi nejdůležitější dekompozitory, kteří zásobují ekosystémy anorganickými látkami. Tyto látky využívají rostliny i živočichové pro svojí výživu a bez jejich přítomnosti by živočichové i rostliny odumřeli, protože by se prvky, jako například uhlík a dusík nevracely zpět do svého koloběhu. Existují dokonce i přesvědčivá svědectví, že houby a živočichové se vyvinuli ze společného předka - prvoka a rozbory ribozomální RNA a proteinů ukazují, že houby jsou dokonce více příbuzné živočichům než rostlinám.[31]
[editovat]
Mycelium

Mycelium

Kromě kvasinek, které jsou jednobuněčné, jsou těla hub složena z drobných vláken, hyf, které vytvářejí mycelium. Mycelium (podhoubí) je shluk vzájemně propletených vláken, které slouží zejména houbám a některým bakteriím jako vyživující síť. Vlákna mohou být rozdělena septy (přepážkami) na jednotlivé buňky, nebo tato septa chybějí a celé mycelium je tvořeno jednou buňkou. Mycelium pronikající půdou se nazývá mycelium vegetativní a část nad půdou je mycelium vzdušné nebo reproduktivní. Symbiotické seskupení kořínků rostlin a houbových hyfů se nazývá mykorhiza. Rostlina poskytuje houbě vhodné prostředí pro život a zásobuje ji například sacharidy. Houbové hyfy zase zvyšují povrch kořenového systému rostliny, čímž se zvyšuje možnost absorpce vody.[32]
[editovat]
Výživa prvoků

Trepka - vodní prvok z kmene nálevníci

V rámci protist neboli prvoků existuje mnoho rozmanitých způsobů výživy, než je tomu kdekoliv jinde u eukaryotických organismů. Většina protist má aerobní metabolismus a využívá mitochondrií k buněčnému dýchání. Někteří z nich obsahují chloroplasty a jsou fotoautotrofní a jiní zase absorbují organické látky nebo tráví potravu a jsou tedy heterotrofní. Patří sem i mixotrofní organismy, které kombinují fotosyntézu s heterotrofní výživou. Vedle kategorie protista patří do této říše i řasy a protista s absorpčním způsobem výživy podobné houbám. Většina protist žije ve vodním prostředí a je nepostradatelnou složkou mořských i sladkovodních potravních sítí. Nejznámější je fytoplankton, který je zodpovědný za produkci neméně poloviny celé fotosyntetické produkce organického materiálu a neuvěřitelnou hojnost a rozmanitost heterotrofních protist, prokaryot a živočichů. Zatímco u rostlin a živočichů jsou jednotlivé funkce rozděleny mezi celou řadu specializovaných buněk, každý jednobuněčný prvok je organismem stejně kompletním jako například jednotlivá rostlina nebo živočich. K protistům však řadíme nejen jednobuněčné a mikroskopické organismy, ale i některé vcelku jednoduché mnohobuněčné formy nebo obrovské organismy se složitou strukturou, jako například mořské řasy.[33]
[editovat]
Nitrobuněčné trávení

Průřez buňkou přijímající fagocyticky potravu, její strávení a vyvržení

Na rozdíl od živočichů, kde obvykle probíhá většina trávicích procesů mimo buňky, tráví prvoci veškerou potravu uvnitř svých buněk (nitrobuněčně). Trávicím orgánem je potravní vakuola, kde je potrava pohlcována fagocytózou nebo pinocytózou. Potravní vakuola se sloučí s lyzozomem, který obsahuje hydrolytické enzymy a trávení pak probíhá v organele obalené membránou.

Celá řada rozmanitých druhů protist využívá k pohybu a získávání potravy panožky, například měňavky. Většina těchto organismů jsou heterotrofové, kteří se živí převážně bakteriemi, jinými protisty nebo odumřelou organickou hmotou. Patří sem i druhy symbiotické a parazitické. Většina měňavek žije volně a například měňavka úplavičná vyvolává u člověka amébní úplavici. Tyto organismy se šíří kontaminovanou pitnou vodou, potravinami nebo trávicím ústrojím.
[editovat]
Výživa prokaryot

Způsob výživy prokaryot záleží na tom, jak jejich organismus získává z vnějšího prostředí energii a uhlík. Druhy, které získávají energii ze světla se označují jako fototrofní a druhy, které získávají energii z chemických látek jsou chemotrofní. Potřebuje-li prokaryotní organismus k životu pouze anorganickou sloučeninu CO2 označujeme jej jako autotrofní a heterotrofní prokaryota vyžadují pro výrobu organických látek nejméně jednu organickou živinu, například glukózu. Zkombinujeme-li tyto čtyři skupiny, dostaneme čtyři možné vztahy prokaryotních organismů k výživě: fotoautotrofní, chemoautotrofní, fotoheterotrofní a chemoheterotrofní.
Fotoautotrofní organismy získávají energii ze světla a zdrojem uhlíku je CO2. Do této skupiny patří například sinice.
Chemoautotrofní organismy využívají CO2 jako zdroj uhlíku a energii získávají oxidací anorganických látek, například ze sirovodíku (H2S) nebo z amoniaku (NH3). Patří sem některé druhy bakterií.
Fotoheterotrofní organismy využívají k tvorbě ATP světlo a jako zdroj uhlíku organickou látku. V této skupině je jen několik málo druhů prokaryot.
Chemoheterotrofní organismy využívají jako zdroj energie i uhlíku organickou sloučeninu. Patří sem, zejména organismy, kteří vstřebávají živiny z odumřelé organické hmoty (saprofyté) a organismy kteří vstřebávají živiny z vnitřních tělesných tekutin jiných živočichů (parazité). V rámci chemoheterotrofních organismů existuje taková rozmanitost, že téměř jakákoliv anorganická látka může alespoň u některých druhů sloužit jako zdroj potravy.[2]
[editovat]
Metabolismus dusíku

Schematické znázornění biologické fixace dusíku

Metabolismus dusíku (N2) je u prokaryot příkladem rozmanitosti ve výživě. Dusík, který je nezbytnou složkou bílkovin a nukleových kyselin, dokáží prokaryota použít k látkové výměně z většiny dusíkatých látek. Některé chemoautotrofní bakterie v půdě, jako je například Nitrosomonas přeměňují amoniak (NH4+) na nitrity (NO2-) v oxidačním procesu nitrifikace. Tento proces probíhá ve dvou fázích; v první fázi se přeměňuje amoniak na dusitany (nitritace) a ve druhé fázi na dusičnany (nitratace):
nitritace: NH3 + O2 → NO2− + 3H+ + 2e−
nitratace: NO2− + H2O → NO3− + 2H+ + 2e−

Jiné druhy bakterií, Pseudomonas denitrifikují půdní nitrity (NO2-)nebo nitráty (NO3-) a navrací tím do atmosféry vzdušný dusík (N2). Některé druhy nitrogenních bakterií žijí v symbiotickém vztahu s kořeny hospodářsky významných rostlin z čeledi bobovitých, jako jsou hrách, fazol, sója, podzemnice olejná, vojtěška nebo jetel. Na kořenech těchto rostlin se vyskytují hlízky složené z rostlinných buněk obsahujících bakterie rodu Rhizobium. Symbiotický vztah mezi rostlinou a bakterií je vzájemně prospěšný. Bakterie dodávají rostlině dusík a rostlina zásobuje bakterie uhlovodíky. Z většiny amonných iontů vzniklých fixaci dusíku jsou přímo v hlízkách syntetizovány aminokyseliny, které jsou prostřednictvím xylému transportovány do stonků a listů.[34]

Schopnost fixovat vzdušný dusík je zase jedinečnou vlastností některých sinic. Dochází při něm k přeměně vzdušného dusíku (N2) na amoniak (NH4). Tato jedinečná schopnost sinic umožňuje začlenit dusík do organických sloučenin a ve smyslu výživy jsou tak sinice nejsoběstačnějšími organismy ze všech. Příkladem metabolických schopností sinic je Anabaena, která má buňky specializované na fixaci dusíku ze vzduchu, které se nazývají heterocysty. Jinou jedinečnou schopností prokaryot je využití vzdušného kyslíku k buněčnému dýchání, jak v aerobním tak i anaerobním prostředí.[2]
[editovat]
Vnější prostředí a ekosystém

Organismus je časově a prostorově ohraničený otevřený systém, který komunikuje s vnějším prostředím, na kterém je závislý; jak na neživých faktorech jako je například podnebí, teplota nebo světlo, tak i na vztazích mezi živými organismy navzájem jako například symbióza, parazitismus nebo predátorství. Uvnitř těchto systémů proudí živiny od primárních producentů (autotrofní organismy) přes primární konzumenty (býložravci) až k sekundárním konzumentům (masožravci) a tak cirkulují uvnitř celého ekosystému.
[editovat]
Biogeochemické cykly


Po zániku organismu dochází činností dekompozitorů k navrácení atomů těchto prvků do atmosféry, vody a půdy a tím dojde k doplnění zdrojů anorganických látek, které rostliny a ostatní autotrofní organismy použijí k vytvoření nové organické hmoty. Tyto procesy, které probíhají mezi biotickými (živými) a abiotickými (neživými) složkami biotopu tvoří biogeochemické cykly. Většina živin je soustředěna ve čtyřech základních zdrojích, které dále posuzujeme zda jsou dostupné nebo nedostupné:
Žijící organismy a detrit - organické látky v dostupné formě
Uhlí, ropa a rašelina - organické látky v nedostupné formě
Atmosféra, půda a voda - anorganické látky v dostupné formě
Minerály a horniny - anorganické látky v nedostupné formě

Obecný popis biogeochemických cyklů, které probíhají mezi těmito čtyřmi zdroji je znázorněn na obrázku vpravo, kde jsou šipkami znázorněny biologické a geologické procesy, díky nimž dochází k pohybu látek mezi jednotlivými zdroji. Rychlost s jakou jednotlivé prvky cirkulují v ekosystémech je závislá na rychlosti rozkladných procesů. Faktory, které tyto dekompoziční procesy ovlivňují jsou: teplota, přítomnost vody, přítomnost kyslíku (O2), chemické složení půdy a v neposlední řadě i vliv člověka na ekosystémy a biosféru.[35]

zdroj wikipedia

https://cs.wikipedia.org/wiki/Výživa