إستقلاب الطاقة
إستقلاب الطاقة بالإنجليزية Bioenergetics ، هو عملية حدوث تغيرات متبادلة للطاقة الكيمائية والميكانيكية والحرارية حتى تحصل حالة الثبات فتكون الطاقة المستهلكة مساوية للطاقة المكتسبة.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
الطاقة المكتسبة
تتكون الطاقة الداخلة من المواد الغذائية المصنفة إلى المواد الكربوهيدراتيه ، و الدهنية و البروتينية. والإحتراق الكامل لكل نوع من هذه المواد يعطي كمية مميزة من الطاقة المعبر عنها بالجول أو الكيلو كالوري مقسوما على الجرام . كما يحتاج احتراق كل نوع من هذه المواد الى كمية معينة من الأكسجين . وجدير بالذكر ان هياكل الكربون في كل من المواد الكربوهيدراتية و البروتينية يمكن تحولها إلى دهون فيمكن اختزان طاقتها بصورة أكثر كفاءة. كما أنه من الممكن تحول البروتين إلى كربوهيدرات عند الحاجة إلى طاقة ، بينما لا يحدث تغير مهم بهياكل الكربون في المواد الدهنية عند تحولها إلى كربوهيدرات في الجسم.
الطاقة المفقودة
يمكن تقسيم الطاقة المفقودة أو الناتج الطاقي إلى عدة مكونات محددة: - توجه الطاقة عند الراحة إلى تفاعلات كيمائية هائلة من عملية البناء و عملية الهدم ، وفي المحافظة على تركيز الأيونات وجزيئات أخرى عبر أغشية الخلية والعضيات ، في تخليق وتوصيل الإشارات وخاصة في الجهاز العصبي ، وأيضا في الشغل الميكانيكي للتنفس ودورة الدم والفقد الحراري للوسط. ويسمى أقل درجة من الإستهلاك الطاقي ، بمعدل الأيض الأساسي أو معدل إستقلاب الراحة. وقد قدرت هذه النسبة في الإنسان بحوالي 20 - 25 كيلو كالوري في اليوم / كيلو جرام من وزن الإنسان. ويحتاج الجسم في هذه الحالة إلى 200 - 250 ملليمتر أكسجين / دقيقة. وتوجه هذه الطاقة لإستمرار الأعضاء الحيوية في وظائفها ، فحوالي 40 % منها يوجه للجهاز العصبي المركزي ، 20 - 30 % لكتلة العضلاة الهيكلية. ويختلف البشر فيما بينهم في معدل الأيض الأساسي بنسبة 80 % إلى الكتلة الخالية من الدهن ، وكتلة الدهن ، و العمر ، و الجنس. وتقل هذه النسبة في المسنين و النساء وتتناسب مع كتلة الجسم الخالية من الدهون. والاختلاف بين التوائم وأفراد الأسرة يرتكز على أسس وراثية ، كذلك وجد انخفاض يقدر بحوالي 10 - 15 % للأيض الأساسي في أثناء النوم ، كما يقل أيضا بإرتفاع درجة حرارة البيئة.
- يؤدي تناول الغذاء إلى زيادة صغيرة في الإستهلاك الطاقي تعرف بالطاقة المحدثة بالغذاء. ويرجع ذلك إلى الطاقة المتسهلكة في الهضم والتفاعلات المنوطة بتخزين الجلوكوز في جزيئات كبيرة مثل الجليكوجين أو تحلل الأحماض الأمينية إلى اليوريا.
- توليد الطاقة غير الارتعاشية وتعني توجيه الطاقة لإنتاج حرارة إما إضطراريا للحفاظ على درجة الحرارة ثابتة وإما عند تعرض الشخص للبرد.
- تسهلك الطاقة كذلك بالأفراد الجالسين أو الساكنين في النشاط الفيزيائي الذاتي لاسيما في حالات القلق والإضطراب.
- الطاقة الإضافية المتسهكلة في أداء الأعمال المختلفة وفي ممارسة الرياضة أو أثناء الحركة تختلف من فرد لأخر وأثناء الأيام المختلفة وكذلك في فصول السنة المختلفة.
مصادر طاقة الأنسجة
تحتاج كل خلايا الجسم وأنسجته إلى الطاقة ، وكلها أو معظمها يستخدم الكربوهيدرات بدرجات متفاوتة. وتمثل بعض الأعضاء حالات خاصة مثل المخ ، و العضلات الهيكلية ، وعضلة القلب ، و الكبد ، و الكلية ، و خلايا الدم الحمراء و خلايا الدم البيضاء . فيستخدم المخ طاقة حوالي 1700 كيلو جول في اليوم أو حوالي 25% من الاحتياج الطاقي لشخص في حالة راحة. ويحصل المخ على هذه الطاقة من تحويل حوالي 120 جرام جلوكوز في اليوم إلى ثاني أكسيد الكربون و ماء. لا تتأثر هذه النسبة بالمجهود أو النوم ، وتظل ثابتة حتى لو انخفض جلوكوز الدم بدرجة معقولة. أما الحرمان من الأكسجين أو الجلوكوز لمدة قصيرة فيؤدي إلى تدمير دائم لخلايا المخ. تحتاج كرات الدم الحمراء و كرات الدم البيضاء إلى طاقة ثابتة وقليلة تحصل عليها من تحويل 36 جرام من الجلوكوز إلى لاكتات. وتمثل العضلات الهيكلية حالة مختلفة ، فعند الراحة يكون معدلها الأيضي منخفض ، وتعتمد العضلات في هذه الحالة على الدهون بصفة أساسية وليس الكربوهيدرات. ولا يغير المجهود المعقول هذه الحالة بينما يحدث المجهود العنيف تغيرا كبيرا فيتحول الإنتاج الطاقي إلى أكسدة الكربوهيدرات المشتقة من الجليكوجين الذي يمكنه إمداد الطاقة من 60 - 90 دقيقة للمجهود البدني العنيف. وعندما يستهلك المخزون ينقص تركيز سكر الدم ويكون مصحوبا بالغجهاد ثم تلجأة إلى الأحماض الدهنية مرة أخرى . وتظهر قيمة الكربوهيدرات كمصدر للطاقة في حالة نقص الأكسيجين. ويختلف الكبد عن غيره من الأعضاء ، حيث إنه مخزن للجليكوجين ، فيحتوي على حوالي 90 جرام في الشخص المغذى جيدا ، وعند الحاجة يتحول الجليكوجين إلى جلوكوز ينطلق في الدم ويستخدم بالأنسجة الأخرى وخاصة المخ ، ولولا وجود هذا المخزون لإنخفض الجلوكوز بين الوجبات مما يعوق وظائف المخ. ويقوم الكبد بتحويل اللاكتات إلى جلوكوز أو جليكوجين ، كما يستطيع تكوين جلوكوز أو جليكوجين من الأحماض الأمينية ، وهذا الطريق مهم جدا للمخ وخاصة في أوقات الصيام. ويبدو أن الكبد لا يعتمد على لمواد الكربوهيدراتية كمصدر للطاقة ، ففي الشخص المغذى جيدا يعتمد الكبد على أكسدة الأحماض الأمينية ، وفي الصيام أو التجويع عندما تكون هناك حاجة إلى الأحماض الأمينية لتكوين الجلوكوز يمكنه أكسدة الأحماض الدهنية.
أنظر أيضا
وصلات خارجية
- The Molecular & Cellular Bioenergetics Gordon Research Conference (see).
المصادر