إستقلاب الطاقة

إستقلاب الطاقة بالإنجليزية Bioenergetics ، هوعملية 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 ، والدهنية والبروتينية. والإحتراق الكامل لكل نوع من هذه المواد يعطي كمية مميزة من الطاقة المعبر عنها بالجول أوالكيلوكالوري مقسوما على الجرام . كما يحتاج احتراق جميع نوع من هذه المواد الى كمية معينة من الأكسجين . وجدير بالذكر ان هياكل الكربون في جميع من المواد الكربوهيدراتية والبروتينية 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 أوالناتج الطاقي إلى عدة مكونات محددة: - توجه الطاقة عند الراحة إلى تفاعلات كيمائية هائلة من عملية البناء وعملية الهدم ، وفي المحافظة على هجريز 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 أومعدل إستقلاب الراحة. وقد قدرت هذه النسبة في الإنسان بحوالي 20 - 25 كيلوكالوري في اليوم / كيلوجرام 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 ، والعمر ، والجنس. وتقل هذه النسبة في المسنين والنساء وتتناسب مع كتلة الجسم الخالية من الدهون. والاختلاف بين التوائم وأفراد الأسرة يرتكز على أسس وراثية ، كذلك عثر انخفاض يقدر بحواليعشرة - 15 % للأيض الأساسي في أثناء النوم ، كما يقل أيضا بإرتفاع درجة حرارة البيئة.

- يؤدي تناول الغذاء إلى زيادة صغيرة في الإستهلاك الطاقي تعهد بالطاقة المحدثة بالغذاء. ويرجع ذلك إلى الطاقة المتسهلكة في الهضم والتفاعلات المنوطة بتخزين الجلوكوز في جزيئات كبيرة مثل الجليكوجين أوتحلل 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 أوالساكنين في النشاط الفيزيائي الذاتي لاسيما في حالات القلق والإضطراب.

- الطاقة الإضافية المتسهكلة في أداء الأعمال المتنوعة وفي ممارسة الرياضة أوأثناء الحركة تختلف من فرد لأخر وأثناء الأيام المتنوعة وكذلك في فصول السنة المتنوعة.

مصادر طاقة الأنسجة

تحتاج جميع خلايا الجسم وأنسجته إلى الطاقة ، وكلها أومعظمها يستخدم الكربوهيدرات بدرجات متفاوتة. وتمثل بعض الأعضاء حالات خاصة مثل المخ ، والعضلات الهيكلية ، وعضلة القلب ، والكبد ، والكلية ، وخلايا الدم الحمراء وخلايا الدم البيضاء . فيستخدم المخ طاقة حوالي 1700 كيلوجول في اليوم أوحوالي 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 وماء. لا تتأثر هذه النسبة بالمجهود أوالنوم ، وتظل ثابتة حتى لوانخفض جلوكوز الدم بدرجة معقولة. أما الحرمان من الأكسجين أوالجلوكوز لمدة قصيرة فيؤدي إلى تدمير دائم لخلايا المخ. بحاجة كرات الدم الحمراء وكرات الدم البيضاء إلى طاقة ثابتة وقليلة تحصل عليها من تحويل 36 جرام من الجلوكوز إلى لاكتات. وتمثل العضلات الهيكلية حالة مختلفة ، فعند الراحةقد يكون معدلها الأيضي منخفض ، وتعتمد العضلات في هذه الحالة على الدهون بصفة أساسية وليس الكربوهيدرات. ولا يغير الجهد المعقول هذه الحالة بينما يحدث الجهد 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 هجريز 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 أوجليكوجين ، كما يستطيع تكوين جلوكوز أوجليكوجين من الأحماض الأمينية ، وهذا الطريق مهم جدا للمخ وخاصة في أوقات الصيام. ويبدوحتى الكبد لا يعتمد على لمواد الكربوهيدراتية كمصدر للطاقة ، ففي الشخص المغذى جيدا يعتمد الكبد على أكسدة الأحماض الأمينية ، وفي الصيام أوالتجويع عندما تكون هناك حاجة إلى الأحماض الأمينية لتكوين الجلوكوز يمكنه أكسدة الأحماض الدهنية.