էներգագոյացում

Նյութափոխանակության դերը օրգանիզմի կառուցողական և էներգիական պահանջների ապահովման մեջ
էներգագոյացում: Սննդանյութերի քիմիական կապերում պոտենցված էներգիան անջատվում է աստիճանաբար, սկզբում հիդրոլիզի, ապա կենսաբանական օքսիդացման հաջորդական պրոցեսների (անթթվածնավոր և թթվածնավոր փուլերի) երկար շղթայում, փոքր բաժիններով, (որը նախապահպանում է բջիջը ջերմային հարվածից) և զուգորդվում է բարձրէրգիկ միացությունների առաջացումով: Սննդանյութերի հիդրոլիզը կատարվում է մարսողական ուղիներում: Բարդ մոլեկուլները ճեղքվում են մոնոմերների և ավելի պարզ նյութերի, սպիտակուցները ամինաթթուների, պոլիսախարիդները` մոնոսախարիդների, ճարպերը գլիցերինի և ճարպաթթուների և կորցնում են տեսակային սպեցիֆիկությունը: Այս պրոցեսում անջատվում է էներգիայի աննշան մասը (0,5- 1%-ից ոչ ավելի), որը ամբողջությամբ հեռանում է ջերմային էներգիայի (առաջնային ջերմություն) ձևով և օգտագործվում է օրգանիզմում ջերմային հոմեոստազը պահպանելու համար: Ուստի բջջի կենսաէներգետիկայի համար այս փուլը էական նշանակություն չունի: 

էներգիայի անջատման հիմնական էտապը թթվածնային (աէրոբ) օքսիդացման կամ լրիվ այրման փուլն է, օքսիդացման վերջնական արգասիքների' ածխածնի երկօքսիդի և ջրի առաջացումով: Այդ պրոցեսում անջատվում է ազատ էներգիայի 94,5%-ը, որի մեծ մասի' մոտավորապես 52- 55%-ի հաշվին սինթեզվում է ԱԵՖ-ի մեծ քանակ, օրինակ, 1 գ գլյուկոզայի այրման դեպքում 38 մոլ և պահպանվում է բջջում, իսկ մյուս մասը հեռանում է ջերմային էներգիայի ձևով: Ազատ էներգիայի անջատման մյուս ուղին անթթվածնային (անաէրոբ) կենսաբանական օքսիդացման, կամ ոչ լրիվ այրման պրոցեսն է: Դա կատարվում է ինչպես թթվածնային օքսիդացման ժամանակ, որպես լրիվ այրման նախնական փուլ, այնպես էլ որպես ինքնուրույն պրոցես'թթվածնի պակասուրդի ժամանակ, ինչպես, օրինակ, ինտենսիվ մկանային աշխատանքի պարագայում, երբ թթվածնի մատակարարումը չի համապատասխանում նրա ծախսին, առաջանում է այսպես կոչված «թթվածնային պարտք», բջջի էներգիական համակարգերն անցնում են անթթվածնային կամ ոչ լրիվ այրման ռեժիմի, կամ ընթանում է որպես բնականոն փոխանակություն օրգանիզմի որոշ հյուսվածքներում և բջիջներում, օրինակ, էրիթրոցիտներում: Թե առաջին, թե երկրորդ դեպքում թթվածնի պակասուրդի հետևանքով առաջանում են թերայրման միջանկյալ արգասիքներ կաթնաթթու և այլ օրգանական թթուներ և ստացվում է նույն ջերմային էֆեկտը' անջատվում է ազատ էներգիայի 5%-ը, որի հաշվին սինթեզվում է 2 մոլ ԱԵՖ, իսկ մնացածը հեռանում է առաջնային ջերմության ձևով: Չնայած անթթվածնավոր փուլը նվազ արդյունավետ է և ազատ էներգիայի անջատումով խիստ զիջում է աէրոբին, (մոտ 20 անգամ) այն ունի շատ կարևոր նշանակություն կատաբոլիզմի պրոցեսում: Թթվածնի սուր պակասուրդի պայմաններում դա էներգիայի մատակարարման միակ ուղին է և հնարավորություն է տալիս բջջին և ամբողջությամբ օրգանիզմին կենսագործել էներգիայի նույնիսկ շատ մեծ ծախսերի դեպքում:

Բջջում կենսաբանական օքսիդացման էներգիայի պոտենցման արդյունավետությունը գնահատվում է ԱԵՖ-ի առաջացման օգտակար գործողության գործակցի մեծությամբ: ԱԵՖ-ի սինթեզի օգտակար գործողության գործակիցը ցույց է տալիս բջջում առաջացած համախառն էներգիայի այն մասը, որը պոտենցվում է ԱԵՖ-ի քիմիական կապերի մեջ: Դա կախված է միտոքոնդրիումներում օքսիդացման և ֆոսֆորիլացմաև պրոցեսների զուգորդման էֆեկտիվաթյունից, օքսիդացող նյութի տեսակից: ԱԵՖ-ի սինթեզի օգտակար գործողության գործակիցը շատ մեծ է ճարպերի այրման ժամանակ' 1գ ճարպի այրումից սինթեզվում է 130 մոլ ԱԵՖ, ածխաջրատների, հատկապես մոնոսախարիդների, այրման դեպքում'38 մոլ: Չհագեցած ճարպաթթուների, ցածր խտության լիպոպրոտեիդների այրման ժամանակ արտադրված էներգիայի մեծ մասը հեռանում է առաջնային ջերմության ձևով, ԱԵՖ-ի սինթեզի օգտակար գործողության գործակիցը փոքրանում է, այսինքն արտադրվում է քիչ քանակով ԱԵՖ-ի մոլեկուլներ: Իսկ գորշ ճարպային հյուսվածքի այրման դեպքում առաջացած ամբողջ էներգիան հեռանում է առաջնային ջերմության ձևով, առանց ԱԵՖ-ի առաջացման:

Դա կարևոր է ջերմային հոմեոստազի պահպանման համար և ունի հարմարողական նշանակություն ցուրտ գոտիներում ապրող կենդանիների համար: Նման կալորիգեն ազդեցություն են թողնում թիրոքսինի մեծ քանակները: Նրանք խզում են օքսիդացման և ֆոսֆորիլացման պրոցեսների զուգորդումր: ԱԵՖ-ի սինթեզի օգտակար գործողության գործակիցը փոքրանում է, մեծանում են ջերմային կորուստները, որում ե կայանում է րազեդովյան հիվանդության ժամանակ հիպերթերմիայի և դյուրհոգնելիության պատճառը: Կենսաբանական օքսիդացման ընթացքում ( և աէրոբ, ե անաէրոբ փուլերում) սինթեզված ԱԵՖ-ի էներգիան հետագայում կերպափոխվելով էներգիայի տարբեր տեսակների, կատարում է օգտակար աշխատանք: Օգտակար գործողության գործակիցը (ղ) չափվում է բջջում արտադրված համախառն էներգիայի այն մասով, որը ծախսվում է աշխատանք կատարելու, վրա արտահայտված տոկոսներով' η= Ա/է x 100%, որտեղ Ա-ն օգտակար աշխատանքի վրա ծախսված էներգիան է, իսկ է-ն` բջջում արտադրված համախառն էներգիան: Օգտակար աշխատանք կատարելուց հետո էներգիայի բոլոր տեսակները ի վերջո վերածվում են ջերմային էներգիայի և հեռանում են արտաքին միջավայր: Այսպի-սով, նյութի այրումից առաջացած էներգիայի համախառն քանակը իրենից ներկայացնում է օգտակար աշխատանքի, ջերմության կորուստների և բջջում կուտակված էներգիայի քանակների գումարը: Նշանակում է, եթե չափել օրգանիզմում միավոր ժամանակում առաջացած ամբողջ ջերմային էներգիայի քանակը, ապա այն ցույց կտա տվյալ ժամանակահատվածում կենսաբանական օքսիդացման ենթարկված սննդանյութերի քիմիական կապերի գումարային էներգիան:

էներգիայի պահպանման օրենքի համաձայն` սննդանյութերի պարունակած էներգիան պետք է հավասար լինի օրգանիզմի արտադրած էներգիային: Ուստի օրգանիզմի արտադրած ջերմային էներգիայի չափումով կարելի է գնահատել օրգանիզմի էներգիական ծախսը և էներգիական հաշվեկշիռը: էներգիական հաշվեկշիռր իրենից ներկայացնում է օրգանիզմի ընդունած և արտադրած էներգիաների հարաբերությունը էներգիական հաշվեկշիռ =  ներմուծված էներգիա/ արտադրված էնրգիա: Բնականոն գործունեության պայմաններում առողջ, չափահաս, միջին տարիքի մարդու օրգանիզմում ներմուծված ե արտադրված էներգիաների քանակները իրար հավասար են, էներգիական հաշվեկշիռը հավասար է մեկի: Դա նշանակում է օրգանիզմում գոյություն ունի էներգիայի փոխանակության հավասարակշռված վիճակ: Եթե գերակշռում է ընդունած էներգիայի մեծությունը, այսինքն էներգիական հաշվեկշիռը մեծ է մեկից, անվանում են դրական էներգիական հաշվեկշիռ: Դա բնորոշ է օրգանիզմի աճի, հիվանդության ապաքինման, գիրանալու շրջանին իսկ եթե գերակշռում է արտադրված էներգիայի քանակը, ապա էներգիական հաշվեկշիռը փոքրանում է մեկից, էներգիական հաշվեկշիռն անվանում են բացասական: Դա բնորոշ է նյութափոխանակության խանգարումների, վահանագեղձի գերֆունկցիայի, ծերացման, հիվանդության ծաղկման, խրոնիկական քաղցի վիճակներին:

Օրգանիզմի էներգիական հաշվեկշիռը օրգանիզմի նյութափոխանակության ցուցանիշ է: Այն գնահատելու համար պետք է հաշվարկել ներմուծվող և արտադրվող էներգիաների քանակները: Ներմուծվող էներգիայի քանակը կարելի է հաշվարկել, ի-մանալով օրական սննդաբաժնի մեջ առանձին սննդանյութերի բաղադրությունը և նրանց էներգիական կամ ջերմային համարժեքները:
Սննդանյութերի էներգիական համարժեքը ցույց է տալիս էներգիայի այն քանակը, որը արտադրվում է տվյալ նյութի մեկ գրամի այրումից: Դա որոշել են Բերտլոի կալորաչափական ռումբի օգնությամբ: Այն իրենից ներկայացնում է սնամեջ, կրկնակի պատերով պողպատյա գլանաձև անոթ, որի մեջ թթվածնի միջավայրում (20-30 մթն ճնշման տակ} այրում են սննդանյութերը և գլանի պատերում լցված ջրի ջերմությամբ հաշվարկում են արտադրվող ջերմության քանակը: Այս մեթոդով որոշված է, որ մեկ գրամ ածխաջրատը այրվելով անջատում է 17,17 կՋ էներգիա, մեկ գրամ ճարպը 38,94 կՋ, մեկ գրամ' սպիտակուցը 25,8 կջ: Նկատի ունենալով Հեսի օրենքը (1840), ըստ որի նյութերի այրումից անջատված գումարային ջերմային էֆեկտը կախված է միայն ռեակցիային մասնակցող սկզբնական սուբստրատներից և վերջնական արգասիքներից և կախում չունի այրման միջանկյալ փուլերից, այս մեծությունները սպիտակուցի բացառությամբ կարելի է կիրառել օրգանիզմում նյութերի այրման էֆեկտները գնահատելու համար: Ճարպերը և ածխաջրերը այրվելիս ինչպես օրգանիզմում in vivo, այնպես էլ փորձանոթում* in vitro առաջացնում են միևնույն վերջնական արգասիքները CO2 և H2O, հետևաբար անջատված էներգիայի քանակը նույնն է, և կարելի է օգտվել in vitro այրման ջերմային գործակիցներից' սպիտակուցները համապատասխանաբար ընդունելով աշխաջրատների կալորիական համարժեքը 17,17 կՋ, ճարպերինը 38,94, իսկ սպիտակուցներինը ոչ թե 25,8 կՋ, այլ 17,17, քանի որ օրգանիզմում թերի այրվելով առաջացնում են միզաթթու, միզանյութ, կրեատինին, որոնք դեռևս պարունակում են 6,2 կՋ ջերմություն : Իմանալով օրական սննդաբաժնում սպիտակուցի, ճարպի, ածխաջրատի քանակը բազմապատկում են կալորիական համարժեքներով և որոշում են ընդունած էներգիայի քանակը:

 

 

Էլեկտրոնային նյութի սկզբնաղբյուրը ՝ Doctors.am

Նյութի էլէկտրոնային տարբերակի իրավունքը պատկանում է Doctors.am կայքին