Энергетикалық баланс
Тақырып. Адам ағзасындағы энергия және зат алмасу
Энергия мен зат алмасу
Заттек алмасу ағзаның өсуін, дамуын, тіршілік етуі мен өмір сүруін қамтамасыз ететін заттардың айналуымен жүретін күрделі үрдіс болып саналады. Ф.Энгельс зат алмасуды негізгі тіршілік белгісі деп анықтап, зат алмасу тоқтағанда өмір сүру де тоқтайды деп нақты айтқан.
Зат алмасу барлық жасуша, тіндер және ағза жүйелерінде үздіксіз өтеді. Белгіленген атомдар және басқа қазіргі әдістердің көмегімен жүргізілген зерттеулер зат алмасудың жасуша плазмасында да, оның ядролық құрылымында да біркелкі қарқынды өтетінін көрсетті.
Зат алмасудың жалғасуы ағзаның тіршілік етуіне қажетті энергияның түсуімен, суды жоғалтудың қалпына келуімен (су алмасу), минералды заттарға қажеттіліктің қанағаттандырылуымен (минерал алмасу), синтетикалық үрдістер үшін қолданылатын органикалық заттарды жоғалтудың орнын толтыруымен қамтамасыз етіледі.
Зат алмасу екі қарама–қарсы, бір уақытта өтетін үрдістерден тұрады. Бірінші – катаболизм немесе диссимиляция, заттектер ыдырауымен, олардың тотығуы және ағзадан ыдырау өнімдерінің шығарылуымен жүретін реакциялар. Екінші – анаболизм немесе ассимиляция қажетті заттектердің синтезімен, олардың сіңірілуі мен ағзаның өсуі мен дамуы және тіршілік етуі үшін қолданылуымен байланысты барлық реакцияларды біріктіреді.
Зат алмасу және диссимиляция мен ассимиляция үрдістері арасындағы үзілмейтін өзара байланыс арқылы ағзаның сыртқы ортамен өзара әрекеті іске асады. Бұл өзара әрекет тіршіліктің тұрақты және маңызды жағдайы болып табылады. Анаболикалық және катаболикалық үрдістердің үйлесуі дене құрамының үнемі жаңаруын қамтамасыз етеді, осыған байланысты дененің динамикалық жағдайының үздіксіз қайта құрылуы және жаңаруы жүреді. Диссимиляция және ассимиляция үрдістері, олардың өзара ара–қатынасы және өзара байланысы зат алмасудың негізін құрайды. Диссимиляция және ассимиляция үрдістері бір–бірімен келісімді және тірі дене мен оның қалыпты қызмет қабілеттілігін қамтамасыз ететін бүтін жүйені құрайды.
Тіршілік ету барысында зат алмасу өзгерістерге ұшырайды. Реттелу механизмдерінің күрделі жүйесі диссимиляция және ассимиляция үрдістерінің қарқындылығын қамтамасыз етеді. Жасуша және молекулярлы деңгейде тінде зат алмасу өзін-өзі реттелу негізінде, ал бүтін ағзада–гуморальді және жүйкелік реттелу негізінде іске асырылады. Зат алмасуды реттеуге көптеген гормондар қатысады. Белок алмасуына қалқанша безінің гормоны-тироксин, көмірсу алмасуына бүйрек үсті безінің гормоны-адреналин және ұйқы безінің гормоны-инсулин; май алмасуына ұйқы безі және қалқанша безі, гипофиз, бүйрек үсті, т.б. гормондары әсер етеді. Зат алмасуды реттеуде гормон арқылы координациялайтын орталық жүйке жүйесінің маңызы зор.
Тікелей жүйкелік реттеу тінде және мүшелерде зат алмасудың жергілікті трофикалық әсерін қамтамасыз етеді. Жанама жүйкелік реттеуде гормон түзілуді тежеу немесе күшейту және гормонның қанға түсуін күшейте отырып көрінеді.
Зат алмасудың химиялық реакциясының жылдамдығы, олардың реттілігі және келісімдігі сонымен бірге ферменттік және басқа реттеуші жүйелермен, әсіресе жүйке жүйесімен реттеледі.
Кейбір заттектер (креатин, глюкоза, т.б.) тотығу процессінің қарқындылығын арттыруға қабілетті. Әсіресе зат алмасуға митохондрия құрылымына әсер етіп, тотығу үрдісінің қарқынын күшейтетін тироксин айқын әсер етеді. Айта кететін жайт, кез келген гормон осы немесе басқа жүйеге және қызметке әсер ете отырып, сол мезетте зат алмасуға да әсер етеді.
Қалыпты жағдайда ересек адамдарда диссимиляция және ассимиляция үрдістері зат алмасудың салыстырмалы тепе–теңдігін қамтамасыз ететіндей көлемде өтеді. Бірақ әр түрлі жас кезеңдерде зат алмасу бірнеше рет өзгереді. 25 жасқа дейін өсу және даму үрдістері тоқтамаған уақытта зат алмасу кейбір ассимиляция үрдістерінің диссимиляция үрдістерінен басымдылығымен сипатталады. 25 жастан 60 жасқа дейін зат алмасуда тепе–теңдік байқалады, бұл кезде диссимиляция және ассимиляция үрдістерінің көлемі мен қарқындылығы тең болады.
60 жастан кейін зат алмасу кейбір диссимиляция үрдістерінің ассимиляция үрдістерінен басымдығымен сипатталады. Зат алмасудың мұндай бағдарламалануы жасына сәйкес ассимиляция үрдістерінің әлсізденуі, ағзаның әр түрлі жүйелерінің қызмет қабілетінің әлсізденуімен жүретін бір мезгілде диссимиляция үрдістерінің өсуі мен қарқындылығы ретінде қарастырылады. Зат алмасудың табиғи жастық бағдарламалануы туралы келтірілген мәліметтер салыстырмалы және жеке тұрғыда берілген. Әр адамда зат алмасудың осы немесе басқа өзгерістері әр түрлі жас кезеңдеріне сәйкес келеді.
Әр түрлі экзогенді және эндогенді факторлардың әсерінен зат алмасудың бұзылыстары болуы мүмкін. Олар әр түрлі және қалыпты алмасуға тән емес жиналуы, заттектердің артық жиналуы немесе жеткіліксіз сіңірілуімен көрінеді. Зат алмасудың бұзылуы кез–келген патологиялық үрдістердің негізінде жүреді. Олар әсіресе жүйке жүйесі және қадағалайтын эндокринді жүйенің трофикалық және реттеуші қызметінің айқын бұзылыстарында көрінеді. Зат алмасу бұзылуына жеткіліксіз немесе артық мөлшерде тамақтану, сонымен қатар биологиялық жағынан толық емес тамақтау әкеледі. Зат алмасудың бұзылуы алиментарлық дистрофия, маразм, семіздік және т.б. ретінде көрінеді.
Зат алмасу пластикалық және энергетикалық заттектерге ағзаның қажеттілігін қанағаттандыру үшін қолданылатын тағамдық заттектердің биохимиялық және энергетикалық үрдістерінің кешені болып табылады.
Тағамдық заттектер–белоктар, липидтер, полисахаридтер және басқа жоғары молекулярлы байланыстар–асқазан–ішек трактінде жай төмен молекулярлы байланыс, гидролитикалық ыдырауға ұшырайды. Соңғылары қанға және тінге түсіп, әрі қарай аэробты тотығуға, тотығу фосфорлану және т.б. ұшырайды. Айналудың осы үрдістерінде СО2 және Н2О-ға дейін тотығумен бірге аминқышқылы және басқа маңызды метоболиттердің синтезі үшін тотығу өнімдерін пайдалану жүреді. Сонымен, аэробты тотығу ыдырау элементтерін өзіне үйлестіреді және белок,май, көмірсу және басқа заттек алмасуда байланыстырушы аймақ болып табылады.
Асқорыту трактіндегі тағамдық заттектердің ыдырау өнімдері (белок аминқышқылдары, майдың май қышқылдары, көмірсу моносахаридтері және т.б.) тіндер мен мүшелерде түзілген ұқсас заттектермен бірге биосинтез және жаңа құрылымдық түзілістерді қалыптастыру үшін сонымен қатар, энергияға қажеттілікті қанағаттандыру үшін ағза тұрақты пайдаланатын «метоболикалық қор» құрайды. Диссимиляция нәтижесінде ағзада өтетін сыртқы ортадан түсетін заттектердің ыдырауы энергетикалық алмасу құрай отырып, энергия бөлумен жүреді.
Аэробты тотығу және онымен сәйкес келетін тотығу фосфорлану нәтижесінде аралық алмасу заттектерінде химиялық энергия бөліну жүреді. Оның жартысы макроэргиялық байланыста (48–50%) жоғары энергиялық байланыс синтезі (нуклеозидтрифосфат, аденозинтрифосфат қышқылы) үшін қолданылатын «энергетикалық қор» құрай отырып аккумуляцияланады.
Аденозинтрифосфат қышқылының (АДФ) және неорганикалық фосфор (Н3РО4) аденозинтрифосфат қышқылына гидролитикалық ыдырауы жылу бөлінумен жүреді. Зат алмасу үрдісінде бөлінген химиялық энергияның жартысы жылуға өтеді. Сонымен, зат алмасуда 2 шеті бірігеді, белсенді және белсенді емес қызмет аймағын қамтамасыз етуші энергетикалық және тін элементтері мен тірі жасушаның қалпына келуі және жаңа тіннің өсуін қамтамасыз етуші пластикалық шеті.
Энергетикалық баланс
Қабылдайтын тағам және энергия шығыны көлемін анықтау үшін қолданылатын өлшем бірлік (калория) туынды энергетикалық шығында тамақтану үйлесімдігін анықтауда маңызды мәселені шешуге көмектесті. Бұдан басқа, калориялық есептеуге өту тамақтанудың сандық жағын жеткілікті обьективті бағалауға және тамақтануда керек жағдайда шұғыл сәйкес түзетулер енгізуге мүмкіндік берді. Қазіргі уақытта тағамның энергетикалық құндылығын Джоуль (1 ккал – 4,184 кДж) ретінде өлшейтін халық аралық бірлік жүйесі (ХБЖ) қабылданды.
Үйлесімсіз тамақтану – тәуліктік тағам рационының калориясы тәуліктік энергия шығынын толтырмайды, нәтижесінде теріс энергетикалық баланс туындайды. Соңғысы энергетикалық жеткіліксіздігінен түзілген энергияның максималды өнімділігіне ағзаның барлық ресурстарының мобилизациясымен сипатталады. Осыдан барлық тағамдық заттектер, сонымен бірге белок энергия көзі ретінде қолданылады. Энергетикалық мақсатпен белоктың шығыны – теріс энергетикалық баланстың негізгі қолайсыз факторы болып қаралады. Осыдан энергетикалық мақсатпен тағаммен түсетін тек белок шығыны ғана емес, сонымен бірге ағзада белок жеткіліксіздігін туғызатын ұзақ теріс энергетикалық баланста энергетикалық қажеттілікке кең қолданылатын тін белоктары да шығындалады. Сонымен, теріс энергетикалық баланс белок жеткіліксіздігімен үздіксіз байланысты. Қазіргі өндірушілердің айтуы бойынша теріс энергетикалық баланс біріккен калориялы – белок жеткіліксіздігі кешені ретінде қарастырылуы керек. Алиментарлық дистрофия, маразм, квашиоркор сияқты ауыр аурулардың қалыптасуында калориялы – белок жеткіліксіздік орын алады. Ұзақ уақыт тағам рационының энергетикалық құндылығы энергия шығынынан артық болғанда туындайтын айқын оң энергетикалық баланстың теріс нәтижелері де маңызды.
Дене салмағының артық көлемі, семіздік, атеросклероз, гипертониялық аурулар және т.б. ұзақ оң энергетикалық баланстың негізінде күшейеді және дамиды. Сонымен, теріс және айқын оң энергетикалық баланс ағзаның әр түрлі жүйелерінің морфологиялық және функцоналдық өзгерістеріне, алмасудың бұзылуына алып келетін ағзаның физикалық жағдайына қолайсыз әсер етеді.
Физиологиялық қатынаста қалыпты жағдай энергетикалық тепе–теңдікті қамтамасыз еткенде, яғни тәулік бойы энергия кірісі мен шығысының жақын сәйкес келуіне жеткенде туындайды.