Enerjinin Oluşması Vücudun gereksinimi olan enerji besin ögelerinin hücrelerde oksidasyonu ile sağlanır.Besinlerdeki karbonhidrat, yağ ve proteinden belirli enzimlerin ve hormaonların denetlediği tepkimelerden enerji elde edilir.Bu oksidasyon belirli yol ve aşamalar izler.

Kimyasal tepkimeler enzimlerin aracığıyla oluşur ve daima enerji değişimini ifade eder.Bir tepkimede açığa çıkan enerji bir başka tepkime için kullanılabilir.Tepkimede açığa çıkan yüksek enerji ögesi trifosfat(ATP) şeklindedir.ATP kasların kontraksiyonu için enerji sağladığı gibi diğer birçok yapım ve yıkım olaylarında gerekli enerjiyi de sağlar. Besinler hücrelerde yavas yavas okside olurken serbestleyen enerji ATP olusturmak için kullanılır. ATP’deki p-o-p bağında yüksek enerji saklıdır.Bu fosfat bağlarının kopmasıyla (ATP→ ADP+P) ortalama 7 kilokalori (29.3kj) açığa çıkar. Oksidasyonun ancak %40-%48’i ATP enerjisine dönüşür.Yan ürün olarak vücut için gerekli ısı oluşur.

Besinler + O2 + inorganik fosfat →ATP + ısı ATP→ kas çalışması ve diğer yapım yıkım olayları + ısı Oksidasyon enerji gereksinimine göre ve vücut ısısında meydana gelir.

Canlılarda oksidasyonun temel ilkeleri 1.Tepkimedeki belirli molekülün H atomu belirili dehidrogenaz enzimleriyle aktif hale getirilir. 2.Aktif H atomu yardımlı enzimlerle diğer moleküle taşınır. 3.H atomu oksijenle birleşerek suya indirgenir. 4.Dekarboksilasyon ve hidrasyon biyolojik oksidasyon sürecine katkıda bulunurlar.

Her oksidasyon sürecinde indirgenme(redüksiyon) vardır Her oksidasyon sürecinde indirgenme(redüksiyon) vardır.Enerji oluşumu oksidasyon ve redüksiyon tepkimelerini gerektirir. Biyolojik oksidasyon-redüksiyon mitokondrideki elektron transfer tepkime zincirinde oluşur. Oksidazlar, dehidrojenazlar, hidroperoksidazlar ve oksijenazlar ; Oksidoredüktazlardır. “oksidaz” terimi, moleküler oksijenin işe karıştığı reaksiyonları katalize eden bütün enzimleri ifade için kollektif olarak kullanılır. H taşıma işini niasin ve riboflavin yardımcı enzimleri yaparlar.Ayrıca bileşiminde demir bulunan sitokrom enzim sistemi rol alır.Elektron transfer zincirinin belirli aşamalarında oksidasyonla ATP oluşur. Dehidrojenazlar, hidrojen akseptörüdürler ve oksijen kullanmazlar.

Elektron transfer zincirine transfer edilen H atomunu sağlayan moleküller yağ, karbonhidrat ve proteinlerin parçalanması ile oluşur: Karbonhidratlardan glikoz, Yağlardan yağ asidi, Proteinlerden amino asitler çeşitli tepkimelerden sonra okside olma durumuna gelirler. Bu moleküllerin oksidasyon için aktif duruma gelmeleri "sitrik asit" veya "Kreps" halkası denilen tepkime zinciri ile oluşur. Kreps halkası birbirine dönüşen organik asitleri içerir. Kreps halkasının her dönüşünde karbonhidrat, yağ ve proteinlerden oluşan bir molekül asetat, C02 ve H'e parçalanır. H'ler koenzimlerle (CoE) elektron transfer sistemine taşınır.

Krebs Halkası

Kreps halkasının çalışma hızı: Hidrojenler NAD ve FAD ile sitokrom enzim sistemine taşınır. Süksinik asidin fumarik aside dönüşmesiyle ayrılan H, FAD ile diğerleri NAD ile taşınır. Sitokrom enzimlerinin bileşiminde bulunan demir (Fe) aracılığı ile hidrojen solunumla alınan oksijene iletilir. Hidrojenlerin taşınması sırasında oluşan enerji ATP olarak sentezlenir. Kreps halkasının çalışma hızı: Yeterli miktarda asetil biriminin varlığına, NAD ve FAD’nin yeterliliğine, O2 yeterliğine ATP gereksinmesine bağlıdır.

Enerji Harcaması Enerji harcamasının ölçülmesi: Vücudun çalışması için harcanan enerjinin yan ürünü ısı olduğu için vücutta oluşan ısı ölçülerek insanın belirli sürede ve belirli fizyolojik durumda harcadığı enerji bulunabilir (Atwater yöntemi). İnsan vücudunda oluşan ısıyı ölçebilmek için oda büyüklüğünde kalorimetre gerekir ki bu da zor ve pahalıdır.

Pratikte dolaylı yöntem daha çok kullanılır Pratikte dolaylı yöntem daha çok kullanılır. Besin öğelerinin enerjiye dönüşmesi için oksijen alınır ve oksidasyon sonucu C02 verilir. Örneğin, C6H1206 + 6 02 -» 6 C02 + 6 H20 Akciğerlerden hava ile solunan 02 ve atılan C02'i ölçülerek vücutta oluşarak harcanan enerji miktarı bulunabilir.

Pratikte daha çok yalnızca alınan 02 ölçülür Pratikte daha çok yalnızca alınan 02 ölçülür. Bu ölçüm "Solunum aygıtı" ile yapılır. Bu aygıtın sabit ve hareketli olanları vardır. Bu aygıt ile bir kimsenin bazal metabolizma ve belirli fiziksel aktivite durumunda belirli sürede soluduğu 02 miktarı ölçülür. Bireyin oksijen tüketimi, kalp atım hızı ölçülerek de bulunabilir. Örneğin, dakikada kalp atım sayısı 75 olan bir erkeğin oksijen tüketimi 0.5 L’dir. Kalp atım sayısı arttıkça oksijen tüketimi de artar.

Oksijen kullanılması ile vücutta oluşan ısı arasındaki ilişkiler dolaysız kalorimetre yardımı ile bulunmuştur. Buna göre; bir litre 02’nin kullanılması ile Karbonhidrat alın­dığı zaman 5.047 kalori (21.127 kj), Yağ için 4.686 kalori (19.616 kj), Protein için 4.460 kalori (18.680 kj) ve Normal-karışık bir diyet için 4.825 kalori’dir (20.197 kj) enerji oluşmaktadır. Solunum aygıtı ile belirli sürede solunan 02 miktarı (litre olarak) bulunduktan sonra 4.825'le çarpılarak o sürede ve o durumda o bireyin harcadığı enerji saptanabilir.

Bu yöntem kullanılarak değişik yaş ve cinsiyetteki bireylerin bazal metabolizmalar ölçülüp standartlar ortaya konmuştur. Ayrıca değişik fiziksel aktivite durumunda harcanan enerji miktarı da bu yöntemle saptanmıştır.

Bireyin enerji harcaması diğer bazı dolaylı yöntemlerle de saptanabilir: Birincisi diyetle alınan enerji ve vücut ağırlığındaki değişim esasına dayanır. İkincisi, bireyin aktivitesi gözlenerek bunun enerji maliyetinin bu­lunmasıyla yapılır. Enerji harcaması üç genel grupta toplanabilir: 1. Bazal metabolizma 2. Fiziksel aktivite 3. Besine metabolik yanıt.