II. Bob. Organizmdagi energiya sarfini aniqlash usullari
2.1. Bilvosita va bevosita kalorimetriya
Nafas koeffisiyenti.
Organizmda ajralgan energiya qaysi ishga sarflanmasin, oxir-oqibat u
issiqlik energiyasiga aylanadi. Bu isisqlikni bilvosita va bevosita
kalorimetnriya
usullari
yordamida
aniqlab,
organizmdagi
energiya
almashinuvi to’g’risida tasavvur olish mumkin.
Bevosita kalorimetriya usulida organizmdan ajralib chiqadigan
issiqlikni sezuvchi maxsus germetik appartlar – kalorimetrik kameralardan
foydalaniladi. Bu usul organizm faoliyati natijasida hosil bo’ladigan va
tashqariga chiqadigan issiqlikning miqdorini aniqlash uchun ishlatiladi.
Odamni maxsus kalorimetrik kameraga joylashtirib, uning tanasidan muhitga
beradigan issiqlik miqdorini o’lchaydi. Kamera ichining yuqori qismida bir
nechta naycha o’rnatilgan bo’lib, ularda suv aylanib turadi. Tajriba
o’tkazilayotgan odam mutadil nafas olishi uchun maxsus naycha orqali
kislorod ballonidan kameraga havo kiritib turiladi. Nafas orqali chiqadigan
havo maxsus naycha orqali kamera tashqarisida joylashtirilgan baklardagi
kimyoviy moddalardan o’tkazilib, undagi karbonat angidriddan tozalanadi.
Kalorimetrik kamerasi naychalari orqali oqib o’tgan suvning miqdorini
aniqlab, haroratli o’lchanadi. Bir kecha-kunduzda shu suvni isitishga
sarflanadigan issiqlik energiyasining miqdori kamerada tajriba olib
borilayotgan odamdan ajralganligi aniq bo’ladi. Bu energiya miqdori
kilojoullar (kDj) da ifodalanadi. Bu usul ancha murakkab bo’lib, undan
maxsus ilmiy-tekshirish institutlarida foydalaniladi. Shuning oqibatida
13
tibbiyot amaliyotida bilvosita kalorimetriya usuli qo’llanib kelmoqda. Buning
ma’nosi shundaki, dastlab o’pka ventilyasiyasi hajmi aniqlanib, so’ngra nafas
bilan qabul qilingan kislorod va ajralib chiqqan karbonat angrid miqoriga
qarab, organizmda qancha energiya hosil bo’lganligi va sarflanganligi
aniqlanadi. Nafasdan chiqqan karbonat angidrid hajmining yutilgan kislorod
hajmiga nisbati, ya’ni SO
2
nafas nisbati nafas koeffisiyenti deyiladi. Nafas
koeffisiyentini aniqlab organizmda oksidlanadigan moddalar haqida
ma’lumot olish va chiqarish sarflangan kislorod va chiqariladigan karbonat
angidrid miqdorini aniqlash uchun. Duglas-Xolden niqob qopidan va
M.N.Shaterinkovning respirasion kamerasidan foydalaniladi.
Odam organizmida 1 g oqsil oksidlanishi va parchalanishiga 0,971
kislorod sarflanib, 4,1 kkal energiya hosil bo’ladi; 1 g yog’ oksidlanishiga
2,03 kislorod sarflanib, 9,3 kkal energiya: 1 g uglevod oksidlanishiga 0,81
kislorod sarflanib, 4,1 kkal energiya hosil bo’ladi. Demak, Duglas-Xolden
niqob – qopi yordamida nafas olish orqali qabul qilingan kislorod miqdorini
aniqlab, bu kislorod yordamida qancha energiya hosil bo’lganligi va
sarflanganligi hisoblanib chiqiladi.
Karbonsuvlar oksidlanishida nafas koeffisiyent 1 ga teng, chunki 1
molekula kislorod sarflanib, 6 molekula (kislorod) karbonat angidrid gazi
chiqariladi.
C
6
H
12
O
3
+6O
2
=6CO
2
+6H
2
O+kkal
Oqsil oksidlanishida nafas koeffisiyenti 0,8 va yog’lar oksidlanishida
nafas koeffisiyenti 0,7 ga teng.
Yog’lar va oqsillar molekulalararo kislorod miqdori kam bo’lgani
sababli, ularning oksidlanishida ko’p kislorod zarur bo’ladi: 1g oqsil – 0,971,
1 g yog’ – 2,031.
14
Termodinamikaning birinchi qonuniga ko’ra energiya yo’qolmaydi va
yangidan hosil bo’lmaydi, faqat bir turdan ikkinchi turga aylanib turadi, xolos.
Barcha tirik organizmlar tashqi muhitdan energiya olib (yashashi, o’sishi,
rivojlanishi va mehnat qilishi uchun), uni o’zgartirib, ekvivalent holda (issiqlik
energiyasi holida) yana tashqi muhitga qaytaradi.
Barcha hayotiy jarayonlar uchun sarflanadigan energiya adenozinuchfosfat
(ATF) kislotasining parchalanishidan hosil bo’ladi. ATFsiz ko’ndalang targ’il
tolali muskul tolalari qisqara olmaydi, ATF gidrolizi tufayli (u ATFaza ishtirokida
bo’ladi) ADF (adenozindifosfat) va 10 kkal erkin energiya hosil bo’ladi. Uning
kimyoviy energiyasi mexanik, issiqlik, elektr va boshqa energiyalarga aylanadi.
Lekin tirik organizmda bu modda juda kam miqdorda bo’lganligi sababli u sarf
qilinishi mobaynida izma-iz tiklanib borilishi yoki resintez (reginirasiya) qilinishi
kerak. Bu jarayon, ya’ni ATFning resintezi o’z o’rnida yana tegishli manbalardan
energiya talab qiladi. Bunday manba bo’lib iste’mol qilingan ovqatdagi
karbonsuvlar, yog’lar hamda oqsillar xizmat qiladi. Bunday energiya hosil bo’lish
jarayoni ikki yo’l bilan amalga oshiriladi, birinchisi anaerob yo’l bilan, ya’ni
kislorodsiz sharoitda, ikkinchisi esa aerob yo’l bilan yoki energiya beruvchi
manbalarning kislorodli parchalanishi (oksidlanishi) yo’li bilan. Har ikkala yo’l
bilan hosil qilingan energiya ADF bilan fosfat birikib, ATF hosil bo’lishiga olib
keladi.
Anaerob yo’l bilan ATF resintezi uchun energiya ajralishi uch xil
moddaning parchalanishidan kuzatiladi, bular kreatinfosfat (KF), glyukoza va
glikogenlar. Shulardan KF parchalanishi bilan ATF resintezi juda tez bo’ladi
(muskul qisqarishi jarayonida), lekin uning miqdori organizmda cheklaganligi
sababli asosiy ATF tiklanishi glyukoza (glikoliz) va glikogen (glikogenoliz)
parchalanishidan hosil bo’lgan energiya xisobidan yuzaga keladi. Aerob yo’l bilan
energiya ajralishida oksidlanishli fosforlanish (glyukoza, glikogen, erkin yog’
kislotalari, glisirin) va aminokislotalarning azotsiz qoldiklari parchalanadi) yo’li
15
bilan bo’ladi. Bunday parchalanishning oxirgi mahsuloti SO
2
va N
2
O bo’lib, ular
organizmdan osonlik bilan chiqarib yuboriladi. Aerob parchalanishda eng muhim
narsa to’qimalarga qancha O
2
zarur bo’lsa, shuncha yetkazib berilishidir. Buning
uchun bunday sharoitda organizmning kislorodga nisbatan umumiy talabini
aniqlash muhim. Bu ko’rsatkich bilan amalga oshiriladigan hayotiy jarayonlar,
jumladan, muskul faoliyati xususiyatlarini xarakterlash (baholash) mumkin.
Aerob
jarayon
parchalanishi
lozim
bo’lgan
energiya
manbalari
(karbonsuvlar, yog’lar, oksillar) kamayib borishiga olib kelganligi uchun ular
organizmga ovqat bilan peshma-pesh qabul qilib turilishi kerak. Iste’mol qilingan
ovqat tarkibidagi zaxira energiya bilan organizm sarf qiladigan energiya orasidagi
nisbat energetik balans deyiladi. Ko’p yeyilib kam energiya sarflansa, energetik
zaxira ko’payadi (ko’pincha yog’ ko’rinishida bo’lib, semirishga olib keladi), kam
yeyilib ko’p energiya sarflanganda esa umumiy energetik zaxira kamayib ketadi
(oriqlanish kuzatiladi).
Energiya sarfini aniqlashda uchta usul ishlatiladi:
1) Organizmdagi energetik resurslar kamayishini xisoblash;
2) Kislorodga bo’lgan umumiy talabni aniqlash;
3) Hosil bo’lgan umumiy issiqlikni hisoblash. Birinchi usul ancha murakkab
va uni odamlar uchun qo’llab bo’lmaydi (bu usul bilan tadqiqot olib borilganida
tanadagi to’qimalar biopsiya qilinib, undagi zahira energetik resurslar aninqlanadi).
Ikkinchi usul, ya’ni kislorodga nisbatan umumiy talabni aniqlash bilvosita
kalorimetriya ham deyiladi. Uning mohiyati shundan iboratki, sarflangan kislorod
ajralgan ma’lum energiyaga ekvivalent bo’ladi yoki sarflangan kislorodga nisbatan
aniq belgilangan miqdorda energiya ajralib chiqadi. Bu miqdor yoki ajralgan
ekvivalent energiya miqdori kislorodning kalorik ekvivalenta (KKE) deb aytiladi.
Odatda KKE 1 litr O
2
sarflanganda hosil bo’lgan energiyaga teng. Bu energiya esa
(oksidlanadigan, parchalanadigan) manba turiga bog’liq (karbonsuv, yog’ yoki
16
oksid), masalan, karbonsuvlar oksidlanganida bu ko’rsatkich 5,05 kkal-ga, yog’
oksidlansa 4,69 kkal-ga, oqsil oksidlanganida esa 4,60 kkal-ga teng.
Oksidlanuvchi
modsa
I g substrat oksidlanganida
KKE
Ajralgan energiya,
(kkal)
Sarf bo’lgan
kislorod, (l)
Oqsillar
4,1
0,966
4,60
Yog’lar
9,3
2,019
4,69
Karbonsuvlar
4,1
0,830
5,05
Shunday qilib, sarf qilingan O
2
nisbatan ajralgan energiyani hisoblash uchun
oksidlanadigan yoki parchalanadigan modda, ya’ni substratning qanday modda
ekanligini aniqlash lozim. Odatda bunday substrat bo’lib karbonsuvlar va yog’ning
ma’lum aralashmasi xizmat qiladi. Oqsillarning energetik manba sifatida
ishlatilishi ancha cheklangan (jami bo’lib 5-12% ni tashkil qiladi). Shugina
energiya
ham
oqsilning
azotsiz
qoldig’idan
hosil
bo’lgan
glyukoza
parchalanishidan yuzaga keladi. Shuning uchun umumiy energiya nuqtai nazaridan
oksillar beradigan energiyani e’tiborga olmaslik mumkin.
Oksidlanayotgan substratlar aralashmasi tarkibidagi karbonsuvlar va yog’lar
nisbati nafas olish koeffisiyentiga (NOK) ko’ra aniqlanadi. NOK ma’lum vaqt
ichida ajralgan SO
2
miqdorini (VCO
2
) sarflangan O
2
(VO
2
) nisbati bilan topiladi:
2
2
VO
VCC
=
Do'stlaringiz bilan baham: |