Enerji Metabolizması

Metabolizma, anabolizma ve katabolizma olmak üzere iki alt birimden meydana gelmektedir. Anabolizma, küçük moleküllerden büyük moleküllerin (karbonhidrat, protein, yağ) sentezi ve enerji depolanması iken; katabolizma, büyük moleküllerin (karbonhidrat, protein, yağ) küçük moleküllere dönüşümü ve bu esnada enerji üretimidir. Enerji ise, iş yapabilme kapasitesidir. Dolayısıyla enerji metabolizması; enerji üretimi için vücuda alınan besinlerin depolanması ve yakılması süreci olarak tanımlanabilir.

Bu makalemizde enerji metabolizması sürecini ele alacağız.

Doğadaki mevcut enerji türleri şunlardır;

– Kimyasal enerji
– Mekanik enerji
– Isı enerjisi
– Işık enerjisi
– Elektrik enerjisi
– Nükleer enerji

Dışarıdan aldığımız gıdalar, solunum sırasında O2 (oksijen) tarafından parçalanarak CO2 (karbondioksit), H2O (su) ve kimyasal enerjiye dönüşür. Vücudun enerji ihtiyacı bu yolla karşılanır.

Besin maddelerinin solunum yoluyla parçalanması sonucunda oluşan kimyasal enerji iş yapımında kullanılamaz. Bu enerjinin iş yapımında kullanılabilmesi için mekanik enerjiye çevirilmesi gerekir. Vücudumuzdaki kaslar bu görevi yerine getirirler. 

Besin maddelerinden elde edilen enerji kasta depo edilebilen bir madde olan ATP (adenozin tri fosfat) nin yapımında görev alır. ATP organizmanın enerji deposudur, adenozin ve 3 fosfat grubundan oluşur. Fosfat grupları arasında yüksek enerjili bağ bulunur. 1 mol ATP’nin parçalanması sonucunda yaklaşık 7000-12000 cal (7-12 kcal) enerji açığa çıkar.

ENERJİ SİSTEMLERİ

Kas enerjisinin kaynağı ATP ve CP (Kreatin fosfat) dir. Kas ve genel vücut dokularının aktivitesi için gereken enerji iki ana metabolik yolla elde edilir;

1- Anaerobik metabolizma (O2’siz)
2- Aerobik metabolizma (O2’li)

Anaerobik Metabolizma

Kısa süreli yüksek şiddetli çalışmalarda kullanılır. Oksijen (O2) gerektirmez.  Örneğin; tenis, ağırlık kaldırma, hızlı koşular vb. Anaerobik metabolizma fosfojen sistemi (ATP-PC) ve glikoliz sistemi olmak üzere ikiye ayrılır.

a. ATP-CP (Fosfojen) Sistemi (Alaktik anaerobik sistem)

⇒ Kreatin yüksek enerji bağı P
⇒ Enerji + ADP + Pi = ATP

Kreatin fosfat kas hücresi içinde belli bir miktarda sentezlenerek depo edilen ATP gibi yüksek enerjili fosfat bağına sahip bir moleküldür. Bu olay özellikle ani bir kas kasılması sağlar. 8-10 saniyelik kısa süreli, patlayıcı egzersizlerde devreye girer. Yukarıdaki denklemde görüldüğü üzere, egzersiz sırasında ATP bir fosfatını kaybedip ADP olduğunda, kreatin fosfat bir fosfatını ADP’ye vererek onu tekrar ATP yapar. Böylece kaslara yeniden enerji sağlayacak bir ATP oluşmuş olur. Ancak 8-10 saniyelik süreç içerisinde kreatin fosfat depoları boşalır.

b. Glikoliz Sistemi (Laktik anaerobik sistem)

Glukoz kimyasal bir seri reaksiyon sonucunda  laktik asite parçalanır. Bu parçalanma sırasında enerji  (ATP) açığa çıkar. Bu işlem sonucunda laktik asit oluşur, yalnızca CHO enerji kaynağı olarak kullanılır (O2 kullanılmaz) ve yalnızca 2-3 mol ATP üretilir. Laktik asit kaslarda ve kanda yüksek bir yoğunluğa ulaşırsa yorgunluğa yol açmaktadır.  Glikolizin amacı, organizmaya gereken enerjiyi kısa yoldan, O2 gerektirmeden sağlamaktır.

C6H12O6   ⇒   2C3H6O3 + Ener ji

(Glukoz)               (Laktik asit)

ENERJİ + 3 ADP + 3 Pi    ⇒    3 ATP

Aerobik Metabolizma

Besin maddelerinin mitokondrilerde oksidasyonu ile ATP sentezidir. Geniş kas gruplarının kullanıldığı, düşük şiddetli, uzun süreli aktivitelerde enerji bu yolla sağlanır. Örneğin; yürüyüş, jogging, bisiklet, aerobik dans vb

Aerobik sistemde dört aşama vardır;

1- Aerobik glikoliz

Glikozun oksijenli ortama giriş için parçalanmasıdır.

2- Beta oksidasyon

Yağ asitlerinin oksijenli ortama giriş için parçalanmasıdır.

3- Krebs döngüsü

Krebs döngüsünde gerçekleşen oksidasyon olayları sırasında CO2 üretilir, elektronlar hidrojen atomları yoluyla uzaklaştırılır, 2 mol ATP üretilir.

4- Elektron transport sistemi

Krebs devrinden ayrılan hidrojen iyonları ile elektron ve havadaki oksijen aerobik glikoz sonundaki suyu ortaya çıkarır. Hidrojen iyonları ve elektronlar bu sistemde yüksek enerji seviyesinden, düşük enerji seviyesine doğru taşınırlar. H2O’nun yanı sıra ATP de üretilir. Taşınan her bir çift elektrondan ortalama 3 mol ATP üretilmiş olur.

Enerji Metabolizması Özet Tablo

Fosfojen (ATP-PC)	Glikoliz (Laktik Anaerobik)	Oksijenli (O2)
ANAEROBİK	ANAEROBİK	AEROBİK
ÇOK SÜRATLİ	SÜRATLİ	YAVAŞ
KİMYASAL YAKIT Kreatin fosfat	BESİN YAKITI Karbonhidrat	BESİN Y. K.Hidrat, Yağ, Protein
ÇOK SINIRLI ATP ÜRETİLİR	SINIRLI ATP ÜRETİLİR	SINIRSIZ ATP ÜRETİLİR
KASTA BULUNUŞU SINIRLI	KAS YORGUNLUĞUNA SEBEP OLUR	YORGUNLUĞA SEBEP OLAN ÜRÜNLER ÜRETİLMEZ
YÜKSEK GÜÇ İSTEYEN KISA SÜRELİ, PATLAYICI EFORLARDA KULLANILIR	1-3 dk ARASINDAKİ AKTİVİTELERDE KULLANILIR	UZUN SÜRELİ DÜŞÜK ŞİDDETTEKİ AKTİVİTELERDE KULLANILIR