Bilim ve Sağlık

Bazal Metabolizma Hızı

Günlük enerji tüketimi, faaliyete , yaşa , cinsiyete, ağırlığa, vücut iriliğine ve hormonal duruma bağlı olarak kişiler arasında değişiklikler gösterir.Metabolizma hızı,kişinin son yemeğini yedikten en az 12 saat sonra tam dinlenme halinde uzanırken ve özel koşullar altında alınır. Bu koşullar altında kalbin çalışması soluk alıp vermek,sinir impulslarının iletimi vücut sıvılarının ve sıcaklık derecesinin sabit tutulması için enerji tüketilir. Herhangi bir besin almadan ve kas hareketi yapmadan sadece canlılığını korumak için tüketilen enerji miktarına bazal bozunma hızı denir.Genç ve yetişkin bir erkek için bazal metabolizma hızı yaklaşık olarak günde 1600 kaloridir, kadınlarınki % 5 kadar daha düşüktür.Başka bir deyişle, ergin insan 24 saat yemek yemeden hareket etmeden yatakta kalacak olursa canlılığını koruyabilmesi için 1600 kaloriye gereksinme duyar.Değişik insanlarda binlerce kez bazal metabolizma hızı saptandıktan sonra belli bir yaş, cins yada vücut bölgesi için normal bazal metabolizma hızı gösteren tablolar düzenlenmiştir.Metabolizma hızı ağırlık ve boydan yararlanarak hesaplanabilen vücut yüzeyi ile orantılıdır.Normal genç bir insan saatte bir metrekare vücut yüzeyi 40 kalori tüketir.

Kimyasal reaksiyonların hızları sıcaklık yükseldikçe arttığı için,vücut sıcaklığının bir derece yükselmesi halinde bazal metabolizma yaklaşık olarak % 5 oranında artar.Bu,yüksek ateşli hastalarda vücudun kilo kaybetmesi nedenini açıklar.

Bir kişinin bazal metabolizma hızı doğrudan doğruya dışarı verdiği sıcaklıktan yararlanarak ölçülebilir.Bu kişi,ısı kaybı önlenmiş,etrafı su ile çevrili bir odacığa yerleştirilir,odacığın havasında ve suda artan sıcaklık derecesi tayin edilir.Daha basit bir ölçme yöntemi de,kişinin kısa bir zaman aralığı içinde tükettiği oksijen miktarını tayin etmektir.Enerjinin salınması ve sıcaklık üretimi glikoz ve başka besinlerin oksidasyonuna bağlı bir iş olduğu için,üretilen sıcaklık miktarı,tüketilen miktarına göre hesaplanabilir.

Enerji gereksinmeleri: Bir insan 24 saat yatakta kalır ve besin alırsa yaklaşık olarak 1800 kalori tüketir.Ek olarak tüketilen 200 kalori sindirim kanalının kaslarının hareket etmesi, sindirim özsuyunun sentezlenmesi ve salgılanması, ve sindirim ürünlerinin aktif alanı için geçerlidir. Sakin bir hareket geçiren insan bir günde 2500 kalori,ağır kas hareketleri yapan insan bir günde 6000 ya da daha fazla kalori harcar.Yetişkin çoğu aldıkları ve harcadıkları kalori değeri arasında bir denge sağladığı için vücut ağırlıkları yıllarca belirgin şekilde sabit kalır.Orta yaşlı insanlarda,bedensel faaliyette bir gerileme olduğu,iştahta bir değişme olmadığı için,kilo almaya doğru bir eğilim vardır.Gereksinme duyulan enerji miktarından günde 10 kalori fazla alınması bir yılda vücut ağırlığının ı/2-1 kilo artmasına neden olur.günlük enerji gereksinmesinin üzerinde kalori alındığı zaman fazlalık vücutta depo edilir.Bunlardan ilk kullanılan karaciğer ve kaslarda glikojen halinde depo edilen karbonhidratlardır.Bundan sonra yağlar,yağ depolarından çekilerek enerji sağlamak amacıyla metabolize eder.Orta büyüklükte bir erkek yaklaşık olarak 9 kilo kadın 11 kilo depo edilmiş yağa sahiptir.Depo edilmiş yağlardan sağlanan enerji hayatı 5 ila 7 hafta sürdürmeye yeter.Sonunda hücreler iskelet kaslarından başlamak ve bundan sonra yürek,iç organlar gelmek üzere ölüme kadar kendi enzimlerini ve yapısal proteinleri metabolize eder.

Hücresel Yakıtlar

Karbonhidratlar: Şekerler ve nişasta insanın günlük besini içindeki başlıca enerji kaynakları olmakla beraber vücut için temel besin maddeleri sayılmaz.Biz,protein ve yağ karışımlarından da enerji sağlayabiliriz.Karbonhidrat bakımından zengin olan besin maddeleri genellikle ucuzdur.Bu ekonomik faktör kişinin besinindeki karbonhidrat oranının tayin eder.Portakalgillerdeki sitrik asit,elma ve domateste bulunan malik asit enerji kaynağı olarak kullanılabilir.

Yağlar: Katı ve sıvı yağlar sadece karbonhidrat ve proteinlerin iki katından fazla enerji sağladıkları için değil, bu maddelerden daha düşük oranda su içerdikleri için en yoğun besin maddelerinin olarak kabul edilir.Bunlar öteki besinlere göre daha ağır sindirilir ve emilir.Bu nedenle insan yağ bakımından zengin bir besin aldıktan sonra,protein ve karbonhidratça zengin bir besinden sonra olduğu kadar çabuk acıkmaz. Yağlar hidrolize edildiği zaman gliserin ve yağ asitleri ortaya çıkar.İnsan bir çok yağ asitlerini sentezleyebildiği halde bir yada daha fazla çift bağı bulunan doymamış yağ asitlerini sentezleyemez.Temel yağ asitlerinde denen bu yağ asitlerinin besin içinde bulunması zorunludur.Temel yağ asitlerine küçük miktarda gereksinme duyulduğu için çeşitli besinlerle olasılığı vardır.Bunların temel maddeleri olduğu,ancak hayvanların bu maddeleri içermeyen saflaştırılmış besinlerle beslenmesinden sonra anlaşılmıştır.Katı ve sıvı yağlar yağda eriyen vitamin kaynağı olarak ta önemlidir.

Proteinler: Protein bakımından zengin olan besinler genellikle çok pahalı olduğu için genel olarak kişinin besinindeki protein oranı kısmen onun ekonomik gücü ile tayin edilir.Vücudun protein yapı taşlarının tümü devamlı olarak parçalandığı ve yenilendiği için,büyüme faaliyeti durmuş olan erginlerin besinlerinde belli bir düşük oranda olsa bile devamlı olarak proteinlerin bulunmasına gereksinme vardır.Büyümekte olan çocuklar,gebe olanlar ve ağır hastalıktan kalkmış olan insanlar besinlerinde fazla oranda protein bulunmasına gereksinme duyar.Sağlıklı bir yaşamın sürdürülmesi için besinlerin içinde ne kadar protein bulunması gerektiğini söylemek güçtür. Çünkü bu miktar,yenen besinlerin çeşidine ve besinin içindeki başak maddelerin miktarına göre değişebilir.
Proteinlerin içlerinde bulunan amino asitlerin sayı ve çeşidine göre değişiklik gösterir. Vücut hücreleri belli bir tipteki bir proteinin sentezleyeceği zaman, yapısına katılacak olan tüm özgül amino asitlerin hazır olması zorunludur.Bir aminoasidin bile bulunmayışı halinde protein yapılmaz.Hayvansal hücreler bazı aminoasitlerin sentezini yapabilir.Fakat hiçbir zaman amino asitlerin tümünü sentezleyemez.Bu gibi aminoasitlere ‘temel aminoasitler’ denir ve besinlerle alınması zorunludur.Temel amino asitlerin proteinlerin sentezlenmesi için öteki aminoasitlere herhangi bir üstün tarafı yoktur.Ancak vücutta sentezlenemedikleri için besinin içinde bulunmaları zorunludur.İnsanlar tarafından gereksinme duyulan on aminoasit vardır.Bunların hepsini yeterli miktarda içeren proteinlere ‘yeterli proteinler’ denir.Süt,et ve yumurta biyolojik bakımından yeterli proteinleri içerdiği halde mısır tanelerindeki belli başlı proteinler iki temel amino asitten yoksundur.

Karbonhidrat, yağ ve protein metabolizması

Protein ve karbonhidratlar villuslarun kılcal damarlarına,yağlar lemi damarlarına geçiyordu.Amino asitler ve basit şekerler emildikten sonra karaciğer ana toplar damarı aracılığı ile karaciğere taşınır.Belki de başlangıçta karaciğer doğrudan doğruya sindirim işi ile yükümlü olduğu,fakat evrimsel gelişme süreci içinde öteki görevlerinin yanında çok çeşitli kimyasal olaylara geçtiği bir organ haline geldiği düşünülebilir.Karaciğer bazı antitoksinler yaparak vücut hücrelerini bazı zehirli maddelere karşı korur.Karbonhidrat,yağ ve proteinleri depo ettiği gibi,bunları birbirine dönüştürebilir.Hemoglobin metabolizmasında önemli bir yeri vardır; bazı vitaminleri depo eder;kanın pıhtılaşması için gerekli olan maddeleri yapar;öteki vücut hücrelerinin metabolizması sonunda üretilen zararlı atık maddeleri, böbreklerin aracılığı ile vücuttan uzaklaştırabilecek şekilde suda eriyebilen daha az zararlı hale getirir.

Karbonhidrat metabolizması: Suda eriyen çift şekerlerin hidrolik parçalanmasından oluşan üç hali şeker-glikoz,früktoz ve galaktoz,sindirim kanalından emilir.Bundan sonra karaciğere giderek başka basit şekerlere,glikoza dönüşür ve glikojen halinde depo edilirler.Glikojen,glikoz birimlerinin glikozidik bağlarla bağlanmasından oluşan,yüksek molekül ağırlığına sahip olan çok dallı bir polisakkarittir.

Karaciğer vücudun glikoza olan gereksinmesini 12-24 saat karşılayacak kadar glikojen depo eder.Bundan sonra kandaki normal glikoz yoğunluğu başka maddelerin,özellikle amino asitlerin glikoza dönüştürülmesi yolu ile sağlanır.Glikoz tüm hücreler için başka enerji kaynadır.Kandaki yoğunluğunun belli bir düzeyin altına düşmemesi gerekir.Yoğunluğunun bu düzeyin altına düşmesi halinde ilk zarar görecek olan organ beyindir.Öteki vücut hücrelerinin çoğunun aksine beyin hücreleri yeterli miktarda glikozu glikojen halinde depo edemediği gibi, amino asitleri ve yağları enerji kaynağı olarak çok sınırlı bir şekilde kullanılır.Glikoz düzeyi düşük olur ve beyine yeterli yakıt sağlanmazsa oksijen yokluğunda ortaya çıkan benzer belirtiler görünür: zihin bulanıklığı, baygınlık, şuurun kaybolması ve ölüm.Beyin hücreleri glikoz ya da oksijenden yoksun kalırsa normal fonksiyonları için enerji meydana getiren metabolik süreci sürdüremez.

Kas hücreleri de glikozu glikojene dönüştürerek depo eder.Ancak bu glikojen kas hareketleri için yerel olarak depolanır ve kandaki glikoz düzeyinin düzenlenmesinde kullanılmaz. Karaciğer hücreleri glikoz-6 fosfatı kana salgılanan serbest glikoza dönüştüren glikoz-6 fosfataz enzimi içerir.

Glikoz,glikojen halinde depo edilmesine yada enerji sağlamak için oksitlenmesine ek olarak,depolanmak için yağa dönüştürülebilir.Besinle alınan glukoz,gereksinme duyulan miktardan fazla olduğu zaman karaciğerde yağa ve yağ dokusuna dönüştürülür ve ilerde enerji sağlamak için kullanılır.

Fazla miktarda nişastalı yada şekerli besin almanın insanları şişmanlattığı; sığır ve domuzların yediği mısır yada buğdayı tereyağına yada domuz yağına dönüştürdüğü yıllardan beri bilinmektedir.Radyoaktif izotoplar yada sabit izotoplar kullanılarak,karbonhidrat halinde vücuda giren belli bir karbon yada hidrojen atomunun,yağ dokusu yada karaciğerde bulunarak gösterilmesine olanak vardır.
Karaciğerin karbonhidrat metabolizmasındaki fonksiyonu dört hormonun karmaşık etkileşimi ile düzenlenir.
Lipid Metabolizması: Her hayvan yada bitki türünün depo ettiği yağ,belli oranlarda yağ asitleri içerir .Hayvansal yada zeytinyağı yendiği zaman bunların karaciğerde insan için çok büyük ölçüde karakteristik olan tiplere değiştirilmesi zorunludur.Yağ dokusu içindeki katı yağ gereksinim duyulduğu zaman enerji kaynağı olarak kullanılmaya hazır olmasının yanında bazı iç
organlara destek olan yastık ve deri altında hızlı ısı kaybını önleyen bir tabaka olarak da iş görür. Yağ dokusunun sıcaklık izolasyonundaki rolü,derisinin hemen altında yağ dokusu oluşturan hücrelerden ibaret kalın bir tabakaya,sahip olan balina gibi suda yaşayan memeli hayvanlarda özellikle açık bir şekilde görülmektedir.
Yağ asitlerinin oksitlenmesi, karbonhidrat metabolizmasından türeyen,yağ asitlerinden oluşan asetil koenzim A ile yoğunlaşmaya hazır oksaloasetik asit olmaksızın tam olarak yürütülemez. Şeker metabolizmaları bozulmuş olan şeker hastalarının, aynı zamanda lipid metabolizması da bozuk olup, bazı ara ürünler kanda birikmeye başlar ve sidikle dışarı atılır.Buna ek olarak karaciğerde fazla miktarda yağ birikir.Yağlı karaciğer, Başka bazı karaciğer fonksiyon anormalliklerinin bir belirtisidir.

Lipidler, proteinler gibi, nukleus mitokondri ve plazma zarlarının önemli yapı maddeleridir.
Yağların metabolizması kısmen hipofiz ve adrenal, kısmen eşey hormonları tarafından denetlenirse de, düzenlemenin ayrıntısı henüz açık olarak bilinmemektedir.Karaciğer fonksiyonlarında meydana gelen herhangi bir önemli bozukluğun normal yağ dokusundan yağın tam olarak kaybolmasına yol açması, yağların metabolize olması yada depolanmasından önce,karaciğer tarafından etkilendiğini gösterir.

Protein metabolizması: Karaciğere karaciğer ana toplar damarı yolu ile giren amino asitlerin çoğu kandan alınır, geçici olarak depo edilir.Daha sonra bir kısmı kana geri döner, ve yeni proteinlerin yapılması için başka hücrelere taşınır.N15 yada ağır azotla etkilenen amino asitler kullanarak yapılan deneyler, vücut proteinlerimizin hızlı bir şekilde yıkıldığını ve yapıldığını göstermiştir.
Alınan besinlerde hücre proteinlerinin sentezlenmesi için gerekli olan miktardan fazla amino asit bulunduğu zaman, karaciğerdeki enzimler, deaminasyon denen bir süreçle amino asitlerdeki amino grubunu uzaklaştırır.Başka enzimler, bu amino asit grubunu karbondioksitle birleştirerek, dolaşım sistemi ile böbreğe taşınan ve sidik içinde vücuttan uzaklaştırılacak olan bir artık ürünü, üreyi oluşturur.

Amino asitlerin deaminasyondan arta kalan kısımları basit organik asitlerden ibarettir. Bazı amino asitlerin ‘glukogenik’ amin asit denen karbon iskeleti glukoz yada glukojene dönüşdönüştürülebilir.Karbon zinciri, aseton yapıları oluşturan amino asitlere ‘ketogenik’ amino asitler denir.Proteinler vücutta ya pek az saklanır yada hiç depo edilmez.karbonhidrat ve yağların tüketilmesi halinde kullanılma sırası gelen proteinler depo proteinler değil gerçek enzim ve hücrelerin yapısal proteinleridir.
Protein ve amino asit metabolizmasının hormonal denetimi lipid metabolizmasınınkinden de daha karanlıktır.Büyüme, esas olarak yeni proteinlerin depolanması demek olduğu için hipofizin büyüme hormonunun bunda bir miktar rolü olursa olursa da, etkişekli belli değildir. İnsülin, eşey hormonları ve adrenal korteksin hormonu da protein metabolizmasının denetimi ile ilgilidir.

Besinin Öteki Bileşenleri

Mineraller: Besinde mineral tuzlar halinde 15 kadar temel element bilinmektedir.Bunlardan bir kaçına ancak az miktarda gereksinme vardır.Bunlar için günlük gerekli miktarlar şöyledir; sodyum klorür 2-10 gr.; potasyum 1-2 gr.; magnezyum 0,3 gr.; fosfat 1,5 gr.; kalsiyum 0,8 gr.; demir 0,012 gr.; bakır 0,001 gr.; manganez 0,0003 g.; iyot 0,00003 gr. Mineral tuzların sidik, ter ve dışkı ile vücuttan sürekli olarak kaybı (günde yaklaşık olarak 30 gr. ) eş değer miktarda besinle birlikte alınarak dengelenmelidir.Minerallerden yoksun besin, karbonhidrat, yağ ve proteinlerin metabolizmasından oluşan artık ürünlerin boşaltımı aynı zamanda bir miktar tuzunda vücuttan uzaklaştırılmasını gerektirdiği için hiç besin alınmaması halinden daha öldürücüdür. Böylece tuzdan yoksun besin vücudun tuz stoklarını gerçekten tüketir.Et, peynir, süt ve sebzeler zengin kaynaklar olduğu için mineral yoksunluğu çekilmez.Bununla beraber insanlarda demir, kalsiyum ve iyot yetersizliğinden ileri gelen hastalıklar görülür.

Kan ve öteki vücut sıvıları % 9 oranında tuz içerir.Bunun çoğu sodyum klorürden ibarettir.Sodyum ve klorür iyonları vücut sıvılarının ozmatik ve asit-baz dengesinin korunmasında önemli rol oynar. Bunların sindirim kanalı salgılarının ( midenin hidroklorik asidi, pankreas ve barsak özsuları ) başlıca bileşenlerdir.Bu salgıların içindeki tuzlar tekrar emildiği için sindirim kanalı yolu ile tuz kaybı ihtimal edilecek düzeydedir.Günlük sodyum klorür gereksinmesi geniş ölçüde değişkendir ve terleme ile kaybedilen miktara bağlıdır.Sıcak yerlerde ağır iş yapan insanlar ( örneğin tünel kazan işçiler ) kandaki tuz miktarının azalmasını önlemek için sade tuz yerine tuzlu su içebilir.Kandaki tuz oranının düşmesi kas kramplarına ve ısı tükenmesine neden olur.

Potasyum ve magnezyuma, kas kasılması ve birçok enzimin etkili olabilmesi için gereksinme vardır.
Kalsiyum ve fosfor, kemik ve dişlerin esas yapı taşlarıdır.Çocuklukta bunlardan birinin ( yada emilme ve metabolizmaları için gereksinme duyulan D vitamininin ) yetersiz miktarda alınması raşitizmi oluşturur.Fosfor, metabolizmadaki olağanüstü önleme sahiptir.DNA, RNA ve ara metabolizmada çok önemli olan nükleotidlerin –NAD-, NADP , ATP vb. – tümü fosfor içerir.

İz elementler: Bazı elementlere ancak az miktarda gereksinme duyulur.Genel olarak bunlar özel enzim sistemlerinin metal bileşenleri olarak iş görür.İyot, tiroid bezi hormonunun yapısına girer.Besinlerin bu maddeden yoksun olması halinde bez, tiroksini üretemez ve büyüyeyerek guatr denen hastalığa neden olur.İyot deniz suyuna ve denizden elde edilen besinlerde bol miktarda vardır.Eskiden kıyıdan uzakta yaşayan insanlarda guatr’a çok rastlanırdı.Bugün sofra tuzlarının çoğuna, buna engel olmak için, küçük miktarlarda potasyum iyodür karıştırılır.
Demir, hemoglobin ve sitokromların yapısında bulunur.Bu demir tekrar tekrar kullanıldığı için, kan kaybı olmadıkça, günlük besinlerle pek az miktarda alınmasına gereksinme vardır.Kadınlar her ay ay hali yoluyla çok miktarda kan kaybettiği için, demir rezervleri çok azdır ve bu nedenle demir yetersizliği halinde erkeklere göre daha çok kansızlığa uğrar.

Bazı enzimlerin bileşeni olarak ve normal gelişim için demirin gerekil şekilde kullanılabilmesi için besinlerle az miktarda bakır alınması gereklidir.Az miktarda manganez, molibden, çinko ve kobalta normal gelişme ve bazı enzimlerin aktivatörü olarak gereksinme duyulur.İçme suyunda iz miktar bulunan flor, dişlerin çürümesini önlemekte çok belirgin şekilde etkilidir.
Su: İnsan vücudunun yaklaşık olarak üçte ikisini su oluşturur.Su her hücrenin esas bileşenidir.Kan ve lenfin sıvı kısmını oluşturan su, kimyasal maddelerin çözündüğü ve kimyasal reaksiyonların geçtiği bir ortamdır.Sindirim olayının vazgeçilmez bir öğesidir.Çünkü karbonhidrat, protein ve yağların yıkılmasında iki molekül şeker yada amino asit molekülü için bir molekül suya gereksinim vardır.Su metabolizma artıkların çözer, terleme ile vücut yüzeyini soğutur, vücut sıcaklığını tüm vücuda dağıtır ve düzenler.Vücuttan günlük su kaybı yaklaşık olarak iki litre olmakla beraber bireysel faaliyete ve iklime bağlı olarak değişir.Su kaybının derhal karşılanması gerekir.İnsan besin almadan haftalarca yaşayabildiği halde susuzluğa ancak birkaç gün dayanabilir.Her besin maddesi bir miktar su ihtiva eder.Taze sebze ve meyvede % 95 e kadar su bulunabilir.Suda yaşayan hayvanların su bulma derdi yoktur.Gerçekten bu canlılar, suyun osmotik basınçla vücut içine girerek hücreleri patlatmasını önleme sorunu ile karşı karşıyadır.Bazı çöl hayvanları sadece besinlerde bulunan yada besinlerin oksitlenmesinden sağladıkları su ile (içerek su almadan ) yaşamlarını sürdürebilir.
Baharat ve kaba besinler: Karabiber ve başka baharatlı maddeleri pek az yada hiç besinsel değeri olmamakla beraber besinleri daha lezzetli yapmaları bakımından önemlidir.Bunların iştahı arttırarak yeterli miktarda besinin yenmesini sağlamakta yardımcı olur.
Sindirilmeyen kaba maddelerin barsak hareketlerini teşvik ettiğini ve kabızlığı önlediği görmüştük.Bu amaçla besinler, sebze ve meyvelerin selüloz maddesi gibi bazı sindirilmeyen maddeleri ihtiva etmelidir.

Antimetabolitler
D.D.Woods, 1940 yılında sülfamidli ilaçların, sülfamidin bakteriler üzerinde yaptığı etkiye zıt bir etkiyi paraamino benzoik asidin yaptığını buldu.Sülfamid bakterostatik olduğu için bakteri çoğalmasını engeller ve bu şekilde saldırgan bakterileri etkileyerek vücut savunmasına yardımcı olur.Bu gözlem, sülfamidlerin paraamino benzoik asidin, koenzimin esas kısmını teşkil ettiği bakteri enzimiyle rekabete girip engelleyerek, bakteri gelişmesine zarar vermesi şeklinde bir teoriyi akla getirmektedir.Sülfamid kimyasal yapı bakımından para-amino benzoik aside oldukça benzerlik gösterir.Benzerlik enzimi yanıltacak kadar fazla olduğu için enzim reaksiyona alınır, fakat enzim mekanizmasını işletmeyecek kadar da farklı bir yapıya sahiptir.Bu teori antimetabolit denilen bundan biraz farklı maddelerin, bildiğimiz vitaminlerin bakterilerin ya da kanser hücrelerinin gelişimini engellemesine yönelik araştırma faaliyetini başlattı.

Folik asidin bir antimetaboliti olan aminopterin, bazı lösemi türlerini hafifletmekte başarılı olmuştur.