يمكن تعريف الأيض (بالإنجليزية: Metabolism) على أنّه مجموعة العمليات الكيميائية والحيوية التي تحدث بشكلٍ مستمر ومتواصل داخل أجسام الكائنات الحية، وتُتيح لها الحفاظ على الاتزان الداخليّ (بالإنجليزية: Homeostasis)، وذلك من خلال القيام بالوظائف الأساسية المختلفة بشكلٍ طبيعيّ مثل؛ النمو، والتكاثر، وترميم الأنسجة التالفة، والاستجابة للبيئة المحيطة، وتتضمّن عمليات الأيض تحطيم المواد الغذائية الموجودة في الطعام، بهدف الحصول على الطاقة، وتُقاس الطاقة بوحدة كيلوجول، ومن ثم يتم استخدام واستهلاك هذه الطاقة للبناء وإعادة إصلاح الجسم من جديد، وفي الحقيقة يمكن تقسيم الأيض إلى عمليتين متوازنتين داخل الجسم وهما؛ عملية البناء (بالإنجليزية: Anabolism)، وعملية الهدم (بالإنجليزية: Catabolism).[1][2]وتتحكم الكثير من الإنزيمات والهرمونات الموجودة في جسم الإنسان مثل إنزيمات الجهاز الهضميّ، وهرمون الغدة الدرقية في مسارات عمليات الأيض ومعدلات حدوثها.[3]
عملية البناء
تتمثل عملية البناء في مجموعة من التفاعلات الكيميائية المتتابعة، والتي تساعد على نموّ خلايا جديدة، والحفاظ على الأنسجة الحيوية الموجودة في الجسم، وذلك عن طريق تصنيع مركبات الجسم المختلفة من مكوناتها الكيميائية البسيطة، ويحتاج الجسم إلى الطاقة للقيام بهذه العمليات في الغالب، وهناك عدة هرمونات تُنظّم العمليات البنائية، ومنها:[1]
- هرمون النموّ (بالإنجليزية: Growth hormone): وهو الهرمون المسؤول عن تحفيز النمو الجسميّ، ويتم إنتاج هرمون النمو في الغدة النخامية.
- هرمون الإنسولين (بالإنجليزية: Insulin): يفرز البنكرياس هرمون الإنسولين، المسؤول عن تنظيم مستويات سكر الجلوكوز في الدم، وذلك من خلال مُساعدته على إدخال السكر إلى الخلايا.
- هرمون التستوستيرون (بالإنجليزية: Testosterone): وهو المسؤول عن ظهور وتطوّر الخصائص والصفات الجنسية المميزة للذكور، كما يساعد على تقوية العضلات والعظام.
- هرمون الإستروجين (بالإنجليزية: Estrogen): وهو المسؤول عن ظهور وتطوّر الخصائص الجنسية المميزة للإناث، بالإضافة إلى مساهمته في تقوية الكتلة العظمية.
عملية الهدم
تقوم عملية الهدم بتحطيم وتكسير المركبات الكبيرة، والمكوّنة من سلاسل طويلة من الجزيئات، عبر مجموعة من التفاعلات الكيميائية إلى وحدات بنائية صغيرة، بالإضافة إلى الحصول على الطاقة وتخزينها على شكل مركب أدينوسين ثلاثي الفوسفات ATP (بالإنجليزية: Adenosine triphosphate)، ليتم استهلاكها خلال عمليات البناء لاحقاً،[1] وفي الحقيقة يوفر الغذاء المتناول الطاقة اللازمة للقيام بالعمليات الحيوية المهمة للجسم، بالإضافة إلى بعض العناصر الكيميائية التي لا يستطيع الجسم تصنيعها، وفيما يلي توضيح عملية تحطيم وهدم الأغذية المختلفة:[4]
- الكربوهيدرات: يحصل الإنسان من غذائه على ثلاثة أشكال للكربوهيدرات وهي؛ النشويات، والسكريات، والألياف، وتمثّل النشويات والسكريات المصدر الأساسيّ للطاقة، من خلال تحطيم هذه الكربوهيدرات المعقدة إلى جزيئات بسيطة من سكر الجلوكوز، والذي تعتمد عليه أنسجة الجسم في كافة أنشطتها.
- البروتينات: تتكوّن المركبات البروتينية من الأحماض الأمينية، وتعتبر جُزءاً أساسيّاً في بناء أنسجة الجسم المختلفة، بالإضافة إلى أنّها توفر عنصر النيتروجين المهم في تكوين المادة الوراثية وإنتاج الطاقة.
- الدهون: تتكوّن الدهون من الأحماض الدهنية، وتشكّل الدهون مصدراً غنيّاً بالطاقة، وفي الحقيقة تساعد الدهون على امتصاص الفيتامينات الذائبة في الدهون، وتكوين البنية الخلويّة، وحماية الأعضاء المهمّة، كما تعتبر مخزناً احتياطياً للطاقة في الجسم.
- الفيتامينات والمعادن: تمثل الفيتامينات مركبات عضوية مهمة يدخل بعضها في عمليات الأيض ومنها؛ فيتامين أ، وفيتامين ب2، النياسين، وحمض البانتوثينيك، بينما تساهم المعادن بشكلٍ غير مباشر في الحصول على الطاقة، من خلال تنظيم مسارات الأيض.
هناك ثلاث حالات يتم فيها استخدام الطاقة الجسمية، وعليه يمكن تقسيم معدل الأيض (بالإنجليزية: Metabolic rate) إلى ثلاثة أجزاء، وهي كما يلي:[2]
- الطاقة المستخدمة خلال الراحة: وهي كمية الطاقة المستهلكة خلال فترة الراحة، بما في ذلك الطاقة اللازمة للحفاظ على التوازن الداخلي للجسم، وبقاء جميع الأجهزة تعمل بشكل صحيح، وتُعرف هذه الطاقة بمعدل الأيض الأساسي، وتشكّل معظم الطاقة اللازمة خلال اليوم.
- الطاقة المستخدمة خلال النشاط البدني: تُقدّر مساهمة التمارين الرياضية المتوسطة ب 20% من مجموع الطاقة المستهلكة يومياً، وتختلف القيمة الحقيقية للطاقة المستهلكة في أجسام الأفراد بناءً على عدّة عوامل منها؛ الوزن، والعمر، والحالة الصحية، وشدة النشاط البدني.
- الطاقة المستخدمة خلال تناول الطعام: وهي الطاقة المستخدمة في تناول الطعام، وهضمه، واستقلابه في الجسم.
يتأثر معدل الأيض الأساسيّ بعدّة عوامل، ومن أهمها ما يلي:[2]
- حجم الجسم: حيث يزداد معدل الأيض بازدياد حجم الجسم.
- كمية النسيج العضلي والدهني: بحيث يكون معدل حرق الطاقة في العضلات كبير، بينما يكون قليلاً جداً في النسيج الدهني.
- الحمية القاسية: إنّ اتباع الحميات الغذائية الصارمة، والتي يتناول فيها الفرد كمية قليلة من الطاقة، تشجّع الجسم على الاحتفاظ بما لديه من طاقة، وذلك بتقليل معدل الأيض.
- العمر: إذ يقل معدل الأيض مع التقدم في العمر؛ وذلك بسبب حدوث تغيرات هرمونية وعصبية في الجسم، بالإضافة إلى فقدان النسيج العضلي.
- النموّ: إذ يحتاج الأطفال الصغار والرضّع إلى كمية كبيرة من الطاقة، وذلك لتأمين الطاقة اللازمة للنموّ، وللحفاظ على درجة حرارة الجسم.
- الجنس: حيث يكون معدل الأيض عند الذكور أسرع من الإناث في الغالب.
- الاستعداد الجيني: يتأثر معدل الأيض بشكلٍ جزئي بالجينات الوراثية.
- الاختلالات الهرمونية: تتحكم الأعصاب والهرمونات في معدل الأيض، وإنّ حدوث أية مشاكل أو اختلالات في الهرمونات، يُؤثّر في سرعة حرق الطاقة.
- درجة حرارة البيئة المحيطة: في حال كانت درجة الحرارة المحيطة بالجسم مرتفعة أو منخفضة بشكلٍ كبير، يؤدي ذلك إلى استهلاك الجسم للمزيد من الطاقة للحفاظ على درجة حرارته الطبيعية.
- المرض: يحتاج الجسم إلى المزيد من الطاقة في حال الإصابة بالعدوى أو بالمرض، وذلك لبناء أنسجة جديدة، ودعم المناعة، وبذلك يزداد معدل الأيض الأساسي.
- النشاط البدني: إنّ ممارسة التمارين الرياضية بشكلٍ منتظم يزيد من كتلة العضلات، كما يحفّز الجسم على زيادة معدل حرق الطاقة، حتى في وقت الراحة.
- الأدوية: إنّ بعض أنواع الأدوية تزيد من معدل الأيض الأساسيّ مثل؛ الكافيين، والنيكوتين.
- نقص في العناصر الغذائية: من المهم تناول بعض المواد والعناصر ضمن الأنظمة الغذائية المتبعة، وذلك للحفاظ على معدل الأيض ضمن المستويات الطبيعية، فعلى سبيل المثال إنّ قلة تناول اليود، يقلل من عمل الغدة الدرقية، وبالتالي يُبطء من معدل الأيض.
تتضمّن اضطرابات الأيض مجموعة كبيرة من الأمراض، إذ تحدث بسبب وجود خلل في أحد التفاعلات الكيميائية، نتيجة اختلال مستوى بعض الهرمونات، أو الإنزيمات، أو اختلال طريقة عملها، مما يؤدي إلى تراكم المواد السامة في الجسم، وحدوث مشاكل صحية، وأعراض شديدة، وفي الحقيقة يمكن أن تكون هذه الاضطرابات وراثية المنشأ، وتظهر على الطفل منذ ولادته، ومن الأمثلة على هذه الاضطرابات ما يلي:[3]
- فقر الدم الناجم عن عوز سداسي فوسفات الجلوكوز النازع للهيدروجين، أو التفوّل (بالإنجليزية: G6PD deficiency).
- الجلاكتوزيمية (بالإنجليزية: Galactosemia).
- فرط نشاط الغدة الدرقية (بالإنجليزية: Hyperthyroidism).
- قصور الغدة الدرقية (بالإنجليزية: Hypothyroidism).
- بيلة الفينيل كيتون (بالإنجليزية: Phenylketonuria).
- داء السكري بنوعيه الأول والثاني.
المراجع
- ^ أ ب ت Christian Nordqvist (18-7-2017), "Metabolism: Myths and facts"، www.medicalnewstoday.com, Retrieved 6-5-2018. Edited.
- ^ أ ب ت "Metabolism", www.betterhealth.vic.gov.au,1-5-2014، Retrieved 6-5-2018. Edited.
- ^ أ ب Steven Dowshen (1-6-2015), "Metabolism"، www.kidshealth.org, Retrieved 6-5-2018. Edited.
- ↑ Ananya Mandal (30-10-2017), "What is Metabolism?"، www.news-medical.net, Retrieved 6-5-2018. Edited.
- ↑ فيديو ما هي عملية الأيض.