ચયાપચય, નિમ્નતમ (basal metabolism) : આરામના સમયે શરીરમાંથી ઉત્પન્ન થતી ગરમી. જમ્યા પછી 12થી 18 કલાક બાદ શારીરિક અને માનસિક આરામ કરતી વ્યક્તિ દ્વારા અનુકૂળ હોય એવા તાપમાન, દબાણ અને ભેજવાળા વાતાવરણમાં જે ગરમી ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે તેને નિમ્નતમ ચયાપચય કહે છે અને તેના દરને નિમ્નતમ ચયાપચયી દર (basal metabolism rate, BMR) કહે છે. ઉષ્ણતાના ઉત્પાદનનો દર જાણવાથી ચયાપચયના દર વિશે માહિતી મળે છે. આહારમાં લેવાયેલાં વિવિધ પોષક દ્રવ્યો (કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ, ચરબી તથા પ્રોટીન) શરીરમાં પ્રવેશે ત્યારે તેમના વિઘટન અને દહન દ્વારા ઊર્જા (શક્તિ) ઉત્પન્ન થાય છે અથવા તેમાંથી શરીરને ઉપયોગી સંરચનાઓ બને છે. વિઘટનની ક્રિયાને અપચય (catabolism) અથવા વિશ્લેષણ (analysis) કહે છે અને નવી સંરચનાઓ કરવાની પ્રક્રિયાને ચય (anabolism) અથવા સંશ્લેષણ (synthesis) કહે છે. ચય અને અપચય બંનેને સંયુક્ત રીતે ચયાપચય (metabolism) કહે છે.
ચયાપચયની આ સમગ્ર પ્રક્રિયાઓ જૈવરાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ (biochemical reactions) છે. આ પ્રક્રિયાઓમાં વિવિધ અવયવોના ઉત્સેચકો (enzymes), સહ-ઉત્સેચકો (co-enzymes) અને ઉદ્દીપકો (catalysts) ભાગ લે છે અને તેમનું અંત:સ્રાવો (hormones) અને પ્રજીવકો (vitamins) નિયંત્રણ કરે છે. ચયાપચય અને તેના દરનો અભ્યાસ વિવિધ રીતે થાય છે.
આકૃતિ 1
ઊર્જાકીય ચયાપચય (energy metabolism) : નિર્જીવ, ભૌતિક અને રાસાયણિક પદાર્થોની માફક સજીવો પણ તેમના વાતાવરણ સાથે સતત ઊર્જાની આપલે કરે છે અને આ પ્રક્રિયાઓને પણ ઉષ્ણતાગતિકી(thermodynamics)ના સિદ્ધાંતો લાગુ પડે છે. વનસ્પતિ સૂર્યની ઊર્જા વડે કાર્બોહાઇડ્રેટ્સ(સ્ટાર્ચ)નું ઉત્પાદન કરી શકે છે, જ્યારે પ્રાણીઓએ તે ઊર્જા મેળવવા માટે વનસ્પતિ પર આધાર રાખવો પડે છે. આમ સૂર્યમાંથી આડકતરી રીતે મેળવેલી ઊર્જાને શરીર રાસાયણિક, યાંત્રિક, વૈદ્યુત કાર્યશક્તિમાં કે ઉષ્ણતામાં ફેરવે છે અને જરૂરી કાર્ય કરે છે. ઊર્જાના આવા આંતર-પરિવર્તન(interconversion)માં ઉષ્ણતાગતિકીના પ્રથમ નિયમ પ્રમાણે ઊર્જાનો નાશ થતો નથી. માનવના શરીરમાં વપરાતી ઊર્જા માટેનો એકમ મોટો ઊર્જાંક (large calorie) અથવા કિલો કૅલરી (Cal અથવા K-cal) વપરાય છે. 1 કિગ્રા. પાણીને 1° સે. (15° સે.થી 16° સે.) જેટલું ગરમ કરવા માટે વપરાતી ઉષ્ણતાને 1 કિ. કૅલરી કહે છે. આહારમાંથી મળતી ઊર્જાના ઉપયોગ વડે (1) વિવિધ સંરચનાઓનું ઉત્પાદન થાય છે, (2) હૃદય, મૂત્રપિંડ, મગજ વગેરે અવયવો કાર્ય કરે છે, (3) શરીરનું તાપમાન જળવાઈ રહે છે, (4) ચેતાતંત્ર, સ્નાયુઓ તથા હૃદયના કાર્યમાં જરૂરી વિદ્યુત આવેગોનું ઉત્પાદન થાય છે, (5) શરીરમાં વિવિધ દ્રવ્યોનું વહન થાય છે તથા (6) શરીરની વૃદ્ધિ અને વિકાસ થાય છે.
ચયાપચય–માપન : શરીરમાં ઉત્પન્ન થતી ઊર્જાને વિવિધ રીતે માપી શકાય છે. તે માટે બે મુખ્ય પદ્ધતિઓ છે : (1) સીધું ઊર્જામાપન (direct calorimetry) અને (2) આડકતરું ઊર્જામાપન (indirect calorimetry). સીધું ઊર્જામાપન કરવા માટે વ્યક્તિને ઉષ્ણતા-અવાહક ખંડમાં બેસાડીને તેના શરીરની ગરમી વડે ખંડમાંના વાતાવરણનું તાપમાન કેટલું વધે છે તે માપી શકાય છે. આ વધેલા તાપમાનને મૂળ સ્થિતિએ રાખવા માટે પાણીનો પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે. આ માટે ઍટ્વૉટર-બેનિડિક્ટનું સંકુલ સાધન ઉપલબ્ધ છે, જે ફક્ત પ્રયોગશાળામાં વપરાય છે. આડકતરું ઊર્જામાપન વધુ વપરાશમાં છે અને તેમાં શ્વાસોચ્છવાસમાં વપરાતા ઑક્સિજન અને ચયાપચય દ્વારા ઉત્પન્ન થતા અંગારવાયુનું પ્રમાણ જાણીને તેના આધારે શ્વસનાંક (respiratory quotient, RQ) ગણી કઢાય છે. આ માટે બેનિડિક્ટ-રૉથનું સાધન તથા અન્ય સાધનો ઉપલબ્ધ છે (આકૃતિ 2). વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં RQ બદલાય છે. RQ ચયાપચયી દરનું આડકતરું સૂચન કરે છે.
આકૃતિ 2 : ચયાપચયી દર માપવા માટેનું બેનિડિક્ટ-રૉથનું સાધન
નોંધ : વ્યક્તિ નળીઓ વાટે મોઢાથી શ્વાસોચ્છવાસ કરે છે. સાધનમાં પ્રવેશતા ઑક્સિજનનું પ્રમાણ નોંધી શકાય છે, જ્યારે ઉચ્છવાસમાંનો અંગારવાયુ સોડા-લાઇમમાં શોષાઈ જાય છે. આમ, અંગારવાયુ અને ઑક્સિજનનું ગુણોત્તરપ્રમાણ શોધી કાઢીને શ્વસનાંક (respiratory quotient) ગણી કઢાય છે.
નિમ્નતમ ચયાપચય : આરામની સ્થિતિમાં 1 મીટરવર્ગ જેટલી શરીરની સપાટી પરથી એક કલાકમાં બહાર નીકળતી ઉષ્ણતાને નિમ્નતમ ચયાપચયી દર (BMR) કહે છે. સામાન્ય પુરુષોમાં તે 40 કૅલરી/મીટરવર્ગ/કલાક છે, જ્યારે સ્ત્રીઓમાં તે 36 કૅલરી/મીટર- વર્ગ/કલાક છે. BMR ઉપર વિવિધ પરિબળોની અસર થાય છે. જેમ ઉંમર વધે તેમ BMR ઘટે છે. જોકે નવજાત શિશુમાં તે ઓછો હોય છે (25 કૅલરી/મીટરવર્ગ/કલાક) અને અપૂર્ણ વિકસિત (premature) શિશુમાં તે ખૂબ ઓછો હોય છે. ઠંડા વાતાવરણમાં તથા પરિશ્રમ કરતી વ્યક્તિઓમાં BMR વધુ રહે છે. લાંબા સમયના ભૂખમરા કે અપોષણથી તે ઘટે છે. અધિવૃક્ક ગ્રંથિ(adrenal gland)ના બાહ્યક (cortex) અને મધ્યક (medulla) વિસ્તારો તથા ગલગ્રંથિ(thyroid gland)ના અંત:સ્રાવો તથા વૃદ્ધિકારક અંત:સ્રાવ BMRને વધારે છે. પર્વત પર ચડતી વખતે હવાનું દબાણ ઘટે ત્યારે BMR વધે છે. સગર્ભાવસ્થા હોય કે શરીરનું તાપમાન વધુ હોય ત્યારે પણ BMR વધે છે. મગજને ઉત્તેજિત કરતી કૅફીન અને બેન્ઝડ્રીન જેવી દવાઓથી BMR વધે છે, જ્યારે બેહોશી લાવતી દવાઓથી તે ઘટે છે. શારીરિક શ્રમ અને માનસિક શ્રમ પણ BMR વધારે છે. ઊંઘમાં BMR ઘટે છે. તાવ, અતિગલગ્રંથિતા (hyperthyroidism), શ્વાસોચ્છવાસનો વિકાર સર્જતા હૃદય અને મૂત્રપિંડના રોગો, લોહીના રક્તકોષોનું પ્રમાણ વધારતો અતિરુધિરકોષિતા (polycythaemia) નામનો રોગ BMR વધારે છે. ભૂખમરો, અપોષણ, અલ્પગલગ્રંથિતા (hypothyroidism) અને ઍડિસનનો રોગ BMR ઘટાડે છે.
આકૃતિ 3
BMR-માપન : તે માટે ઉપર જણાવેલ ઊર્જામાપનની આડકતરી પદ્ધતિઓ વપરાય છે. એક સાદા અનુમાન માટે રીડનું સૂત્ર ઉપયોગી છે.
BMR = 0.75 (નાડીનો દર + 0.74 × નાડીનું દબાણ) – 72. આ સૂત્રમાં નાડીનો દર જાણવા એક મિનિટ સુધી નાડીના ધબકારા ગણવામાં આવે છે, જ્યારે નાડીનું દબાણ જાણવા માટે લોહીનું દબાણ માપવામાં આવે છે. લોહીના ઉપલા અને નીચલા દબાણના તફાવતને નાડીનું દબાણ કહે છે. જો તે સામાન્ય BMR કરતાં 10 %થી વધુ પ્રમાણમાં વધારે કે ઓછો હોય તો તે BMRનો વિકાર સૂચવે છે.
BMR જાણવાથી કેટલાક રોગો અને વિકારોનું નિદાન કરવામાં સરળતા રહે છે. તે માટેનો આહાર સૂચવી શકાય છે તથા વિવિધ આહાર અને દવાઓની તેના પરની અસર સમજી શકાય છે.
શિલીન નં. શુક્લ