1- تعريف الطاقة الحياتية:

تعني الطاقة الحياتية دراسة التغير في الطاقة التي تصاحب التفاعلات الكيميائية عن طريق عمليات الأيض Metabolism التي بدورها تشمل مجموعة العمليات البنائية Anabolism والعمليات التقويضية (الهدمية) Catabolism التي يمكن من خلالهم تكوين وتحديد الطاقة واستخدامها في التفاعلات الحيوية لديمومة حياة الكائن الحي سواءً كان ذلك الإنسان أو النبات أو غيرهما.

2- وحدات الطاقة:

بما أن الجسم يمكن أن يؤدي الوظيفة باستخدام الطاقة وان الطاقة تكون على شكل حرارة ناتجـــة مـــن الجسم فيمكن قياس الطاقة عن طريق قياس الحرارة وبهذا تكون وحدة قياس الطاقة هي السعرة Calorie وتعرف السعرة بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة واحد مليليتر من الماء درجة مئوية واحدة. وفي التغذية تستخدم وحدة أكبر من السعرة وهي كيلو كالوري (كيلو سعرة Kilocalorie وتختصر بــــــ Kcal وتعرف بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة لتر واحد (كغم) من الماء درجة مئوية واحـــدة وهي تساوي 1000 سعرة. وهناك وحدة الجول Joule التي تعد وحدة قياس الطاقة أيضاً وتعرف بأنها كمية الطاقة اللازمة لتحريك كغم واحد من مادة مسافة متر واحد بقوة مقدارها نيوتن واحد وهناك وحدة اكبر هـــي كيلو جول التي تساوي 1000 جول وان كيلو كالوري واحد يساوي 4.184 كيلو جول.

3- أشكال الطاقة:

للطاقة أكثر من شكل إذ أن الطاقة الرئيسة في الكون هي الطاقة الشمسية Solar energy وعن طريق النباتات الخضراء يمكن ان تتحول هذه الطاقة الى طاقة كيميائية بشكل غذاء إذ يتحول CO₂ والماء الى سكر بسيط ومنه يمكن ان يصنع الكاربوهيدرات والدهون والبروتينات وغيرها من المركبات العضوية. وفي جسم الإنسان أو الحيوان يمكن أن تخزن الطاقة على شكل كلايكوجين أو دهون في الأنسجة المختلفة تعد وهي طاقة كامنة (مخزونة) تتحول الى أشكال أخرى من الطاقة وحسب متطلبات الكائن الحي فقد تتحول الى:

 أ- طاقة ميكانيكية (مثلاً) في حالة تقلص العضلات).

ب - طاقة كيميائية ( عند تكوين مركب جديد داخل الجسم).

ج- طاقة كهروكيميائية Electrochemical متمثلة بالنفادية Osmosis أو ما يسمى بآليــة ضـخ الصوديوم التي تحدث خلال جدار الخلية).

د- طاقة كهربائية (في حالة عمل الدماغ والجهاز العصبي عند نقل الإشارة العصبية).

هـ- طاقة حرارية (في حالة تنظيم درجة حرارة الجسم وتحديد الحرارة عند أداء العمل).

و - طاقة كهرومغناطيسية Electromagnetic  في حالة توليد الضوء من قبل عدد من الحشرات مثل البق (البعوض) من نوعية Lightening bug .

4- إن الطاقة المستهلكة في الجسم تساوي الشغل المنجز زائداً الحرارة المفقودة فالشخص الذي يعمل فإن درجة حرارة جسمه تزداد لأن معظم الطاقة التي يستخدمها في العمل تظهر على شكل حــرارة يستفاد منها في تنظيم درجة حرارة الجسم ويستخدم ما تبقى وهو نحو 10-25% من الطاقة فقط على شكل عمل أو شغل بتحريك جسمه فضلاً عن العمل أو الفعل اللاإرادي لأعضاء جسمه كالقلب  والدماغ والرئتين وغيرها من أعضاء الجسم.

5- إن التفاعلات التي تتضمن التقويض (الهدم أو التكسير) هي تفاعلات محررة للطاقة Exergonic أما تفاعلات البناء، فهي تفاعلات تحتاج الى طاقة Endergonic، فعلى سبيل المثال فإن الأكسدة الكاملة لمول واحد (180 غراماً) من سكر الكلوكوز الى ₂CO وماء تحرر طاقة تعادل 686 كيلو ســــعـرة مـــــن الحرارة وعلى العكس لبناء مول واحد من الكلوكوز مستخدماً CO₂ والماء كالذي يحصل عليها النبـــات في عملية التركيب الضوئي، فإن الطاقة اللازمة لغرض البناء تعادل 686 كيلو سعرة والـ ، أن يتزود بها النبات من المحيط.

6- إن أبسط مركبات الطاقة والتي تعد الناقل الرئيس للطاقة هي جزئية ATP وهناك جزيئات(مثل GTP و UTP و CTP و dATP و dGTP و dCTP و dTT) لها أدوار خاصة ومحددة في نقــــل الطاقة والتي البعض منها لها مجاميع غنية بالطاقة ولها تقريباً نفس كمية الطاقة الموجودة في المجموعة الفوسفاتية الطرفية لـ ATP فضلاً عن دورها في نقل المجاميع الفوسفاتية، كما موضح في أدناه:

7- تعد المرافقات الإنزيمية NADH و FADH₂ من المركبات الغنية والناقلة للطاقة والتي تنتج من تفاعلات التقويض في المسارات الأيضية المختلفة، إذ يمكن أن تنتج طاقة عبر دخولها الى المايتوكوندريا لتشارك في عملية الفسفرة التأكسدية لاحتوائها على زوج من الالكترونات، فالفسفرة التأكسدية هي العملية التي تتكون فيها جزيئات ATP نتيجة انتقال الالكترونات من NADH أو FADH₂ الى الأوكسجين بوساطة سلسلة من ناقلات الإلكترونات (السلسلة) التنفسية، اذ لا يمكن الاستفادة من NADH و FADH2 كطاقة ألا بعد دخولهما في عملية الفسفرة التأكسدية والتي سوف يتم التطرق لها بالتفصيل في الجزء الثاني لكتاب الكيمياء الحياتية).

8- لفهم عمل الإنزيمات والعديد من العمليات الأيضية المختلفة وكيفية خزن الطاقة وتحولاتها، يجب معرفة صنفين رئيسين من الداينمكية الحرارية Thermodynamic وهي:

أ- التغير في الطاقة الحرة ( GΔ) بين المواد المتفاعلية والمواد الناتجة.

ب- الطاقة اللازمة في بداية التفاعل لتحول المواد المتفاعلة الى نواتج.