Наш организм — это удивительная биохимическая фабрика, которая ежедневно преобразует пищу в энергию. В среднем тело взрослого человека генерирует мощность, сравнимую с 80–100 ваттами — этого достаточно, чтобы осветить комнату светодиодными лампами. Но как происходит это превращение бутерброда или яблока в движение, тепло и даже электрические импульсы? Давайте разберемся в этом сложном и эффективном процессе.
Еда как топливо
То, что для нас является вкусным обедом, для организма — источник топлива. Все продукты питания состоят из трех основных макронутриентов: углеводов, жиров и белков. В процессе пищеварения они расщепляются до более простых соединений: углеводы превращаются в глюкозу, жиры — в жирные кислоты, а белки — в аминокислоты.
Глюкоза — это простой сахар, который служит основным и самым быстрым источником энергии для клеток.
Жирные кислоты — это строительные блоки для клеточных мембран и долгосрочный энергетический резерв.
Аминокислоты — это «кирпичики», из которых строятся белки, необходимые для роста, восстановления тканей и множества других функций.
Ключевую роль в энергоснабжении играют митохондрии — микроскопические «электростанции», присутствующие почти в каждой клетке. Именно здесь глюкоза и жирные кислоты вступают в сложные биохимические реакции, в результате которых производится универсальная «энергетическая валюта» организма — молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). Когда клетке нужна энергия, она «расщепляет» АТФ, а затем с помощью питательных веществ из пищи создает новые молекулы.
Схематичное изображение процесса клеточного дыхания и производства АТФ — «батареек» организма.
Для максимально эффективного производства АТФ необходим кислород. Этот процесс называется аэробным дыханием. Без кислорода (например, при очень интенсивной нагрузке) клетки переходят на менее эффективный анаэробный режим, вырабатывая в десятки раз меньше АТФ и накапливая молочную кислоту, которая вызывает чувство жжения в мышцах.
Куда расходуется наша энергия?
Энергия, запасенная в АТФ, непрерывно расходуется на поддержание жизнедеятельности и преобразуется в различные формы: химическую, механическую, тепловую и электрическую.
Базовый обмен веществ. Даже в состоянии полного покоя и сна организм тратит энергию на работу внутренних органов. На мозг приходится около 20% этих затрат, на печень — 25%, на сердце — примерно 10%. При этом суммарно эти органы составляют лишь около 7% от общей массы тела, но потребляют до 80% энергии основного обмена.
Движение и мышечная работа. Значительная часть энергии уходит на сокращение мышц. При этом большая доля (около 70-80%) рассеивается в виде тепла. Это не побочный эффект, а важный механизм терморегуляции, похожий на работу радиатора в автомобиле.
Физическая активность требует значительных энергозатрат, которые покрываются за счет расщепления питательных веществ.
Выработка тепла. Поддержание постоянной температуры тела около 36,6°C — энергозатратный процесс. В холоде мы начинаем дрожать — это непроизвольные мышечные сокращения, специально предназначенные для экстренного обогрева.
Нервная деятельность.
Обратите внимание: Японцы разработали эффективное лекарство от гриппа. «Оно спасет мир от пандемии».
Электрические импульсы в наших нервах очень слабы, но измеримы (например, с помощью ЭКГ для сердца). Некоторые животные, вроде электрического угря, эволюционировали, чтобы генерировать разряды до 600 вольт для защиты или охоты.
Эмоциональные реакции. Сильные эмоции, особенно стресс, запускают выброс адреналина, который ускоряет сердцебиение и высвобождает глюкозу в кровь, мобилизуя организм по принципу «бей или беги». Однако хронический стресс часто приводит к противоположному эффекту — организм начинает запасать энергию в виде жира.
Какое «топливо» самое эффективное?
Организм умеет не только тратить, но и накапливать энергию. Быстрый резерв — это гликоген, форма хранения глюкозы в печени и мышцах. При падении уровня сахара в крови гликоген расщепляется, обеспечивая клетки энергией. Его запасов хватает на несколько часов активной работы.
— Быстрые углеводы (сладости, выпечка из белой муки) действуют как экстренная заправка: они резко повышают уровень сахара в крови, давая быстрый прилив сил. Но так же быстро этот уровень падает, приводя к усталости и новому чувству голода, — объясняет нутрициолог Ольга Панова. — Чтобы этого избежать, лучше выбирать медленные углеводы (цельнозерновые продукты, овощи, бобовые). Они усваиваются постепенно, обеспечивая стабильный уровень энергии и длительную работоспособность.
Сбалансированное питание — залог постоянного притока энергии для продуктивной работы в любых условиях.
Основное долгосрочное хранилище энергии — это жировая ткань. Она может питать организм дни и даже недели, что позволяет животным впадать в спячку или долго обходиться без пищи. Ученые даже разрабатывают технологии, которые смогут использовать энергию тела человека для питания гаджетов, например, с помощью нанопленок, преобразующих движение в электрический ток.
С точки зрения энергоемкости жиры — абсолютные чемпионы: один грамм дает около 9 килокалорий, тогда как углеводы и белки — только по 4 килокалории на грамм. Однако жиры — это «медленное» топливо: процесс их преобразования в энергию сложен и длителен. Углеводы же, особенно простые, — это «быстрое» топливо, дающее мгновенный, но недолгий эффект.
Интересно, что углеводы и углеводороды (основа бензина) — химические родственники. Принцип получения энергии в нашем организме и в двигателе внутреннего сгорания схож: и там, и там топливо (глюкоза или бензин) окисляется кислородом, выделяя энергию, углекислый газ и воду.
— Наш организм — сложная и точная система. Чтобы она работала без сбоев, ее нужно заправлять качественным «топливом» и своевременно проводить «техническое обслуживание» — следить за здоровьем, — подводит итог Ольга Панова.
Энергетика (производство энергии) Ученые Научпоп Наука Энергия Питание Биотехнологии Химия Длиннопост
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Сколько энергии генерирует наш организм и какое топливо для нас самое эффективное.