Химия по жизни. Как устроен наш быт, отношения, предметы и вещи с точки зрения химических реакций, атомов и молекул: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Но что это число означает на самом деле? Многие придерживаются разных мнений, но когда я вижу 140 Калорий, то для меня это значит, что мой организм может преобразовать восемь крендельков в 140 000 калорий энергии. Другими словами, наше тело получит достаточное количество энергии, чтобы мы могли около часа заниматься растяжкой или заниматься самым медленным бегом.

Да, из восьми крендельков можно получить достаточно энергии, чтобы заниматься активностями в течение часа; шестнадцать крендельков дали бы нам достаточно энергии, чтобы покататься на велосипеде. Удивительно, правда? Особенно если учитывать, что мы делаем это неосознанно.

Преобразование пищи в энергию – это долгий и затратный процесс, называемый окислительным фосфорилированием. Он происходит при участии кислорода и проходит в три этапа.

В первом этапе нет ничего удивительного – ваш желудок должен переварить пищу. Ферменты в желудке и толстой кишке атакуют молекулы пищи, а затем расщепляют их на мелкие атомы. Если молекулы большие, то процесс расщепления займет очень много времени.

Когда все большие молекулы расщеплены на мелкие, начинается второй этап – гликолиз. Во время гликолиза глюкоза расщепляется, образуя маленькие молекулы, называемые пируватами. После пируваты превращаются в углекислый газ (который мы выдыхаем) и две другие молекулы, содержащие ацетильные функциональные группы (Н₃ССО). Эти две новые молекулы образуют связь с коферментом А, образуя ацетил-кофермент А, а затем перемещаются в другую молекулу – оксалоацетат.

Когда это происходит, молекулы ацетила вступают в цикл лимонной кислоты, после чего превращаются в углекислый газ (который мы опять выдыхаем). В ходе этого процесса синтезируются молекулы восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (NADH), которые запускают процесс синтеза аденозинтрифосфата (АТФ).

И в этом, друзья, состоит главная цель пищеварения: синтез АТФ.

АТФ – или аденозинтрифосфат – одна из важнейших молекул в нашем организме, ведь именно она обеспечивает клетки нашего тела энергией. Благодаря этой энергии нервы могут посылать сигналы в мозг, а мышцы сокращаются. АТФ настолько важная молекула, что иногда ее называют «молекулярной валютой». Но, как вы уже поняли, АТФ не остается в желудке или толстой кишке. Но куда она тогда движется?

Небольшие скопления энергии есть во всем теле человека. Так оно в любой момент может высвободить необходимое количество энергии. Например, когда вы опаздываете на автобус и бежите до остановки или когда наклоняетесь за упавшим со стола предметом, ваше тело высвобождает дополнительную энергию, чтобы вы смогли это сделать. Вы ведь не чувствуете усталости, когда занимаетесь повседневными делами, верно?

Количество внезапных движений, которые мы совершаем в течение дня, прямо пропорционально количеству АТФ в нашем теле. Знаете, в данный момент в каждой клетке вашего тело содержится около миллиарда молекул АТФ. Один миллиард молекул в любой клетке вашего тела.

Проходит две минуты.

За это время все молекулы АТФ расходуются и синтезируются снова.

Только представьте! Прямо сейчас в каждой клетке вашего тела существует миллиард молекул энергии. Но через две минуты они преобразуются в другие молекулы (например, АДФ и АМФ), а затем снова превратятся в АТФ. А затем снова преобразуются в АДФ и АМФ. А потом снова в АТФ. Ну, вы поняли. Этот процесс цикличен, и он будет продолжаться вплоть до смерти клетки, которая может случиться по разнообразным причинам.

Давайте вернемся к нашему примеру с крендельками. Как мы уже выяснили, восемь кренделей обеспечат нас 140 000 калориями (или 140 Калориями). А как это связано с АТФ? После того, как мы съели крендельки, наш организм расщепит их примерно на девятнадцать моль АТФ. Затем он их сожжет, и произойдет выделение 140 000 калорий энергии (1 моль АТФ = 7,3 ккал).

Как мы уже выяснили, максимум, на что хватит 140 000 калорий, это на обычную прогулку. Знаете ли, как активная женщина тридцати пяти лет, я должна потреблять примерно 2200 Калорий в день. А как вы думаете, сколько калорий уходит на поддержание моей жизнедеятельности?

Попробуйте угадать.

Что-что? Вы сказали «1300 Калорий»? Или чуть меньше 60 %? Что же, вы были правы. Мне нужно примерно 1300 калорий, чтобы продолжать существовать на этой планете. Это минимальное количество энергии в день, которое необходимо для поддержания работы сердца, легких, мозга, а также температуры тела на уровне 37°C (или 98,6°F). Если я употребляю меньше 1300 Калорий, то мое тело начнет расставлять приоритеты в плане использования энергии. Я стану чувствовать себя слабой – мое тело пытается сказать мне, что пора отдохнуть, подремать, так как оно уже использует отложенную энергию. По сути, за счет этой «отложенной» энергии мое тело может поддерживать жизнедеятельность около трех недель. Затем мои органы начнут отказывать.

Если я трачу 1300 Калорий только на поддержание жизнедеятельности, то оставшиеся 900 калорий могу потратить на утренней тренировке! К примеру, за час плавания (или тяжелой работы в саду) я потрачу 500 Калорий, а за час зумбы – около 330.

Ежедневно люди, ведущие активный образ жизни, сжигают около 40 % потребляемых Калорий. Однако у людей, ведущих малоподвижный образ жизни, к концу дня остаются лишние. Тогда эта энергия сохраняется в теле в виде жиров, которые организм будет использовать в чрезвычайной ситуации. Вы можете подумать, что ваше тело делает что-то полезное, сохраняя дополнительную энергию «на будущее». Но если вы каждый день употребляете около 2200 Калорий (или больше), то у него не будет никаких причин обращаться к запасенной энергии, что в конце концов может привести к ожирению.

Но что на самом деле происходит, когда вы решаете потренироваться утром? Сначала наши тела обращаются к АТФ в наших жировых клетках, и только потом тело начинает искать углеводы или белки. Это связано с тем, что в 1 грамме жира содержится около 9 Калорий энергии; при этом в 1 грамме белков или углеводов содержится только 4. Жир – это лучший источник энергии для тела.

Почему? По правде говоря, жиры хранятся в адипоцитах – клетках, единственная функция которых – это хранение жиров. Ровно как при гликолизе, когда происходит расщепление глюкозы на пируваты, при липолизе происходит расщепление липидов (жиров) на три жирные кислоты и молекулу глицерина. После расщепления жиров жирные кислоты покидают адипоциты и попадают в кровоток. С помощью белка альбумина они переносятся к мышечным клеткам, а затем по капиллярам проникают прямо в мышцу.

Когда мы занимаемся спортом, эти белки появляются на внешней стороны мышечной мембраны еще до того, как жирные кислоты превратятся в АТФ – прямо как молекулы глюкозы превращаются в АТФ. В обоих процессах необходимо участие тепла для разрушения ковалентных связей в молекулах жирных кислот и глюкозы. Затем образуется АТФ. Этот процесс называется аэробным метаболизмом.

Слово аэробный означает «с участием кислорода», и именно поэтому занятия в тренажерном зале называются аэробикой: процесс сжигания жира происходит в присутствии кислорода. Вы когда-нибудь замечали, что в ходе интенсивной тренировки у вас затруднено дыхание? Вы постоянно не можете отдышаться. Мы поглощаем кислород, необходимый для сжигания определенного количества АТФ, в ходе чего получаем достаточно энергии для завершения тренировки.

Учитывая это, совсем неудивительно, что чем усерднее вы занимаетесь, тем больше кислорода вдыхаете. А количество кислорода напрямую связано с количеством сжигаемых жиров и углеводом. Например, 25–60 % вдыхаемого кислорода используется для сжигания жира в вашем кровотоке – жира из еды, которую вы съели. Но если вы начинаете вдыхать 60–70 % кислорода, то ваш организм начинает сжигать жир в мышцах. Если вы вдыхаете более 70 %, то ваш организм впадает в состояние паники и начинает сжигать углеводы.

По правде говоря, когда я училась в школе, меня никогда не интересовала эта часть биологии. Почему наш организм начинает сжигать углеводы вместо жиров, если потребление кислорода превышает 70 %? Тело же не расходует все жиры, чтобы потом переключиться на углеводы. У нас еще остается жир – например, в наших ягодицах – так почему же тело ведет себя так, словно жиров больше нет?

Это связано с расположением жира. Если мы выполняем интенсивную тренировку, то в наши мышцы поступает мало крови, из-за чего им просто не хватает жирных кислот для сжигания энергии. По правде говоря, организм направляет кровь от жировых тканей. Это говорит о том, что жирные кислоты продолжают попадать в капилляры, но они там просто застревают. Из-за того, что жирные кислоты не могут переместиться в мышечные клетки, их нельзя использовать в качестве источника энергии.

Просто представьте, что все ваши жирные кислоты застряли на вашем заднем дворе. Вы видите их в окно, знаете, что они все еще там, но не можете к ним подойти, пока не откроете черный вход. И тогда вы бежите в кладовую, чтобы найти запасной источник энергии – углеводы. И ваше тело будет использовать его, пока снова не получит доступ к жирам.

Что интересно, после окончания тренировки наш организм продолжает сжигать жир. Это называется избыточным посттренировочным потреблением кислорода или EPOC, а ВИИТ (англ. HIIT, высокоинтенсивные интервальные тренировки) печально известны высоким ЕРОС. Почему? Дело в том, что тренировки вроде CrossFit или Nike Training Club сильно разрушают мышечную ткань, из-за чего организму приходится прилагать много усилий для восстановления поврежденных клеток мышц. А чтобы вернуть их в состояние, в котором они находились перед тренировкой, вашему телу необходимо не только восстановить все поврежденные клетки, но и заменить гликоген в мышцах.

Хочу обратить ваше внимание на то, что здесь я довольно предвзята. Раньше я вела занятия по фитнесу, да и сейчас постоянно делаю ВИИТ. Почему я предпочитаю ВИИТ, а не другие тренировки на выносливость, например бег или езду на велосипеде? Дело в том, я перенесла четыре операции на колене. Я больше не могут заниматься бегом или кататься на велосипеде. Тем не менее и бег, и велосипед очень полезны для сердца, поскольку во время тренировки сжигается большая часть жирных кислот. Ваш организм продолжит сжигать жир даже после окончания тренировки, но не так сильно, как после ВИИТ.

Вы когда-нибудь замечали, что со временем любая программа тренировок становится легче? Дело в том, что вы начинаете тренировать свои мышцы. Говоря другими словами, вы учите их работать правильно. Количество адипоцитов, выделяемых у малоподвижных и активных людей, будет одинаковым, однако разница в том, что мышцы активных, тренированных людей будут с легкостью поглощать жирные кислоты и преобразовывать их в энергию. Это связано с тем, что у сильных спортсменов наблюдается большое количество митохондрий на единицу мышц; внутри митохондрий сжигается АТФ. Соответственно, чем больше митохондрий, тем больше сжигается жира.