4 пути использования энергии. Производство АТФ. Азы биохимии. Часть 1.

Вот мы и дошли до очень важной, ключевой главы в диетологии. Раз мы с питанием и питательными веществами уже разобрались, то давайте теперь поразмыслим над тем, как получаемая энергия из пищи связана с поддержанием жизни и получением энергии.

Наше тело состоит из 60 триллионов клеток. Все вместе они формируют различные ткани: эпителий, покрывающий поверхность нашего тела; мышцы, осуществляющие движения тела и т.д., а также внутренние органы: сердце, печень и др., функционирующие 24 часа в сутки. Все клетки, обновляясь до наступления своей старости, поддерживают нашу жизнь и сохраняют наше здоровье.

Большая часть работы, производимой в организме, выполняется бессознательно. Таких функций бесчисленное множество: «переваривание принятой пищи», «передача в мозг сигналов голода и сытости и соответствующих приказов от нервных клеток мозга во все внутренние органы», «поглощение всосавшихся питательных веществ печенью, мышцами» и т.д. И для выполнения всех функций организма требуется энергия.

Мы получаем энергию из пищи. Или, говоря, научным языком, превращаем питательные вещества в высокоэнергетические молекулы АТФ (аденозинтрифосфат) путем переваривания, всасывания и метаболизма, а затем, расщепляя эти молекулы, получаем энергию. АТФ необходимо производить на протяжении всей жизни — при невозможности его выработки наступает смерть. Можно сказать, что основная цель приема пищи — выработка АТФ.

Существует 4  пути использования энергии:

1. Поддержание температуры тела
2. Сокращение мышц
3. Синтез и расщепление молекул организма
4. Активный транспорт.

Первые два пункта вполне очевидны, что для поддержания постоянной температуры тела используется энергия, а сокращения мышц — это любые движения: ходьба, бег, движения, глаз, носа, рта, рук, пальцев и т.д… При любых незначительных движениях расходуется энергия. Это же касается бессознательных движений, например работы сердца — нашего насоса.

3 и 4 пути более сложные, но и эти пути нам не станут преградой для понимания. Так, синтез (процесс соединения и объединения) и расщепление молекул организма — это, попросту говоря, составление больших молекул из маленьких, или расщепление больших молекул на более мелкие. 

Например, из глюкозы — одной из самых маленьких молекул сахаров, собираются «сгустки энергии» — молекулы гликогена, запасаемые в организме, и наоборот, гликоген расщепляется для использования в качестве энергии.

Функция четвертого пути (активного транспорта) заключается в регулировке разницы концентраций веществ (молекул, ионов) между внутриклеточным и внеклеточным пространствами с помощью насосов, находящихся в клеточной оболочке, разделяющей эти пространства и состоящей из молекул липидов. В этой оболочке есть маленькие отверстия, через которые могут свободно проходить молекулы или ионы меньше определённого размера. Так как в обычных условиях молекулы и ионы двигаются из области с высокой концентрацией в область с низкой. их концентрация внутри и вне клетки стремятся сравняться (осмос), однако активный транспорт перемещает их в направлении, которое обратно обычному. Для работы активного транспорта требуется энергия.

Итак, для получения жизненной энергии легче использовать глюкозу, которая относится к моносахаридам — минимальным структурным единицам углеводов. Много глюкозы содержится в фруктах, например, винограде, поэтому её называют ещё  «виноградным сахаром». Крахмал образуется в результате соединения большого числа молекул глюкозы.

Люди с доисторических времен любили питаться зерном, в котором содержится много крахмала. Они знали, инстинктивно или на основе опыта, что употребление в пищу крахмала — самый эффективный  способ поддержания жизни. 

Крахмал, содержащийся в трех основных зерновых культурах: рисе, пшенице и кукурузе, а также, например, в ячмене, гречке, пшене. Сегодня они употребляются каждый день в составе основных продуктов питания. Сюда относятся также клубни: обычный картофель и виды сладкого картофеля (батата и топинамбура), которые издавна использовались как в Европе, так и в Азии для экстренного обеспечения продовольствием в периоды голода.

Вернемся к энергии. Вы когда-нибудь задумывались что является источником энергии, которую мы получаем из пищи?

Всё элементарно — это солнечный свет!

Поглощая солнечный свет, растения осуществляют фотосинтез, в котором энергия фотонов используется для выработки глюкозы из воды и углекислого газа, а молекула крахмала состоит из десятков тысяч молекул глюкозы, соединенных между собой. Таким образом, крахмал наполнен солнечной энергией. Когда мы едим, например, рис, его крахмал благодаря перевариванию расщепляется на молекулы глюкозы, а метаболизм глюкозы снабжает нас энергией. Вот что означает фраза «мы едим Солнце».