Страница 10 из 20
Рис. 2.1. Обмен веществ и энергии
Сложные углеводы под действием ферментов превращаются в глюкозу, которая всасывается и доставляется в клетки. Здесь в ходе химических реакций она распадается до пировиноградной кислоты, которая превращается в ацетил-коэнзим А (ацетил-КоА) и вступает в цикл новых преобразований, так называемый цикл Кребса. В ходе окислительно-восстановительных реакций образуются высокоэнергетические соединения; их энергия в конечном итоге запасается в виде АТФ. Аденозинтрифосфат (АТФ) – это универсальная клеточная батарейка, источник энергии для всех биохимических реакций. Он постоянно синтезируется в энергетических станциях клетки – митохондриях – и расходуется на жизнь. Для этого нужен кислород – вот почему мы дышим.
Белки, жиры и углеводы в энергетическом цикле
В ходе катаболических реакций белки пищи распадаются до аминокислот, часть которых организм использует для синтеза собственных белков, а остальные встраиваются в энергетический цикл на двух разных уровнях. При этом отщепляются и удаляются с мочой азотистые остатки. Жиры тоже могут использоваться как источник энергии, они расщепляются до глицерина и жирных кислот. Глицерин метаболизируется сходно с углеводами, а жирные кислоты преобразуются в ацетил-КоА и вступают в цикл Кребса. Именно к циклу Кребса сходятся катаболические пути всех питательных веществ. Итогом этих реакций будет образование энергии. Если мы не активны и не используем энергию, которую получили из пищи, то она должна как-то запасаться впрок.
Белки запасаться не могут – из аминокислот их образуется ровно столько, сколько нужно в настоящий момент работающим клеткам. Из белков строятся мышечные и другие нежировые ткани. Это происходит, когда протекают анаболические процессы, связанные с физической активностью, ростом, регенерацией. Невостребованные аминокислоты могут расходоваться для синтеза АТФ или превращаться в глюкозу, а также запасаться в виде жира. Из глюкозы, которая получилась при распаде крахмала, синтезируется и откладывается в печени и мышцах сложный углевод гликоген, либо сахара превращаются в жиры. Ненужные как источники энергии жирные кислоты и глицерин объединяются в жировые молекулы и тоже становятся частью жировых депо. Запасы жира, в отличие от гликогена, могут расти неограниченно; при этом увеличиваются количество и объем жировых клеток.
В 2012 году проводилось исследование Food & Health Survey, в котором обычных людей спрашивали, как они питаются, каких правил при этом придерживаются, что думают о еде и физической активности. Только трое из десяти опрошенных правильно считали, что любые лишние калории, независимо от их пищевых источников, способствуют тому, что человек поправляется. Большинство винило в наборе веса углеводы и жиры. Как это мне знакомо! «Я не ем хлеб и детям не даю, от хлеба толстеют». «Свинина? Вы, наверное, шутите, доктор!» И так далее. Что ни возьми, всё вредно для талии. На самом деле любая еда, независимо от того, белковая она, жировая или углеводная, может сделать нас толстыми, если мы едим больше, чем нужно. При положительном энергетическом балансе избыток энергии накапливается в виде жира в жировой ткани. У нас всего два варианта – либо мы тратим энергию, полученную с пищей, либо она запасается.
Обмен веществ – метаболизм – состоит из двух типов биохимических реакций, которые существуют в динамическом равновесии. Это анаболизм – процессы синтеза, строительства, накопления и катаболизм – разложение и распад.
Аденозинтрифосфат (АТФ) – это источник энергии для всех биохимических реакций. Он постоянно синтезируется в энергетических станциях клетки – митохондриях – и расходуется на жизнь.
Энергия из белков, жиров и углеводов либо используется для производства АТФ, либо запасается в виде гликогена или жира. Белки запасаться не могут: их образуется ровно столько, сколько нужно для работающих тканей.
Клеточное дыхание – это базовый, основополагающий энергетический цикл, связанный с окислением питательных веществ до углекислого газа и воды; при этом выделяющаяся энергия запасается в виде АТФ. За исследования разных его частей и открытие АТФ учёные получили несколько Нобелевских премий.
2.2. Энергетические потребности и затраты
В «Дневнике Бриджит Джонс» героиня взвешивается три раза за ночь и ужасно огорчается, что поправилась за восемь часов на полтора килограмма. К счастью, это всего лишь перераспределение воды. Невозможно за день и даже за неделю особенно похудеть или набрать вес. Слухи о ленивом обмене веществ, при котором один взгляд на сдобную булочку не обойдется без последствий, сильно преувеличены.
Бюджет калорий
Чтобы мозг думал, желудок переваривал еду, печень обезвреживала яды, почки фильтровали мочу, билось сердце, образовывались и обновлялись клетки – нужна энергия. Вся энергия, которая тратится на работу внутренних органов, относится к основному обмену. Метаболические процессы в клетках происходят автономно, независимо от нашей воли и сознания. Это самая большая статья расходов – 50–70 % в зависимости от уровня активности (рис. 2.2). Самый низкий уровень обмена веществ во сне: это связано со снижением тонуса мышц и активности нервной системы.
Ещё мы расходуем энергию на переваривание и всасывание еды – это термический (или специфический динамический) эффект пищи. Если мы замерзли, чтобы быстрее согреться, надо поесть – такова метаболическая реакция тела на еду. Она продолжается около пяти часов после того, как мы закончили завтракать, обедать или ужинать. На обеспечение термического эффекта пищи расходуется 5–10 % от общего количества энергии. Сидящие на диете будут тратить меньше калорий – когда еды нет, переваривать особенно нечего, вот энергия и экономится.
Рис. 2.2. Энергетические нужды организма
Третий компонент нашего энергетического бюджета – физическая активность. Это не только спорт или занятия в зале, но и поддержание позы, любое движение – абсолютно всё, что мы делаем, используя мышцы. Это самый вариабельный показатель – 15–50 %. Понятно, что у диванного овоща (1600 ккал/сут) и у профессионального пловца (до 6000 ккал/сут, многочасовые интенсивные тренировки) расход энергии на движение будет сильно различаться. Мы, обычные люди, в середине схемы. Не надо думать, что достаточно двигается только тот, кто практикует кроссфит, бегает на длинные дистанции или поднимает штангу. Достаточная физическая активность – это, к примеру, тридцать и более минут в день быстрой ходьбы, что доступно каждому из нас.
«Быстрый» и «медленный» обмен веществ – правда или ложь?
Читая этикетки на продуктах, узнаешь много занимательного. Средний человек съедает 2000 ккал. Для этого безымянного едока пишут, сколько процентов от его дневной нормы кальция в стаканчике с йогуртом, сколько жира ему следует потребить с мороженым и витамина C с квашеной капустой. Пишут и о калориях, которые на самом деле единицы количества теплоты, а не то, от чего растет зад.
Чтобы определить энергетическую ценность еды, её сжигают в калориметре и измеряют выделившееся количество тепла. Одна калория тратится на нагревание 1 грамма воды на 1 °C. Это очень маленькая величина. Для того чтобы оценить энергетическую ценность пищи и не запутаться в нулях, мы пользуемся килокалориями (ккал). Одна килокалория тратится на нагревание уже не грамма, а целого килограмма воды.
Эти самые килокалории мы получаем с едой и тратим на жизнь. Идеально, когда мы живём по средствам и расходуем столько же энергии, сколько получаем. Энергетический баланс, при котором вес остаётся более-менее стабильной величиной, для многих из нас предел мечтаний. С одной стороны этого уравнения еда, с другой – энергетические нужды. Как понять, сколько мы расходуем и не слишком ли много едим?