Энергетические затраты: зачем нам нужна энергия - ОБМЕН ВЕЩЕСТВ: ЧТО С ЧЕМ ОБМЕНИВАЕТСЯ

Выше указывалось, что человека должен тратить не менее 1500-1700 ккал в сутки, иначе ему трудно выжить. Указанные затраты являются минимальными: столько тратит лентяй, сидящий целые сутки перед телевизором на теплом диване. Но двигаться все равно придется! При умственной и особенно при физической нагрузке энергетические затраты существенно возрастают. При умеренной физической нагрузке человеку необходимо 2300 ккал в сутки, а при тяжелой - в 2 раза больше. Школьники 13-15 лет расходуют около 2500 ккал в сутки, сталевары - 5000 ккал и более. Но рекорды энергетических затрат принадлежат не сталеварам, а рожающим женщинам. Они тратят за время родов энергии больше, чем альпинисты, поднимающиеся на высочайшую гору Европы Монблан.

Следует помнить, что хорошо тренированный организм спортсмена может тратить энергии много больше, чем организм обычного человека. У человека, находящегося в спокойном состоянии, мышцы потребляют 26% энергии, печень - 25%, мозг - 18%, сердце - 9%, почки - 7% и т. д. При физической нагрузке энергетические затраты мышц и сердца возрастают в 4—6 раз, а затраты мозга и печени не изменяются.

Мозг тратит около пятой части всей энергии, при этом его масса составляет около 1400-1500 г, т. е. 2% от массы тела. Не сложно понять, что в такой ситуации мозг должен очень быстро перегреваться. Однако часть тепла рассеивается через ткани головы, а большая его часть выносится кровью в сосуды конечностей, кожу и оттуда - во внешнюю среду. Если бы таких систем теплоотдачи у мозга не было, его работа нарушилась бы через 10 мин, а необратимая гибель этого важнейшего органа наступила бы через 20-25 мин.

Мозг не самый “затратный” орган - мышцы или печень тратят энергии гораздо больше. При этом масса печени и масса мозга вполне сравнимы, а мышцы во много раз превышают и объем, и массу нашего “командного пункта”. Суммарное выделение тепла нашим телом за сутки настолько велико, что за счет него можно вскипятить 30 л холодной воды.

На что еще, кроме тепла, уходит та энергия, которая выделяется при распаде пищевых молекул? Это зависит от того, чем занимается та или иная клетка, от того, какова ее основная “работа” в организме. Подавляющее число происходящих в организме процессов требуют затрат энергии. Так, мышечным клеткам энергия нужна на совершение работы по сокращению мышечных волокон, т. е. на взаимодействие актина и миозина. Клеткам печени она необходима и на выработку желчи, и на разрушение множества опасных ядов, как проникающих в организм из кишечника, так и образующихся в самом нашем теле. Почки затрачивают энергию для фильтрации будущей мочи и т. д.

Что интересно, все клетки независимо от того, для чего они энергию используют, получают ее при распаде особого вещества, называемого аденозинтрифосфатом (АТФ). Откуда АТФ берется в каждой клетке? Все клетки получают по кровеносным сосудам пищевые вещества, которые всасываются в кровь в кишечнике. Затем эти питательные вещества подвергаются обработке в клетках и за счет энергии химических связей пищевых веществ производятся молекулы аденозинтрифосфата. АТФ может храниться в клетке, расходуясь на “общественные” работы, выполняемые данной клеткой. Больших запасов АТФ создать невозможно, и системы клеток, отвечающие за производство этого вещества, работают постоянно. В качестве “горючего” для процессов синтеза АТФ клетки могут использоваться любые пищевые вещества: белки, углеводы, жиры. Однако чаще всего они “сжигают” сахара, т. е. углеводы. Нервные клетки не могут использовать для производства АТФ ничего, кроме глюкозы. Ни жиры, ни белки клетки нервной системы не устраивают.