Откуда получаем и на что тратим

Как вы помните, энергетической ценностью обладают белки, жиры и углеводы. В 1 г белков и углеводов содержится примерно 4 ккал энергии, в 1 г жира – 9 ккал. Пищеварение существует для того, чтобы получить из еды молекулы, которые нужны клеткам как строительный материал или источник энергии. Основной энергетический цикл представлен на рисунке 2.1.

Наш организм работает как лаборатория, в которой происходят процессы распада, разрушения – катаболические реакции, и процессы синтеза, строительства, накопления – анаболические реакции. Они подвержены влиянию катаболических и анаболических гормонов, находятся в динамическом равновесии и вместе составляют метаболизм – обмен веществ.

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.