Энергопотенциал человеческого организма: какой источник питания обеспечивает максимальную эффективность?

Согласно публикации онлайн-издания «Энергия+», посвященной способностям человеческого организма, наше тело ежедневно совершает невероятное чудо: преобразует еду в жизненную силу. В состоянии покоя он генерирует около 80-100 ватт энергии – столько же, сколько потребляют современные LED-лампы дома. Что же позволяет телу превратить утренний бутерброд в активность, тепло и даже ток? Давайте разбираться. 

Пища как энергия  

Для любителей вкусно поесть еда – наслаждение, а для тела – настоящий ресурс. Она состоит из трех главных компонентов: углеводов, белков и жиров. Во время пищеварения крупные молекулы распадаются на мелкие составляющие: углеводы становятся глюкозой, жиры – жирными кислотами, а белки – аминокислотами.

Глюкоза представляет собой простую форму сахара, служащую основным топливом для клеток.

Жирные кислоты являются элементами жира, используемого телом для хранения энергии.

Аминокислоты выступают строительными блоками белков, необходимых для роста и регенерации тканей.

Практически каждая клетка нашего организма имеет свою собственную электростанцию – митохондрию. Здесь глюкоза и жирные кислоты перерабатываются в особую валюту энергии – молекулу аденозинтрифосфат (АТФ), подобную батарейке, временно сохраняющей и распределяющей энергию. Когда эта молекула расходуется, ей требуются вновь синтезированные запасы из поступившей пищи.

Ключом к эффективному энергообмену является кислород. Вместе с ним жиры, белки и углеводы преобразуются в АТФ, подобно процессу горения, но управляемому и оптимизированному для максимального извлечения энергии. Если кислород отсутствует, распад питательных веществ продолжается, однако этот путь менее продуктивен, производя значительно меньшее число молекул АТФ.

Так, например, при активном спринте мышцы переходят на режим без потребления кислорода – анаэробное дыхание. Это обеспечивает кратковременный всплеск силы, но одновременно приводит к быстрому исчерпанию запасов энергии и накоплению молочной кислоты, провоцируя чувство усталости и боли.

Откуда берется усталость? 

Организм человека функционирует благодаря различным формам энергии: химической (АТФ), тепловому излучению, механическим усилиям и электрическим импульсам. Энергия тратится на функционирование внутренних органов, поддержание стабильной температуры тела, мышечную деятельность и передачу электрических сигналов нервной системы.

Основной метаболизм. Даже находясь в покое, наше тело активно трудится. Удивительно, но мозг потребляет примерно 20 % общей энергии, несмотря на сон, печень – порядка 25 %, сердце – около 10 %. Хотя суммарная масса этих органов составляет лишь 7 % от веса тела, на их поддержку приходится почти 80 % всей энергии.

Физическая активность. Мышечная система гораздо экономичнее, чем принято думать: она требует лишь около четверти общего расхода энергии, остальные затраты уходят на выделение тепла. Поэтому при физических упражнениях мы ощущаем повышение температуры и выделение пота – организм охлаждается, как двигатель автомобиля.

Теплообразование. Для нормального функционирования ферментов и клеток необходима определенная температура – около 36,6 °C. Если вокруг прохладно, организм запускает процессы подогрева: мышцы начинают непроизвольно сокращаться, и при сильном холоде возникает озноб – своего рода аварийная форма обогрева.

Работа мозга. Думать тоже затратно. Нервные сигналы передаются посредством электрического тока, на это расходуется до одной пятой части нашей энергии. Интеллектуальная работа увеличивает энергопотребление мозга, иногда оно достигает трети общих ресурсов. После тяжелой интеллектуальной нагрузки чувствуется усталость скорее не от потери калорий, а от снижения концентрации глюкозы в крови и эмоционального утомления.

Электрические импульсы организма настолько слабы, что напрямую их сложно зафиксировать. Но именно на измерении биоэлектрической активности построен принцип электрокардиографии – записи сердечных ритмов. А некоторые виды животных умеют генерировать мощные электрические заряды. Электрический угорь способен создавать напряжение до 600 вольт – достаточный заряд, чтобы парализовать жертву.

Даже эмоции отражаются на энергобалансе. Стресс вызывает выброс гормона адреналина, учащающего пульс и повышающего уровень глюкозы, обеспечивая мгновенную готовность действовать. Длительное стрессовое состояние ведет к обратному эффекту – организм стремится сохранить ресурсы, включая образование жировой ткани.

Что полезнее съесть? 

Умение сохранять лишнюю энергию заложено природой. Одним из быстрых источников топлива выступает гликоген – вид простого сахара, депонируемый преимущественно в печени и мышечной ткани. Когда содержание сахара в крови понижается, гликоген превращается обратно в глюкозу, снабжая клетки питанием. Запасы гликогена небольшие: активного движения хватает лишь на пару-тройку часов.

«Быстроусвояемые углеводы (конфеты, выпечка) работают как срочное пополнение: резко поднимают уровень сахара в крови и дарят короткий подъем энергии. Проблема в том, что такое «топливо» низкого качества: уровень сахара также стремительно снижается, и вскоре появляется желание перекусить опять», – рассказывает эксперт по здоровому питанию, руководитель Национальной ассоциации формирования здоровых привычек Ольга Панова. – Чтобы избежать подобного эффекта, лучше отдать предпочтение медленным углеводам (например, цельнозерновым кашам, овощам) – они медленно усваиваются и поддерживают стабильность работоспособности».

Основное долгосрочное депо энергии – жировая прослойка. Жировая ткань способна хранить больше энергии, чем углеводы, и обеспечивать питание организма на протяжении нескольких суток или недель. Именно такие резервы позволяют животным выживать в экстремальных условиях, как, например, зимняя спячка медведей или многомесячные переходы верблюдов по пустыням.

Современные ученые стремятся создать устройства, работающие от человеческой энергии. Уже существуют прототипы устройств, использующих тепло тела для выработки электричества, или специальные пленки, собирающие электроэнергию при движении рук и ног.

По энергетической ценности жиры лидируют среди прочих соединений: каждый грамм дает девять килокалорий, в то время как белки и углеводы содержат лишь четыре килокалории. Несмотря на это, организм предпочитает сжигать жиры позже остальных видов топлива: поскольку жиры тяжелее усваиваются, тело сначала ищет энергию в углеводах.

«Расщепление жиров напоминает решение головоломки: чтобы воспользоваться ими, организму нужно пройти долгий и многоступенчатый процесс. Так, всасывание жиров начинается лишь в тонком кишечнике, тогда как переработка углеводов стартует прямо во рту», – поясняет Ольга Панова, специалист по правильному питанию и глава Ассоциации поддержки развития здорового образа жизни у молодежи.

Интересно отметить, что химия углеводородов похожа на химию углеводов: оба соединения включают атомы углерода и водорода и производят энергию путем окисления. По сути, организм человека действует аналогично двигателю машины: внутри клеток сгорает глюкоза, образуя энергию, углекислоту и воду.

«Поддерживая здоровье организма, важно помнить, что правильное питание – залог долголетия и хорошего самочувствия. Заботьтесь о своем теле и давайте ему качественные продукты», – советует Ольга Панова.