Обмен веществ и физика
Встречаются две блондинки:
- Слушааай, а у тебя какая
скорость обмена веществ?
-Нуу, точна не знаю,
километров семьдесят, наверное…
-Ты что! С такой скоростью
нельзя по городу ездить!
Вот примерно на этом уровне и находятся познания о собственном устройстве организма и о собственном обмене веществ у большинства человеков, в том числе и у меня, и у вас, увы! А меж тем, представление об обмене веществ не ограничивается знаниями о том, сколько энергии к нам пришло, сколько ее куда-то там ушло и все, нееет уважаемые! Не все так просто! Впрочем, давайте как обычно - сначала и по порядку.
Так вот, с точки зрения физики и 2-го закона термодинамики мы с вами не люди и даже не организмы, мы с вами системы открытого типа! О, как! Более приземленным языком это означает, что мы, в отличие от закрытых систем, обязательно должны обмениваться с окружающим миром веществом и энергией. А еще более приземленно это означает, что мы должны есть, пить, а потом писать и какать, иначе либо умрем с голоду и жажды, либо взорвемся изнутри. Как так? Зачем и почему?
Надеюсь, помните, что сама по себе энергия не исчезает и не возникает вновь из ниоткуда, она лишь переходит из одной формы в другую. Собственно об этом нам и рассказывает 1-й закон термодинамики устами школьных учителей. А вот 2-й закон термодинамики убеждает нас, что, в конце концов, вся энергия переходит в тепло, а материя распадается. В «официальном» варианте этот закон звучит так: энтропия замкнутой системы может только возрастать, а количество полезной энергии (т.е. такой энергии, благодаря которой можно совершить какую-либо работу) внутри системы может лишь только убывать. Кстати, мудреное слово энтропия, по научному означает степень неупорядоченности системы, а по простому – количество беспорядка или бардака.
Вот и получается, что, согласно этим законам, наши организмы стремятся превратиться в беспорядочный и хаотичный набор молекул и атомов. А для того, что бы этого не происходило, для что бы сохранить нас в том виде, в котором мы сейчас пребываем и требуется постоянный приток свежей вкусной энергии и полезных и нужных веществ, потому как эта полезная энергия с веществами постоянно заканчивается, превращаясь в тепло. Вот, кстати, эта самая способность извлекать из окружающей среды нужную энергию в пригодной для ее использования форме, и отдавать ненужную в форме непригодной для дальнейшего использования является одним из основных свойств или признаков, отличающих живое от не живого, человека от камня, кошку от матрешки, червячка от винтика и т.д.
Таким образом, все то огромадное количество физических, химических и прочих *ических процессов превращения энергии и нужных веществ в живых организмах и обмен этими веществами и энергией между этими организмами и окружающей средой называется обменом веществ, а по древнегречески – метаболизмом (дословно: изменение, превращение) Уффффффффф! Аж вспотел, пока выговаривал!
В принципе, опять же с физической точки зрения, весь наш энергетический обмен веществ в течение жизни очень похож на жизнь обыкновенного аккумулятора от мобильного телефона. Давайте вспомним, что мы делаем с аккумулятором, когда покупаем новый телефон? Правильно, мы его «тренируем». Мы разряжаем его до полного, а потом так же полностью заряжаем, что бы выросла его емкость. Ну, согласитесь, что это наше с вами детство и юность, т.е. как раз то время, когда мы постоянно увеличиваем обмен веществ, потому как постоянно растем. Впоследствии, в зрелом возрасте, мы, как и аккумулятор, выходим на пик емкости и стабильности обмена веществ, ну а в старости как аккумулятор не заряжай, а зарядку он держит он уже недолго….. так что дальнейшая судьба аккумулятора, да и наша тоже предрешена…. Правда похоже? Вот только подзаряжаемся мы не от электрической розетки, а за счет многочисленных химических элементов и их превращений.
Обмен веществ и химия
Итак, по своей химической сути, человек, уж простите за тавтологию - это набор химических элементов, соединенных между собой в разные сложные, очень сложные и очень-очень сложные молекулы. Некоторое количество этих молекул участвует в строительстве наших организмов, а некоторые молекулы нужны лишь для того, что бы при их превращениях в другие вещества выделялась полезная и нужная энергия. Но и в том и в другом случае, каждую молекулу можно представить как набор химических элементов, из которых она состоит.
Получается, что, задачей обмена веществ будет обеспечение круговорота химических элементов из таблицы Д.И. Менделеева между нашим организмом и окружающей средой, и круговорота этих элементов внутри организма тоже. Ну, а как иначе, ведь мы не можем сунуть пальцы в розетку и зарядить подсевший аккумулятор, поэтому и приходится использовать энергию расщепления одних химических веществ и телостроительные возможности других, причем, зачастую это одни и те же химические элементы.
Так вот, далеко не всем химическим элементам посчастливилось пребывать в нашем организме, по крайней мере, в количестве, достойном для их упоминания. И хотя с учетом экологической обстановки и развития научно-технического прогресса скоро внутри нас можно будет смело добывать радиоактивные и прочие редкие элементы, все же только около 30 химических элементов занимают почетное место в составе наших человеческих тел. Количество этих элементов примерное не потому, что мне просто лень их посчитать, а потому, что ученые до сих пор никак не могут определить важность, значимость и необходимость присутствия некоторых из них. Ну, просто из-за того, что они находятся в очень малых концентрациях и непонятно толи они оказались там случайно, толи они выполняют какую-то тайную, и пока не выявленную биологическую функцию.
Впрочем, ученые договорились, что если массовая доля элемента в организме превышает 10-2 %, т.е. более 0,01%, то его следует считать макроэлементом. Если количество микроэлементов в организме колеблется между 10-3 – 10-5%, то бишь между 0,001% и 0,00001% от веса тела, то такие химические элементы считаются микроэлементами. Ну, а если их содержание даже ниже 10-5 %, то их считают ультрамикроэлементами или хренразглядишьчегоэлементами по-русски.
Не мудрено, что такие элементы как кислород (O), водород (H) и углерод (C) занимают больше всего места внутри нас. Кислорода в нас примерно 62%, углерода - 21%, и водорода - 10%.
Прикиньте, в 60 килограммовом человеке 37,2 кг кислорода, 12,6 кг углерода, 6 кг водорода, и только 4,2 кг всего остального! Так что это даже не макро, а макро-макро-макренные элементы. Ну, а что вы хотите-то? Из чего состоит вода, коей в нас более двух третей веса? Правильно, водород и кислород. Из чего состоят углеводы? Ага, кислород, водород, углерод. Жиры – кислород, водород, углерод, ну немного фосфора в фосфолипидах. Белки – углерод, кислород, водород, азот, сера. В некоторых белках по мелочи встречаются еще фосфор, йод, железо, медь…
Ну, а более мелкие макроэлементы – это азот (N) - 3%, кальций (Ca) - 2%, фосфор (Р) - 1%, калий (К) -0,23% , сера (S) -0,16%, хлор (Cl) -0,1%, натрий (Na) - 0,08%, магний (Mg) -0,027%.
Причем каждый из них необходим как воздух организму, потому что, во-первых: сам воздух состоит из некоторых них, а во вторых:
Азот - обязательный компонент белков и нуклеиновых кислот, кальций – это наши зубы и кости, фосфор - необходим для обмена жиров, синтеза крахмала и гликогена, ну и для их распада тоже. Так же много фосфора в зубах, костях, мозге и нервной ткани. Калий и натрий – парочка, составляющая основу натрие-калиевого насоса. Если этот насос сломается и перестанет работать, то клетка начнет набухать-набухать и, в конце концов, взорвется. Хлор – основной компонент желудочного сока (соляной кислоты), сера, как и азот, входит в состав белков, и является непременной составной частью клеток, ферментов и гормонов, например инсулина. Магний принимает активное участие в формировании костей, в регуляции работы нервной ткани, в углеводном и энергетическом обмене. Как видите, без них ну совсем никак не прожить! Да и без микроэлементов нашему организму тоже приходится не сладко.
К основным микроэлементам относятся:
железо (Fe), бор (B), ванадий (V), кобальт (Co), никель (Ni), медь (Cu), цинк (Zn), молибден (Mo), хром (Cr), кремний (Si), йод (I), фтор (F), селен (Se), марганец (Mn), алюминий (Al), титан (Ti), мышьяк (As), кадмий (Cd), ртуть(Hg), олово (Sn) ну и еще некоторые, большей частью металлы. Есть в нас и злато с серебром, но, слава богу, в количествах, исключающих их коммерческую добычу из наших организмов.
Все эти химические элементы регулярно с воздухом, водой и пищей поступают в наш организм, участвуют в химических реакциях и физиологических процессах. На данный момент у нас не стоит цель рассказать о тех катастрофических последствиях для нашего организма, которые наступят, если некоторые из них будут поступать в недостатке или избытке, цель в другом, показать, что в обмене веществ участвует немалое количество химических элементов и огромное количество веществ из них состоящих. И как наш организм умудряется все это отслеживать и контролировать, учитывать и подсчитывать, рассчитывать и отсчитывать, складывать и вычитать – уму непостижимо! Точнее, уму то постижимо, он наш, человечий, а вот компьютерам пока еще очень и очень далеко. Ну, вот например: не так давно ученые смогли осуществить полный химический синтез молекулы белка инсулина. На самом деле инсулин – это один из самых простейших по своему строению белков, ответственный за обмен углеводов в организме, но от этого он вовсе не менее важный, согласитесь. Так вот, молекула инсулина состоит из двух цепей. Упуская подробности, в одной цепи 21 аминокислота соединенная определенным образом и в определенной последовательности, а в другой цепи - 30 аминокислот, тоже по хитрому соединенных. Для синтеза первой цепи ученым потребовалось 89 этапов-реакций и куча времени, и на синтез второй цепи - еще 138 реакций, и еще большая куча времени. Ага, а еще потом нужно было обе эти цепи соединить друг с дружкой. В общем, попотеть пришлось «светлым головам» основательно, уж поверьте! Так вот, а в живой клетке синтез молекулы белка намного более сложной, чем простейшая молекула инсулина занимает всего… 2-3 секунды!
Продолжаем нашу беседу об обмене веществ. Так вот, весь метаболизм смело можно разделить на два взаимосвязанных, но идущих в противоположных направлениях процесса: анаболизм и катаболизм.
Обмен веществ и экономика. Анаболизм и катаболизм
Итак, представьте себе простого гражданина, живущего обычной незамысловатой жизнью обычного среднего человека. У него есть жилье, семья, теща, работа и даже зарплата. В общем, всё как у всех – не лучше и не хуже. И вот однажды, по причинам особо нас не интересующим, ну просто в силу того, что нехорошо заглядывать в чужие карманы, этот человек стал зарабатывать намного больше денег, чем раньше. В общем, стал богатеть на глазах, подлец эдакий.
Наш знакомец оказался далеко не глупым малым, поэтому распоряжался деньгами достаточно грамотно и продумано. Ну, во-первых, купил «бабе цветы, детям мороженное» - это святое, а как же! Во-вторых, начал обустраивать помаленьку свой быт: прикупил землички, и стал потихонечку домик строить: где мог - подворовывал, ну, а где не мог – прикупал стройматериальчики и стаскивал их в строящийся дом.
И еще, скумекал наш человечек, что времена сейчас смутные, кризисные, а зарплата-то у него в рублях приходит - негоже это, нехорошо и опасно - ну, работает у нашего знакомца думалка, соображает. Порадуемся за него. И стал он одну часть заработанных денег в строительство дома вкладывать, а оставшиеся денюжки в доллары конвертировать. Доллары хоть и вражья американская валюта, хоть и долгов у Америки как у дурака махорки, но всё надежней, чем рубли будет. Не, ну конечно рубли у него тоже оставались, но не много - так, на цветы жене, да детям на конфеты, и еще туда-сюда по мелочи, что б на жизнь хватало.
Все хорошо у нашего знакомца, все замечательно – дети растут, дом строится, работа работается. Однако с ростом доходов нашего знакомца потихонечку стали расти и его расходы - ну, а как без этого? Вот супруга уже не хочет норковую шубку, а хочет песцовую, еще чуть-чуть и «владычицей морскою» заделаться соберется. Дети тоже уже не велосипед просят, а автомобиль. Да и в новом доме: то сопрут что-нибудь из материалов, то за свет надо заплатить, то за газ, то за воду, то за вывоз мусора…. В некоторые месяцы нашему знакомцу даже приходиться бегать в банк, снимать со счетов накопленные доллары, да конвертировать их в рублики, а иногда и просто долларами расплачиваться. Ну, оно так то и должно быть: большое хозяйство - большие затраты, все правильно и справедливо.
Понятно, что для того, что бы строить еще больший дом, покупать супруге еще больше шуб, а детям еще дороже авто, нужно начинать еще больше зарабатывать. Все как в поговорке: Любишь кататься - люби и катайся! Шучу, - люби саночки возить.
А что делать, если дела не так хорошо будут идти? Ну, все зависит от того, насколько сильно упадут цены на акции да фьючерсы, т.е. от того, как сильно снизятся доходы нашего знакомца. Если его зарплата НЕ сильно снизится, то человечек наш, скорее всего, станет время от времени снимать накопленные «непосильным трудом» валютные запасы, конвертировать их в обычные деньги и глядеть в будущее с надеждой и оптимизмом, ожидая его, будущего, просветления. Не, ну конечно может что-то из домашней мебели продаст, или шубку жонину какую старенькую… в общем, с вещичками будет расставаться так…по мелочи.
А вот если доходы нашего знакомца рухнут яки рубль в 1998 году, то тут наш смышленый дядечка почешет затылок, покумекает, да придет к выводу, что нужно что-то делать в первую очередь с имуществом. Ну, а что: дом построил большой, просторный, он ежемесячно в копеечку обходится… и свет, и газ, и канализация, а охрана и обслуга…эххх… одни затраты. Вот и начнет он увольнять садовников, дворников и охранников, закрывать пустые комнаты и отключать их от коммуникаций, в общем всячески снижать затраты по содержанию. А если кризис затянется, то вообще продаст дом к чертям собачим, да переберется в малогабаритную квартирку. Причем хитрый и бережливый дядька в этом случае постарается не лезть в свои валютные закрома, и будет приберегать их на черный пречерный день, чернее прежнего…. И его можно понять, согласитесь!
Так…. и какая связь этой бесхитростной истории об экономических взлетах и падениях с метаболизмом? А в том то и дело что история эта не бесхитростная, а очень даже хитростная, ибо описывает все обменные и энергетические процессы в нашем организме. Т.е. примерно именно так и происходит ОБМЕН ВЕЩЕСТВ внутри нас!
Вот смотрите, получает наш мужичек-организм зарплату, читай энергию, и начинает ее распределять: часть денег-энергии-и-полезных веществ уходит на строительство дома и на покупку имущества, т.е. на пластические функции: создание новых клеток органов, мышечный рост. Часть денег конвертируется в валюту – это, ничто иное, как накопление жировых запасов. Ну, а небольшая часть энергетических рублей – это углеводы, запасы которых в нашем организме невелики и они постоянно расходуются и возобновляются. Так вот, вся эта работа по синтезу новых клеток, по производству нужных организму веществ: жиров, белков и углеводов и называется АНАБОЛИЗМОМ.
Тогда КАТАБОЛИЗМОМ будут все те затраты, которые несет наш знакомец-организм на содержание своих жены и детей, на строительство и содержание дома. Причем анаболизм и катаболизм неразрывно связаны друг с другом, они рядом, но идут в разных направлениях. Ну, сами смотрите: что бы купить материалы для строительства дома (читай переработать поступившие с пищей питательные вещества) нужно потратиться, что бы обеспечить работу легких, сердца, почек, печени и мышц – вынь да положь энергетические деньги! Да даже для того, чтобы конвертировать рубли в доллары (читай переработать лишние углеводы в жиры) и то придется раскошелиться. А что, обменный курс никто не отменял! Эх, везде нужна энергия или деньги.
Таким образом получается, что если анаболизм преобладает над катаболизмом, т.е. зарплата больше чем затраты нашего знакомца, то он может позволить себе расти и развиваться. Причем знакомец может строить себе дом (растить мышечную массу), может просто складывать деньги (энергию) в кубышку (увеличивать жировые запасы), а может делать и то и другое одновременно - все в его власти - он сам хозяин своей зарплаты. Причем наш знакомец должен понимать, что на строительство и последующее содержание свого дома (мышц) он должен будет постоянно тратить деньги (энергию), а вот хранение долларов (жиров) на счете в банке, больших затрат не принесет, может еще и на процентах заработать удастся…
А вот если катаболизм преобладает над анаболизмом….тут и приходится организму либо потихоньку залезать в свои жировые запасы (читай понемногу обменивать доллары на рубли), либо избавляться от основных статей затрат – мышечной массы (читай дома). Что он выберет? А все будет зависеть от дефицита бюджета (читай от того, насколько жесткой будет диета)
Ну, считаю, что с понятиями анаболизм и катаболизм мы разобрались.
Обмен веществ и ЖКХ. Основной обмен веществ
Причем ЖКХ, это тут не желудочно-кишечные характеристики, а именно жилищно-коммунальное хозяйство, да-да!
Итак, уважаемые, опять представляем себе отдельно взятую обыкновенную квартиру, самую обыкновенную, типа такой в которой живу я, вы, и подавляющее большинство жителей нашей заботливой Родины. Представили?
Так вот, для относительно комфортной жизни в этой квартире, к ней должны быть подведены: электричество, холодная и горячая вода, отопление, газ… ну, еще бывают всякие мелочи типа телефона, кабельного телевидения, интернета, и прочих буржуазных изысков и соблазнов без которых в принципе можно и обойтись, при желании.
Конечно же, за пользованиями всеми этими благами наши коммунальные службы выкатывают нам ежемесячные счета на оплату. А, еще ж сюда нужно добавить плату за содержание жилья, чуть не забыл!
В итоге мы имеем некую общую сумму денежных затрат. Все правильно? Ну, конечно!
Причем все устроено таким образом, что как бы мы ни старались, как бы не экономили, какие бы хитрые счетчики и приборы не устанавливали – все равно какую-то денежку с нас обязательно сдерут. Квартплату-то по любому мы заплатим, хоть одна лампочка в доме должна быть, ну просто что бы мимо горшка не промахнуться ночью в туалете. Да и кастрюльку воды для жиденького супчика все одно набирать придется ежедневно. И холодильник должен иногда урчать, т.е. быть воткнутым в розетку, и помыться нужно и постирать…… в общем, вы понимаете…
Причем, что важно, все эти затраты в большей степени будут зависеть от размера нашего жилья, ну и еще от того, какие бытовые приборы в нашей квартире постоянно работают, к примеру тот же холодильник.
Таким образом, мы смело можем сказать, что вышеописанные финансовые траты это основные и обязательные траты на содержание жилья. Согласны?
Теперь ближе к делу, а точнее к телу. Вы не поверите, но у нас тоже есть обязательные ОСНОВНЫЕ траты в нашем организме. Согласитесь, ведь у нас врядли получится жить с неработающим сердцем, с отключенными легкими, с не включенным желудком и незадействованными прочими, но не менее важными внутренними органами. О, а еще ж мозг есть! Ух, чуть про него не забыли… Вот без мозгов-то еще как-то отдельным личностям таки удается прожить, а вот без мозга, увы никак!
В общем, все наши клетки должны поиться, кормиться, ремонтироваться, плодиться и воспроизводиться. И для этого им нужны еда, вода и материалы для ремонта и строительства, т.е. энергия и пластический материал. И даже если мы целыми днями валяемся на диване и ни хрена не делаем, то энергия нам все равно нужна! Причем, как и в случае с квартирой, чем больше ее площадь, т.е. чем больше наш вес и площадь тела, тем больше затраты на их содержание и больше нужно энергии.
Таким образом, ОСНОВНОЙ ОБМЕН ВЕЩЕСТВ – это то минимальное количество энергии необходимое мирно лежащему на диване бодрствующему человеку, при комфортной температуре воздуха, нормальной температуре тела и пустом желудке.
Почему именно при таких условиях? Вернемся в нашу квартиру. Какие затраты добавляются в нормальных жилищах в зиму и в особо жаркое лето? Ага, затраты на отопление зимой и на кондиционирование (охлаждение) помещений летом. В наших тельцах такие затраты организма называются затратами на терморегуляцию. Согласитесь, по собственному опыту, длительные жара или холод отнимают достаточно много сил и энергии. Впрочем, в современном мире, где ходят одежде и большую часть времени находятся в помещениях с комфортной температурой, затраты на терморегуляцию у человеков невелики и, как правило, в расчетах обмена веществ не учитываются, но знать и помнить о них мы должны и обязаны. Это что касается температуры воздуха.
Температура тела так же способна влиять на величину обмена веществ, ведь чем выше температура тела, тем быстрее в нашем организме происходят химические реакции. Например, повышение температуры тела всего на 1 градус приводит к увеличению затрат энергии примерно на 7-13% от основного обмена веществ. Это получается, что у больного с критической температурой в 42 градуса обмен веществ увеличивается где-то на 50%! Тут на фоне отсутствия аппетита при болезни быстренько исхудаешь. Дааа, отопление нынче дорого… Далее.
Теперь представьте август месяц, а лучше просто лето, ибо не силен я в огородничестве. Так вот, варенья, соленья, тушенья, копченья….. в общем, заготовки на зиму. Эх, сколько сил и времени они отнимают у заботливых хозяек. Эх…а как потеешь пока варенье варишь.. эх…а как устаешь закручивать эти крышечки на баночках. В общем, нелегкое это дело заготавливать и перерабатывать продукты питания.
Вы не поверите, но нашему организму тоже не легко достается, когда в него еду запихивают. Так что у нас тоже имеются затраты энергии во время еды. Попросту можно сказать, что наши организмы часть энергии от поступающей пищи расходуют на переваривание и усвоение этой самой пищи. Причем, одно дело огурцы закатывать, а другое капусту шинковать, согласны? Т.е. пища пище рознь и требует различных затрат калорий на свое усвоение. Так, например, легче всего усваиваются углеводы, а труднее всего (по калориезатратам) белки. По научному, затраты на переваривание еды называются «специфическим динамическим действием пищи» и составляют в среднем от 6% до 15% от размера основного обмена веществ. Кстати, динамическим называется потому, что расход энергии начинает увеличиваться через 15-30 минут после приема пищи, потом через 3-6 часов достигает максимума и продолжается в течение целых 10-12 часов. Вот почему основной обмен веществ измеряют на пустой желудок.
Что еще может происходить в нашей квартире? Да много всего интересного. Например, целая куча родственников или друзей периодически может нас «навещать», а теща или свекровь могут вообще чуть ли не прописаться. И вот тут уж не до экономии. Тут повышенные траты на газ, на воду и на электричество, да и в холодильник нужно продуктов больше и посуды потом мыть горы и мусор выкидывать и белье стирать опять же. В общем, сплошное разоренье и повышенные затраты. Тоже происходит и в нашем организме - у нас имеются энергозатраты на работу, на походы в кино и в клубы, на чтение и просмотр телевизора, и особенно много затрат калорий на физически нагрузки.
Давайте подытожим, расходная часть обмена веществ состоит из:
Затрат энергии на основной обмен веществ;
Затрат энергии на терморегуляцию (практически не учитывается врасчетах);
Затрат энергии на переваривание и усвоении пищи;
Затрат энергии на наше бытие: работу, сидение, стояние, гуляние, чтение, физическую нагрузку, в общем на любое действие, вплоть до шевеления левым мизинцем. Весь вопрос в количественном выражении этих шевелений.
Обмен веществ и физмат. Способы и методы расчета обмена веществ. Подсчет поступления энергии
И тут МАТ в ФИЗе - это не брань, это математика вперемежку с физикой!
Конечно же, многим пытливым умам в свое время хотелось посчитать - сколько же энергии мы получаем с пищей и сколько её же тратим на всяческие свои нужды.
Причем посчитать, сколько энергии содержится в нашей еде, оказалось достаточно просто. Вот только для этого пришлось еду взорвать, правда-правда! Пытливые умы придумали целую калориметрическую бомбу, в которой нещадно жгли и взрывали белки, жиры и углеводы. Что подумали эти хитрецы: если что-то будет гореть, значит, будет выделяться тепло. Тогда по количеству выделившегося тепла можно узнать - сколько было энергии в горящем веществе. Ага, а как посчитать тепло? Да просто! Взять определенный объем воды и посмотреть, на сколько градусов это тепло нашу жидкость нагреет. Собственно говоря, одна калория и есть не что иное, как количество тепла (энергии) необходимое для нагрева одного грамма воды на один градус Цельсия.
Остальное – дело техники! Так что по своей сути, калориметрическая бомба – это замкнутая очень прочная камера, погруженная в водяную баню. Как следует высушенную и точно взвешенную порцию еды засовывают в эту камеру, наполняют ее нужным количеством чистейшего кислорода (для полного сгорания продукта) и устраивают большой ба-бах! Тут же измеряют температуру воды окружающей камеру, делают вычисления и вуаля - вот они данные:
1гр углеводов при сгорании выделяет 4,1 ккал энергии;
1гр жира при сгорании выделяет 9,45 ккал энергии;
1гр белка при сгорании выделяет 5,65 ккал энергии;
Ага, тоже чувствуете, что где то нас мягко скажем обманули? Привыкли видеть другие цифры калорийности белков, жиров и углеводов, правда? Причем если по жирам и углеводам цифры вроде как близкие к «нормальным», то калорийность белка как-то не укладывается в привычные нормы. Но, на самом деле все правильно, на самом деле все так и есть. Дело в том, что внутри калориметрической бомбы все сгорает и взрывается в хлам, т.е. полностью и без остатка. Но, мы то с вами не бомба, и внутри наших организмов белок сгорает не полностью - одна его часть не сгорает, а выводится из нашего организма в виде мочевины. Вот она то и составляет 1,3 ккал из 5,65. Поэтому калорийность белка для организма равна 4,35 ккал.
И все равно, какие-то непривычные цифры калорийности, согласитесь? А все потому, что еще делают поправку на усвояемость белков, жиров и углеводов. Считается, что углеводы усваиваются на 98%, поэтому: 4,1ккал х 98%=4 ккал, жиры усваиваются на 95%, что составляет: 9,45ккал х 95%=9 ккал, и белки усваиваются на 92%, что составляет: (5,65-1,3) х 92%=4 ккал. Вот, уже похоже на наши родненькие цифры!
В тоже время, часто встречаются и такие данные калорийности: белки и углеводы – 4,1 ккал, жиры – 9,3 ккал. И хрен знает, какие из них вернее. Впрочем, не так уж это и существенно, ведь мы свою еду тоже не на ювелирных весах взвешиваем…
Итак, считаю, что с принципами определения светлыми умами калорийности поступающих в нас веществ мы разобрались, а как подсчитать сколько же мы тратим? >>
Обмен веществ и физмат. Способы и методы расчета обмена веществ. Подсчет расхода энергии
Тут конечно посложнее, ибо взрывать человеков в калориметрических бомбах как минимум больно и не гуманно, хотя для определения человеческих энергозатрат определенные экзекуции все же используются.
Так вот, существует два основных практических способа определения расхода энергии в нашем организме. Они носят гордое название методов: прямой и не прямой калориметрии.
Метод прямой калориметрии в общем то похож на калориметрическую бомбу: испытуемого загоняют в специальную герметичную и теплоизолированную камеру, по стенкам которой проходят трубы с водой. Ну а дальше схема та же: человек живет, внутри его организма расходуются белки, жиры и углеводы – выделяется тепло, которое, выделяясь из тела, нагревает воду, проходящую по трубам и т.д. Но все это хлопотно, массивно и дорого - потому как испытуемого как-то надо кормить, поить, подавать ему кислород, забирать углекислый газ и отходы его жизнедеятельности и при этом еще не дай бог улетучатся неучтенные килокалории тепла. В общем, сложный метод.
Значительно проще метод непрямой калориметрии. Ну, сами посудите: для чего мы дышим? Для того, что бы снабдить организм кислородом, в котором горят белки, жиры и углеводы. Значит, дышим мы для того, что бы загнать в организм кислород, а выдыхаем, для того, что бы вывести продукт горения - углекислый газ. Это конечно утрированно, но суть-то примерно такая. Получается, что зная количество вдыхаемого кислорода и выдыхаемого углекислого газа можно узнать и количество образовавшейся при окислении энергии. Всего то нужно напялить на человека маску, через которую подавать атмосферный воздух с учтенным содержанием кислорода и собирать в отдельный мешок воздух выдыхаемый, что бы измерить содержание в нем углекислого газа и оставшегося кислорода. Согласитесь, это проще, чем держать человека в камере!
Эх, но и в методе непрямой калориметрии все не так легко и просто, и тут тоже без подводных камней не обошлось.
Дело в том, что для окисления (читай горения) 1гр белков, жиров и углеводов требуется различное количество кислорода, да и количество энергии (калорий) образующихся из 1гр белков, жиров и углеводов тоже будет разное. Попросту говоря, при употреблении 1 литра кислорода будет образовываться различное количество тепла, в зависимости от того, что будет гореть: белки, жиры или углеводы! Есть даже такой термин - калорический эквивалент кислорода, т.е. количество тепла выделяемого при сжигании различных веществ в 1 литре О2.
Или сформулируем проблему еще по другому: использовали мы в общей сложности 3 литра чистого кислорода в своем организме. Как подсчитать сколько энергии мы получили если не знаем, что именно окислялось: белки и углеводы, выделяющие по 4 килокалории на 1 гр или жиры со своими 9 килокалориями? Понятно, что мы можем узнать в лаборатории с помощью той же бомбы, сколько кислорода требуется на окисление 1гр любого из этих веществ, но мы же не знаем кто именно из белков, жиров и углеводов горит в данный момент, а может они вообще одновременного окисляются? Аааа, что делать? Как узнать что горит (расходуется)?! Ааааа! А, вот тут то нам на помощь и приходит углекислый газ!
Оказывается что при горении белков, жиров и углеводов расходуется не только разное количество кислорода, но и выделяется разное количество углекислого газа! Ученые даже придумали такой показатель как дыхательный коэффициент. Дыхательным коэффициентом называется отношение объема выделенного углекислого газа (СО2) к объему поглощенного кислорода (О2) Так вот, оказывается, что этот самый дыхательный коэффициент разный при горении жиров, белков и углеводов.
Выяснилось, что при горении глюкозы (углеводов) дыхательный коэффициент равен 1. Это означает, что если посчитать все использованные молекулы кислорода, то их количество будет равно количеству молекул выдыхаемого углекислого газа.
При горении жиров, дыхательный коэффициент равен 0,7 - т.е. на 100 молекул СО2 требуется примерно 143 молекулы О2, ну, а при окислении белка дыхательный коэффициент примерно равен 0,8. Ага, это расчеты для чистых белков, жиров и углеводов, а при «смешанном горении» величина дыхательного коэффициента колеблется от 0,82 до 0,90 - в зависимости от преобладания тех или иных веществ в рационе испытуемого организма. Так что зачастую, для простоты расчетов, ученые решили использовать среднее значение дыхательного коэффициента равное 0,85. А так, для каждой величины дыхательного коэффициента рассчитан соответствующий ей калорический эквивалент кислорода, т.е. количество энергии образующийся с участием 1 литра О2.
Так вот, зная величину дыхательного коэффициента и общее количество потраченного кислорода по этим данным можно рассчитать общее количество потраченной энергии в определенный промежуток времени. Сложно? Ну, а что вы хотите – физмат!
Конечно, еще интересней узнать не только общее количество потраченной энергии, но и какое количество белков, жиров и углеводов эту энергию нам дало, т.е. что конкретно было использовано. Ну, тут еще сложнее и физматичнее вычисления будут, так как для выяснения этого дела нужно не только учитывать количество кислорода и углекислого газа, но и собирать и анализировать, пардон, нашу мочу. Помните, что часть белка не сгорает, а выводится с мочой? Ну! Значит, подсчитав количество его составляющих в моче можно рассчитать и его общее израсходованное количество белка. Ну а далее, зная это количество, можно рассчитать и количество сгоревших жиров и углеводов, составив нужные пропорции и решив уравнения с двумя неизвестными. Сложно?! Повторюсь: ну, а что вы хотите – физмат! И как вы понимаете, этот процесс наблюдения и расчетов далеко не быстрый, потому что, чем больше испытуемый надышит и написает, тем точнее будут результаты исследования. В таких исследованиях наблюдают не менее суток, так что 15-ти минутными тестами тут никак не обойтись
Обмен веществ и физмат. Основной обмен веществ. Необычно, но: от практики к теории
Мы уже говорили, что важнейшей частью нашего энергетического баланса является основной обмен веществ – ведь многие дальнейшие расчеты отталкиваются именно от этого показателя и многие диагнозы учитывают именно его значения. Мы даже говорили, при каких условиях происходят его измерения: помните мирно лежащего на диване человека, при комфортной температуре воздуха, нормальной температуре тела и пустом желудке?
Конечно же, каждого человека достаточно проблематично засунуть закрытую камеру, или напялить на него особую маску с мешком для сбора воздуха, что бы измерить его основной обмен веществ – этот человек как минимум будет отбиваться и сопротивляться, особенно если делать это ночью и в подворотне.
Поэтому доблестные ученые не покладая рук и масок провели большое количество опытов над добровольными добровольцами разного пола, веса, роста, возраста и размера.
В результате многочисленных опытов, наблюдений и бессонных ночей в подворотнях были выявлены определенные закономерности, которые и позволили создать некие математические формулы, с помощью которых можно с относительной точностью рассчитать величину основного обмена веществ. Величина ошибки тут колеблется в районе 5-8% от практически измеренного показателя уровня обмена веществ.
Так вот, что в среднем получилось у ученых: У среднего человека, среднего роста (примерно 165см), среднего веса (примерно 70кг), среднего возраста (около 35 лет), но не среднего, а мужского пола основной обмен веществ равен - 1ккал на 1кг массы тела в 1 час, ну или 1680ккал в сутки. У средних женщин с теми же средними характеристиками, основной обмен веществ, примерно на 10 % ниже, т.е. 0,9ккал на 1кг веса за 1 час или 1512ккал.
Конечно, такие расчеты не очень то интересны для большинства человеков, так как хоть и взяты средние данные, но поди еще найди такого усредненного гражданина, что б все эти средние данные совпали. По любому что-нибудь будет не так, что-нибудь не совпадет. Так что наш средний человек существо мифическое и вымышленное. Но мы то с вами реальные, мы то хотим нормальных формул!
Поэтому ученые не остановились на достигнутом, и стали разрабатывать новые и новые формулы, учитывающие вес, возраст, рост и другие характеристики.
Так появилась сложная в вычислениях формула Дрейера. Между прочим – это эксклюзив, и в Интернете правильного её написания вы не найдете, вот она:
Е осн. обм. в-в. = W0.5 / (K х A0.1333)
В этой формуле:
W- это ваш вес в граммах;
А - это ваш возраст в годах;
К - константа равная для мужчин 0,1015 и для женщин 0,1129;
Таким образом, например для 30-ти летнего мужчины весом 70кг вычисления будут следующими:
Е осн. обм. в-в. =70000 (вес в гр) в степени 0,5 деленное на (скобки открываются) произведение 0,1015 (константа для мужчин) и 30 (возраст) в степени 0,1333 (скобки закрываются). Хи-хи, можете, конечно, проверить, если получится, но лучше поверьте на слово. Основной обмен веществ этого господина будет 1656 ккал в сутки.
Трудновато считать? Ну, еще бы!
Поэтому появилась другая формула, формула Харриса-Бенедикта, учитывающая еще и рост человека.
Вот такая она:
Е осн. обм. в-в. = 66.5 + (13.75 х вес в кг) + (5.003 х рост в см.)- (6.775 х возраст) - для мужчин
Е осн. обм. в-в. = 655.1 + (9.563 х вес в кг) + (1.85 х рост в см) - (4.676 х возраст) - для женщин
Проверим для нашего испытуемого?
Е осн. обм. в-в. = 66,5+(13,75 х 70)+(5,003 х 165)-(6,775 х 30) = 1651 ккалория в сутки. Очень похоже!
Еще позднее появилась формула Маффина-Джеора, выведенная в 1990-м году. Вот примерно как она выглядит:
Е осн. обм. в-в. = 10 х вес(кг) + 6.25 х рост(см) - 5 х возраст + 5 -это для мужчин
Е осн. обм. в-в. = 10 х вес (кг) + 6.25 х рост (см) - 5 х возраст - 161 -это для женщин.
По этой формуле наш испытатель уже имеет 1586 калорий. Ну, а что вы хотите! Современный образ жизни влияет даже на основной обмен веществ!
Еще более точной может оказаться формула, основанная на показателе Массы тела без жира (Тощей массе тела). И это логично, так как теплопродукция жира (расход энергии жировой тканью) и, например, теплопродукция мышц (расход энергии мышцами) очень сильно отличаются. Вот принцип расчета:
19.7 х Масса тела без жира (тощая масса) + 413
Но тут встает вопрос: а как узнать массу тела без жира?
Оо-о-о, а она вычисляется по формуле:
Масса тела без жира ("Тощая масса") = Вес - (% жира х вес)
Но тут еще вопрос, а как тогда узнать процент жира? :)
Воооо, а он считается примерно так:
для мужчин:
% жира = ( 4.15 х обхват талии (в дюймах) - 0.082 х вес (фунтах)- 98.42 ) / вес (в фунтах) х 100
если в см и килограммах, то так:
% жира = ( 4.15 х обхват талии (см)/2,54 - 0.082 х вес (кг)/0,454- 98.42 ) / (вес (кг)/0,454) х 100
для женщин:
% жира = ( 4.15 * обхват талии (дюймы) - 0.082 * вес(фунты) - 76.76 ) / вес (фунты)*100
или в см и кг :
% жира = ( 4.15 х обхват талии (см)/2,54 - 0.082 х вес(кг)/0,454 - 76.76 ) / (вес (кг)/0,454) х 100
Давайте ради интереса посмотрим, как наш подопытный будет ощущать себя с 15, 20 и 25 процентами жира при прочих равных данных.
Ух, ты! Получается, что основной его обмен веществ:
при 15% жира равен 1585ккал в сутки;
при 20% жира равен 1516 ккал в сутки;
и при 25% жира равен 1447ккал в сутки.
Дааа! Есть над чем задуматься…
И напоследок, что бы уж совсем взорвать ваш мозг, еще одна интересная формула расчета основного обмена веществ, хи-хи!
Обмен веществ и физмат. Основной обмен веществ и площадь тела
Оказывается, что количество энергии, которую мы тратим на основной обмен веществ, различна у людей разного веса, пола и роста, даже если пересчитать ее на 1 кг их веса. Непонятно? Хорошо, давайте тогда вот так:
Если взять 1кг человека разного роста и веса, то количество калорий для поддержания основного обмена веществ в этом 1-м килограмме будет разным. Другими словами, обмен веществ 1 килограмма дяди Васи может серьезно отличатся от 1-го такого же килограмма дяди Сережи и уж тем более от 1-го килограмма тети Марины!
НО, если мы измерим дядю Васю, дядю Сережу и тетю Марину не в килограммах, а в квадратных сантиметрах, (т.е. найдем их площадь), то выяснится, что в пересчете на 1 квадратный сантиметр их затраты калорий на основной обмен веществ будут примерно одинаковы. Такую вот прямолинейную зависимость между величиной основного обмена и поверхностью тела вывел более 100 лет назад немецкий физиолог Макс Рубнер. В последствии выяснилось, что для более точных расчетов основного обмена веществ по площади человеков нужно делать поправки на их возраст и пол. Так, например, 1 м2 мужчины в сутки выделяет в среднем 948ккал.
Для определения площади поверхности тела используется вот такая мудреная формула:
R=W0,425 х H0,725 х 71,84
Опять же 0,425 и 0,725 - это степени, а W - масса тела в килограммах и Н - рост в сантиметрах. Результат получается тоже в см2 . Что бы перевести в м2 нужно полученное число поделить на 10000.
Обмен веществ и автогонки
По идее, и там и тут важна скорость. В автогонках со скоростью все достаточно понятно и просто до неприличия - сколько километров за час проехал - такая и скорость. А как быть со скоростью обмена веществ, что это вообще за термин? Так часто его упоминают, что, похоже, уже никто и не задумывается, что ж он означает то. Давайте-ка восполним этот пробел.
Итак, попробуем для начала дать общее определение:
Скорость обмена веществ – это количество калорий израсходованных за определенный промежуток времени.
Из этого определения сразу же следует первый вывод – скорость обмена веществ, это, не весь обмен веществ в совокупности, а лишь только расходная его часть, т.е. катаболизм.
Из этого можно сделать еще одно заключение: раз катаболизм, т.е. расход энергии у нас различен в разное время суток и очень сильно зависит от нашей физической активности, то лучше всего использовать в качестве временного периода не час, а сутки.
Но даже в этом случае, если мы будем сравнивать скорость обмена веществ ото дня ко дню, то она также будет разниться - ведь сегодня у нас была тренировка, завтра не было, а послезавтра мы вообще весь день в огороде кверху попой в грядке проторчали.
Получается, что каждый день скорость общего обмена веществ у нас будет разной. Без сомнения, это очень важные и нужные знания, ибо зная свои затраты в течение дня, недели или месяца мы можем спокойно рассчитать и свои энергетические потребности в еде. Мы же тут худеть собрались, правда? Мы же помним, что похудение возможно, только если катаболизм превышает анаболизм, т.е. если расход энергии больше, чем ее поступление. Значит чем больше скорость обмена веществ, тем лучше для похудения, все правильно? Ну, конечно!
Таким образом, если мы зададим себе вопрос: как увеличить скорость обмена веществ? - то уже сами сможем на него ответить - увеличить расход калорий в течение дня, т.е. больше двигаться и тогда скорость обмена веществ увеличится!
Как все просто оказывается! Правда гложат какие то смутные сомнения, что не совсем то имеется ввиду. Ведь и так понятно, что чем больше двигаешься - тем больше расходуешь, тоже мне новость! Мы то хотим похудеть, и, конечно же, готовы двигаться, но не по 24 часа ежедневно же! Хочется же увеличить скорость обмена веществ еще какими-то другими способами.
Ну, дайте посмотрим, что же еще мы можем увеличить. По идее, тут мы можем найти в себе много общего с автомобилем, и это не новость.
Вот смотрите:
От чего зависит скорость автомобиля: от силы нажатия на педаль газа, от объема двигателя, и от качества топлива.
Из чего складывается наша скорость обмена веществ: из работы выполняемой в течение суток, из основного обмена веществ и из затрат на усвоение пищи.
Получается, что нажатие на педаль газа равноценно у нас количеству и интенсивности физических нагрузок в течение дня.
Тогда объем двигателя равен нашему основному обмену веществ. Чем больше движок, тем больше он жрет бензина. Чем больше мы весим, тем больше наш основной обмен веществ, тем больше основной расход калорий.
Поэтому вводим еще одно определение, под названием скорость основного обмена веществ. Понятно, что скорость общего обмена веществ явно будет отличаться от скорости основного обмена веществ, потому что она в течение дня никак не меняется и напрямую от наших физических усилий не зависит. Вооот, это уже интереснее.
А как ее увеличить?
Ну, на самом деле, вариантов тут не много.
Мы уже знаем, что чем больше масса тела и чем больше площадь, тем больше основной обмен веществ. Не секрет, что если нам продолжать кушать с таким же аппетитом, то вес наш увеличится, а значит и увеличится и скорость обмена веществ. Но ведь мы то хотим обратного, мы то хотим вес уменьшить! Тупик? Вовсе нет. Да, увеличивая вес тела, мы увеличиваем абсолютную скорость основного обмена веществ. Но никто и не сомневается, что скорость основного обмена веществ 150кг человека будет значительно большей, чем у 75кг человека. Это абсолютные значения. А вот если мы возьмем и пересчитаем их скорость основного обмена веществ на 1кг веса, т.е. узнаем относительную скорость, то запросто может оказаться, что в пересчете на 1кг у более легкого человека скорость основного обмена веществ будет выше. Это окажется возможным при условии РАЗНОГО состава тела этих людей.
Что значит разного состава?
Ну вот: из чего состоит наше тело? Руки, ноги, голова, усы, лапы, хвост и т.д. Правильно, но это лишь одна из форм деления. Согласитесь, что также наше тело можно поделить и по его составу на: внутренние органы, мышцы, жировую ткань, скелет. Конечно же, каждый из этих компонентов будет потреблять различное количество калорий.
Так вот, при такой форме деления больше всего энергетических затрат у организма уходит на внутренние органы, потом на мышечную ткань и только потом, совсем чуть-чуть, на содержание жировой ткани.
Понятно, что мы не можем пока установить себе еще одно сердце или лишнюю пару почек, что бы увеличить затраты энергии на их деятельность и содержание, но ведь мы можем увеличить свою мышечную массу! Причем, даже если мы увеличим ее в ущерб жировой ткани, то скорость основного обмена веществ всё равно станет выше, так как килограмм мышц потребляет значительно больше энергии, чем килограмм жира. Для справки: скорость обменных процессов в мышцах в 3 раза выше, чем в жировых отложениях! Таким образом, опять возвращаемся к физкультуре. И тут спортивная жизнь оказывает свое влияние.
Конечно, это «прописные истины», но почему-то мы часто о них забываем…..
Так, что там у нас еще? А, само топливо! Думаю, не будете спорить, если я скажу, что чем качественнее топливо, заливаемое в бензобак, и чем выше октановое число бензина, тем лучше и быстрее едет автомобиль. К чему это я? Да к тому, что повлиять на скорость обмена веществ мы можем своей пищей. Помните про затраты калорий на усвоение белков, жиров и углеводов? Значит, если мы подберем правильную пище-бензиновую смесь, то наш автомобиль и организм поедут быстрее. Как это сделать, уже написано в ПРАВИЛАХ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ. Напомню лишь, что усвоение белка повышает скорость основного обмена веществ на 30-35%, жиров на 4-14% и углеводов на 4-7%, в зависимости от типа продуктов их содержащих. Конечно же, видя эти цифры, для повышения скорости обмена веществ хочется питаться только белками (не бЕлками, а белкАми), но уверяю вас – это не лучший вариант. Как и в случае с автомобилем, если заливать в него топливо, не предусмотренное конструкторами, пусть даже с более высоким октановым числом – с двигателем могут произойти всяческие неприятности. Поясню для дам, которые не вдаются в тонкости автомобилестроения: жарить курицу нужно на таком огне, какой рекомендован в рецепте. Иначе при слабом огне она не прожарится, а при слишком сильном огне - курица просто сгорит.
Ну, считаю, что разобрались и усвоили.
Так вот, все выше перечисленное - это и есть основные естественные способы изменения скорости обменных процессов в организме. Здесь не рассматриваются изменения скорости обмена веществ, связанные с гормональным балансом в организме - думаю, что это еще одна большая тема для обсуждения.
Для справки: Самостоятельно определить свою скорость веществ, мягко скажем, затруднительно. Ну, допустим, ввели вы свои данные в калькулятор, или самостоятельно рассчитали свой обмен веществ по формулам, получили какое-то значение. А дальше то что? Как понять нормальный у вас обмен веществ, замедленный или, наоборот, ускоренный? Нужно же вашу полученную цифру сравнить с чем-то, с какой-то точкой отсчета. Где ее взять? А вот для этого в медицинских учреждениях и проводят практическое измерение скорости обмена веществ с помощью прямой и непрямой калориметрии. И уже потом сравнивают расчетную цифру с фактически полученной. Если расхождение больше 10%, то тогда уже можно говорить об отклонениях от нормы в скорости обменных процессов. По-другому никак. Все остальные косвенные признаки изменения скости - это зачастую домыслы, предположения и субъективные ощущения, не более того.
А вот интересно, задумывались вы, что реально происходит в нашем организме при снижении или увеличении скорости обмена веществ, задумывались ли вы, как скорость обмена веществ может влиять на продолжительность нашей жизни?
Обмен веществ и продолжительность жизни
Тема животрепещущая и отчасти спорная, но от этого не менее интересная.
Давайте взглянем на продолжительность жизни под нашим углом, то есть со стороны обмена веществ.
Но сначала ответим на вопрос: что происходит с любым организмом при увеличении или снижении скорости обмена веществ с точки зрения его физиологии? Ну, правильно! При снижении скорости обмена веществ организм, грубо говоря, начинает работать медленнее: снижается частота и интенсивность биений сердца, уменьшается частота и глубина дыхания, в общем, замедляются все физиологические процессы. Значит, при увеличении скорости обмена веществ, все ускоряется, согласны? А то!
Так вот, представьте себе какую-нибудь мышку-нарушку, сердце которой бьется с частотой 600 ударов в минуту и которая бегает по своей норке делая ежеминутно около 150 вдохов. Да-да, это абсолютно реальные цифры. Представили?
Теперь представьте себе с большого, неспешного слона, делающего всего 6 вдохов в минуту при частоте сердцебиений порядка 30 уд/мин. Представили и его? Молодцы! У вас хорошее воображение!
Интересно, что может быть общего у 35-ти граммовой мыши и 5-ти тонного слона? А общее у них то, что количество входов мыши и количество вдохов слона за всю их разную жизнь примерно одинаково. Так же примерно одинаково и количество сердцебиений этих животных за все время их жизни. Другими словами, физиологически и слон и мышь проживают одинаковую по продолжительности жизнь. Но в годах длина их жизни, конечно же, существенно разнится – у мышки 3,5-4 года, у слона 70-80лет.
У мыши, скорость обмена веществ в десятки раз выше скорости обмена веществ слона. Выходит, что мышь живет столько же, сколько и слон, просто живет она намного быстрее. Получается, что за свою жизнь и мышь и слон должны потратить примерно одинаковое количество энергии, в пересчете на 1 грамм, конечно же.
Помните, мы уже говорили о немецком физиологе Максе Рубнере. Так вот, еще в тысяча девятьсот лохматые года он пришел к выводу, что мерилом всех жизненных процессов служит энергия. Он так и написал: "Все животные достигают фазы окончания развития после того, как потребят одинаковое количество энергии на килограмм массы".
Попросту говоря, как только живой организм израсходует отпущенное ему природой определенное количество энергии, он погибает. И тут самое легкое сравнение идет с обыкновенной батарейкой - когда полностью расходуется ее заряд, батарейку просто выкидывают. Ученые даже вывели цифру - порядка 200 ккал на 1гр веса на всю жизнь, для млекопитающих. Вот уж право не знаю, верить этой цифре или нет.
Получается, что чем выше скорость обмена веществ - тем короче срок жизни у животного. А отчего зависит величина обмена веществ, согласно правилу того же Рубнера? Правильно! От площади поверхности организма и его массы!
Согласно формулам, масса организма увеличивается пропорционально размерам тела, взятым в кубе, а площадь - в квадрате. Если перевести эти умные слова на простой, человеческий язык, то получается, что слону для поддержания своей температуры тела необходимо значительно меньше энергии, чем такому же по весу количеству мышей. Все потому что при одинаковом весе слона и мышей, общая площадь тела этих мышей будет значительно больше, чем площадь поверхности тела слона. Другими словами: 5-ти тоннам слона нужно значительно меньше энергии, чем 5-ти тоннам мышей. Поэтому слону и не нужна такая высокая скорость обмена веществ, какая нужна мышам. Бедные мышки, быстро исчерпав выделенную на их мышиную долю энергию, погибают, в то время как слон неспешно расходует свои запасы.
Конечно же, как и в любом правиле, тут тоже есть свои исключения. Например, те же самые человеки, т.е. мы с вами должны, согласно этим расчетам, жить лет 30-35, не более. Все потому, что мы, например, явно крупнее собаки, но гарантированно мельче лошади. Собаки живут 15-20 лет, а лошади могут прожить лет 30-40. Но продолжительность жизни людей далеко за 60 лет! Как так? Неувязочка! Возможно! Правда не стоит забывать, что у нас худо-бедно развита медицина, да и условия жизни очень сильно стали отличатся в последние столетия от природных. Кроме того, у нас самый большой мозг, относительно нашего тела, конечно же. Поэтому у ученых и есть предположения, что развитый мозг позволяет лучше контролировать процессы жизнедеятельности внутри организма, а значит, благодаря ему существенно увеличивается и продолжительность жизни. Впрочем мы не о мозге, а о скорости обмена веществ.
Интересно, вы уже поняли, куда я клоню? Вы уже начали задумываться над тем, а так ли нам нужно увеличивать скорость своих обменных процессов? Вы уже начали сомневаться в пользе физических упражнений, которые ускоряют наш обмен веществ? Вы уже хотите целыми днями лежать на диване, экономя каждую калорию? Зря! Зря и Зря!
Все сложнее и проще одновременно. Да, во время физических нагрузок увеличивается частота дыхания, увеличивается количество сердцебиений и увеличивается расход калорий, НО вы же не будете спорить с тем, что в целом, правильно дозированные физические нагрузки приводят к снижению частоты сердечных сокращений, уменьшению частоты вдохов и вообще, оптимизации работы всех органов и систем организма, что в итоге, в долгосрочной перспективе, экономит наши энергетические запасы и продлевает нашу жизнь! Согласны?
А что будет, если мы будем сутками лежать на печи и экономить каждую калорию, покрываясь очередным слоем жирка, как годовыми кольцами деревья? Да, без сомнения, мы снизим скорость обменных процессов, но получим такой букет сопутствующих заболеваний, который не только не продлит нашу жизнь, и даже не только сделает ее короче, сколько сделает жизнь не комфортной в физическом, психическом и моральном плане. Оно вам надо?
Так что не нужен нам ни медленный обмен веществ, ни быстрый, а нужен нам НОРМАЛЬНЫЙ обмен веществ!
Всё!
Комментариев нет:
Отправить комментарий