Конечно, рассчитывать самому себе необходимый рацион питания очень сложно (если учитывать все энергетические расходы и поступление энергии с пищей). Для расчетов существуют таблицы, которыми пользуются специалисты по составлению рационов – диетологи, с которым и надо проконсультироваться, если у вас есть проблемы с весом (они могут быть вызваны каким-то основным заболеванием, которое и надо лечить в первую очередь). Если же их нет, то вполне можно самостоятельно пользоваться таблицами, приведенными в приложениях 2 и 3, а также таблицами, которые можно найти во множестве источников.

Эти выкладки были приведены здесь, в принципе, только для того, чтобы было понятно, что такое, собственно, калорийность пищи, и какое отношение имеет она к энергетике организма.

Между прочим, калорийность пищи определяют, просто сжигая ее в калориметре с водяной баней.

В книге довольно много места уделено питанию, физическим упражнения и болезням, возникающим из-за избытка первого и недостатка второго. Между тем, питание и физические нагрузки – это две стороны одной медали, и называется эта медаль открытой энергетической системой.

Действительно, мы едим органическую пищу, пьем воду, вдыхаем кислород, и только за счет этого имеем возможность двигаться, думать – вообще существовать.

Первая мысль, которая, при этом возникает: пищу мы закладываем в организм, который представляется в этом случае каким-то подобием топки, где сгорает (в атмосфере кислорода) поглощенная нами еда, производя энергию.

Суммарное уравнение, вроде бы, подтверждает такой взгляд. Основное топливо организма – глюкоза, имеющая формулу С6Н12О6. В ходе ее сгорания образуется вода, Н2О, и углекислый газ, СО2. Вроде бы все правильно, как в костре, где горят деревяшки, представляющие собой целлюлозу, то есть полимер той же глюкозы. Сначала выделяется водяной пар, дерево обугливается – обнажается углерод (в результате лишения углеводов воды), который, далее, и сгорает с образованием углекислого газа.

Однако, у костра можно греться в холодную осеннюю ночь, ибо температура сгорания древесины, в среднем, равна приблизительно 900 градусов, а воспламеняется она при температуре около 300 градусов. В организме человека, да и не только человека, а представителя любого другого биологического вида, за исключением червей Дюны, таких температур нет. Окисление происходит на холоде, так как в самых горячих местах нашего тела температура не превышает тридцати восьми градусов. Даже если учесть, что все реакции в нашем организме катализируются ферментами, невозможно понять, как может углерод сгорать при такой низкой температуре.

Значит, биологические системы научились каким-то образом обходить законы термодинамики? Оказывается, нет, но они пошли другим путем. Думается, читателю будет интересно разобраться, как это происходит.

Начнем мы с первого этапа – проникновения глюкозы внутрь клеток. Мы уже знаем, что для этого нужен инсулин. Предположим, что его достаточно, и это событие – вхождение глюкозы в клетку произошло.

Надо сразу оговориться, что глюкоза не является единственным источником энергии. Вторым по значимости источником является жир, точнее жирные кислоты, отщепляющиеся от нейтрального жира – эфира глицерина и жирных кислот. Однако, конечные этапы окисления жирных кислот не отличаются от конечных этапов окисления глюкозы, просто эти вещества проходят разные предварительные стадии подготовки к процессу, называемому окислительным фосфорилированием. Что это такое, будет понятно в конце рассказа.

В принципе, любое органическое вещество в организме может в результате химических превращений стать источником энергии, даже белки, которые в норме основным источником энергии никогда не являются.

Но не будем отвлекаться. Итак, глюкоза находится в клетке.

Для того, чтобы глюкоза могла вступить в дальнейшие реакции, к ней присоединяются два остатка фосфорной кислоты, и образуется глюкозо-1,6-дифосфат. Зачем это нужно?

Здесь мы сделаем небольшое отступление и разберемся, как вообще происходит обмен энергии в живой клетке, а, значит, и в живом организме вообще. Надо еще раз вспомнить, что организм – это конфедерация отдельных, в общем, достаточно автономных одноклеточных организмов, получающих, правда, питание, не из водоема, а из играющей его роль крови.

Для работы клеток используется химическая энергия, запасенная в связях между атомами и молекулами. Как утверждают в курсах химии, эта связь может быть ковалентной и не ковалентной, например, водородной (то есть электрической). При разрыве связей высвобождается энергия (энергия в физике определяется как способность совершить работу, и измеряется в тех же единицах). Она может высвободиться в виде тепла, а может пойти на образование другой связи, то есть на образование нового вещества. Так все и происходит – обмен энергией в организме неотделим от обмена веществ.

Есть в клетке и специальные соединения, которые играют роль поставщиков энергии для химических реакций синтеза, а сами образуются в ходе реакций расщепления, за счет выделяющейся при этом энергии. К этим соединениям относятся такие вещества, как креатинфосфат (о котором сторонние люди едва ли когда-нибудь слышали) и аденозинтрифосфат, он же, сокращенно, АТФ. Об этом соединении слышали все (во всяком случае, лет тридцать назад о нем, точно, все знали, потому что его очень охотно кололи внутримышечно, пока не поняли, что при таком введении от него нет никакого толка), так как АТФ называют энергетической валютой клетки. Чем больше в ней АТФ, тем интенсивнее идут в ней процессы синтеза необходимых веществ. АТФ передает энергию, отдавая другим соединениям фосфатную (фосфорильную) группу. Не вдаваясь в подробности, скажу, что активность многих (лучше сказать, почти всех) ферментов (катализаторов) биохимических реакций стимулируется присоединением фосфата, так как он меняет их конфигурацию и сродство (способность захватывать) к реагентам. Но откуда в клетке берется АТФ?

Вот этим вопросом мы сейчас и займемся.

Правда, еще одно замечание. Энергия в клетке генерируется за счет окисления. Что это такое? Мы знаем, что одним из самых сильных окислителей в природе (если не считать фтора) является кислород, и окисление вещества – это его соединение с кислородом. Но это не всегда так, а иногда и совсем не так. Для окисления кислород нужен не всегда. Например, есть организмы (их называют анаэробными), для которых кислород – смертельный яд, но окисление в их клетках, тем не менее, происходит. Так вот, как известно, все вещества состоят из атомов, а атомы из ядер, вокруг которых обращаются электроны. Нас сейчас не будут интересовать подробности, но ядро заряжено положительно, а электрон несет элементарный отрицательный заряд. Окисление атома или молекулы происходит, когда он или они отдают электроны. Таким образом, вещество, теряющее электрон, окисляется, а вещество, электрон приобретающее – восстанавливается.

Следовательно, окисление и восстановление могут происходить и в отсутствие кислорода. Больше того, одна часть органической молекулы может, при определенных условиях восстановить сама себя – то есть одна часть окисляется, отдавая электрон другой части.