1) Первый закон термодинамики: энергия может быть преобразована из одной формы в другую, но не может быть создана или уничтожена.
2) Сколько существует видов энергии? Многие: электрические, излучающие, механические ... чтобы ответить на этот вопрос, мы должны прежде всего сосредоточиться на химической и тепловой энергии.
3) Поскольку многие ее формы взаимозаменяемы (см. Пункт 1), энергию удобнее выражать одной единицей энергии. Хотя единиц энергии много, в биологии чаще всего используются килокалории (ккал) и килоджоули (кДж). когда мы говорим о калориях, мы говорим об энергии, не обязательно о тепловой энергии !!
4) Человеческое тело - это тепловой двигатель, сжигает ли оно питательные вещества, как обогреватель, для производства энергии? Конечно, нет; человеческое тело использует питательные вещества (потенциальную химическую энергию) для получения потенциальной химической энергии, быстро доступной по мере необходимости, посредством синтеза АТФ. Во время этого трудоемкого процесса неминуемо теряется значительная часть энергии (около 60%) в виде тепла.
5) Почему АТФ - это молекула с потенциальной химической энергией? Потому что химически нестабильна, как камень на краю пропасти: «просто толчок», и он высвобождает большое количество энергии (это основная идея). Очевидно, что не весь АТФ вырабатывается и используется мгновенно, но скорость синтеза и использования зависит от метаболических требований.
6) Таким образом, начиная с источника потенциальной химической энергии (питательных веществ), организм получает потенциальную химическую энергию (АТФ), которая, в свою очередь, используется для производства химической энергии (необходимой, например, для активности ферментов, регулирующих различные клеточные реакции. ), кинетика (потому что человеческое тело движется) и т. д. Часть энергии «теряется» в виде тепла (кавычки, потому что это тепло необходимо для жизни организма, о чем свидетельствует озноб, во время которого один добровольно потребляет химическую энергию для выработки тепловой энергии; химические и ферментативные реакции, по сути, чрезвычайно чувствительны к температуре). В случае необходимости человеческое тело также имеет способность накапливать значительное количество энергии, синтезируя новые питательные вещества и откладывая их в качестве резерва (гликоген и резервные триглицериды). Все жизненные процессы связаны с преобразованием энергии!
7) Когда человеческое тело здорово, это машина, граничащая с совершенством. Следовательно, мы должны ожидать, что количество энергии, «потерянной» в виде тепла, пропорционально количеству выделяемой химической энергии. Как уже было сказано, тепло, производимое человеческим телом, отражает его метаболическую активность: если мы много бегаем, производство энергии увеличивается, следовательно, вырабатываемое тепло и скорость, с которой оно удаляется, также увеличиваются (внутренняя температура, как упомянутые, должны оставаться почти постоянными).
8) ПОСЛЕ ДАННОГО ОБЯЗАТЕЛЬСТВА
9) Чтобы оценить потребность в пище, необходимую для удовлетворения энергетических потребностей организма, необходимо, с одной стороны, определить количество химической энергии, содержащейся в пище, а с другой стороны, количество энергии, которое организм потребляет во время свою деятельность.
10) В результате полного окисления in vivo пальмитиновой кислоты (жирной кислоты) до CO2 и H2O в общей сложности производится 131 молекула АТФ; пара молекул тратится на активацию жирной кислоты. В конце концов, в результате бета-окисления одного моля пальмитиновой кислоты (256 граммов) получается 129 моль АТФ, определенное количество CO2 и определенное количество воды.
11) Если мы сжигаем грамм жира в калориметрической бомбе, при сгорании требуется потребление кислорода и образуется углекислый газ и вода (как это происходит в организме). Отсюда следует, что человеческий организм получает такое же количество пальмитиновой кислоты из «энергия того, что выделяется при сгорании, конечно, не в виде тепла, но количество энергии, полученное также с учетом количества, рассеянного в виде тепла, всегда одно и то же (помните первый пункт?!). А именно 9,45 Ккал. Однако с этой скоростью необходимо вычесть калорийность, потерянную на переваривание и метаболизм жиров. По этой причине потребление энергии липидами составляет примерно 9 ккал на грамм, что немного ниже, чем при сгорании. Если учесть, что моль АТФ вырабатывает 7,3 ккал, из 256 граммов пальмитиновой кислоты мы получаем «потенциальную химическую энергию около 941,7 ккал», поэтому около 60% «потенциальной энергии» теряется в основном в виде тепла и небольшая степень для переваривания и метаболизма жирных кислот.
12) Установлено, что человеческий организм получает из пищи такое же количество энергии, которое они вырабатывают при сжигании в калориметрической бомбе (для белков, на самом деле, обсуждение более сложное, но здесь не место говорить об этом) - al за вычетом количества энергии, потерянной на их переваривание и метаболизм - вопрос о том, как установить суточное потребление энергии организмом, остается открытым. Для этого используются разные методы, такие как прямая калориметрия (оценка расхода энергии, начиная с измерения рассеивания тепла от объекта, помещенного в соответствующим образом оборудованную комнату) и косвенная (оценка расхода энергии посредством измерения изменений в концентрация «кислорода и углекислого газа в дыхательных газах»
