Суммарная реакция расщепления глюкозы до углекислого газа и воды выглядит следующим образом:
С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт (тепловая энергия)
Одна молекула глюкозы заряжает 38 «батареек», то есть восстанавливает 38 молекул АТФ. Неплохо, но в идеале их могло бы быть 95 (если бы усваивалась вся извлекаемая из молекулы глюкозы энергия).
Молекула АТФ
Зачем вообще нужна АТФ?
Почему бы природе не устроить так, чтобы живые организмы напрямую использовали содержащуюся в глюкозе энергию? Выше уже говорилось о том, что молекулы АТФ нужны для транспортировки энергии от места высвобождения и связывания к месту использования. Но почему бы не доставлять к месту использования непосредственно молекулы глюкозы? Они же мельче, чем молекулы АТФ.
Дело в том, что, с точки зрения клеточных реакций, при окислении молекулы глюкозы выделяется очень много энергии, гораздо больше, чем нужно для питания одного клеточного процесса. Молекулу глюкозы образно можно сравнить с оптовым складом энергии, а АТФ – с розничной фасовкой товара.
Обмен жиров (липидов), углеводов и белков можно охарактеризовать одной фразой: «съеденные полимеры расщепляются на мономеры, из которых организм вырабатывает нужные ему полимеры».
Все знают, что запасы энергии животные организмы откладывают в виде жиров.
[57] И это совершенно правильно, ведь жиры – это наиболее энергоемкая группа органических веществ. Однако в организме животных наряду с жирами существует и другая форма энергетического запаса – углеводная. Это гликоген, похожий на крахмал углеводный полимер, состоящий из множества молекул глюкозы. Он представляет собой форму запаса глюкозы у животных.
Вот зачем нам нужен гликоген? Неужели мы не можем обойтись без его запасов в клетках печени и скелетных мышц, а также и в других клетках? У нас же есть жировой запас, более энергоемкий, чем углеводный…
Энергоемкость – дело хорошее. Удобнее, а, значит, выгоднее постоянно таскать на себе энергию в виде жиров, а не в виде углеводов. Но есть одна загвоздка – извлечение энергии из жиров представляет собой довольно длительный процесс. Расщепить гликоген на глюкозу, а глюкозу на воду и углекислый газ гораздо быстрее. А «успех – это успеть», не так ли? Гликоген представляет возможность быстрого получения энергии, а уже следом за ним «подтягиваются» жиры. Основной энергозапас мы храним в компактных жирах, а запас «немедленного реагирования» – в гликогене. Это очень мудрое распределение, потому что в жизни бывают ситуации, когда до расщепления жиров можно просто не дожить. Например – при встрече с медведем в тайге или с грабителем на ночной улице. В экстремальных ситуациях можно надеяться только на глюкозу с гликогеном, а не да «долгоиграющие» жиры.
Не надо путать основной источник энергии с основной формой ее запаса! Основным источником энергии в нашем организме являются углеводы потому, что их доля в суточном рационе вдвое превышает вместе взятые доли белков и углеводов. Если кто не в курсе, то рекомендуемое врачами и природой соотношение белков, жиров и углеводов в рационе здорового взрослого человека составляет 1:1:4.
Обратите внимание на то, что жиры, полученные с пищей, не могут непосредственно сразу же откладываться в виде запасов. Пищевые жиры в организме расщепляются, а про запас откладываются те жиры, которые синтезируются организмом из продуктов расщепления пищевых жиров.
Напрашивается вопрос – зачем организму нужно тратить время и ресурсы сначала на расщепление пищевых жиров, а затем на синтез своих собственных жиров? Не проще было бы сразу откладывать то, что получено с пищей?
Нет, не проще!
Во-первых, жир жиру рознь. Жиры – это общее название для большой группы веществ, отдельные представители которой весьма сильно отличаются друг от друга по строению и свойствам. Клетки жировой ткани генетически «настроены на определенную волну», то есть способны накапливать конкретные виды жиров, свойственные данному биологическому виду. Жир человека и жир свиньи отличаются друг от друга так же, как «Война и мир» отличается от «Преступления и наказания» (несмотря на то, что оба этих романа входят в число классических произведений русской литературы).
Во-вторых, жиры не могут циркулировать в крови, потому что это опасно для жизни. Жир нерастворим в воде и, соответственно, не может растворяться в состоящей из воды плазме крови. Молекулы однородных жиров в водной среде могут группироваться вместе, образуя жировые шарики. Вспомните про «пятна» жира на поверхности супа, чтобы представить, какие крупные конгломераты могут образовывать жиры. Иногда весь жир, находящийся в тарелке с супом, сливается в одно большое пятно. Так вот, эти шарики жира могут закупоривать кровеносные сосуды (по-научному это называется «жировая эмболия»). В результате такой закупорки участки органов, а то и все органы целиком, лишаются питания и отмирают. Если страдают такие жизненно важные органы, как головной мозг, сердце или легкие, то дело может закончиться не просто болезнью, а смертельным исходом.
Но на наше с вами общее счастье жиры расщепляются в желудочно-кишечном тракте на молекулы глицерина и жирных кислот, которые всасываются в кровь и циркулируют с нею по организму, не нанося ему вреда. Глицерин растворим в воде, а молекулы жирных кислот, большинство которых в воде не растворяются, в капли собираться не способны и потому не могут закупоривать сосуды.
Глава восьмая. Организменный уровень организации
Что такое организм?
Можете дать свое собственное определение прежде, чем читать дальше.
Академик Владимир Иванович Вернадский характеризовал организм как «биохимическую отдельность живого вещества биосферы». Другой академик – Иван Петрович Павлов, выражался иначе: «организм – это в высочайшей степени саморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, восстанавливающая, поправляющая и совершенствующая система».
