Все мы слышали теорию о том, что у людей с избыточным весом медленный обмен веществ, но попросите сторонника этой теории объяснить вам, как и где именно он медленный, и он посмотрит на вас, как удивленная форель.
Древние греки были убеждены, что сердце это печь, вырабатывающая тепло, а Лавуазье считал, что обнаруженные им реакции происходят в легких. После его смерти, другому немецкому физиологу Эдуарду Пфлюгеру потребовалось почти столетие на то, чтобы осознать, что огонь жизни пылает в каждой клетке, а не только в сердце, легких и любом другом органе.
“Кислород должен проникать повсюду в организме, где есть жизнь, – писал он в 1872 году. – а жизнь есть повсюду”.
По мере совершенствования микроскопов выяснилось, что крошечные клетки, из которых мы состоим, все еще астрономически огромны по сравнению с атомами и молекулами. Клетки заполнены еще более мелкими каплями, называемыми органеллами, которые удерживаются на месте структурными волокнами и лабиринтами мембран, ведущих к ядру.
Именно в ядре находится чудесная молекула ДНК со всеми инструкциями по созданию другой клетки, точно такой же, как та, в которой она хранится. Типичная клетка имеет диаметр примерно в две сотых миллиметра. Если вы представите, что она каким-то образом разрослась до размеров футбольного поля, то одна молекула глюкозы будет размером с песчинку,
а если вы растянете молекулу ДНК, чтобы как следует ее рассмотреть, то в ширину она будет около пяти миллиметров, а в длину сможет достичь примерно пяти тысяч километров.
Если бы вы проследили за молекулой глюкозы с момента ее попаданию в клетку, то увидели бы, как она разделяется пополам, образуя две новые молекулы, называемые пировиноградной кислотой.
И, если бы вы продолжили наблюдать, то увидели бы, как обе половинки исчезают в коричневатой капле размером примерно с воздушный шар. Эта капля называется митохондрией и в каждой вашей клетке их десятки, сотни и даже тысячи.
Если бы вы могли проследить за молекулами кислорода, которые вы вдыхаете, вы бы увидели, что большая их часть также поступает в митохондрии, а оттуда выходят уже молекулы углекислого газа.
Если бы мы могли увеличить митохондрию до размеров воздушного шара, пропорционально сохранив все напряжение, в ней существующее, получилась бы молния размером с воздушный шар – в ней было бы пятьсот тысяч вольт. Этот огромный электрический потенциал заставляет атомы и молекулы внутри них двигаться удивительными способами, точно так же, как огромное напряжение в генераторе Ван дер Граафа может заставить все волосы у вас на голове встать дыбом.
Митохондрии
Около девяноста процентов энергии, которую вы получаете из пищи, высвобождается в результате реакций, происходящих внутри митохондрий. Это двигатели практически всех клеток вашего организма (за исключением эритроцитов – это единственные клетки, в которых митохондрий нет).
Под капотом у автомобиля имеется одна “митохондрия”. В большинстве ваших клеток их сотни, в некоторых тысячи.
В одной клетке печени содержится от тысячи до двух тысяч митохондрий, они занимают 20-25% всего доступного клеточного пространства. Клетки сердечной мышцы примерно на 40% состоят из митохондрий.
По размеру митохондрии похожи на большинство бактерий, которые намного меньше человеческих клеток. Они были “открыты” в 1890 году немецким патологом Рихардом Альтманом, который заметил, что они есть повсюду в наблюдаемых им клетках. Альтман назвал их “биобластами”, потому что посчитал, что это автономные элементарные организмы, живущие внутри клеток. Его гипотеза в то время вызвала резкую критику, но оказалось, что он был прав.
Название “митохондрия” было предложено в 1898 году немецким микробиологом Карлом Бендой, который составил это слово из греческих mitos, что значит “нить” и chrondos, “гранула”. В семидесятых годах двадцатого века дальновидный американский биолог Линн Маргулис предположила, что все митохондрии в клетках растений и животных когда-то были свободноживущими организмами, возможно, бактериями, а затем их поглотила более крупная клетка. Но оба организма не умерли, а, по счастливой случайности, каждый из них только выиграли от союза. Митохондрии продолжали расти и делиться, так что, когда более крупная отдельная клетка тоже разделилась, дочерняя клетка унаследовала часть новых обитателей. Теория Маргулис называется теорией эндосимбиоза, а мы теперь знаем, что
ДНК митохондрий совершенно отлична от двойной спирали, которую мы наследуем в момент зачатия. Но на этом загадки, с ними связанные, не заканчиваются.
Движение сперматозоидов обеспечивают также митохондрии – на одну клетку их около семидесяти пяти. Те митохондрии, что послужили движущей силой самого первого этапа вашего жизненного пути, вместе со сперматозоидом попали в яйцеклетку, но, вскоре после зачатия, произошло нечто странное. Все митохондрии из отцовской клетки были уничтожены ферментами клетки материнской. В ваших клетках исключительно митохондрии, отделившиеся от материнских клеток, от отцовских нет ни одной. Точно так же все митохондрии в клетках вашего отца – от его матери, в них нет ни одной от вашего деда по отцовской линии.
Мужчины для митохондрий – полный тупик.
Друзья, приглашаю Вас в свой Телеграмм канал, где даю много полезной информации, которую вы не найдете в свободном доступе. Подписаться https://t.me/Schoolbormental
Судьба вдыхаемого кислорода
Каждый ребенок знает, что люди вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ, поэтому кажется логичным, что “O2” в “CO2”, выдыхаемом нами углекислом газе, возникла из попавшего в организм при вдохе воздуха, но, как часто бывает с интуицией, в делах матери-природы она совершенно бесполезна.
Приготовьтесь по настоящему удивиться!
Почти все атомы кислорода в выдыхаемом вами углекислом газе произошли из молекул воды, которую вы выпили и получили с едой. Если бы вы могли отследить атомы кислорода, которые вы вдыхаете, вы бы увидели, что они, в конечном итоге, попадают во внутреннее пространство митохондрий. Чтобы лучше представить, как это происходит, представьте себе воздушный шар внутри воздушного шара. Так выглядят митохондрии. Внешний шар надутый, внутренний – сморщенный. Кислород, который вы вдыхаете, попадает именно в него. И, конечно, сделан он не из резины, а из фосфолипидов с примесью холестерина, толщина которых – не больше, чем две молекулы. В этой внутренней митохондриальной мембране находится фермент, называемый цитохромом C. Он захватывает молекулы O2, которые вы вдохнули, и волшебным образом расщепляет их пополам. В результате получаются два сверхактивных атома кислорода, которым ужасно хочется прилипнуть к другим атомам.
Биохимики обозначают их вот так: 1/2O2, что выглядит несколько избыточным, потому что одна вторая от чего-то – это всего лишь половинка, но дает некоторое представление об удивительной судьбе вдыхаемого нами кислорода. К каждой 1/2O2 прилипают два атома водорода, в результате чего образуются две совершенно новые молекулы H2O. Другими словами, газообразный кислород, который вы вдыхаете, преобразуется в жидкую воду. Но тут возникает новый вопрос: откуда взялись эти два атома водорода?
Если вам что-то известно о катастрофе, произошедшей с дирижаблем “Гинденбург” в 1937 году, в ходе которой погибли тридцать пять из девяноста семи пассажиров, находившихся на борту, то вы знаете, что водород – чрезвычайно легковоспламеняющийся газ.
Когда две части газообразного водорода смешиваются с одной частью газообразного же кислорода, получается химический хаос. И пусть это не так очевидно на кадрах с горящим огромным дирижаблем, но свет и тепло взрыва – это энергия, которую выделяют молекулы водорода, врезающиеся в молекулы кислорода, чтобы образовать совершенно новые молекулы... воды.
Всей цепочке можно подвести следующий итог:
2 H2 + O2 –> 2 H2O + энергия
Смысл в том, что когда из газообразных водорода и кислорода образуется вода, в процессе всегда выделяется энергия. Водородный огненный шар поддерживает себя, потому что при образовании молекул воды выделяется гораздо больше теплой энергии, чем требуется для двух молекул водорода и одной молекулы кислорода.
Но мы же не вдыхаем газообразный водород, так откуда берутся у нас в организме атомы водорода? Ответ очень прост: из пищи.
Посмотрите на химическую формулу глюкозы – C6H12O6 – и увидите источник водорода в вашем организме. Все жирные кислоты содержат также атомы водорода. Как и все аминокислоты. Как и алкоголь, который человек может усвоить. Конечная судьба всех этих атомов водорода, которые поступают в ваш организм из еды и питья, это превратится в кристально чистую воду.
Это один самых красивых биохимических фактов о вашем удивительном теле: кислород, который вы вдыхаете, преобразуется в воду, и вашего метаболизма будет достаточно, чтобы наполнить, по меньшей мере, один стакан в день. А если вы физически активны, то и больше.
Эти молекулы воды генерируются внутри ваших митохондрий и, поскольку и атомы, и молекулы занимают физическое пространство, свежая чашка воды каждый день вытесняет старую, отработанную, из ваших клеток. В противном случае ваши клетки переполнялись бы водой и в конечном итоге лопались бы, как переполненные воздушные шарики. Таким образом, ваши клетки постоянно очищаются изнутри свежей водой, произведенной из продуктов, которые вы съели и кислорода, который вы вдохнули.
Как O2 попадает в CO2
Источник атомов кислорода, которые вы выдыхаете в виде углекислого газа также удивителен и прекрасен, как судьба кислорода, который вы вдыхаете. Опять же, ваша интуиция тут совершенно не сработает.
Оказывается, почти все атомы кислорода, представляющие O2 в CO2 извлекаются из молекул воды, которую вы выпили, а не из газообразного кислорода, который вы вдохнули.
Если бы вы могли проследить все молекулы глюкозы до самой клетки, вы бы увидели, что они разбиваются на все более и более мелкие части в ходе серии тщательно выстроенных этапов – сначала на две молекулы поменьше, которые называются пировиноградная кислота. В чистом виде это, собственно, кислота, которая вызывает серьезные ожоги кожи, но в организме, в процессе расщепления, сохраняет вам жизнь.
В процессе преобразования четыре атома водорода отрываются от глюкозы ферментами и становятся материалом для создания воды. Затем у обеих молекул пировиноградной кислоты отрывается один атом углерода и два атома кислорода, из них образуются две молекулы углекислого газа CO2, которые вы и выдыхаете. Оставшиеся атомы углерода затем проходя серию реакций, называемых циклом Кребса, соединяются с атомами кислорода, вытащенными из молекул воды – а поскольку вся биохимия жизни происходит в воде, в них никогда не бывает недостатка.
Здесь следует отметить, что химические реакции, которые поддерживают вашу жизнь, известные также, как метаболизм, протекают, как часы, без каких-либо сознательных усилий с вашей стороны, и они совершенно нелогичны. Вы чувствуете жажду, потому что ваше тело постоянно теряет воду, но никогда не догадаетесь, что некоторые молекулы воды в вашей моче были когда-то вдыхаемым кислородом и твердой пищей.
Вы думаете, что вам хочется вдохнуть, потому что вам срочно нужен кислород, но на самом деле вы просто отчаянно пытаетесь избавиться от углекислого газа.
Вы думаете, что голодны, потому что ваши клетки голодают и нуждаются в топливе, но на самом деле это просто потому что у вас пуст желудок. В ваших клетках достаточно жира, чтобы позволить вам голодать как минимум несколько месяцев.
Часто задаваемые вопросы:
Можно ли потолстеть из-за CO2 в газированной воде?
Это удивительно распространенный вопрос. Короткий ответ на него прост: нет. Развернутый ответ таков: разложение пищи до CO2 и H2O это полная противоположность фотосинтезу, посредством которого растения производят себе пищу. Ваши клетки не содержат хлорофилла, поэтому вы не можете превратить CO2 обратно в глюкозу. Вам не под силу сделать себе еду прямо внутри организма – на это способны только растения.
Удивительная судьба проглоченных килоджоулей
Пища, которую вы едите, состоит из атомов, которые покидают ваше тело совершенно неожиданным образом, и то же самое касается энергии, связывающей эти атомы вместе.
Килограммы и килоджоули пищи расходуется внутри ваших митохондрий. Килограммы становятся углекислым газом и водой, килоджоули – невидимым светом и теплом.
Около половины съеденных вами килоджоулей преобразуется непосредственно в тепло, без каких-либо сложностей. Покачивание молекул может представляться чем-то совершенно естественным, но поддерживать его – и, соответственно, внутреннюю температуру на уровне тридцати семи градусов по Цельсию – необходимо для всех жизненно важных функций и, следовательно, не менее благородно, чем обеспечивать мышечные сокращения или разряды между нейронами.
Вторая половина всех поглощенных вами килоджоулей проходит через каскад реакций и попадает в химические связи вещества, называемого аденозинтрифосфатом или, сокращенно, АТФ. Этот переход от химических связей в пище к химических связям АТФ немного похож на сжатие пружины. Нажмите пружину вниз – и сохраните механическую энергию.
Половина потребляемой вами энергии используется для “сжатия” связи между молекулой фосфата и молекулой аденозиндифосфата, в результате которого и образуется молекула аденозинтрифосфата.
Биохимики называют АТФ “энергетической валютой клетки”. Аденозинтрифосфат экспортируется в другие части клетки, где накопленная энергия используется для выполнения всех вообще задач, которые у этих частей есть.
Еще один удивительный факт, связанный с АТФ, хорошо известен большинству персональных тренеров: человеческое тело за день создает объем АТФ, равный его собственному весу,
что кажется невозможным, пока вы не вспомните, что создать аденозинтрифосфат это то же самое, что сжать маленькую пружинку, часто одну и ту же.
Биохимия, которую мы кратко рассмотрели в этой статье, на самом деле чертовски сложна и, чтобы с ней разобраться, потребовались столетия кропотливых исследований. Так, благодаря Жермену Хессу мы знаем, что даже те килоджоули, которые превращаются в молекулу аденозинтрифосфата в конечном итоге преобразуются в тепло, вне зависимости от того, для чего они использовались в промежутке, для какой клеточной функции.
Другими словами, сто процентов энергии, которую вы поглощаете, покидает ваше тело в виде тепла.
Неологизмы в метаболизме
Шуберинесс: почувствуйте чужой метаболизм
Профессор Дуглас Адамс и Джон Ллойд то ли в шутку, то ли в серьез, использовали названия неизвестных никому деревень и маленьких городков, чтобы создать “словарь вещей, для которых еще нет слов, но которые определенно должны быть”. Город Шуберинесс стал названием для "возможности почувствовать чужой метаболизм":
Шуберинесс это то смутное ощущение дискомфорта, которое вы испытываете, садясь на сиденье, еще теплое от тепла тела, что сидело на сиденье до вас...
_______________________________________________________________________
🍎 Забудьте о диетах, которые не работают, и о тренировках, которые кажутся скучными. Получите книгу СТО РЕЦЕПТОВ СТРОЙНОСТИ от Андрея Бобровского бесплатно:
Переходите по ссылке и забирайте книгу - бестселлер
“100 рецептов стройности”
Забрать книгу - можно тут
Друзья, приглашаю Вас в свой Телеграмм канал, где даю много полезной информации, которую вы не найдете в свободном доступе.
Подписаться https://t.me/Schoolbormental