Формы хранения энергии в организме человека
О том, как наш организм хранит энергию и как расходовать её наиболее эффективно.
Аденозинтрифосфат (АТФ) известен как универсальный источник энергии для всех биохимических процессов, протекающих в живых системах — это основной переносчик энергии в клетке, который играет исключительно важную роль в обмене энергии в организме.
Но при этом, общее количество АТФ в организме, в каждый отдельно взятый момент, составляет не более 250 грамм. Этого количества хватит лишь на несколько секунд работы мышц при максимальной нагрузке.
Возникает вопрос: если АТФ это универсальный источник энергии, то почему бы не сделать в организме его запасы побольше?
Все дело в том, что молекула АТФ очень тяжелая — 1 моль АТФ весит 507,19 г. При этом 1 моль АТФ дает от 40 до 60 кДж энергии (1 Джоуль = 0,238846 калориям), соответственно 40-60 кДж = 9,5 до 14,3 Ккал. Таким образом, 1 моль АТФ весом 507,19 г = 9,5-14,3 Ккал энергии.
При беге среднее потребление калорий составляет 1 Ккал/кг/км (у тренированного человека немного меньше). Соответственно, человек массой в 70 кг на преодоление дистанции в 10 км тратит в среднем 700 Ккал.
700 Ккал в АТФ будет весить почти 30 кг! Организму просто невыгодно запасать большие объемы энергии в форме АТФ, поэтому он практически не создает запаса и для нормальной жизнедеятельности ему необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.
Организм практически не создает запаса АТФ и для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ.
В связи с этим, АТФ в организме является одним из самых часто обновляемых веществ; так, у человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ менее 1 минуты. В течении же суток одна молекула АТФ проходит в среднем 2000-3000 циклов ресинтеза, а всего человеческий организм в среднем синтезирует в сутки около 40 килограмм АТФ.
Для синтеза АТФ организм использует глюкозу, которую хранит в форме гликогена. Гликоген, как способ хранения энергии организмом, более эффективен, т.к. 1 моль глюкозы образует при аэробном гликолизе 38 моль АТФ, а весит при этом глюкоза — 174 г/моль, но при этом в процессе синтеза энергии дает 38 моль АТФ общим весом в 19,3 кг.
Энергетический обмен глюкозы осуществляется одновременно в трех направлениях: аэробный и два анаэробных, которые не требуют присутствия кислорода при синтезе АТФ.
Анаэробный гликолиз 1 молекулы глюкозы сопровождается синтезом 2 моль АТФ и 2 моль лактата. При этом аэробный гликолиз 1 моль глюкозы сопровождается производством 38 моль АТФ. Вот почему нам так важен при длительном беге именно аэробный гликолиз, то есть синтез энергии из глюкозы в присутствии кислорода. Он гораздо эффективней!
Запасы гликогена в нашем организме оцениваются в 300-400 г, что обеспечивает нас запасом энергии примерно в 1900-2200 Ккал. Но этого запаса все равно мало даже для того, чтобы пробежать марафон.
Запасы гликогена полностью истощаются в течение 90 минут при усилии свыше 75% от МПК (VO2max).
Оказывается, основной запас энергии организм человека хранит в жирах.
Деградация одной молекулы триглицерида (жир, содержащийся в крови) освобождает в 13 раз больше энергии, чем молекула глюкозы. Один грамм субстрата жиров (липидов) дает в 2 раза больше энергии, чем грамм углеводов.
В среднем, доля жира в организме человека близка к 10-15% у мужчин и 20% у женщин, что дает нам запас энергии равный почти 90 000 Ккал!
Но есть одно «но»: синтез энергии из жиров может протекать только в присутствии кислорода и при этом, этот процесс требует затрат энергии. Для получения энергии из жиров нам необходим кислород и углеводы, как источник энергии. Жиры горят в пламени глюкозы!
Если мы хотим бежать долго и экономично, то нужно двигаться в аэробном режиме для того, чтобы обеспечить синтез энергии из жиров и максимально эффективно тратить запасы углеводов для обеспечения этого процесса (с дополнительным питанием на длинных дистанциях).
Аэробный режим синтеза энергии соответствует максимальной нагрузке — 60-65% МПК (VO2max). Соответственно, экономичность бега (эффективность потребления кислорода и сжигания калорий) будет снижаться при превышении максимальной нагрузки в 60-65% МПК, а при увеличении свыше 75% МПК резко упадет.
Регулярные тренировки способны повысить возможность организма к полному расщеплению липидов на 20-30 %. С ростом тренированности средний процент жира в организме уменьшается и может достичь 5 % у мужчин и 10% у женщин.
