Бережи себе

Мабуть, кожен з нас інколи говорить: «щось на ці справи сьогодні в мене нема енергії». Деяких людей називають енергійними, маючи на увазі, що людина здатна часто або в певні моменти життя виконувати багато завдань швидко й чітко. Слово «енергійний» часто вживається як синонім до «бадьорий». Проте переважно йдеться про метафоричні, ненаукові значення поняття «енергія». Водночас перетворення енергії постійно відбуваються в нашому тілі. Зокрема задля того, аби ми з вами могли рухатися. Як це відбувається та чому це важливо? З’ясовуємо спільно з тренеркою з оздоровчого фітнесу Алісою Пивоварчик. Далі — пряма мова.

Якщо взяти підручник з фізики за 7 клас, побачимо визначення на кшталт «енергія — це величина, яка характеризує здатність тіла виконувати роботу». Як і багато чого в науці, цей термін є певною уявною ідеєю, якою люди домовилися оперувати, щоб описувати події навколишнього світу. І якщо матерією називають речі, які ми можемо якось відчути за допомогою органів чуття — вони мають масу, займають певне місце в просторі — то енергія існує там, де існує рух матерії. Рух скелетних м’язів нашого тіла також пов’язаний із великою кількістю енергетичних процесів. Взагалі рух усіх речовин і структур у тілі людини пов’язаний із виділенням та поглинанням енергії, адже вони також є матеріальними.

Звідки ми беремо енергію для роботи тіла?

Енергія є величиною вимірюваною (в джоулях або калоріях). Калорія — це кількість енергії, яка потрібна, щоб нагріти 1 грам води на 1 градус за стандартного атмосферного тиску. Калорійність їжі визначає те, скільки енергії несе їжа нашим тілам. Тому її ще називають «енергетичною цінністю», а кількість калорій на, скажімо, 100 г продукту — «енергетичною щільністю». Найвищу енергетичну щільність серед звичних продуктів мають різні олії (майже 900 кілокалорій на 100 г), найнижчу — вода (не містить калорій).

Сонце — джерело всієї тієї енергії, яку ми отримуємо з їжі. Рослини використовують енергію Сонця, щоб формувати білки, жири та вуглеводи. Люди їдять рослини або тварин, які їдять рослини. Організм людини використовує білки, жири й вуглеводи, щоб забезпечувати енергетичні потреби клітин під час активності та у спокої. Фізичні здібності людини значною мірою залежать від того, наскільки ефективно тіло вміє перетворювати ці сполуки в біологічно придатні форми палива та енергії.Тисячі реакцій, які забезпечують це перетворення, називають метаболізмом або обміном речовин та енергії. Їжа несе нам джерела енергії, натомість рух вимагає енергії. Саме тому, якщо дуже спрощено, ключовий принцип зниження жирової маси тіла полягає в тому, щоб зменшити надходження калорій і підвищити (або принаймні не зменшувати) їхні витрати, зокрема за допомогою руху. Ця порада є схематичною й не описує складність усіх фізичних і ментальних процесів, які впливають на надходження та витрати калорій у живої людини: від особливостей метаболізму до психологічних чинників харчової поведінки. Проте з погляду фізики це виглядає саме так.

Щоб описати енергетичні перетворення в живих організмах, маємо згадати ще один знайомий зі шкільних підручників термін. Тепер уже — з уроків біології. Йдеться про універсальне джерело енергії в живих організмах — молекулу АТФ, аденозинтрифосфорну кислоту.

АТФ є фантастичною сполукою. Вона складається з азотовмісної речовини — аденіну, цукру рибози й трьох фосфатних груп. Коли організму потрібна енергія, певний фермент відчеплює одну фосфатну групу. Як наслідок — виділяється енергія, яка може використовуватися, наприклад, для забезпечення м’язового скорочення. Щоб наші м’язи зробили найпростішу дію, як-от натисли на клавішу комп’ютера, організму треба видобути енергію з певної кількості молекул АТФ.

Після того, як фермент відчепив фосфор від АТФ (аденозинТРИфосфорної кислоти), залишається АДФ (аденозинДИфосфат). Що з ним відбудеться далі? Так звана «перезарядка», тобто приєднання фосфору та утворення АТФ (цей процес навпаки потребує енергії). Ці процеси можна порівняти з розрядкою та підзарядкою мобільного телефону.

Поки я сиджу й пишу цей текст, у моєму організмі відбуваються сотні тисяч циклів розпаду й утворення АТФ. Інакше б жодна клітина у моєму тілі не могла б виконувати свою функцію.

Проте АТФ, власне, у нашому організмі запасаються в дуже малій кількості. Їх запасів вистачить на кілька секунд інтенсивної фізичної роботи. Та і в їжу ми споживаємо не АТФ у чистому вигляді, а якісь там білки, жири й вуглеводи, які проходять купу перетворень, щоб дати тілу потрібну кількість енергії. Тож наше тіло має певні запаси, аби ми завжди мали енергію на роботу різної тривалості та інтенсивності. Вуглеводи запасаються передусім у м’язах та печінці у вигляді такої сполуки як глікоген. Аналогом глікогену в рослин є крохмаль. Усі живі істоти запасають вуглеводи, бо з них найпростіше та найшвидше видобути енергію. Тому саме вони використовуються для швидкої та високоінтенсивної роботи. А от жири запасаються у вигляді тригліцеридів у жирових клітинах та печінці. Жири «розпаковуються» для утворення АТФ складно й доволі довго, тому тіло може використовувати їх тільки для роботи низької інтенсивності. От я зараз сиджу й використовую жири, а щойно встану й швидко побіжу, до енергетичних процесів одразу під’єднаються вуглеводи. Проте одиниця жиру дає найбільшу кількість АТФ, себто енергії: 1 г вуглеводів та 1 г білків дає 4 ккал енергії, а 1 г жирів — цілих 9 ккал. Люди часто звинувачують вуглеводи в тістечках у наборі ваги. Проте вони не враховують, що в тістечках, тортиках, шоколаді основну калорійність складають не вуглеводи, а жири.

Є ще один вид палива в організмі, який постачає АТФ швидше, ніж глюкоза крові чи запаси глікогену. Він називається креатинфосфат. Ви вже чуєте «фосфат» і розумієте, чим ця сполука може допомогти у створенні АТФ. Ця молекула віддає фосфор та енергію, яка при цьому виділяється, і цим сприяє утворенню АТФ. Креатинфосфат — основа найпотужнішої фосфагенної енергетичної системи в організмі людини. Він видає найбільше енергії за одиницю часу, втім, швидко закінчується. За 15-30 секунд видобуток енергії з креатинфосфату виходить на повну потужність, даючи нам можливість досягати максимальної швидкості чи сили. А десь за хвилину він вичерпується, і нам потрібно або переходити на значно нижчу інтенсивність, або зупинятися, щоб відновити креатинфосфат, що відбувається, до речі, дуже швидко — за кілька хвилин. Порівняйте з глікогеном, який при сильному вичерпуванні може відновлюватися кілька діб (одразу зазначу, що йдеться про ситуації, коли ви біжите марафон чи щось подібне, а за годину оздоровчого силового чи кардіотренування ви хіба трохи «надкусите» глікогеновий запас).

Коли ви відпочиваєте між підходами на силовому тренуванні, ви відновлюєте креатинфосфат, щоб зробити наступний потужний підхід.

Треба зазначити, що білки також можуть використовуватися в енергетичних цілях, проте це не є їх основною функцією. В організмі немає запасів білків, які призначені для енергетичних цілей. Тому під час дієти для схуднення важливі силові тренування, щоб ви втрачали те, що ви хочете втратити, а не м’язову масу, яку тіло «пустить під ніж», якщо ви її не використовуєте, і поміркована дієта. На занадто жорсткій дієті білки тіла — а це не тільки м’язи, а ще й кістки, шкіра, білки крові, імунні білки — можуть постраждати навіть із силовими. А для додаткової витрати калорій можна додати різноманітну, але не дуже виснажливу нетренувальну активність, активний відпочинок, кардіотренування тощо.

Тепер ви знаєте про АТФ, креатинфосфат, глікоген, жирові запаси й метаболізм. Проте ви ще можете не до кінця розуміти, як відбувається ця магія. І тут на поле виходить ще один важливий гравець — кисень.

Читайте продовження в наступній частині тексту.