Превращение и использование энергии в организме

Человеческий организм получают энергию из внешней среды не в чистом виде, а как потенциальную энергию, содержащуюся в химической структуре молекул белков, углеводов и жиров. Она извлекается благодаря процессу метаболизма.

В результате диссимиляции (катаболизма) происходит расщепление сложных органических соединений, находящихся в пище. Выделившаяся при этом энергия превращается в механическую, тепловую и электрическую.

Значение аэробного метаболизма

Физиологические процессы, происходящие в организме, обеспечиваются энергией за счет анаэробного и аэробного обмена веществ.

Извлечение энергии без участия кислорода называется анаэробным метаболизмом. К этому виду обмена веществ относится расщепление глюкозы до молочной кислоты – гликолиз.

В процессе диссимиляции глюкозы и превращении ее в лактат образуется АТФ. Однако того объема энергии, который высвобождается в ходе анаэробного метаболизма, не хватает на осуществление физиологических функций организма. Гораздо больше энергии вырабатывается при участии в метаболических реакциях кислорода.

Метаболические процессы, в которых энергия генерируется с участием кислорода, называют аэробными. При окислении сложных химических структур сначала происходит их распад до трехуглеродных соединений, а затем – до воды и углекислого газа.

Во время аэробного метаболизма высвобождаются электроны и протоны. Они вступают в процесс переноса электронов, в котором О2 выступает в качестве конечного акцептора. Таким образом, биологическое окисление – это ни что иное, как сгорание питательных веществ при низкой температуре.

Некоторое количество энергии, выделившейся в процессе аэробного метаболизма, депонируется в фосфатных связях АТФ (аденозинтрифосфата), который потому и называют аккумулятором химической энергии.

Энергетический эквивалент пищи

Конечный объем энергии, вырабатывающейся в процессе окисления какого-либо вещества, не зависит от количества этапов его расщепления. Этот объем можно измерить лабораторным методом.

Он определяется с помощью калориметрической бомбы – специальной камеры, наполненной чистым кислородом и погруженной в водяную баню. Определенное количество пищевого продукта помещают в эту камеру и поджигают. Количество выделившейся энергии (энергетическую ценность пищи) вычисляют методом замера температуры воды, которая окружает камеру.

При сжигании 1 г углеводов вырабатывается 4,1 ккал, а 1 г жира способен дать 9,3 ккал. При окислении 1 г белка выделяется 5,4 ккал. Это значит, что запас энергии в виде жира представляет собой более экономичный способом хранения энергии в организме.