Химия по жизни. Как устроен наш быт, отношения, предметы и вещи с точки зрения химических реакций, атомов и молекул — страница 19 из 47

Что-то было для меня очевидно: например, что у беговых кроссовок подошва мягче, чем у кроссовок для других видов спорта. Бегун отталкивается и находится выше над землей, так как эти кроссовки не предназначены для бокового бега. Кроссовки для бега разработаны специальным образом: их главная задача – свести к минимуму нагрузку на суставы; при этом кроссовки для других видов спорта обеспечивают боковую устойчивость, поскольку спортсмен постоянно находится на земле.

Больше всего меня заинтересовала та часть, где спикеры анализировали одежду с уникальной технологией Dri-FIT. Влагоотводящие ткани, или Dri-FIT, используются для изготовления спортивной одежды. Главная цель производителей – помочь спортсменам охладиться во время тренировки. Некоторые ткани, к примеру хлопок, не справляются с этой задачей; возможно, вы слышали известную фразу «хлопок убивает». Знаете, почему так говорят?

Человеческий организм охлаждается с помощью потоотделения. Молекулы воды выходят через наши поры, образуя на коже капли. И в этот момент происходит самое важное: молекулы воды начинают испаряться. Когда вода меняет свое состояние, превращаясь в газ, она использует тепло от ближайшего источника – вашего тела – и из-за этого его температура снижается.

Выяснив эту информацию, Nike решили использовать смешанный полиэстер, который может отводить пот от тела спортсмена. Сначала молекулы пота впитываются в определенные участки ткани, после чего жидкость распределяется по всей поверхности одежды. Чем больше молекул воды впитывается тканью, тем больше тепла вашего тела расходуется, а это снижает его общую температуру.

Одежда из хлопка обладает ровно противоположным эффектом. В хлопковых тканях нити располагаются вплотную друг к другу, из-за чего вода не может испариться в атмосферу. Жидкость остается между кожей и одеждой, поэтому человек чувствует себя «мокрым» на протяжении длительного времени.

Так как Nike больше не присылает мне одежду, обычно я заказываю спортивную форму из смеси полиэстера, нейлона и/или спандекса. Все три ткани воздухопроницаемы, а нити, из которых они сплетены, располагаются на достаточном друг от друга расстоянии, чтобы пот мог испаряться с поверхности тела.

Когда я делаю утреннюю зарядку, я могу менять одежду в зависимости от своего настроения. Если я в плохом расположении духа, я надеваю футуристические шорты от INKnBURN; когда я счастлива, я занимаюсь в розовых штанах, заказанных на Amazon. В любом случае я надеваю одежду из влагоотводящего материала, беру бутылку с водой и иду на кухню.

У всех продуктов, вне зависимости от состава, есть калорийность. Нет, я не говорю о том, что пишется на этикетке. Килокалория (пишется с большой буквы, обозначается как «ккал») – это пищевая единица энергии, а калория (пишется с маленькой буквы) – это научная единица энергии. В одной килокалории содержится тысяча калорий; 1 Калория = 1000 калорий = 1 ккал. На этикетках продуктов мы указываем именно Калории, потому что намного проще сказать, что в восьми кренделях с арахисовым маслом содержится 140 Калорий, а не 140 000 калорий.

Но что это число означает на самом деле? Многие придерживаются разных мнений, но когда я вижу 140 Калорий, то для меня это значит, что мой организм может преобразовать восемь крендельков в 140 000 калорий энергии. Другими словами, наше тело получит достаточное количество энергии, чтобы мы могли около часа заниматься растяжкой или заниматься самым медленным бегом.

Да, из восьми крендельков можно получить достаточно энергии, чтобы заниматься активностями в течение часа; шестнадцать крендельков дали бы нам достаточно энергии, чтобы покататься на велосипеде. Удивительно, правда? Особенно если учитывать, что мы делаем это неосознанно.

Преобразование пищи в энергию – это долгий и затратный процесс, называемый окислительным фосфорилированием. Он происходит при участии кислорода и проходит в три этапа.

В первом этапе нет ничего удивительного – ваш желудок должен переварить пищу. Ферменты в желудке и толстой кишке атакуют молекулы пищи, а затем расщепляют их на мелкие атомы. Если молекулы большие, то процесс расщепления займет очень много времени.

Когда все большие молекулы расщеплены на мелкие, начинается второй этап – гликолиз. Во время гликолиза глюкоза расщепляется, образуя маленькие молекулы, называемые пируватами. После пируваты превращаются в углекислый газ (который мы выдыхаем) и две другие молекулы, содержащие ацетильные функциональные группы (Н3ССО). Эти две новые молекулы образуют связь с коферментом А, образуя ацетил-кофермент А, а затем перемещаются в другую молекулу – оксалоацетат.

Когда это происходит, молекулы ацетила вступают в цикл лимонной кислоты, после чего превращаются в углекислый газ (который мы опять выдыхаем). В ходе этого процесса синтезируются молекулы восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (NADH), которые запускают процесс синтеза аденозинтрифосфата (АТФ).

И в этом, друзья, состоит главная цель пищеварения: синтез АТФ.

АТФ – или аденозинтрифосфат – одна из важнейших молекул в нашем организме, ведь именно она обеспечивает клетки нашего тела энергией. Благодаря этой энергии нервы могут посылать сигналы в мозг, а мышцы сокращаются. АТФ настолько важная молекула, что иногда ее называют «молекулярной валютой». Но, как вы уже поняли, АТФ не остается в желудке или толстой кишке. Но куда она тогда движется?

Небольшие скопления энергии есть во всем теле человека. Так оно в любой момент может высвободить необходимое количество энергии. Например, когда вы опаздываете на автобус и бежите до остановки или когда наклоняетесь за упавшим со стола предметом, ваше тело высвобождает дополнительную энергию, чтобы вы смогли это сделать. Вы ведь не чувствуете усталости, когда занимаетесь повседневными делами, верно?

Количество внезапных движений, которые мы совершаем в течение дня, прямо пропорционально количеству АТФ в нашем теле. Знаете, в данный момент в каждой клетке вашего тело содержится около миллиарда молекул АТФ. Один миллиард молекул в любой клетке вашего тела.

Проходит две минуты.

За это время все молекулы АТФ расходуются и синтезируются снова.

Только представьте! Прямо сейчас в каждой клетке вашего тела существует миллиард молекул энергии. Но через две минуты они преобразуются в другие молекулы (например, АДФ и АМФ), а затем снова превратятся в АТФ. А затем снова преобразуются в АДФ и АМФ. А потом снова в АТФ. Ну, вы поняли. Этот процесс цикличен, и он будет продолжаться вплоть до смерти клетки, которая может случиться по разнообразным причинам.

Давайте вернемся к нашему примеру с крендельками. Как мы уже выяснили, восемь кренделей обеспечат нас 140 000 калориями (или 140 Калориями). А как это связано с АТФ? После того, как мы съели крендельки, наш организм расщепит их примерно на девятнадцать моль АТФ. Затем он их сожжет, и произойдет выделение 140 000 калорий энергии (1 моль АТФ = 7,3 ккал).

Как мы уже выяснили, максимум, на что хватит 140 000 калорий, это на обычную прогулку. Знаете ли, как активная женщина тридцати пяти лет, я должна потреблять примерно 2200 Калорий в день. А как вы думаете, сколько калорий уходит на поддержание моей жизнедеятельности?

Попробуйте угадать.

Что-что? Вы сказали «1300 Калорий»? Или чуть меньше 60 %? Что же, вы были правы. Мне нужно примерно 1300 калорий, чтобы продолжать существовать на этой планете. Это минимальное количество энергии в день, которое необходимо для поддержания работы сердца, легких, мозга, а также температуры тела на уровне 37°C (или 98,6°F). Если я употребляю меньше 1300 Калорий, то мое тело начнет расставлять приоритеты в плане использования энергии. Я стану чувствовать себя слабой – мое тело пытается сказать мне, что пора отдохнуть, подремать, так как оно уже использует отложенную энергию. По сути, за счет этой «отложенной» энергии мое тело может поддерживать жизнедеятельность около трех недель. Затем мои органы начнут отказывать.

Если я трачу 1300 Калорий только на поддержание жизнедеятельности, то оставшиеся 900 калорий могу потратить на утренней тренировке! К примеру, за час плавания (или тяжелой работы в саду) я потрачу 500 Калорий, а за час зумбы – около 330.

Ежедневно люди, ведущие активный образ жизни, сжигают около 40 % потребляемых Калорий. Однако у людей, ведущих малоподвижный образ жизни, к концу дня остаются лишние. Тогда эта энергия сохраняется в теле в виде жиров, которые организм будет использовать в чрезвычайной ситуации. Вы можете подумать, что ваше тело делает что-то полезное, сохраняя дополнительную энергию «на будущее». Но если вы каждый день употребляете около 2200 Калорий (или больше), то у него не будет никаких причин обращаться к запасенной энергии, что в конце концов может привести к ожирению.

Но что на самом деле происходит, когда вы решаете потренироваться утром? Сначала наши тела обращаются к АТФ в наших жировых клетках, и только потом тело начинает искать углеводы или белки. Это связано с тем, что в 1 грамме жира содержится около 9 Калорий энергии; при этом в 1 грамме белков или углеводов содержится только 4. Жир – это лучший источник энергии для тела.

Почему? По правде говоря, жиры хранятся в адипоцитах – клетках, единственная функция которых – это хранение жиров. Ровно как при гликолизе, когда происходит расщепление глюкозы на пируваты, при липолизе происходит расщепление липидов (жиров) на три жирные кислоты и молекулу глицерина. После расщепления жиров жирные кислоты покидают адипоциты и попадают в кровоток. С помощью белка альбумина они переносятся к мышечным клеткам, а затем по капиллярам проникают прямо в мышцу.

Когда мы занимаемся спортом, эти белки появляются на внешней стороны мышечной мембраны еще до того, как жирные кислоты превратятся в АТФ – прямо как молекулы глюкозы превращаются в АТФ. В обоих процессах необходимо участие тепла для разрушения ковалентных связей в молекулах жирных кислот и глюкозы. Затем образуется АТФ. Этот процесс называется аэробным метаболизмом.