Людина не піч підрахунок калорій не потрібен.або чому підрахунок калорій потрібен. Скільки енергії треба

«Людина не грубка» - Підрахунок калорій не потрібний! ….чи чому підрахунок калорій потрібний.

Для тих, хто свято вірить у те, що людський організм не грубка, що калорії в ньому не «спалюються, що підрахунок калорій не потрібен, шкідливий, не корисний, публікуємо пост Олега Терна, в якому дуже ретельно розбирається питання, чому людина -Піч, і чому підрахунок калорій це найкращий спосіб схуднути.

Судячи з останніх даних, деякі базові речі, без яких підходити до дієтології - все одно, що проектувати космічний корабель не маючи уявлення про математику, не всім зрозумілі. Дехто цим навіть пишається, хоча я не став би. Для тих, хто хоче розуміти, що відповідати, коли хтось хвацько і самозабутньо стверджує, що «людина не грубка» традиційні багатолітери.

У випуску: Бек ту вилиць для тих, хто все проспав - вогняне шоу з даблчизбургером, кокаколою і маленькою картоплею - наука знову перемогла безграмотність і невігластво - синоптики відпочивають поки інші худнуть.

Для початку, кілька моментів для тих, хто прогулював фізику з хімією.

Перше – що таке головна фігурантка обговорення.

Калорія (кал, cal) - позасистемна одиниця кількості роботи та енергії, що дорівнює кількості тепла, необхідного для нагрівання 1 г води на 1 К (Кельвін – міра температури) при стандартному атмосферному тиску 101,325 кПа.

Раніше калорія широко використовувалася для вимірювання енергії, роботи та теплоти. Зараз ця одиниця виміру використовується головним чином у двох напрямках – для вимірювання кількості тепла, виробленого чи спожитого якимсь обладнанням, переважно в комунальних господарствах (тепло батарей міряють у гігакалоріях, наступної зимиможете піти розпитати у ЖЕКу щодо того, чи достатньо тепла видають ваші батареї, при згадці калорій вони зазвичай починають нервувати); а також у знайомих нам питаннях – при підрахунку калорійності продуктів та роботи, досконалої людиною.

Ще один важливий момент, який чомусь все завзято ігнорують – закони збереження.

Це фундаментальні фізичні закони, згідно з якими деяка властивість замкнутої системи залишається незмінною за будь-яких змін у системі. Найважливішими є закони збереження речовини та енергії.

Закон збереження речовини стверджує, що речовина не створюється та не руйнується; при хімічних перетвореннях загальна маса залишається незмінною. Загальна кількість енергії у системі також залишається незмінною; енергія лише перетворюється з однієї форми на іншу. (Є ще закони збереження імпульсу, електричного заряду та інше).

Закони збереження речовини та енергії не зовсім точні – за деяких умов речовина може перетворюватися на енергію і навпаки, але до людському організмуце не має відношення, принаймні доки він не потрапив у зону термоядерного синтезу, або ж не розігнався до швидкості світла. Щоправда, деякі божевільні праноеды думають, що Е=МС2 це про них.

Далі більше. Згадаймо про міжатомні зв'язки на органічних молекулах. Знаю, що до цього дочитали небагато людей, і вони будуть винагороджені першою картинкою та словом, яке могло розрядити нудний урок біохімії – спирт. Давайте згадаємо формулу спирту, коханого, етилового, того самого С2Н5ОН. Його молекулу можна уявити двома способами:

На другому малюнку ви бачите горизонтальні та вертикальні палички – це ті самі згадані міжатомні зв'язки, які утримують атоми в молекулі. Вони укладена потенційна енергія – якщо якимось чином ці зв'язку розщепити, наприклад, спалити спирт у присутності кисню з утворенням нових молекул – вуглекислого газу та води (СО2 і Н2О), то надмірна енергія вирветься назовні і буде виділена у вигляді тепла.

Нескладно зрозуміти, що якщо на вході ми маємо молекулу спирту і три молекули кисню, а на виході 2 молекули вуглекислого газу і три молекули води (незмінна кількість речовини), то і кількість енергії, що виділилася в такій реакції, як би ми не перекручувалися, буде однаковим за законом збереження. Що б ми не робили – вводили в реакцію каталізатори, спалювали спирт у печі або за допомогою сірників, проводили багатоступінчасті біохімічні перетворення – у будь-якому разі, у цій реакції кількість енергії виділиться однакова.

Що ж відбувається з молекулою спиртув організмі? Почитайте на дозвіллі, корисно для загального розвиткуі щоб дітям пояснювати, що таке алкоголізм. Спирт в організмі перетворюється досить складно і в кілька етапів, але зрештою розщеплюється до води та вуглекислого газу за участю кисню. То скільки енергії може бути виділено в результаті таких реакцій? Стільки ж, скільки і при його спалюванні в печі, стільки, скільки може виділитися при розщепленні міжатомних зв'язків та утворення нових.

Отже, ми з'ясували, що якщо якась органічна речовина спалити до кінцевих продуктів- води, вуглекислого газу та інших речовин (наприклад, окису азоту або сірки, якщо палити амінокислоти, в яких вони містяться) у присутності кисню, то виділяється якась кількість енергії, яку можна вимірювати в калоріях. Ця кількість визначається кількістю міжатомних зв'язків, які брали участь у процесі окислення – саме їх виділялася енергія, т.к. кількість речовини залишається постійним (кількість атомів – вуглецю, водню, кисню тощо.). І в усіх ситуаціях, де не відбувалося б окислення молекули, кількість цієї енергії виділяється однакова.

Для того, щоб з'ясувати, скільки енергії (тепла) може бути виділено з цих молекул, свого часу дійсно в печах спалювали при високій температурірізні поживні речовини та дізнавалися скільки калорій буде виділено. Сьогодні ніхто вже не спалює гамбургер, кока-колу і маленьку картоплю фрі в грубці, щоб дізнатися скільки в них калорій - це весело, але вчені не тільки веселяться на своїй роботі, як багато хто думає.

Досліджуваний продукт піддають хімічному аналізу та з'ясовують, скільки в ньому міститься білків, жирів, вуглеводів та інших речовин. Так, кількість білків визначають по білковому азоту (продукт у присутності каталізатора спалюють із сірчаною кислотою і вимірюють обсяг аміаку, що виділився). Цукру витягають етиловим спиртом. Крохмалі розчиняють у воді або в сольовому розчині- Т.д. і т.п. Знаючи ж хімічний складпродукту, що вже чисто арифметично обчислюють його калорійність, виходячи з наявних за компонентами даних.

При цьому цифри призводять до тієї кількості енергії, яка виходить при окисленні цих поживних речовин. речовин в організмі- З урахуванням того, що не все догоряє в нашому тілі за повною програмою. В результаті виходить, що в організмі 1 г білка чи вуглеводів дають приблизно 4 ккал; 1 г жирів – 9 ккал (у печі ці цифри дещо відрізняються).

Як ви можете помітити, різні за структурою речовини наведені до однієї системи вимірювання - калорій. А це означає, що ми можемо оцінювати людську бухгалтерію (прихід/витрата) використовуючи лише одну одиницю виміру, і це вже буде досить чітко характеризувати систему в цілому.

Тепер про складнощі, які виникають у всій цій кухні – власне, що має бути на увазі, коли говорять заїжджену банальність, що людина не пекти і влаштована складно. Декілька прикладів.

На переробку спирту витрачається енергія– як і на переробку білків, жирів та вуглеводів. І кожен із цих компонентів вимагає різних витрат – так, на переробку білка витрачається відсотків на 10–20 більше, ніж на переробку жирів чи вуглеводів, тому енергії витягти з білка вдається менше. А ще частина харчових речовинне перетравлюється і не засвоюється і покидає наш організм транзитом, хоча на нього теж треба витратити енергію. Врахувати навіть ці кілька факторів досить складно. А є інші.

Наше тіло витрачаєенергію на обігрів та на охолодження. При чому воно одночасно гріється та охолоджується. Наприклад, влітку ми незважаючи на спеку продовжуємо гріти тіло, при цьому витрачаємо енергію на його охолодження - потовиділення, дихання і т.д. Якщо у людини тиреотоксикоз, то у нього підвищений обмін речовин, і він витрачає на обігрів більше за інших людей. Проте температура тіла повинна бути нормальною – тому і на охолодження він витрачає більше, суттєво більше. Треба пояснювати чому він буде худший за людину з гіпотиреозом, коли обмін речовин (опалення) навпаки сповільнене? Якщо приклад незрозумілий, то увімкніть взимку кондиціонер, відкрийте вікна та опалюйте квартиру обігрівачами хоча б пару днів – а наступного місяця отримайте сюрприз у вигляді рахунку за електрику.

Саме набір таких факторів (а їх безліч) і робить систему погано передбачуваною. Одна людина худне на 2,5 тис. калорій, а друга гладшає на 1,5 – парадокс? Зовсім ні, все можна пояснити - але набагато складніше передбачити.

Складно, але можна – принаймні й професіонали та просто досвідчені люди це роблять цілком адекватно – принаймні краще, ніж гідрометцентр прогнозує погоду. За рахунок чого це можливе?

Тіло хоч і складний механізм – але це не хаос, а керована система. І ця система налаштована належним чином на існування. Продовжуючи приклад із опаленням та охолодженням можна сказати, що є термостат, який це все регулює – він знаходиться в гіпоталамусі та підтримує приблизно однаковий стан організму, у тому числі вагу. І передбачити його поведінку також можна – принаймні у досить тривалому часовому відрізку, якщо різко не змінювати умови існування, ці налаштування залишаються досить стабільними.

У нас немає адекватних механізмів оцінки витрачених тілом калорій (ми не можемо посадити будь-кого, хто бажає схуднути в камеру, де визначається кількість витраченої енергії, як це робилося для оцінки різних видів навантаження – цікаво, як вимірювали кількість витрачених при сексі калорій, при світлі чи без?). ; а за таблицями виходять дуже вже середньостелеві значення) – зате ми легко можемо порахувати кількість калорій, що надійшли в тіло.

Якщо вага стабільна, то тіло при поточній кількості калорій витрачаєстільки ж, скільки й одержує. І у нас залишається два простих шляхи - або ми тримаємо калорійність раціону стабільною, але намагаємося збільшувати/зменшувати витрати калорій, залежно від наших потреб або, що простіше, маніпулюємо кількістю калорій, які ми можемо отримати з їжі. Таблиці і розрахункові величини нам у допомогу – створено у тому, щоб ми якось могли орієнтуватися у виборі стратегії, але де вони абсолют, т.к. що неспроможні повністю передбачити поведінка складної біологічної машинерії людини.

Справді, скільки штучної енергії треба, щоб забезпечити людину продуктами харчування?

Якщо згадати, що первісні люди витрачали на добування їжі лише власну м'язову силу, а тепер для тієї ж мети служить найпотужніший агропромисловий комплекс, то можна зрозуміти похмурий напівжартівливий прогноз одного видного фахівця: «Витрати енергії зростатимуть, як кажуть, від нуля і до нескінченності ».

Але нескінченність - поняття не надто певне, і тому навряд чи когось влаштує таке некоректне передбачення. Отже, потрібен хоча б умовний енергетичний розрахунок, який наближає нас до істини.

Про те, що родзинки береться не з булок, а самі булки не ростуть на деревах, знають навіть малі діти. Щоб виноград став ізюмом, а пшеничне зернохлібом, вони мають пройти цілий рядпроцесів. Також і з іншими продуктами харчування. А в результаті їхнього «доопрацювання» на фабриках, комбінатах та заводах енергетична ціна їжі різко зростає. Іноді мало не вдесятеро, але зазвичай раз на п'ять. І якщо, як вважають фахівці, у нашому середньодобовому раціоні 7,5 МДж має припадати на рослинну їжу, то для її виробництва потрібно вже 37,5 МДж енергії, порівняно невелика частина якої (до 20%) витрачається в полі або захищеному грунті, а решта йде на заводське «перетворення» сировини.

Ще вища енергетична ціна молока та м'яса.

Згадайте Духанінський комплекс: там біоенергетична віддача 5,3%, або кожен мегаджоуль тваринної їжі ще на стадії сільськогосподарського виробництва потребує близько 20 МДж сукупної, у тому числі понад 5 МДж штучної енергії. Та ще 5-кратне її збільшення під час переробки на заводах м'ясної та молочної промисловості. Разом: до двадцяти п'яти. Багато хто любить згущене молоко. Так от знайте: з кожною калорією «згущеного молока» ми «з'їдаємо» всіх енергетичних витрат у 25 разів більше. Приблизно так само, скажімо, з м'ясними рулетами і фаршами, пропонованими кулінарією.

Дієтологи вважають, що на день людині слід споживати 5,5 МДж із їжею тваринного походження. Помноживши це число на енергетичний еквівалент 25, отримаємо 137,5 МДж - такий потік енергії, який незримо має щодня надходити до столу кожного з нас разом із молоком, м'ясом та іншими тваринницькими продуктами. У цьому потоці міститься та енергія, що була витрачена на машини, добрива, будівлі, споруди, обладнання, паливо та матеріали, витрачені як безпосередньо у сільському господарстві, так і в інших галузях агропромислового комплексу.

Виходить, на виробництво рослинної та тваринної їжі для нашого сніданку, обіду та вечері витрачається 37,5 + 137,5 = 175 МДж сукупної енергії, майже в 14 разів більше за те, що кожен з нас з'їдає щодня. Це 6,0 кг так званого умовного палива. Ну а на рік на людину потрібно у 365 разів більше, тобто 2,2 т умовного палива (майже 64 тисячі МДж). Звичайно, ці значення не є абсолютно точними, але цілком підходять для розрахунків. Та й наш енергетичний раціон коригується залежно від конкретних умов. До того ж важливе значення має співвідношення у ньому рослинних та тваринних елементів живлення. Наприклад, у середньому ми щодня споживаємо 14,2 МДж (3400 ккал), а не 13 МДж (3160 ккал), тобто більше, ніж за прийнятими міжнародними нормами. Отже, ми маємо найближчим часом збільшити не сумарну калорійність. добового раціонуа частку енергії, укладеної в тваринній їжі, як це і рекомендують медики.

Проте не порушуватимемо прийнятого енергетичного аналізу і зупинимося на отриманому нормативі 64 тисячі МДж на мешканця на рік, заздалегідь обмовившись, що до уваги не приймаються лісове та морське господарства. Нас у країні скоро буде 284 мільйони, отже, для виробництва продуктів Агропрому на рік потрібен колосальний обсяг антропогенної енергії – 18 трильйонів МДж. Але справа того варта: адже агропромисловий комплекс створює третину національного доходу. Природно, за однакової питомої енергоємності всіх частин національного доходу енергетична пропорційність має зберігатися.

Як же забезпечити АПК енергією? І тут ми приступаємо до другої відправної позиції наших розрахунків – положень Енергетичної програми СРСР. Центральна теза її звучить так: «Реалізація Енергетичної програми СРСР є однією з необхідних умовдля прискорення переведення економіки країни на інтенсивний шлях розвитку, дозволить суттєво збільшити енергоозброєність галузей народного господарства, особливо агропромислового комплексу, та сприятиме успішному виконанню Продовольчої програми».

Доречно зазначити, що за роки Радянської влади вітчизняна енергетика пройшла три основні етапи. На першому в енергетичному балансі переважали деревне паливо, сільськогосподарські відходи та м'язова енергія робочої худоби. На другому розвивалася «мінералізація» енергетичного балансуз допомогою переважного використання вугілля. Нинішній - третій - етап характеризується все зростаючим застосуванням нафти та природного газу. У найближчій перспективі планується «атомізація» енергетичного балансу завдяки розширеному використанню ядерного пального. Разом з тим в оборот все повніше почнуть залучатися нетрадиційні відновлювані види енергії - сонячна, геотермальна, вітру, біогазу, водню, азотоводородів та ін.

Для вирішення паливно-енергетичних проблем нашої країни важливе значення має реалізація Енергетичної програми. Вона передбачає, що за рахунок скорочення питомих норм витрати енергії можна заощадити в усьому народному господарстві 15,8-17,0 трильйонів МДж та ще 12-14 трильйонів МДж внаслідок наростаючого використання ядерного пального. Аналіз програми дозволяє зробити, зокрема, наступні висновки. По-перше, загальна економія палива обсягом 27,8- 31 трильйон МДж викликає зниження енергоємності всіх галузей народного господарства, включаючи АПК. По-друге, прискорюються темпи електрифікації країни, внаслідок чого питома витрата електричної енергії на виробництво національного доходу повинна підвищуватися на 5-6% у найближче десятиліття і приблизно на 15% за 20 років, хоча питома витрата всіх енергетичних ресурсів на ті самі цілі знижуватиметься. . Отже, АПК повинен налаштуватися електрику. По-третє, розвиток нетрадиційних відновлюваних джерел енергії стосується безпосередньо інтересів сільськогосподарської агрозооенергетики. Справді, сільське господарство часто називають цехом просто неба - без даху, стін і підлоги. Тут сяє Сонце, гуде вітер, під ґрунтом вирує гаряче тіло планети (термальна вода). Розкладання органічної речовини в природі супроводжується виділенням метану (біогаз), під впливом сонячних променів із води виділяється водень, а в результаті діяльності мікроорганізмів виділяються азотоводи (наприклад, аміак).

Резерви тут таяться величезні, і в загальному випадкуформула енергетичної стратегії АПК проста: менше «мінерального» балансу, більше електрики та відновлюваної енергії. Вчені доводять і підкріплюють свою думку обґрунтованими розрахунками, що за певних умов Агропром країни може самоенергозабезпечуватись на основі гармонійного поєднання енергетики АПК з енергетикою природних процесів. Давайте ж, хоч би на окремих прикладах, поміркуємо, як це можна зробити.

Сторінка 1

Виділення величезної кількостіЕнергію при ядерних перетвореннях пояснює і так званий дефект маси. Ядро атома гелію, як говорилося, складається з двох протонів і двох нейтронів. Це зменшення маси називається дефектом маси.  

Синтез супроводжується виділенням величезних кількостей енергії. Ядра атомів важких елементів (важче срібла) при ядерних процесах розщеплюються, виділяючи енергію; ядра атомів легких елементів можуть з'єднуватися у більш важкі також із виділенням енергії. Чим далі елементи від середини таблиці періодичної системи, тим більше енергії можуть виділятися в ядерних процесах. Розщеплення ядер важких елементів порівняно добре вивчене й у час успішно здійснюється.  

Реакція супроводжується виділенням величезної кількості енергії. За кількістю енергії, що виділяється, 1 кг урану еквівалентний 2 млн. кг вугілля. Один нейтрон, що потрапив у масу радіоактивного елемента, викликає появу 2 - 3 нейтронів, які призводять до нових ядерних реакцій. Зрештою виникає лавина нейтронів, які розщеплюють величезну кількість ядер. Лавиноподібний процес поділу важких ядер називається ланцюговою ядерною реакцією.  

Цей процес супроводжується виділенням величезних кількостей енергії за рахунок дефекту маси відповідно до закону еквівалентності Ейнштейна і завдяки виділенню в процесі розподілу нових нейтронів є лавиноподібним, що саморозвивається, що дозволило використовувати його для побудови атомної бомби.  

Виверження вулканів супроводжуються виділенням величезної кількості енергії (табл. 3.3) так само, як і за ядерних вибухів.  

Особливістю ядерних реакцій є виділення величезної кількості енергії у формі кінетичної енергії частинок, що утворюються, або у формі енергії випромінювання. У хімічних реакціяхенергія виділяється головним чином формі теплоти. Енергія ядерних реакцій перевищує енергію хімічних реакцій у мільйони разів. Цим оголошується неруйнівність ядер атомів під час протікання хімічних реакцій.  

Поділ ядер урану-235 супроводжується виділенням величезної кількості енергії - близько 20000000 ккал на 1 г урану, що перетворюється, що приблизно відповідає енергії 20 т вибухової речовини. На цьому засноване застосування урану-235 для виготовлення про атомних (вірніше, ядерних) бомб.  

Розподіл ядер 235U супроводжується виділенням величезної кількості енергії.  

Реакція поділу ядра супроводжується виділенням величезної кількості енергії. Це еквівалентно теплоті реакції спалювання 2 млн. кг висококалорійного кам'яного вугілля.  

Розпад ядра U235 супроводжується виділенням величезної кількості енергії: 1 г урану виділяє при розпаді стільки ж енергії, скільки виходить при спалюванні 25 т вугілля. Основна частка енергії виділяється у вигляді кінетичної енергії уламків розподілу. Приблизно 10 % енергії, що виділяється при розподілі, посідає випромінювання.  

Найважливішою особливістюядерних реакцій є виділення величезних кількостей енергії.  

Найважливішою особливістю ядерних реакцій є виділення величезної кількості енергії у формі кінетичної енергії частинок, що утворюються, або у формі енергії випромінювання. У хімічних реакціях енергія виділяється головним чином формі теплоти. Енергія ядерних реакцій перевищує енергію хімічних реакцій у мільйони разів. Цим пояснюється неруйнівність ядер атомів під час протікання хімічних реакцій.  

Найважливішою особливістю ядерних реакцій є виділення величезної кількості енергії у формі кінетичної енергії частинок, що утворюються, або у формі енергії випромінювання. У хімічних реакціях енергія виділяється головним чином формі теплоти.  

Електрики, яку генерує людина, може вистачити для заряджання мобільного телефону. Наші нейрони знаходяться під постійною напругою, а різницю між життям і смертю можна визначати електричними хвилями на енцефалограмі.

Лікування схилами

Якось у Стародавньому Римісин багатого архітектора і лікар-початківець, Клавдій Гален прогулювався берегом Середземного моря. І тут його очам з'явилося дуже дивне видовище – назустріч йому йшли два мешканці довколишніх сіл, до голов яких були прив'язані електричні скати! Так історія описує перший відомий нам випадок застосування фізіотерапії за допомогою живої електрики. Метод був взятий Галеном на замітку, і так незвичайним способомвін рятував від болю після поранень гладіаторів, і навіть вилікував хвору спину самого імператора Марка Антонія, який невдовзі призначив його особистим лікарем.

Після цього людина неодноразово стикалася з незрозумілим явищем «живої електрики». І досвід не завжди був позитивний. Так, одного разу в епоху великих географічних відкриттів біля берегів Амазонки європейці зіткнулися з місцевими електричними вуграми, які генерували електричну напругу у воді до 550 вольт. Горе було тому, хто випадково попадав у триметрову зону поразки.

Електрика в кожному

Але вперше наука звернула увагу на електрофізику, а точніше на здатність живих організмів виробляти електрику, після презабавного випадку жаб'ячими лапкамиу XVIII, які в один негожний день десь у Болоньї, починали смикатися від зіткнення із залізом. Зайшла в крамницю м'ясника за французьким делікатесом, дружина болонського професора Луїджі Гальватті, побачила цю жахливу картину та розповіла чоловікові про нечистій силі, яка вирує по сусідству. Але Гальватті подивився на це з наукового погляду, а через 25 років наполегливих праць вийшла його книга «Трактати про силу електрики при м'язовому русі». У ній учений вперше заявив – електрика є у кожному з нас, а нерви – це своєрідні «електропроводи».

Як це працює

Як людина генерує електрику? Усьому причиною численні біохімічні процеси, які відбуваються на клітинному рівні. Усередині нашого організму є безліч різних хімічних речовин– кисень, натрій, кальцій, калій та багато інших. Їхні реакції один з одним і виробляють електричну енергію. Наприклад, у процесі «клітчастого дихання», коли клітина вивільняє енергію, отриману від води, вуглекислого газу тощо. Вона, своєю чергою відкладається у спеціальні хімічні макроергічні сполуки, умовно назвемо це «сховищами», і згодом використовується «при необхідності».

Але це лише один із прикладів – у нашому тілі багато хімічних процесів, які виробляють електрику. Кожна людина – це справжня електростанція, її цілком можна використовувати в побуті.

Чи багато ми виробляємо ват?

Енергія людини як альтернативне джерело живлення вже давно перестала бути мрією фантастів. У людей великі перспективи як генератори електрики, його можна виробляти практично з будь-якої нашої дії. Так, від одного вдиху можна отримати 1 Вт, а спокійного кроку вистачить, щоб живити лампочку 60 Вт, та й зарядити телефон буде достатньо. Так що проблему з ресурсами та альтернативними джерелами енергії людина може вирішити, в буквальному сенсі, сама.

Справа за малим – навчитися передавати енергію, яку ми так марно витрачаємо, «куди треба». І в дослідників вже є пропозиції щодо цього. Так, активно вивчається ефект п'єзоелектрики, що створює напругу з механічного впливу. На його основі ще в 2011 році австралійські вчені запропонували модель комп'ютера, який заряджається від натискання клавіш. У Кореї розробляють телефон, який заряджатиметься від розмов, тобто від звукових хвиль, а група вчених з Georgia Institute of Technology створила прототип «наногенератора», що діє, з оксиду цинку, який вживлюється в людське тіло і виробляє струм від кожного нашого руху.

Але це ще не все, на допомогу сонячним батареям у деяких містах збираються отримувати енергію з години пік, точніше від вібрацій при ходьбі пішоходів та машин, а потім використовувати її для освітлення міста. Таку ідею запропонували лондонські архітектори із фірми Facility Architects. За їхніми словами: «У години пік через вокзал Вікторія за 60 хвилин проходить 34 тисячі людей. Не треба бути математичним генієм, щоб зрозуміти - якщо вдасться застосовувати цю енергію, то може фактично вийти дуже корисне джерелоенергії, яка нині витрачається марно». До речі, японці вже використовують для цього турнікети у Токійському метро, ​​через які щодня проходять сотні тисяч людей. Все-таки залізниці – основні транспортні артерії Країни Вранішнього сонця.

«Хвилі смерті»

До речі, жива електрика є причиною багатьох вельми дивних явищ, які наука пояснити досі не в змозі. Мабуть, найвідоміше з них – «хвиля смерті», відкриття якої спричинило новий етап суперечок про існування душі та про природу «околосмертного досвіду», про який іноді розповідають люди, які пережили клінічну смерть.

У 2009 році в одній з американських лікарень було знято енцефолограми у дев'яти вмираючих людей, яких на той момент було вже не врятувати. Експеримент проводився, щоб вирішити давню етичну суперечку про те, коли людину дійсно мертву. Результати були сенсаційними – після смерті у всіх випробуваних мозок, який вже мав бути умертвлений, буквально вибухав – у ньому виникали неймовірно потужні сплески електричних імпульсів, які ніколи не спостерігалися у живої людини. Вони виникали через дві-три хвилини після зупинки серця та тривали приблизно три хвилини. До цього, подібні експерименти проводилися на щурах, у яких те саме починалося через хвилину після смерті і тривало 10 секунд. Подібне явище вчені фаталістично охрестили «хвильою смерті».

Наукове пояснення «хвиль смерті» породило безліч етичних питань. За словами одного з експериментаторів, доктора Лакхміра Чавла, подібні сплески мозкової активності пояснюються тим, що від нестачі кисню нейрони втрачають електричний потенціал і розряджаються, випускаючи імпульси «лавиноподібно». «Живі» нейрони постійно знаходяться під невеликою негативною напругою – 70 мінівольт, яка утримується, за рахунок позбавлення позитивних іонів, які залишаються зовні. Після смерті – рівновага порушується, і нейрони швидко змінюють полярність з мінусу на плюс. Звідси і "хвиля смерті".

Якщо ця теорія вірна, «хвиля смерті» на енцефолограмі проводить ту невловиму межу між життям і смертю. Після неї роботу нейрона відновити не можна, організм більше зможе отримувати електричні імпульси. Іншими словами, далі лікарям вже нема рації боротися за життя людини.

Але, якщо подивитися на проблему з іншого боку. Припустити, що "хвиля смерті" - остання спроба мозку дати серцю електричний розряд, щоб відновити його роботу. У такому разі під час «хвилі смерті» потрібно не складати руки, а навпаки використати цей шанс для порятунку життя. Так стверджує доктор-реаніматолог, Ланс-Беккер з Пенсільванського Університету, вказуючи на те, що траплялися випадки, коли людина «оживала» після «хвилі», а значить яскравий сплеск електричних імпульсів у людському тілі, а потім спад ще не можуть вважатися останнім. порогом.

Перша вимога до повноцінного раціону - наявність у ньому необхідного запасу енергії, що вивільняється в процесі окислення трьох основних макро поживних речовин: вуглеводів, жирів та білків. Енергію виражають у кілокалоріях (ккал), або поживних калоріях(Скорочено позначаються Кал, з великою літерою К); одна кілокалорія відповідає кількості теплової енергії, необхідної для нагрівання 1,0 кг води від 15 до 16 С. Нагадаємо, що тими самими одиницями користуються при розрахунку змін стандартної вільної енергії під час метаболічних реакцій (розд. 14.4).

У табл. 26-3 наведені запропоновані Відділом харчових продуктівта харчування щоденні енергетичні потреби для людей різного віку. Для молодих чоловіків студентського віку потреба в енергії становить ~ 2900 ккал/добу, для жінок того ж віку ~ 2100 ккал/добу. Новонародженим, дітям і людям старшого віку потрібно зазвичай менше енергії. Наведені величини можна порівняти з кількістю енергії, необхідної для підтримки основного обміну, тобто з кількістю енергії, яка потрібна організму в стані повного спокою, через 12 годин після їди (гл. 25).

Таблиця та харчування Національної Академії наук та Національної дослідницької ради

Для чоловіків студентського віку потреби основного обміну становлять ~ 1800 ккал/добу, для жінок того ж віку ~ 1300 ккал/добу. Очевидно, велика кількість енергії, що фігурують у рекомендаціях щоденного раціонухарчування, що пояснюються необхідністю виконання фізичної роботи. У табл. 26-4 показаний витрата енергії при різних видахфізичної роботи

Кількість енергії, що виділяється при окисленні вуглеводів, жирів і білків, можна визначити, спалюючи зразки відомої ваги в атмосфері кисню всередині калориметричної бомби і визначаючи загальну кількість тепла, що виділився (рис. 26-1). При спалюванні чистих вуглеводів виділяється загалом 4,2 ккал/г, при спалюванні жирів ~ 9,5 ккал/г, білків ~ 4,3 ккал/г (табл. 26-5). Калорійність таких харчових продуктів, як хліб, картопля, м'ясо, фрукти і т. д. також можна визначити шляхом їх спалювання в калориметричній бомбі. Разом з тим цю величину можна отримати шляхом розрахунку, якщо визначити за допомогою хімічного аналізу вміст вуглеводів, жирів та білків у даному зразку харчового продукту та помножити отримані ваги на відповідні коефіцієнти калорійності, які наведені у табл. 26-5. При окисленні в організмі продукти, здатні повністю перетравлюватися і засвоюватися, забезпечують виділення такої кількості тепла, як і при окисленні в калориметрі. Ідентичність кількостей енергії, що виділяється в калориметрі та в організмі, була підтверджена результатами досліджень, проведених на людях, поміщених у калориметр дуже великого розміру.

Таблиця 26-3. Добова потребав енергії (рекомендації Відділу харчових продуктів та харчування Національної Академії наук та Національної дослідницької ради, 1980)

Оскільки організм людини за будь-яких умов підпорядковується законам термодинаміки, немає ніякої «чарівної» дієти, яка б обійти закон збереження енергії.

Таблиця 26-4. Енергетичні потреби за різних видів діяльності

Калорії є калорії.

Розглянемо тепер характеристики двох із трьох основних поживних речовин, які забезпечують організм енергією: вуглеводів та жирів.

Мал. 26-1. Принцип влаштування калориметричної бомби, призначеної для вимірювання калорійності їжі. Зразок харчового продукту з відомою вагою підпалюється електричним розрядом в атмосфері з надлишковим вмістом кисню під тиском усередині бомби, що витримує високий тиск. Згоряння їжі викликає підвищення температури відомої кількості води, якої заповнено простір, що оточує бомбу Кількість тепла, що виділилося при згорянні їжі, можна легко розрахувати, враховуючи, що для нагрівання 1 кг води на 1 С від 14,5 до 15,5 °С потрібно 1 ккал.

Для вимірювання кількості тепла, що виділяється організмом людини, використовують дуже великі калориметри із замкнутою камерою, в якій постійно забезпечується обмін кисню та

Таблиця 26-5. Калорійність основних нішевих продуктів

а. Вуглеводи є основним джерелом енергії

Самі собою вуглеводи є незамінними компонентамиїжі людини, однак, оскільки продукти, багаті на вуглеводи, більш доступні і дешеві, ніж продукти, що містять великі кількості білків і жирів, саме вони становлять основну частину продуктів харчування в більшості країн. Чотири п'яті населення земної кулі харчуються в основному рослинною їжею, і частку вуглеводів припадає принаймні 70° 0, котрий іноді 90% сумарної калорійності такої їжі. У розвинених країнах, де населення споживає у порівняно великих кількостях м'ясні і молочні продукти, частку вуглеводів припадає лише 45% калорійності денного раціону.

Мал. 26-2. Зміна харчового раціону США. А. Раціон 1910 р. Б. Сучасний раціон. В. Раціон за сформульованими останнім часом рекомендаціями із зазначенням оптимального співвідношеннявкладів різних продуктіву сумарну калорійність пиши.

У США чоловіки у студентському віці споживають щодня близько 400 г вуглеводів.

У розвинених країнах понад 40% споживаних вуглеводів складають сахароза та інші очищені цукру, в основному глюкоза та фруктоза, решта припадає на частку крохмалю. У менш розлитих країнах сахарозу вживають у їжу дуже невеликих кількостях, переважно як вуглеводів там використовують крохмаль. Двісті років тому, коли промислова революція тільки починалася, кількість цукру, що споживається щодня однією людиною, становила в Англії в середньому лише 5 г, зараз ця кількість перевищує 200 р. Аналогічні зміни відбулися і в США (рис. 26-2). Розвиток будь-якої країни супроводжується збільшенням кількості вживаної для харчування сахарози. Одна з причин цього полягає в доступності та дешевизні сахарози в порівнянні з іншими вуглеводами в цих країнах. у калоріях чоловіка студентського віку. Відомо, що для цукрової тростини та буряків потрібна менша посівна площа, ніж для еквівалентної за калорійністю кількості картоплі та злакових рослин. Цукрова тростина є однією з найбільш продуктивних сільськогосподарських рослин.

У зв'язку з цим між економікою сільського господарстваі правильним харчуваннямможливий конфлікт, оскільки сахароза та інші цукри надають несприятливий вплив на зуби (розд. 26.25).

Солодкі продукти часто їдять заради задоволення, деякі навіть можуть обійтися без солодощів. Не виключено, що схильність до солодкого є результатом прагнення, що збереглося з дитинства, задовольнити почуття голоду (вміст цукру в жіночому молоці вдвічі вищий, ніж у коров'ячому). Багато видів тварин також віддають перевагу солодкому; водночас деякі види індиферентні щодо нього чи навіть уникають солодкого.

б. Дедалі ширше застосування знаходять некалорійні замінники цукрів

Штучний замінник цукру - сахарин (рис. 26-3) - протягом багатьох років використовували для зниження калорійності їжі хворих, які страждають на діабет та ожиріння, без явних шкідливих наслідківдля здоров'я пацієнтів Однак у 1969 р. було встановлено, що при згодовуванні щурам дуже великих дозахвін може чинити канцерогенну дію. Після цього питання про використання сахарину для приготування «дієтичних» напоїв та продуктів стало предметом дискусій. Однак оскільки користь сахарину як замінника цукру очевидна, а ризик, пов'язаний з канцерогенністю для людей, порівняно невеликий, його продовжують використовувати для приготування «дієтичних» напоїв. Інший синтетичний некалорійний замінник цукру – цикламат натрію (рис. 26-3) – через сильніше виражені канцерогенні властивості, виявлені на тваринах, був заборонений для приготування харчових продуктів.

В даний час докладаються зусилля для пошуку нових, нетоксичних замінників цукру. Одна з детально досліджених у цьому напрямку речовин – аспартам (рис. 26-3) – метиловий ефір дипептиду аспартилфенілаланіну. Оскільки до складу його молекули входять два амінокислотні залишки, що зустрічаються у звичайних білках, вважають, що воно не повинно бути токсичним.

Мал. 26-3. Некалорійні замінники цукрів. Оцінку їх відносної солодощі наведено у табл. 26-6. Деяким людям сахарин здається гірким на смак, що може бути обумовлено генетичними особливостями смакових сприйняттях.

Управління з використання продуктів харчування та лікарських речовин дозволило використовувати аспартам для приготування деяких харчових продуктів. Ще одним кандидатом на роль замінника цукру є монелін, білок (мол. маса 11 000), що видобувається з африканських плодів-сюрпризів (African serendipity berry). Насолода цього білка в розрахунку на одиницю ваги в 2000 разів перевищує насолоду сахарози (табл. 26-6). Солодкий смакМонелін обумовлений специфічною особливістю просторової структури його поліпептидного ланцюга.

При нагріванні чи інших видах денатурації монелін втрачає насолоду.

Таблиця 26-6. Відносна насолода деяких цукрів та некалорійних замінників цукрів (порівняно з сахарозою)

в. Жири забезпечують організм калоріями та незамінними жирними кислотами

На частку триацилгліцеролів припадає близько 98% загальної кількості ліпідів у їжі; інші 2% складають фосфоліпіди, холестерол та його ефіри. При кімнатній температурітріацил-гліцероли тваринного походження, до складу яких входить відносно багато насичених жирних кислот, зазвичай мають тверду консистенцію. Що ж до триацилгліцеролів рослинного походження, до складу яких входить порівняно велика кількість ненасичених жирних кислот, то вони при кімнатній температурі зазвичай рідкі. При окисленні триацилгліцеролів обох типів кількість енергії, що виділяється з розрахунку на 1 одиницю ваги, більш ніж у 2 рази перевищує кількість енергії, що виділяється при окисленні вуглеводів (табл. 26-5). Оскільки жири затримуються і перетравлюються в шлунку зазвичай повільніше, ніж вуглеводи, вони сприяють насичення, ніж вуглеводи.

Експериментальні тварини не здатні синтезувати лінолеву та ліноленову кислоти (розд. 21.6), тому вони повинні отримувати їх з жебраків. Люди, як правило, не відчувають нестачі в незамінних жирних кислотах, так як ці кислоти у великих кількостях містяться в багатьох продуктах рослинного походження, рибі та птиці. У м'ясних та молочних продуктах їх вміст набагато нижчий. Лінолева кислота(Рис. 26-4) необхідна організму у зв'язку з тим, що вона служить попередником арахідонової кислоти (розд. 21.6), яка у свою чергу відіграє роль попередника простагландинів та тромбоксанів (розд. 25.23).

У раціоні жителів розвинених країн поряд із великою кількістюочищених цукрів значне місце займають жири, особливо жири тваринного походження (рис. 26-2). Припускають, що саме з цим пов'язане збільшення частоти атеросклерозу, ішемічної хвороби серця та порушень мозкового кровообігу у високорозвинених країн. При атеросклерозі відбувається аномальне відкладення ліпідів в інтимі артерій, що призводить до обмеження кровотоку.

Мал. 26-4. Незамінні жирні кислоти. У ссавців немає ферментів, здатних каталізувати утворення подвійного зв'язку в положенні, тому вони повинні отримувати лінолеву та ліноленову кислоти з рослинною пишою. Ці кислоти необхідні як попередники для утворення в тканинах інших поліненасичених жирних кислот, зокрема арахідонової та інших 20-атомних поліненасичених жирних кислот, які у свою чергу служать попередниками простагландинів. У маленьких дітей недолік незамінних жирних кислот може призводити до розвитку екземи.

У тих випадках, коли ліпідні відкладення закупорюють судини серця чи мозку, розвивається відповідно ішемічна хвороба серця чи інсульт; тканина міокарда чи мозку гине через нестачу у яких кисню (рис. 26-5).

У тваринних жирах є два компоненти, які можуть сприяти виникненню атеросклерозу, - насичені жирні кислоти та холестерол, проте деякі вчені оспорюють статистичні дані, що підтверджують цю точку зору. Більшість тваринних жирів, зокрема жири м'яса, молока та яєць, містять відносно багато насичених і мало ненасичених жирних кислот (табл. 26-7), виняток становлять курячий та риб'ячий жир.

Таблиця 26-7. Склад жирних кислот у типових тварин та рослинних жирах

Рослинні жири, навпаки, дуже багаті на поліненасичені жирні кислоти. За калорійністю цінність насичених і ненасичених жирів приблизно однакова, проте рясне споживання насичених тварин жирів поряд з незначною кількістю поліненасичених жирів може призводити у багатьох (але не у всіх) людей до зменшення концентрації в крові ліпопротеїнів високої густини та до збільшення концентрації ліпопротеїнів низької щільності. . 12.8), а також загального холестеролу.

Мал. 26-5. Атеросклероз – поступове зменшення просвіту артерії невеликого діаметра через зростання ліпідних відкладень. На фотографіях показані поперечні зрізи: нормальної артерії (А), артерії, усередині якої формуються ліпідні відкладення (Б), артерії з ущільненими відкладеннями (В) та артерії, просвіт якої повністю закупорений кров'яним згустком (Г).

Існує кореляція між частотою ішемічної хвороби серця, з одного боку, та низькою концентрацією ліпопротеїнів високої щільності та високою концентрацією ліпопротеїнів низької щільності, а також загального вмісту холестеролу – з іншого. Тому рекомендується містяться в м'ясі, яйцях, молоці, вершковому масліта сирі жири тваринного походження частково замінювати рослинними жирами, багатими на поліненасичені жирні кислоти. Корисно також використовувати замість олії маргарин, оскільки її одержують частковим гідруванням рослинних олій (розд. 12.2). Процес гідрування, в результаті якого збільшується ступінь насичення цих олій, можна контролювати. Наприклад, існує «м'який» маргарин, що має більш високу поживну цінність, порівняно з «твердим» маргарином, оскільки він містить більше поліненасичених жирів (табл. 26-7). Щодо холестеролу, то у деяких людей він впливає на співвідношення між ліпопротеїнами крові.

Мал. 26-6. Холестерол. В ефірах холестеролу гідроксильна група (виділена червоним кольором) етерифікована довголанцюговими жирними кислотами.

У значних кількостях він міститься в продуктах тваринного походження, особливо багато його яєчному жовтку, вершковому маслі та м'ясі, тоді як у рослинних продуктахйого немає. У типовому для жителів США раціон щоденне споживання холестеролу становить 600-800 мг, в основному за рахунок яєчних жовтків. Холестерол синтезується з ацетил-СоА (розд. 21.16) і може виводитись тільки шляхом перетворення на солі жовчних кислот, які у свою чергу виводяться з кишечника порівняно повільно. Якщо в їжі багато холестеролу, його вміст у крові збільшується, але при цьому його синтез інгібується. Існує добре збалансована рівновага між кількістю холестеролу, що всмоктується в кишечнику, синтезується в тканинах і виводиться з організму. Хворим на ішемічну хворобу серця часто рекомендують дієту з низьким вмістом холестеролу, в якій насичені жири частково замінені на поліненасичені. Однак у зв'язку з тим, що розвиток ішемічної хвороби серця залежить і від генетичних факторів, а також від куріння та гіпертонії, дієта зі зниженим вмістом тваринних жирів та холестеролу допомагає далеко не всім хворим. Атеросклероз, мабуть, має складне походження, і схильність до нього різних людейрізна. Безперечно, що на розвиток цієї хвороби впливає склад їжі, проте найкраще, мабуть, народитися з добрими генами.