Ideja o vizualizaciji energetskog ekvivalenta ljudskog mozga danas se koristi čak iu reklamama.
Izvor: Izvod iz oglasa iz Nature
Činilo se da su se složili! Jesenjin: "Ako goriš, onda gori, gori." Ali Majakovski: "Sjaj uvijek, sija svuda" ... I, kao rezultat, u stvari, parafraza ovih redova iz Pugačevog repertoara: "Živjeti, gorjeti i ne blijediti!" Ali ono najzanimljivije počinje ako se svi ovi redovi počnu doslovno dešifrirati.
Iznenađujuće, proces disanja je sličan procesu sagorijevanja, samo što je to "hladno" sagorijevanje goriva (vodika) u interakciji sa oksidirajućim agensom (kiseonik zraka). I u tom smislu, analog disanja su procesi spore oksidacije: stvaranje rđe, truljenje, fermentacija...
A hrana je izvor vodonika: u želucu, crijevima, hrana se pod djelovanjem enzima razgrađuje do masnih kiselina, koje se, pak, u ćeliji razlažu na vodu, ugljični dioksid i atomski vodonik. Elektron nastao u ovoj reakciji pokreće sve procese koji se odvijaju u živom organizmu. Kao rezultat toga, prema postojećim procjenama, mišićna energija koju razvija osoba je ekvivalentna električnoj sijalici od 150 W.
“...kada mišić radi, dolazi do gotovo istog sagorijevanja njegovih tkiva (odnosno, kombinacija ovih tkiva sa kiseonikom), što se dešava sa gorivom u kotlovskoj peći parne mašine ili u cilindrima motora sa unutrašnjim sagorevanjem. ”, objašnjava profesor B. Weinberg u bilješci “Osoba za efikasnost”. – Dakle, da bi mišić mogao da radi, on mora da isporuči i materijal da obnovi svoja tkiva, i kiseonik da ih sagori. Oba se isporučuju krvlju” („Tehnologija za mlade”, br. 2, 1935).
Sve ovo daje fiziolozima razlog da proizvodnju toplote živih sistema, uz neku aproksimaciju, izjednače sa intenzitetom potrošnje kiseonika. Ovdje zabilježeni rekordi u pogledu energije su sljedeći: maksimalna razmjena je među penjačima i gorštacima: 250–280 MW/g; stanovnici ravnica zaostaju za gotovo “tijelo” - 160–200 MW/g. Odnosno, kada se osoba prilagodi različitim geografskim uslovima, snaga respiratornog sistema se povećava za ćelijski nivo. U tome nema ništa iznenađujuće, s obzirom da je uspon u planinama od 305 m otprilike jednak prolazu od 480 km sjeverno ili južno od ekvatora.
Zanimljivo je da bi, prema uputstvu, svaki pripadnik američke vojske trebao dobiti 4,5 hiljada kalorija dnevno, dok finska vojska preporučuje 6 hiljada kalorija dnevno.
Ali općenito, normalna odrasla osoba treba unositi 2500-3000 kcal dnevno s hranom. (Za godinu dana osoba potroši količinu energije koja je ekvivalentna sagorijevanju 100 kg uglja - sic!) Ako se obezbijedi ovaj energetski egzistencijalni nivo, osoba je u stanju da svojim mišićima izvrši mehanički rad od 500-600 kcal. Koeficijent performansi (COP) osobe, kao što možete lako vidjeti, iznosi 20%. Inače, ovo je više od konja (njegova efikasnost je oko 10%) i mnogo više od bika. (Možda zanimljivo: jedna konjska snaga - podizanje 1 m 75 kg u 1 s.)
Istovremeno, osoba sa svojim mišićima daleko je od najboljeg motora: njegova snaga, mjerena u konjskih snaga, je samo 0,03–0,04. Vrlo rijetko "snaga" odraslog muškarca doseže 0,2-0,25 KS.
Međutim, dostojanstvo čovjeka kao elektrane je njegova velika izdržljivost. Tako je, na primjer, prema proračunima akademika Leonida Milova, svaka četiri dana rada na oranju konja bio potreban dan hodanja. Za razliku od konja, ruski seljak je u 18. veku od 22. aprila do 6. juna radio u polju bez ijednog slobodnog dana, praktično bez odmora i skoro bez sna.
Ili evo još jednog primjera starozavjetne tehnologije bez otpada. Keopsovu piramidu gradilo je 100 hiljada ljudi, a mijenjali su je nova svaka tri mjeseca tokom 30 godina. Podignuti su ogromni utezi: granitne grede stropa kripte Keopsove piramide teške su po 500 tona, a u Khafreovoj piramidi postoje monoliti teški do 423 tone. I sve je urađeno ručno!
Kada ste pored ovih gigantskih megalita koje je napravio čovjek, prvo što vam padne na pamet je koliko je prokleto bezličnog ljudskog rada oličeno u ovim kriptama! Utoliko je teže zamisliti ako znate (zahvaljujući proračunima istog profesora B. Weinberga) da 1 kW može zamijeniti 150 umjereno radnih ljudi, 33 vrijedna ili 20 vrlo vrijednih ljudi.
Ali osoba nije samo dobar generator energije, već i njen prilično podnošljiv akumulator: može raditi bez hrane jedan ili dva dana. Sa masom od 75 kg, odrasli muškarac može akumulirati više od 2-3 kWh energije (otprilike 30 Wh na 1 kg težine). Ako preračunamo ove pokazatelje po jedinici mase, onda će "ljudska mašina" biti u hijerarhiji energija viših od komprimiranih plinova i svih vrsta mehaničkih opruga. Ali ispod kipuće vode. Dakle, sa fizičke tačke gledišta, etimologija raširene definicije neprofesionalca - "čajnik" nije sasvim jasna. Kakav je ovo kotlić ako ne može prokuvati čašu vode!
U kultnom sajberpank filmu "Matrix" (smešten u 2199., Zemlja) ljude koriste mašine koje su preuzele vlast kao obične baterije... Ovde su kreatori slike bili malo previše pametni. Uostalom, poznato je da se za proizvodnju jednog džula energije sadržane u hrani koju čovjek konzumira troši 10 J energije. Mašine jednostavno nisu mogle da hrane svoje biološke "baterije". Nije vredno toga.
Međutim, ova parcela ima mogućnosti. Na primjer, ovako. „Najvjerovatnije, mašine koriste rezervnu mentalnu snagu čovječanstva kao ogroman distribuirani procesor za kontrolu reakcija nuklearne fuzije“, kaže britanski matematičar Peter B. Lloyd. Sada je toplije!
Ljudski mozak je možda najkompleksniji objekat u svemiru. Ali za rad ovog čuda žive "mehanike" potrebno vam je samo 10 vati energije! Istina, mozak je vrlo izbirljiv u izboru goriva-hrane: samo masti za to nisu pogodne, iako je 37,7 J energije pohranjeno u 1 g masti. Dajte svom mozgu glukozu i kiseonik. Vidite, glukoza "sagorijeva" u potpunosti, ne ostavljajući "šljake" u mozgu. U mirovanju, mozak troši oko dvije trećine ukupne cirkulirajuće glukoze i 45% kisika. Smanjenje koncentracije glukoze u krvi ispod 0,5-0,2 g/l dovodi do gubitka svijesti i kome.
U tom kontekstu, hipoteza izgleda sasvim uvjerljivo, prema kojoj su upravo posebnosti hrane, odnosno energija, strategija Homo sapiensa omogućile da u evolucijskoj rasi prednjače u odnosu na neandertalce. Na primjer, neki antropolozi (Sorensen i Leonard, 2001) upoređuju prosječan nivo fizičke aktivnosti neandertalaca sa sportistima, farmerima i nosačima. Prema proračunima ovih autora, neophodne dnevne energetske potrebe neandertalaca bile su veće od savremenih Eskima - ljudi sa najvećim energetskim troškovima među modernim čovečanstvom, sa veoma visokim nivoom bazalnog metabolizma. Bilo je veoma teško hraniti se. Bez istorijske perspektive, nažalost...
I lukavi sapiensi su to uzeli i izmislili kuhanje na vatri. Energetska i nutritivna vrijednost, njegova svarljivost odmah se kvalitativno povećavaju. Nije slučajno da je hrana kuhana na vatri možda najraniji predmet krađe u ljudskom društvu.
Kao da je drugi pesnik, Andrej Voznesenski, posebno za ovu priliku rekao:
Koštalo je peni, i odjednom altyn.
Lažna povećanja visokih troškova.
Vrijednost se mjeri jednim -
Jedinica ulaganja života!
Takođe, energetska vrijednost hrane...
Razumevanje takvih veličina kao što je efikasnost benzinskog ili dizel motora sa unutrašnjim sagorevanjem je praktično stvar časti za svakog čoveka. Magični brojevi od 33% ili 40% mogu biti ozbiljan razlog za burnu raspravu tokom cijele večeri. Razumijevanje efikasnosti vlastitog tijela obično nije dovoljno vremena i želje, i, usput rečeno, uzalud. Efikasnost našeg organizma direktno zavisi od toga kako se brinemo o njemu, koliko dobro razumemo i zadovoljavamo njegove potrebe.
Na čemu se zasniva život? Tako je, energija! Energija je sve! Svi procesi koji se odvijaju u našem tijelu zahtijevaju energiju. Energiju dobijamo iz hrane. Ugljikohidrati, masti i proteini se razgrađuju tokom metabolizma, opskrbljujući tijelo građevinskim materijalom i energijom. Glavna vrsta goriva koje tijelo brzo i lako koristi su ugljikohidrati. Uz ugljikohidrate, najvažniji izvor energije su sastavne komponente masti – masne kiseline.
Oksidacija masnih kiselina osigurava skoro polovinu energetske potrebe odraslog organizma. Ovaj važan proces ("beta-oksidacija") odvija se u energetskim fabrikama ćelija - u mitohondrijama. Usput, napomena ljubiteljima brojeva: efikasnost mitohondrija je 55%! Postoji razlog da se zapitamo koliko ljudski izumi još uvijek zaostaju za "izumima" prirode.
Da bi "fabrike energije" organizma pravilno radile i snabdijevale dovoljnom količinom energije, mora se uspostaviti nesmetano snabdijevanje gorivom, odnosno masnim kiselinama. L-karnitin je odgovoran za ovu važnu fazu. Ključni je učesnik u transportu masnih kiselina u mitohondrije.
Po hemijskoj strukturi L-karnitin je aminokiselina, supstanca srodna vitaminima B. L-karnitin je u svom prirodnom obliku prisutan u gotovo svim ljudskim organima i tkivima, i to u maksimalnim koncentracijama gde je potreban višak energije za održavanje osnovne funkcije organizma (mišići, srce, mozak, jetra, bubrezi). Potreba za L-karnitinom je individualna za svakog pojedinca i može varirati ovisno o opterećenju. Unos L-karnitina se takođe povećava sa stresom i tokom fizičke aktivnosti. Nedovoljna količina L-karnitina može uzrokovati razne bolesti.
Za održavanje potrebnog nivoa L-karnitina ili nadoknadu njegovog manjka u stresnim periodima života pomoći će lijek Elkar domaće farmaceutske kompanije PIK-PHARMA.
Elkar je vodena otopina L-karnitina za oralnu primjenu. Jedinstvenost lijeka leži u činjenici da ga nema nuspojave i ne izaziva ovisnost.
Kada i kome treba koristiti Elcar? Elcar je od vitalnog značaja ako:
rad ili učenje je u pratnji povišen neuropsihijatrijski;
trenutni period života ispunjen je stresnim situacijama;
umjesto zadovoljstva počeli su donositi treninzi u teretani ili fitnes centru
umor;
gripa, SARS ili prehlada ne žele da se „zakače“ ni na koji način;
vikendi i praznici održavaju se pod sloganom „Brže, više, jače!“;
manje od 10 godina do penzionisanja;
postoje simptomi "energetske gladi" organizma.
U svim ovim slučajevima Elkar će poboljšati adaptivne sposobnosti organizma, povećati imunitet, pomoći u prevladavanju sindroma kroničnog umora i doprinijeti
povećanje radne sposobnosti.
Posebnu pažnju treba obratiti na lijek Elcar osobama koje redovno vežbajte profesionalne ili amaterske. Tokom intenzivnog treninga, potrošnja energije tijela se značajno povećava. U tim slučajevima, L-karnitin poboljšava opskrbu tijela energijom, sagorijeva masti i jača mišićno tkivo.
Redovno uzimanje Elcara dovodi do povećanja mišićne snage i mase, poboljšane svarljivosti proteina, vitamina i ugljikohidrata te povećane izdržljivosti. Uz Elkar, dugi treninzi će proći bez primjetnog osjećaja umora, kako u profesionalnom sportu tako i u fitnesu. Visoka efikasnost a sigurnost Elcara potvrđena je naučnim istraživanjima i dugogodišnjim iskustvom u raznim stanjima i bolestima.
Povećava se stvaranje toplote. Dio energije oslobođene tokom hemijskih procesa, a da se ne pretvori u, direktno se pretvara u mišićne kontrakcije. Ostatak energije hemijskih procesa pretvara se u toplotu, pa mišići oslobađaju toplotu tokom kontrakcije.
Koeficijent izvedbe (COP) je omjer energije utrošene na rad mišića i cjelokupne energije proizvedene u mišićima tijekom rada. Efikasnost ljudskih mišića kreće se u prosjeku od 15 do 25%, efikasnost mišića nogu - od 20 do 35%, a efikasnost ruku - od 5 do 15%.
Tokom treninga, kod ljudi se povećava do 25-30%, pa čak i do 35%, a kod životinja - do 50%.
Anaerobna i aerobna faza biohemijskih procesa odgovaraju dvema fazama stvaranja toplote: početnoj i povratnoj, ili odloženom.
Početna faza uzrokovana je biohemijskim anaerobnim procesima koji dovode do kontrakcije mišića. Sa jednom mišićnom kontrakcijom, 65-70% topline otpada na period kontrakcije, a 30-35% na period opuštanja (odloženo anaerobno stvaranje topline). Mala količina toplote se oslobađa tokom ekscitacije koja prethodi kontrakciji). Kod kratkotrajnih tetanusa, odloženo stvaranje toplote čini 20% sve toplote. U aerobnim uslovima, u atmosferi kiseonika, početna faza stvara onoliko toplote koliko proizvodi bez kiseonika, a početna anaerobna faza čini 40% ukupne toplote koju mišić generiše u prisustvu kiseonika.
Budući da se toplina oslobađa tijekom pasivnog skraćivanja i blagog istezanja mišića, dio topline u početnoj fazi ovisi o promjenama elastičnosti mišića.
Faza oporavka proizvodnje topline uzrokovana je uglavnom oksidativnim procesima. Samo 25% toplote dolazi od odloženog anaerobnog stvaranja toplote. Ukupno, 60% topline koju mišić generira u prisustvu kisika stvara se u ovoj fazi. Tokom ove faze, dio mliječne kiseline se oksidira, a ostatak se reducira u glikogen. U normalnim uvjetima mišićne aktivnosti, razgradnja tvari bez kisika i kisika i njihova resinteza se odvijaju istovremeno. Stoga, uz normalnu cirkulaciju krvi, dugotrajan rad niskog intenziteta nije praćen primjetnim smanjenjem sadržaja šećera i nakupljanjem mliječne kiseline u njemu relativno dugo.
Kod auksotonične kontrakcije oslobađa se 40% više topline nego kod izometrijske kontrakcije. Što je veća napetost mišića tokom izometrijske kontrakcije, to je veće stvaranje toplote. Tokom izotonične kontrakcije bez opterećenja dolazi do vrlo malog stvaranja topline. Manja je nego kod izometrijske kontrakcije. Ali ako se mišić kontrahira s opterećenjem, onda je stvaranje topline veće, češko: veća je masa tereta.
Ukupna proizvodnja topline u obje faze je 1,5 puta veća od početne kod pojedinačnih kontrakcija, a 2,5 puta kod tetaničkih kontrakcija. Stoga, u konstantnoj početnoj fazi, faza oporavka se povećava. To ukazuje na ekonomičniju upotrebu tvari i energije kod tetanusa.
Poznato je da što je mišićaviji rad, veća je potrošnja energije. U laboratorijskim uslovima, u eksperimentima sa radom na biciklergometru sa tačno definisanom količinom mišićnog rada i tačno izmerenim otporom pedaliranju, utvrđena je direktna (linearna) zavisnost potrošnje energije od snage rada, zabeležena u kilogram metrima ili vatima. uspostavljena. Istovremeno, utvrđeno je da se sva energija koju čovjek potroši pri obavljanju mehaničkog rada ne koristi direktno za taj rad, jer se većina energije gubi u obliku topline. Poznato je da se odnos korisno utrošene energije na rad u odnosu na svu utrošenu energiju naziva koeficijent učinka (COP).
Vjeruje se da najveća efikasnost osobe sa svojim uobičajenim radom ne prelazi 0,30-0,35. Posljedično, uz najekonomičniju potrošnju energije u procesu rada, ukupni energetski troškovi tijela su najmanje tri puta veći od troškova obavljanja posla. Češće je efikasnost 0,20–0,25, jer neobučena osoba troši više energije na isti posao nego obučena. Tako je eksperimentalno utvrđeno da pri istoj brzini kretanja razlika u potrošnji energije između treniranog sportiste i početnika može doseći 25-30%.
Sa fokusom na potrošnju energije i energije, uspostavljene su četiri zone relativne snage u cikličnim sportovima. To su zone maksimalne, submaksimalne, velike i umjerene snage. Ove zone uključuju podjelu mnogo različitih udaljenosti u četiri grupe: kratke, srednje, dugačke i ekstra dugačke.
Koja je suština podjele fizičkih vježbi na zone relativne snage i kako je ovo grupisanje udaljenosti povezano sa utroškom energije pri fizičkom naporu različitog intenziteta?
Prvo, snaga rada direktno zavisi od njegovog intenziteta. Drugo, oslobađanje i potrošnja energije za prevladavanje udaljenosti uključenih u različite zone snage imaju značajno različite fiziološke karakteristike.
Zonamaksimummoć. U svojim granicama može se izvesti posao koji zahtijeva izuzetno brze pokrete. Nijedan drugi posao ne oslobađa toliko energije. Potreba za kiseonikom u jedinici vremena je najveća, potrošnja kiseonika u organizmu je zanemarljiva. Rad mišića obavlja se gotovo u potpunosti zbog anoksičnog (anaerobnog) razlaganja tvari. Gotovo cjelokupna potreba organizma za kiseonikom je zadovoljena nakon rada, odnosno potreba tokom rada je skoro jednaka dugu za kiseonik. Disanje je beznačajno: tokom tih 10-20 s tokom kojih se radi, sportista ili ne diše ili nekoliko puta kratko udahne. Ali nakon finiša, njegovo disanje je dugo intenzivirano: u ovom trenutku dug za kiseonik je otplaćen. Zbog kratkog trajanja rada, cirkulacija nema vremena da se pojača, dok se broj otkucaja srca značajno povećava pred kraj rada. Međutim, minutni volumen krvi se ne povećava mnogo, jer sistolni volumen srca nema vremena da raste.
Zona submaksimalni moć. U mišićima se ne odvijaju samo anaerobni procesi, već i procesi aerobne oksidacije, čiji se udio povećava pred kraj rada zbog postepenog povećanja cirkulacije krvi. Intenzitet disanja se takođe povećava sve vreme do samog kraja rada. Iako se procesi aerobne oksidacije povećavaju tokom rada, oni i dalje zaostaju za procesima raspadanja bez kiseonika. Dug za kiseonik stalno napreduje. Dug kiseonika na kraju rada je veći nego pri maksimalnoj snazi. Postoje velike hemijske promene u krvi.
Do kraja rada u zoni submaksimalne snage naglo se povećava disanje i cirkulacija krvi, dolazi do velikog duga kisika i izraženih pomaka u kiselinsko-baznoj i vodeno-solnoj ravnoteži krvi. Moguće je povećanje temperature krvi za 1-2 stepena, što može uticati na stanje nervnih centara.
Zona veliki moć. Intenzitet disanja i cirkulacije krvi ima vremena da se poveća već u prvim minutama rada do vrlo velikih vrijednosti, koje ostaju do kraja rada. Mogućnosti aerobne oksidacije su veće, ali i dalje zaostaju za anaerobnim procesima. Relativno visok nivo potrošnje kiseonika donekle zaostaje za potrebama organizma za kiseonikom, pa se akumulacija duga za kiseonik i dalje dešava. Do kraja rada je značajno. Promjene u hemiji krvi i urina su također značajne.
Zonaumjerenomoć. To su već velike udaljenosti. Rad umjerene snage karakterizira stabilno stanje, koje je povezano s povećanjem disanja i cirkulacije krvi srazmjerno intenzitetu rada i izostankom nakupljanja anaerobnih produkata raspadanja. Tokom višesatnog rada dolazi do značajne ukupne potrošnje energije, što smanjuje resurse ugljikohidrata u tijelu.
Dakle, kao rezultat ponovljenih opterećenja određene snage tokom treninga, tijelo se prilagođava odgovarajućem radu zbog poboljšanja fizioloških i biohemijskih procesa, karakteristika funkcionisanja tjelesnih sistema. Povećava se efikasnost pri obavljanju posla određene snage, povećava se kondicija, rastu sportski rezultati.
Danas na internetu možete pronaći mnogo različitih definicija fenomena života bez hrane, to je prano-jedenje - ishrana pranskom energijom, i jedenje sunca - ishrana sunčevom svetlošću, i daharijanstvo - ishrana vazduha i prostorne energije.No, uprkos tvrdnjama predstavnika ovih vrsta ishrane da žive od nematerijalne hrane, mnogi od njih redovno piju vodu, čaj i druga pića, a ponekad i pojedu čokoladu, sir i ostalo, objašnjavajući to željom da zadovolje svoje ukusne senzacije. Općenito, naravno, to se ne može nazvati životom bez hrane. Možete to preciznije nazvati, ali u stvari, to će ipak biti neki način ishrane, iako sa izuzetno niskim nivoom kalorijskog unosa iz hrane.
U istočnoj tradiciji, mogućnost da osoba živi na tako neobičnoj dijeti naziva se - Bigu, što na kineskom znači "bez hrane". I u ovom članku pokušaćemo da objasnimo ovaj fenomen, koji uključuje sve predstavnike praneedije, soltsedeedije i daharijanizma.
Bigu, ili što je isto - tečna ishrana, je jedinstven način ishrane u kojem se osoba svjesno prebacuje na ishranu tekućih hranljivih rastvora, a iz ishrane isključuje bilo kakvu čvrstu hranu. Optimalna dijeta za osobu u stanju Bigu je upotreba najjednostavnijih i niskokomponentnih prehrambenih mješavina - sokova od voća ili povrća, ili vodenih otopina - fruktoze, glukoze, saharoze; međutim, u nekim slučajevima se koriste i dekocije od voća i bobica ili povrća, biljni čajevi i mliječni proizvodi. Ponekad, kako bi se nadoknadio nedostatak ukusa, ovim pićima se dodaju so i začini.
Navodimo najvažnije od ovih pozitivnih akvizicija:
* Niska zavisnost od prehrambenih resursa
* Izuzetna sposobnost lakog podnošenja gladi i žeđi
* Smanjena potreba za snom
* Bolje zdravlje
* Usporavanje procesa starenja organizma
* Povećanje psihološke otpornosti na stres
* Poboljšanje inteligencije
Ali najznačajnija karakteristika Bigua je da osoba koja živi u takvoj ishrani troši mnogo manje energije sa hranom nego što je potrebna za njegov opstanak, prema idejama moderne medicine i dijeteologije. Doista, prema eksperimentalnim podacima, čak i kada je osoba u stanju potpunog odmora i ne obavlja nikakve radnje koje troše energiju, njegova potrošnja energije je približno 1700 kcal po danu. Kako je onda moguće da osoba postoji u Bigu stanju, kada vodi fizički aktivan način života, ne gubi na težini, osjeća se normalno i troši mnogo manje energije od ove količine u hrani duže vrijeme?
Mnogo je pokušaja da se na ovo pitanje odgovori sa stanovišta ezoterizma, filozofije i teozofije, ali nauka će nam pomoći da objasnimo prirodu ovog fenomena. I pošto prema moderne ideje nauke, svi procesi pretvaranja energije u živim organizmima odvijaju se u skladu sa određenim termodinamičkim principima koji su univerzalni za živu i neživu prirodu. Dakle, da bismo potkrijepili mogućnost života osobe u državi Bigu, prije svega, moramo se upoznati s najvažnijim od njih.
Prvi zakon termodinamike za žive organizme
Prvi zakon termodinamike je zakon održanja energije. U jednostavnoj formulaciji, to zvuči ovako: - energija u izolovanom sistemu ne može nastati niotkuda, i ne može nestati niotkuda, može se samo transformisati iz jedne vrste u drugu, dok će njena ukupna količina ostati konstantna. Eksperimentalno je dokazano da je ovaj zakon primjenjiv na procese koji se dešavaju u bilo kojem biološkom sistemu.
Drugi zakon termodinamike za žive organizme
Ovaj zakon kaže da svaki proces u biološkim sistemima nužno prati rasipanje dijela energije u toplinu. Svi oblici energije - mehanička, hemijska, električna i drugi - mogu se bez ostatka pretvoriti u toplotu. Međutim, sama toplina ne može se u potpunosti pretvoriti u druge oblike energije, budući da je toplinsko kretanje molekula haotičan proces, a dio energije će se uvijek trošiti na sudar ovih molekula međusobno.
Ova dva temeljna naučna zakona "zabranjuju" mogućnost stvaranja vječnog motora, a također osuđuju na propast sve druge pokušaje da se dobije rad bez trošenja energije. I upravo sa stanovišta ovih nepokolebljivih principa Univerzuma mi ćemo ishranu ljudskog fizičkog tela posmatrati kao kontinuirani proces potrošnje energije i njenog prelaska iz jednog oblika u drugi.
Opće informacije
Najvažnije svojstvo živih organizama je njihova sposobnost pretvaranja i skladištenja energije u obliku posebnih supstanci - energetskih akumulatora. Dakle, u procesu fotosinteze, biljke mogu akumulirati energiju sunca primljenu izvana u obliku najuniverzalnijeg akumulatora energije - molekula adenozin trifosforne kiseline. Veze između atoma u ovoj molekuli, ako je potrebno, lako se prekidaju oslobađanjem velike količine energije, koja se zauzvrat može koristiti kao izvor energije za sve procese u bilo kojoj živoj ćeliji. Biljke koriste ATP za sintezu raznih organska materija- proteini, masti i ugljeni hidrati.
Životinje su se, zauzvrat, prilagodile da koriste ove hranjive tvari koje su akumulirale biljke kako bi održale svoje vitalne funkcije i sintetizirale iste molekule ATP-a.Uz umjeren fizički napor u tijelu odrasle osobe, oko 75 kg ATP. Ali u stvarnosti, u ljudskom tijelu sadrži samo oko 50 gr. Šta je razlog za ovaj paradoks?
I s tim da je u ljudskom tijelu ATP jedna od najčešće ažuriranih supstanci, jer ga stanice kontinuirano koriste u najrazličitijim životnim procesima. Mudra priroda je napravila tako da živi organizmi, umjesto da akumuliraju ATP u velikim količinama u tkivima, neprestano ga ponovo sintetiziraju u svojim stanicama. Iz toga slijedinašem tijelu nije potrebna stalna opskrba ATP-omsa hranom mu je potrebna samo energija i određeni uslovi da obnovi resurse koji već postoje ovu supstancu.
Dakle, tijelu je prije svega potrebna energija. Ali da bismo razumeli koliko efikasno čovek može da koristi i skladišti energiju u svom telu, moramo otkriti šta čini njenu ravnotežu u živom organizmu. Da bismo to učinili, navodimo glavne načine primanja i vraćanja energije.
Faktori koji povećavaju potrošnju energije su:
1.
Prijem i probava hrane
2.
Fizička aktivnost
3.
Termoregulacija organizma
Izvori energije uključuju:
1.
energija hrane
2.
Izvori toplotnog zračenja
3.
Akustični i svjetlosni valovi
Glavni uvjet za zajamčeni opstanak osobe bit će kompenzacija cjelokupne potrošnje energije njegovog tijela uz pomoć gore navedenih izvora energije. Dalje u članku će biti dato objašnjenje zašto je hrana bitan uslov za aktivnu fizičku aktivnost osobe. Također u njemu će se otkriti kako, zahvaljujući vanjskim sekundarnim izvorima energije, ljudsko tijelo može toliko smanjiti svoje energetske troškove da mu se potreba za hranom svede na minimum kako bi osigurao normalan opstanak.
Uticaj hrane na ljudski organizam
Kao što znate, energija se oslobađa iz prehrambenih proizvoda u procesu njihove biološke oksidacije, a glavne razlike između ovog procesa i konvencionalnog sagorevanja su: dugotrajnost i višestepena biološka oksidacija. hemijske reakcije.
Hranjive tvari se oksidiraju do konačnih proizvoda koji se izlučuju iz tijela. Na primjer, ugljikohidrati se u tijelu oksidiraju u ugljični dioksid i vodu. Isti krajnji proizvodi nastaju kada se ugljikohidrati spaljuju u posebnoj peći - kalorimetru. Istovremeno, količina energije koja se oslobađa iz svakog grama glukoze u ovoj reakciji iznosi nešto više od četiri kilokalorije. Ali unatoč činjenici da je proces oksidacije glukoze u živim stanicama proces u više koraka, njegova ukupna izlazna energija bit će potpuno ista. I kao što je ranije spomenuto, to je energija koju tijelo koristi za sintezu ATP-a. Slično, koristeći kalorimetar, dobili smo prosječnu vrijednost fiziološki dostupne energije za druge prehrambene supstance. Na primjer, proteini i ugljikohidrati sadrže oko - 4 kcal; debeo - 9 kcal. Ali kod hrane , osim suhih brojeva o njegovom hemijskom sastavu ienergetski potencijal, postoji niz drugih zanimljivih nekretnina.
Na primjer, činjenica da je hrana, osim što opskrbljuje tijelo energijom, faktor koji povećava njegovu potrošnju energije. Uz pomoć posebne mjerne opreme dobijeni su podaci da je nakon jelabrzina metabolizma kod ljudi se povećava za 10-20% u poređenju sa njegovim nivoom u mirovanju. I čuva se ubrzavaju metabolizam u organizmu do deset sati.Ovi energetski troškovi povezani su sa unosom, varenjem i asimilacijom hrane, jer svi ovi procesi, od žvakanja hrane do njenog evakuacije iz organizma, zahtevaju energiju.
Količina energije koja se troši na probavu ovisi prvenstveno o hemijski sastav konzumiranu hranu. Maksimalna potrošnja energije za varenje uočena je u proteinima, posebno životinjskog porijekla, za njihovu asimilacijumože se potrošitiiz raznih izvora 30% prije40% ukupan unos kalorija proteinske hrane. Za ugljikohidrate, ova brojka je u rasponu 5% i za masti 3% . Neverovatno, zar ne? Uostalom, ispada da nam poznata hrana ne daje svoju energiju besplatno.
Štaviše, hrana nije samo pasivni energetski resurs, ona je i morfoformirajući faktor, odnosno utiče na strukturne karakteristike živih organizama kako u individualnom tako iu njihovom istorijskom razvoju. Četverokomorni želudac kod preživača, struktura usnog aparata mravojeda, različiti udjeli gastrointestinalnog trakta kod grabežljivaca i biljojeda, kao i mnoge druge adaptacije u različite vrsteživotinje, sve je to nešto drugo nego rezultat uticaja određenih preferencija u hrani na evoluciju živih organizama. Dok hrana ulazi u organizam, probavni sistem je tražen, ali čim se ovaj kontinuirani tok ukloni, u ljudskom tijelu će se odmah početi događati različita preuređivanja unutrašnjih organa u cilju smanjenja njihove potrošnje energije.
Između ostalog, jedenje hrane predodređuje intenzivnu cirkulaciju tvari u tijelu. Razni enzimi i hormoni se razgrađuju i ponovo sintetišu, aktiviraju se imunološke ćelije u probavnom traktu, desetine toksičnih spojeva neutraliziraju se u jetri, povećava se opterećenje na ekskretorni sistem. Sve to određuje specifičnu distribuciju potrošnje energije u ljudskom tijelu, iu tome pripada vodeće mjesto probavni sustav. Čak iu nedostatku aktivnih procesa probave hrane, osoba u mirovanju ima oko 50%
svih energetskih troškova pada na organe, na ovaj ili onaj način povezani sa varenjem, prema 20%
na skeletne mišiće i centralni nervni sistem i oko 10%
na rad organa za disanje i cirkulaciju.
Odvojeno, vrijedi spomenuti da u ljudskom tijelu s normalnom prehranom molekuli proteina funkcioniraju od nekoliko sati do nekoliko dana. Budući da se tokom ovog kratkog perioda intenzivnog metabolizma u njima nakupljaju smetnje, a proteini postaju nepogodni za obavljanje svojih funkcija. Oni se razgrađuju i zamjenjuju novosintetiziranim.
Sasvim drugačija slika se opaža kod niskokalorične prehrane i gladovanja. U stanicama ljudskih tkiva u stanju Bigu počinju se proizvoditi posebne tvari, takozvani proteini toplotnog šoka. Funkcija ovih spojeva je zaštita od uništavanja već postojećih ćelijskih proteina, oni također pomažu u stvaranju ispravnih struktura novih proteina u stanicama, čime se eliminira gubitak energije i materijalnih resursa. Osim toga, proteini toplotnog šoka isključuju prirodni mehanizam samoubistva starih stanica, što omogućuje tijelu da značajno smanji potrebu za obnavljanjem tkiva.
Iz svega ovoga slijedi nekoliko zaključaka:
1.
Prelaskom na ishranu tekućom, pretežno ugljikohidratnom hranom, smanjuje se gubitak energije za probavu i oslobađanje produkata njenog raspadanja iz tijela.
2.
Zbog smanjenja unosa plastičnih supstanci u organizam i smanjenja funkcije izlučivanja, mehanizam reciklaže već iskorištenih i oštećenih strukturnih molekula počinje se efikasnije koristiti u ljudskom tijelu.
3.
Djelovanjem proteina toplotnog šoka u tijelu smanjuje se potreba za dodatnom potrošnjom energije, materijalnim resursima i obnavljanjem tkiva.
4.
Uz dugo odsustvo čvrste hrane u Biguovoj prehrani, dolazi do postupne atrofije organa za varenje i mišićnog aparata gastrointestinalnog trakta, što omogućava osobi da dodatno smanji troškove energije povezane s njima.
Ali, nažalost, koliko god ovi zaključci bili inspirativni, nemoguće je da fizički aktivna osoba dugo vremena potpuno odbija hranu! Zašto je ova izjava tako beskompromisna, saznat ćemo razumijevanjem nekih od karakteristika fiziologije ljudskog tijela.
Efikasnost ljudskog organizma
Kada se ATP koristi u funkcionalnim sistemima tijela, gotovo sva njegova energija se pretvara u toplinu. Izuzetak su slučajevi: kada mišići vrše rad na vanjskim tijelima, odnosno daju tim tijelima kinetičku energiju kretanja; kao i zračenje elektromagnetnih talasa koje generiše nervni sistem. Ali čak i pri obavljanju mehaničkog rada od oko 80% energija koja se koristi za kontrakciju mišića oslobađa se samo u obliku topline 20% pretvara u posao !!! )
Gubici u vidu elektromagnetnog zračenja iz centralnog nervni sistem u poređenju sa kinetičkim oblicima energije, oni su jednostavno zanemarljivi, odnosno skoro sva energija u neuronima se takođe pretvara u toplotu. Štaviše, dokazano je da, generalno, intenzivna intelektualna aktivnost nije praćena velikim utroškom energije. Teška matematika, čitanje knjiga i drugi oblici mentalnog rada, ako nisu praćeni kretanjem, uzrokuju jedva primjetno povećanje utroška energije, tek nekoliko posto tjelesne potrošnje energije u mirovanju.
Da rezimiramo, možemo reći sljedeće: tijelo ne može u potpunosti iskoristiti svu energiju sadržanu u nutrijentima. Jer svaki proces pretvaranja energije iz jedne vrste u drugu, uključujući i dobijanje energije iz hrane, odvija se uz obavezno stvaranje toplote, koja se zatim raspršuje u okolnom prostoru.
I u mišićima se samo mali dio energije proizvedene u njima koristi u samoj mišićnoj kontrakciji, a lavovski dio energije opet odlazi u toplinu. Ako ovo predstavimo brojevima, onda ispada da je tako
Pogledajte potrošnju energije koju vrše mišići odrasle osobe razne vrste fizička aktivnost.
Svaka osoba koja vodi aktivan način života prisiljena je nekako nadoknaditi troškove energije za resintezu ATP-a u mišićima. Ali postoje samo dvije mogućnosti da se obezbijede neophodni uvjeti za odvijanje ovog procesa: jedna je korištenje ograničene količine hranjivih tvari iz vlastitih tkiva, druga je potrošnja hrane.Žašto je to? Odgovor na ovo pitanje leži u karakteristikama života.ćelije životinja i ljudi, u kojima postoje samo dva načina za obnavljanje iskorištenih ATP molekula. I jedno i drugo zahtijeva prisustvokao neophodne komponente reakcija -hranljive materije.
- Prva od njih je glikoliza - pomoćna vrsta opskrbe energijom, koja se uključuje u uvjetima nedostatka kisika. U ovom procesu, molekul glukoze se dijeli na pola, uz formiranje samo dva ATP molekula.
- Druga je oksidativna fosforilacija, koja se javlja uz sudjelovanje kisika u posebnim ćelijskim organelama - mitohondrijima, gdje se iz jedne molekule glukoze u složenom lancu kemijskih reakcija sintetizira 38 molekula ATP-a.
Jedino pitanje koje ostaje otvoreno jeste koliko je čoveku energije potrebno iz hrane?A vrlo jednostavna formula će nam pomoći da dobijemo odgovor na nju.
Dnevne potrebe za kalorijama = vježba x bazalni metabolizam
U ovoj formuli mi smo praktično van kontrolepromijenite vrijednost troškova energije za fizičku aktivnost, jer postoji konačna granica efikasnosti mišićnog rada (efikasnost mišićnih kontrakcija je samo 20-25% ). Međutim, s drugom komponentom ove jednadžbe sve je mnogo zanimljivije.
BX- to je količina energije koju ljudsko tijelo troši na sobnoj temperaturi u stanju potpunog mirovanja mišića, u nedostatku ikakvih procesa probave. Jednostavno rečeno, ovo je količina energije koju će tijelo potrošiti ako osoba spava cijeli dan. U takvim uslovima energija se troši samo na održavanje vitalne aktivnosti organizma, odnosno koristi se za mišićni rad srca i pluća, održavanje stalne telesne temperature, provođenje nervnih impulsa, sintezu enzima, hormona i drugih supstanci. neophodan organizmu.
Prosječna stopa bazalnog metabolizma za odraslu osobu je približno 1700 kcal po danu. U tom slučaju tijelo može izgorjeti do 70% od dnevnih potreba za kalorijama. Međutim, ova se brojka može smanjiti ovisno o različitim faktorima:
Dob- S godinama se osnovni metabolizam usporava. Za svakih deset godina ova brojka se smanjuje u prosjeku za 2%
.
Dijeta- gladovanje ili oštro smanjenje broja unesenih kalorija može smanjiti bazalni metabolizam 30%
.
Tjelesna temperatura- sa smanjenjem tjelesne temperature za svaki stepen, intenzitet glavnog metabolizma opada za oko 7%
.
Temperatura okoline- ima najveći utjecaj na glavni metabolizam i stoga je vrijedno detaljnije se zadržati na ovom faktoru.
termoregulacija
Kao što već znamo, u živom organizmu, zahvaljujući energiji hrane, konstantno se stvara toplota, a sa površine njegovog tela dolazi do stalnog oslobađanja toplote u okolinu. Posljedično, tjelesna temperatura ovisi o odnosu dva procesa - stvaranja topline i prijenosa topline. Sve životinje, ovisno o sposobnosti regulacije tijeka ova dva procesa, dijele se na toplokrvne i hladnokrvne. Kod toplokrvnih životinja tjelesna temperatura ostaje konstantna i ne ovisi o temperaturi. spoljašnje okruženje. Ovo svojstvo, posebno kada temperatura okoline padne, zahtijeva od njih da shodno tome pojačaju svoje metaboličke procese, uglavnom zbog intenzivne potrošnje energije iz hrane i rezervi masti.
Fundamentalna razlika izmjena toplote hladnokrvnih životinja leži u tome što zbog relativno nizak nivo njihov vlastiti metabolizam, njihov glavni izvor energije je vanjska toplina. Stoga je njihova tjelesna temperatura viša od temperature okoline za najviše nekoliko stepeni. Ova podređenost temperaturi okoline ima niz prednosti.
Na primjer, u sušnoj, vrućoj klimi, hladnokrvnost vam omogućava da izbjegnete nepotreban gubitak vode, jer mala razlika između temperatura tijela i okoline ne uzrokuje dodatno isparavanje. Stoga hladnokrvne životinje lakše podnose visoke temperature i sa manjim gubitkom energije od toplokrvnih životinja, koje troše mnogo energije da uklone višak topline iz tijela.
Također je poznato da kod hladnokrvnih životinja pod utjecajem niskih temperaturametabolizam se usporavaa potreba za hranom je drastično smanjena. Zaustavljaju intenzitet svih fizioloških procesa: srčane kontrakcije i disanje postaju rijetki, mišići se kontrahiraju sporije, a intenzitet probave se smanjuje. U takvim trenucima kod ovih životinja može se odvijati metabolički proces 20-30 puta sporije od toplokrvnih !!! )
Nehotice se postavlja pitanje kako ljudi mogu iskoristiti sposobnosti hladnokrvnih organizama, jer oni po svom metabolizmu pripadaju toplokrvnim životinjama? Ispostavilo se da mogu! Zato što nam je brižna priroda ostavila mogućnost termoregulacije, koristeći elemente obe strategije razmene toplote.
Utvrđeno je da se kod ljudi, u uslovima visoke temperature okoline, metabolizam u jetri i drugim organima i tkivima smanjuje, odnosno da se željena tjelesna temperatura osigurava isključivo toplinom izvana, uz praktički nikakvu potrošnju energije od strane tijela. tijelo.
Teži zadatak je snižavanje tjelesne temperature toplokrvnih životinja u hladnim uvjetima. Ali i ovdje čovjek pokazuje svoje nevjerovatne mogućnosti adaptacije i preživljavanja. Kada tjelesna temperatura osobe padne ispod one koja je potrebna za održavanje normalnog metabolizma, ovo stanje se naziva hipotermija. U tim uslovima smanjuje se vitalna aktivnost organizma, što dovodi do smanjenja potrebe za kiseonikom i omogućava ekonomičnije trošenje unutrašnjih energetskih resursa. Utvrđeno je da se sa padom tjelesne temperature, za svaki stepen Celzijusa, ćelijski metabolizam usporava za 5-7%
(!!!
) Štaviše, osoba je u stanju izdržati značajno smanjenje tjelesne temperature prije nego što to nanese nepopravljivu štetu njegovom životu.
Iz prethodno navedenog postaje jasno da vrijednost osnovnog metabolizma kod ljudi može značajno varirati. Ostao je neotkriven samo mehanizam kompenzacijskog djelovanja vanjskih izvora energije, uključujući temperaturu, na ljudski metabolizam. Kako bismo ispravili ovu situaciju i saznali kako nematerijalni izvori energije mogu smanjiti potrebu ljudskog organizma za hranom, upoznaćemo se sa jednim vitalnim procesom koji se odvija u svim živim ćelijama.
Cikloza- kretanje unutrašnjeg okruženja u ćelijama biljaka i životinja, koje osigurava ujednačenu distribuciju supstance unutar ćelije: primanje nutrijenata, enzima i genetskih informacija od strane svih organela i delova ćelije. ()
Održavanje normalne stope cikloze ostvaruje se zahvaljujući energiji ATP-a i od vitalnog je značaja za ćeliju, a samim tim i za ceo organizam u celini.
Za nas je ovaj proces od interesa, jer se može aktivirati pod uticajem spoljašnjih faktora: temperature, mehaničkih uticaja itd. Istraživanja utjecaja ovih faktora na unutarćelijska kretanja pokazala su da vanjsko termalno zračenje uzrokuje ukapljivanje citoplazme stanica, a samim tim i ubrzavanje cikloze u njima. Također je utvrđeno da potpuna tišina i pretjerana buka usporavaju ciklozu, a harmonični zvuci, uključujući muziku, pospješuju kretanje citoplazme. Ispada da se pod uticajem spoljašnjih izvora energije u ćelijama smanjuje potrošnja ATP-a, a samim tim i potreba organizma za hranom. Općenito, postoji niz mogućnosti za ljudske adaptivne reakcije da uspore metabolizam i nadoknade njegov utrošak energije u stanju Bigu. Međutim, svaka osoba u stanju Bigu mora se prije ili kasnije vratiti hrani kako bi obnovila energetske rezerve tijela.
Ovaj način života ima svoje prednosti i nedostatke. Šta vrijedi smanjenje sati spavanja i nedostatak misli o hrani. Zamislite samo koliko se vremena i truda, zahvaljujući tome, oslobađa za kreativnost, unutrašnju transformaciju i intelektualnu aktivnost.
Međutim, odmah treba napomenuti da je ovaj način prehrane prikladan samo za osobe s prekomjernom težinom. Redovni post za debelu osobu odličan je alat za održavanje tijela u formi i normalizaciju tjelesne težine. Za one koji imaju normalan ili nizak indeks tjelesne mase, Bigu se ne preporučuje. Za ovu grupu ljudi, adekvatan i zdrava ishrana mnogo poželjnije od bilo kojeg oblika gladovanja ( !!!
)
