Водородные связи и вязкость крови 11 страница

Но у гликогена имеются свои преимущества перед жирами, поче­му природа и не исключает такую форму энергетических запасов. Гли­коген, в отличие от жиров, очень быстро мобилизуется, и этим он осо­бенно полезен организму. А второе его качество, еще, может быть, более важное, чем первое, заключается в том, что он может давать энергию и в анаэробных условиях. Такие условия часто создаются в мышцах при больших энергозатратах, как, например, при беге, когда | поступление кислорода с кровью не покрывает потребности в нем, а 1 бежать непременно необходимо, чтобы не стать жертвой хищника. | Однако для создания больших запасов и на долгий срок гликоген ма­ло подходит, для этой цели больше подходят жиры.

У людей запасы гликогена невелики, они как бы рассчитаны толь­ко на дневной активный период его жизни. И здесь уместно будет снова сказать несколько слов о бесполезности голодания в течение одно­го или полутора суток с целью похудения. За это короткое время можно потерять в весе даже больше, чем можно было бы ожидать, учитывая только потерю жиров организмом. Но в том то и дело, что жиров мы в это время не теряем нисколько, а происходит лишь распад гликогена с большим количеством связанной с ним воды. То есть в этот период мы теряем вместо жиров главным образом воду, которая тут 1 же восстанавливается вместе с гликогеном при прекращении кратко- временного голодания.

Как видим, запасы гликогена - это наш маленький аккумулятор, который может обеспечивать нас энергией в течение всего рабочего 1 дня, не отвлекая нас на многочисленные трапезы. И если этот аккуму­лятор будет работать исправно, то и уровень глюкозы в крови у нас будет поддерживаться стабильным, и чувства голода мы долго не бу­дем испытывать, а потому и не будем спешить садиться за стол. Не зря же Брэгг писал, что он не чаще двух раз в день садится за стол, причем только при естественном чувстве голода. По-видимому, у него не было проблем с мобилизацией глюкозы из гликогеновых запасов.

270

Мы уже знаем, что организм в первую очередь запасает глико­ген, а потом уже жиры. Поэтому мы можем считать, что у каждого нормально питающегося человека имеются достаточные запасы глико­гена. И если при этом у нас через непродолжительное время после принятия пищи возникает чувство голода, то в этом повинны не недо­статочные запасы гликогена, а низкая мобилизационная способность их. А почему так происходит — нам это и предстоит выяснить. Гликоген -это животный крахмал, и он по сути ничем не отличается от расти­тельного крахмала. Поэтому сначала посмотрим, как происходит мо­билизация глюкозы из растительного крахмала.

А для чего растениям необходим крахмал? Не для нас же в са­мом деле они его запасают. В виде крахмала растения хранят запасы питательных веществ, предназначенных для будущих поколений. Много крахмала в семенах злаковых, много его и в клубнях картофеля. Крахмал — это полисахарид, образованный остатками глюкозы. Он плохо растворим в воде, а поэтому удобен для длительного хранения питательных веществ. Но будущие растения будут питаться не крахма­лом непосредственно, а глюкозой, получаемой ими из крахмала. А для этого крахмал необходимо гидролизовать. Гидролиз его происходит в несколько этапов. На последнем этапе получается глюкоза, которой и начинает питаться росток, появляющийся из семени.

Организм животных тоже может запасать глюкозу в особый вид крахмала - гликоген (или животный крахмал). Он запасается в мышцах и в печени. А в промежутках между приемами пищи гликоген гидролизуется до глюкозы, которая понемногу поступает в кровь и, таким об­разом, ее содержание в крови поддерживается на постоянном уровне. Указанного выше запаса гликогена взрослому человеку может хватить, как мы уже знаем, на 15 часов. В течение этого времени человек мо­жет не питаться и не голодать. Но это возможно только при опреде­ленной внутренней среде организма. У многих же людей некоторые параметры внутренней среды организма тормозят гидролиз гликогена и эти люди даже при наличии еще достаточных запасов гликогена на­чинают испытывать чувство голода и поэтому много раз в течение дня садятся за обеденный стол и каждый раз с удовольствием поглощают новые порции еды. Нельзя сказать, что они это делают только по уко­ренившейся привычке. Чаще всего их к этому побуждает естественное

чувство голода.

Как видим, и при достаточном еще количестве гликогена в нашем организме, у нас почему-то снижается содержание глюкозы в крови и мы начинаем испытывать чувство голода.

В первую очередь снижение уровня глюкозы в крови сказывается на питании мозга - он не только питается практически одной глюко­зой, но и потребляет ее в больших количествах. Кроме того, если по­ступление глюкозы в клетки всего организма зависит от инсулина (он

271

увеличивает проницаемость мембран клеток для глюкозы), то скорость поступления глюкозы в клетки мозга (а также и печени) зависит только от концентрации ее в крови. Поэтому недостаток глюкозы для питания мозга может привести даже к потере сознания.

Чувство голода усаживает нас за стол и мы утоляем это чувство. И принятая нами углеводная пища вновь переваривается до глюкозы, которая поступает в кровь, создавая повышенную против нормы концентрацию глюкозы в крови. Организм начинает с помощью инсулина переводить излишки глюкозы на пополнение израсходованных запасов гликогена. Но если по какой-то причине мы взяли лишь небольшую
часть этих запасов до очередного приема пищи, то и организм сможет отложить в виде гликогена лишь очень небольшую часть вновь поступившей в кровь глюкозы, а остальную часть глюкозы он отложит уже
жировые депо, которые, в отличие от гликогеновых, могут быть безгранично большими. А использовать жировые запасы организму бывает еще сложнее, чем взять глюкозу из гликогена. Поэтому, накопив жиры
в какой-то момент, мы долго не можем расстаться с ними.

Очевидно, что в большинстве случаев мы садимся за стол, не истратив при этом даже третьей части имеющихся в нашем организмах запасов гликогена, не говоря уже о запасах жиров.

Так в чем же заключается причина столь трудной мобилизации энергетических запасов, хранящихся в жировых и гликогеновых депо?

Прежде всего рассмотрим почему так трудно происходит рас­щепление гликогена до глюкозы? Ведь в этом, по-видимому, и заклю­чается причина нашей излишней полноты. Запасы гликогена по сути рассчитаны на обеспечение организма энергией между очередными приемами пищи в течение суток. А жировые запасы рассчитаны на обеспечение организма энергией во время более длительных непоступлений пищи, измеряемых уже несколькими сутками, а у некоторых животных и месяцами. Поэтому сбои в работе нашего гликогенового аккумулятора, в его лишь незначительной разрядке, и являются пред­посылкой для нашего чрезмерного увлечения пищей, что и приводит к избыточному накоплению жиров.

А почему лишь незначительно разряжается наш гликогеновый ак­кумулятор - ответ на этот вопрос поищем в самой природе. Снова обратим свое внимание на растения. Например, в зернах пшеницы содержится много крахмала - от 49 до 73%, а в среднем 65%. Крах­мал этот запасен для ростков будущих поколений пшеницы. В виде крахмала запасы питательных веществ могут храниться длительное время (многие годы). Но когда зерна пшеницы попадают во влажную и теплую среду, благоприятную для жизни растений, то они начинают прорастать. И в этот момент в зернах пшеницы резко возрастает со­держание витаминов С и Е. Поэтому ростки пшеницы и используются как поливитаминное средство. Но высокое содержание этих витаминов

272

наблюдается только в самый начальный момент прорастания зерен, когда ростки бывают не более 1 — 2 мм, а затем производство этих

витаминов прекращается.

О чем все это нам говорит? Оставим пока без внимания витамин Е и сосредоточимся только на витамине С. Витамин С - это аскорби­новая кислота. Оказывается, количество этой кислоты возрастает в тот момент, когда росток пшеницы нуждается в глюкозе, когда он мо­жет питаться только запасенными в зерне питательными веществами, когда фотосинтеза еще нет или же роль его еще ничтожна. По-видимому, аскорбиновая кислота как-то ускоряет гидролиз крахмала. Непосредственно гидролиз крахмала осуществляют специальные фер­менты, а аскорбиновая кислота создает лишь благоприятную среду для эффективной работы этих ферментов, а в итоге росток получает в достаточном количестве глюкозу из крахмала. Когда же росток начи­нает обеспечивать себя глюкозой в результате фотосинтеза, то отпа­дает необходимость в гидролизе крахмала, содержащегося в зерне, и тогда прекращается и синтез аскорбиновой кислоты.

Таким образом, мы видим, что для гидролиза растительного крах­мала необходима кислая среда, и она создается в зерне аскорбино­вой кислотой.

Мы не будем сейчас рассматривать вопрос - почему для созда­ния кислой среды пшеница пользуется именно этой, а не другой какой-то органической кислотой? Для нас более важно сейчас знать то, что для ускорения гидролиза крахмала растения подкисливают среду, в которой происходит гидролиз.

Но аскорбиновая кислота - это водорастворимая кислота, и по­лучающаяся из крахмала глюкоза тоже растворима в воде. Но в зер­нах пшеницы кроме крахмала запасены еще и жиры. Многие растения и микроорганизмы могут синтезировать глюкозу и из жирных кислот. Но чтобы получить жирные кислоты из жиров, последние необходимо так же как и крахмал гидролизовать. А для активации ферментов, гидролизующих жиры, так же необходима кислая среда. А витамин Е -это не только жирорастворимый витамин, но также и вещество, подкисливающее среду, в которой он находится. Точная биологическая функция витамина Е пока не установлена. Предполагается, в част­ности, что он участвует в защите липидов клеточных мембран от окис­ления, то есть является антиоксидантом. Но и эту функцию он выпол­няет с помощью ионов водорода, которые он и поставляет в среду, в которой он находится. Следовательно, витамин Е способен подкисливать жиры. Этим он ускоряет процесс гидролиза жиров. В целом в зернах пшеницы содержится около 1 мг витамина Е на 100 г пшеницы, о в зародышах его содержится в 15 раз больше, а при прорастании зерен количество этого витамина в зародышах увеличивается почти в 5 раз. Но когда глюкоза начинает вырабатываться в процессе фото-

273

синтеза, то гидролиз и крахмала, и жиров в зернах прекращается, а одновременно с этим резко снижается и содержание витаминов С и Е в зародышах. Поэтому и рекомендуется пользоваться в качестве поли­витаминного средства только незначительно проросшими зернами, когда в них находится максимальное количество этих витаминов.

Многие из читателей, по-видимому, имели дело с посадкой кар­тофеля и знают, что если в качестве посадочного материала взять очень крупные клубни, то вместе с новым урожаем будут выкапываться и старые, почти неизрасходованные картофелины. Происходит это по­тому, что старая картофелина израсходовала запасенный в ней крах­мал лишь частично — насколько это было необходимо только для вы­хода новых ростков из-под земли, а дальше в процессе фотосинтеза вырабатывается столько новой глюкозы, что ее хватает и для форми­рования куста, и для откладывания крахмала в новые клубни. И как только прекращается надобность в получении глюкозы из запа­сенного в клубне крахмала, как тут же прекращается и производство аскорбиновой кислоты в клубне, необходимой для процесса гидролиза

крахмала.

Каждый вид из растительного мира готовит разные по составу запасы для питания своих будущих поколений: в картофеле, например, 16% крахмала, в пшенице — 65% крахмала и лишь немного жира, а в семенах подсолнечника жиров запасено даже больше, чем крахмала (жиров в среднем 34%, а углеводов до 20%). Почему так происходит — для нас не столь важно. Нам более важно знать то, что растения для мобилизации глюкозы из крахмала и жирных кислот из жиров создают кислую среду в месте гидролиза. И витамины С и Е - это всего лишь кислоты, только одна кислота водо-растворимая, а другая - жиро­растворимая. И вот мы видим, что кислотность в зерне в том месте, где находится зародыш, резко повышается в тот момент, когда появ­ляется необходимость в свободной глюкозе. То есть в тот момент, ког­да влажность и температура окружающей среды становятся оптималь­ными для начала жизнедеятельности ростка, но питание он может по­лучить не из внешней среды (еще нет фотосинтеза), а только из находящихся при нем запасов. Но эти запасы еще необходимо пере­вести в съедобную форму. Вот здесь и начинается подкисление того же крахмала.

На крахмале мы пока и остановимся, чтобы на примере растений нам легче было бы понять, почему же так трудно мобилизуется глюко­за из нашего животного крахмала - гликогена.

Итак, растения нам подсказывают, что для успешной мобилиза­ции глюкозы из крахмала необходима тоже прежде всего кислая сре­да. По-видимому, точно так же и для мобилизации глюкозы из гликоге­на (животного крахмала) необходима кислая среда в месте гидролиза последнего.

274

Здесь я хочу сказать, что не так просто перекинуть связующую нить с тех же растений на организм человека. Если растениям и нужна кислая среда для ускорения гидролиза крахмала, то многие мои оппо­ненты могут отвергнуть эту аналогию на том только основании, что растения и животные относятся к разным царствам. Все это верно. Но законы химии все же одинаково действуют не только в разных биоло­гических царствах, но и в неорганическом мире.

Очень часто и терминология в науке не упрощает саму суть яв­ления, а нередко даже вводит нас в заблуждения. Например, одно и то же химическое действие - ускорение химической реакции, в неор­ганической химии называется катализом, а в органической - ферментативним катализом. А сами вещества, ускоряющие реакции, назы­ваются соответственно катализаторами и ферментами, а в медицине еще и энзимами. Ясно, что ферменты и энзимы — это те же катализа­торы, только биологические. Но там, где начинается биология или ме­дицина, там, мне кажется, кончается четкая определенность и начи­нается нечто необъяснимое и загадочное. Если мы будем говорить о катализаторах, которые используются, например при производстве серной кислоты, то нас обязательно будут интересовать условия, при которых они проявляют максимальную активность. Мы будем стремить­ся выполнять эти условия, иначе это скажется и на производительности технологических установок, и на экономических показателях всего производства. Но если мы заговорим о ферментах, то речь пойдет о чем угодно, но никак не об условиях, при которых они проявляют свою максимальную активность. И объясняется это не только недостаточны­ми знаниями о механизме действия ферментов, но и каким-то особым нашим отношением к живым организмам. Нам кажется, что последние всегда в состоянии самостоятельно создать оптимальные условия для работы ферментов. Но это наше заблуждение.

По-видимому, ни один процесс в организме человека не обходит­ся без участия множества ферментов. Ферменты катализируют сотни реакций, идущих всего лишь в одной клетке. И работают они чрезвы­чайно быстро - ферментативная реакция протекает в 10⁶ — 10¹² раз быстрее, чем спонтанная некатализируемая реакция в водном раство­ре. В живых организмах в присутствии ферментов за секунды, а иногда и за доли секунд, осуществляются сложные последовательные реакции, для проведения которых в химической лаборатории потребовались бы дни, недели, а то и месяцы работы.

'Ферменты есть, так сказать, первый акт жизнедеятельности, — говорил академик И. П. Павлов. — Все химические процессы направ­ляются в теле именно этими веществами, они есть возбудители всех химических превращений. Все эти вещества играют огромную роль, они обусловливают собой те процессы, благодаря которым проявляет-

275

ся жизнь, они и есть в полном смысле возбудители жизни. Они состав­ляют основной пункт, центр тяжести физиолого-химического знания.

Все ферменты состоят из блоков. Мы не будем здесь рассматри­вать механизм действия ферментов. Для нас достаточно лишь знать, что от эффективности работы ферментов зависит не только нормаль­ный обмен веществ в нашем организме, но и в целом наше здоровье, а поэтому для нас важно знать какие факторы оказывают влияние на работу ферментов. Главными из таких факторов являются температура и концентрация ионов водорода в среде, в которой протекает фер­ментативная реакция. Но температура тела у человека практически не изменяется и поэтому нам не здесь следует искать причины возможной неэффективной работы наших ферментов. Более зависима работа ферментов от концентрации ионов водорода в среде, в которой про­текают ферментативные реакции. Каждый фермент проявляет макси­мум своего действия при определенном значении рН, которое назы­вается рН-оптимумом. Незначительные изменения рН замедляют дей­ствие ферментов или совсем его прекращают.

Кривые, описывающие зависимость активности ферментов от рН среды, имеют резко вытянутую колоколообразную форму. Многие ферменты имеют свою специфическую реакцию среды, даже в одной клетке в разных ее отсеках может быть разная концентрация ионов водорода. Но базовой реакцией среды для всего организма является, конечно же, реакция крови. При достаточной концентрации ионов во­дорода в крови их будет достаточно и во всех клетках организма. Оп­тимальной реакцией крови следует считать реакцию, имеющую рН, равный 6,9.

Снова возвратимся к растениям, а от них перейдем к организму человека. Увеличение содержания аскорбиновой кислоты в зародыше пшеницы во время прорастания этого зерна говорит нам лишь о соз­дании кислой среды в месте гидролиза крахмала. А сам процесс гид­ролиза протекает при участии множества ферментов. Кислая среда лишь благоприятствует работе ферментов. Точно так же сложно про­текает и распад гликогена в организме животных. В мобилизации глю­козы из гликогена принимают участие и гормоны глюкагон и адрена­лин. Глюкагон (гормон поджелудочной железы) постоянно участвует в повышении уровня глюкозы в крови (в периоды между приемами пищи и в периоды голодания), а адреналин (гормон мозгового слоя надпо­чечников) способствует повышению уровня глюкозы в крови при стрес­совых ситуациях. Оба эти гормона как бы включают механизм гидро­лиза гликогена, но сам процесс гидролиза все равно осуществляется через посредство ферментов, а последним, как мы уже знаем, необ­ходима кислая реакция крови, а она у нас чаще всего щелочная. По­этому мы и не можем получить необходимое нам количество глюкозы из гликогена в промежутках между очередными приемами пищи и на-

276

растающий голод (снижение концентрации глюкозы в крови) заставля­ет нас садиться за обеденный стол в то время, когда запасы гликогена у нас израсходованы лишь незначительно.

Для иллюстрации этого вывода я приведу цитату из книги Дж. Армстронга 'Живая вода': 'А теперь о пользе втирания мочи и о под­робностях моего самолечения. Во время моей первой голодовки на воде и моче сердцебиение у меня было таким сильным, что казалось, будто у меня было не одно сердце, а два. Тогда я начал натирать мо­чой голову, шею и другие части тела - сердцебиение прекратилось. Я понял, что можно продолжать голодание, не прерывая своей обычной деятельности. Мои пациенты с кожными заболеваниями при растира­нии мочи во время голодания продолжали обычную работу и никто не догадывался, что они голодают. После растирания мочой даже врач с помощью аппаратуры не смог бы обнаружить по моему сердцу, что я ничего не ел. Однако он это обнаружил бы, если бы я не растирался

мочой

Я уже писал, что растирание мочой дает более эффективное крови, нежели прием мочи внутрь. Так вот, при достаточном подкислении крови человек не испытывает чувства голода только по­тому, что он получает необходимую ему глюкозу из имеющихся у него запасов гликогена. И учащение сердцебиения при недостатке в нашей крови глюкозы объясняется прежде всего тем, что наш мозг в первую очередь начинает испытывать голод, ведь он питается практически од­ной глюкозой, да еще и в больших количествах. И первая реакция мозга на глюкозовый голод - подача команды сердцу на интенсифи­кацию кровообращения - только таким путем мозг пытается обеспе­чить себя достаточным питанием.

---

Дата добавления: 2021-05-18; просмотров: 50; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!