Человеческая пища состоит из белков, жиров и углеводов. Чтобы стать источником энергии, она подвергается в пищеварительном тракте тщательной и глубокой обработке. Сначала её предварительно обрабатывает слюна в ротовой полости, затем в желудке – желудочный сок, и после этого съеденная пища попадает в кишечник. Из кишечника всасывается в виде частиц белков, жиров и углеводов, и разносится по клеткам тела, обеспечивая их энергией и строительным материалом.
В клетках составные части съеденной пищи попадают в «энергетические центры» – митохондрии. В митохондриях они оказываются под действием веществ-ферментов, и превращаются в аденозинтрифосфорную кислоту, или АТФ. Это вещество примечательно тем, что создано природой специально для хранения энергии. АТФ является универсальным энергетической молекулой, в которую в конечном итоге превращаются и белки, и углеводы, и жиры.
Разные продукты питания содержат разное количество энергии, и, соответственно, дают после усвоения разное количество АТФ. Можно ли точно измерить этот показатель?
Изучением этого вопроса занимались в 18 веке французские физики Антуан Лавуазье и Пьер Лаплас. Они проводили эксперимент на морских свинках. Животному скармливали некоторое количество еды, после чего помещали в специально оборудованную стеклянную камеру. Стенки этой камеры улавливали тепло, выделяемое организмом свинки в окружающую среду. Так был открыт очень важный факт: организм свинки. съевшей, к примеру, 20 граммов моркови, выделял ровно столько же тепла, как если бы те же 20 граммов моркови были просто сожжены на открытом огне.
Выделенное тепло было тщательно измерено, а затем разделено на количество съеденной пищи в граммах. Полученный показатель назвали энергетической ценностью, то есть содержанием энергии в одном грамме продукта. Единицей измерения энергетической ценности пищи стала калория (от латинского calor – тепло). Сегодня, спустя 250 лет после открытия энергетической ценности, вы можете взять в руки упаковку любого продукта и увидеть там эту цифру, определенную для производителем. Для удобства сейчас вместо калории используется килокалория – одна тысяча калорий.
Из рассмотренного ранее первого закона термодинамики мы знаем, что вся энергия, полученная в виде еды, имеет два дальнейших пути. Она может быть потрачена на совершение термодинамической системой (организмом) какой-то работы, либо может быть сохранена, и увеличит в таком случае внутреннее количество энергии системы.
Именно увеличение внутренней энергии системы и становится причиной набора лишнего веса. Если полученная с едой энергия не тратится на выполнение работы – она запасается в виде жировых отложений,