Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий

Конечно, вы можете поинтересоваться, почему необходимо превращать аминокислоты в белки, если их запасы негде хранить. Глюкоза превращается в гликоген, чтобы сформировать нерастворимое вещество, которое до поры до времени может храниться в клетках. Но плазменные белки растворимы и специально возвращаются в кровь. Почему бы тогда не оставить аминокислоты в неизменной форме и не переправить их клеткам в таком виде?

С одной стороны, это был бы более простой выход, поскольку существует проблема прохождения относительно крупных молекул плазменных белков сквозь мембраны клеток печени в кровь и из крови в клетки тканей. У аминокислот, молекулы которых значительно меньше молекул белков, таких проблем не возникает.

Однако существует несколько причин, по которым образуются плазменные белки, и я их поочередно рассмотрю.

Во-первых, плазменные белки — не просто цепи из аминокислот, собранные по принципу «какая оказалась ближе, та и присоединилась». Все аминокислоты собраны в них в определенной пропорции. Печень тщательно следит за тем, чтобы эти пропорции не нарушались.

Важно, что клетки тканей получают не случайный набор аминокислот, а необходимое количество каждой — не больше и не меньше. Если бы аминокислоты находились в крови в том составе, в котором они присутствуют в пище, каждая клетка тщетно бы пыталась собрать их: немного одной, немного другой и совсем чуть-чуть третьей. Это было бы неэффективно.

Вместо этого клетки печени (они в организме разносторонние и невероятно активные мастера на все руки) бережно соединяют аминокислоты в нужных пропорциях и подготавливают клеткам сбалансированную и аккуратно упакованную пищу.

Конечно, это значит, что клетки печени должны находить достаточное количество аминокислот, поступающих к ним через воротную вену. Есть белки, которые поставляют все нужные аминокислоты. Белки молока, мяса и яиц в этом отношении подходят лучше всего. Также хороши белки некоторых зерновых.

Но есть и белки, в которых отсутствуют некоторые аминокислоты. Самыми яркими примерами таких белков являются желатин и некоторые растительные белки.

В разумных пределах печень может исправить эту ситуацию. Если в организме слишком много аминокислоты А и слишком мало аминокислоты В, она может превратить А в аминокислоту В и восстановить равновесие. Но даже печень не всесильна.

Дело в том, что печень не в состоянии создать некоторые виды аминокислот. Они обязательно должны присутствовать в пище, нравится нам это или нет, больше им взяться неоткуда. Это незаменимые аминокислоты.

Данная проблема была впервые обнаружена, когда крысам давали определенные белки, например зеин (кукурузный белок), в результате чего животные теряли вес и погибали, хотя в их рацион входило много зеина, углеводов и других веществ (кроме других белков). Если же к рациону добавляли немного молочного белка, крысы выздоравливали и прибавляли в весе. Похоже, в зеине недоставало некоторых незаменимых аминокислот, которые есть в молочном белке.

Подобные, конечно более щадящие, эксперименты проводились на людях. В них принимали участие студенты старших курсов, которые находились под наблюдением диетологов и были, я полагаю, добровольцами. Рацион студентов был тщательно спланирован и состоял из большого количества воды, углеводов, жиров, минералов и витаминов. Однако вместо белков им давали различные смеси очищенных аминокислот.

Давайте посмотрим, что выявили диетологи из этого эксперимента. Очевидно, что они не ждали, пока студенты ослабнут и умрут. Они должны были сделать выводы задолго до этого.

При обычных условиях белки в тканях постоянно понемногу расщепляются. Следовательно, в моче содержится минимальное количество мочевины. Если в рационе питания присутствует достаточное количество белков, то они компенсируют потерю.

Количество поступающих в организм протеинов определяется путем анализа образцов пищи на содержание азота (поскольку только в молекулы белков входят атомы азота) и определения содержания азота в экскрементах — там содержатся не усвоенные организмом белки. Количество белков, выделяемых организмом, определяется путем анализа мочи на содержание азота, так как в молекулы мочевины входит азот.

Когда суточное поступление азота равняется его суточному выходу, можно сказать, что у человека сохранен азотный баланс. Обычно это наблюдается у правильно питающихся взрослых. Если же они по какой-то причине получат больше белков, чем нужно, излишек превратится в углеводы, а азот выведется с мочевиной, поэтому выход азота будет по-прежнему приблизительно равен его поступлению в организм.

У растущих детей, в организме которых постоянно откладываются новые белки, или у взрослых, которые пережили голод или изнурительную болезнь, поступление азота в организм превышает его выход. Белки накапливаются, поэтому устанавливается положительный азотный баланс. Это не очень удачное название, поскольку на самом деле баланс не соблюдается, но так уж назвали это состояние врачи, поэтому поделать ничего нельзя.

Когда люди получают белков меньше минимальной нормы, выход азота превышает его поступление, и тогда наблюдается отрицательный азотный баланс.

Теперь вернемся к нашим студентам, получавшим смесь аминокислот. Если пропорция всех аминокислот соблюдена верно, то у студентов будет сохраняться азотный баланс. Но что произойдет, если убрать из смеси одну из аминокислот?

Если исключенная аминокислота входит в число одиннадцати определенных аминокислот, то ничего не случится. Другие аминокислоты будут поступать в избытке, и печень синтезирует недостающую аминокислоту или даже все одиннадцать.

Иногда бывает, что в диете не хватает именно той аминокислоты, которую печень не в состоянии выработать. Когда это происходит, печень не может синтезировать белки. Она не может соединить оставшиеся аминокислоты и оставить пустое место там, где должна быть отсутствующая аминокислота, в ожидании лучших времен. Поэтому приходится брать азот у всех поступающих аминокислот, выводить его в виде мочевины и превращать остатки аминокислот в гликоген. Альтернативным мог бы стать вариант, когда недостающую аминокислоту организм взял бы у находящихся в нем белков, но это бы означало разрушение всех белковых молекул и выведение невостребованных аминокислот в виде мочевины.

В любом случае организм человека, в котором недостает жизненно важной аминокислоты, не может восполнить потерю белков, и таким образом создается отрицательный азотный баланс. Так в результате дефицита одной лишь аминокислоты нарушается азотный баланс в организме.

В эксперименте, в котором участвовали студенты, было установлено, что для взрослого человека жизненно необходимыми являются восемь аминокислот.

У детей ситуация обстоит иначе. У них всегда положительный азотный баланс, если они хорошо питаются, и им нужно больше каждой аминокислоты на единицу массы, чем взрослым. Печень взрослого человека может вырабатывать необходимое ему количество определенных аминокислот (те одиннадцать) даже при отсутствии поступления их с пищей, однако печень ребенка не в состоянии удовлетворить повышенные потребности растущего организма.

Конечно, эксперименты с азотным балансом на детях сложно проводить, и пока мы должны довольствоваться предположениями. Вряд ли родители захотят, чтобы их дети участвовали в подобных исследованиях. Лично я бы не позволил участвовать в них своему ребенку. К тому же очень сложно заставить детей строго следовать рекомендациям по питанию.

Кроме того, что плазменные белки поставляют в клетки аминокислоты в нужных пропорциях, они отличаются от аминокислот еще и в другом. Молекулы белков крупные, в то время как молекулы аминокислот маленькие. Это важно, потому что большие молекулы обладают определенными свойствами, необходимыми для организма, которых нет у маленьких молекул, даже если их значительно больше числом.

Представьте себе кровеносную систему, управляемую сердцем. Когда сердце сильно сокращается, оно оказывает большое давление на кровь, которая энергично выталкивается в артерии. Стенки артерий эластичны и могут выпячиваться наружу под воздействием проходящей по ним крови и вновь сокращаться, когда приток крови закончился.

Это и есть пульс, который можно ощутить там, где артерия близко подходит к коже, особенно ощутим он на внутренней поверхности запястья. Расширение и сокращение артерий совпадает с работой сердца. Частота и наполнение пульса могут многое рассказать опытному специалисту, однако появление современных средств диагностики в медицине уменьшило необходимость прощупывания пульса.

Кровяное давление обусловлено сокращением сердца, оно необходимо в качестве движущей силы, заставляющей кровь двигаться по сосудам. Когда кровь поступает в капилляры, ее движение замедляется. Стенки капилляров очень тонки, поскольку сквозь них должны быстро просачиваться разные вещества.

Например, вода просачивается сквозь стенки капилляров, орошая все клетки. С внешней стороны капилляров она называется межклеточной жидкостью. Это плазма, лишенная почти всех белков, поскольку они слишком крупны, чтобы просочиться сквозь стенки капилляров. В межклеточной жидкости также находятся другие мелкие молекулы, например глюкоза, ионы минералов и мочевина.

Межклеточная жидкость не навсегда покидает кровь. Она собирается в мелких сосудах, объединяющихся в более крупные сосуды. Жидкость вяло течет по ним, продвигаемая сокращениями окружающих сосуд мышц. Мышцы сжимают сосуд, вызывая движение межклеточной жидкости. Она может двигаться только в одном направлении (к сердцу), потому что сосуд снабжен односторонними клапанами, как и само сердце, и жидкость не может повернуть назад.

Это продолжается, пока жидкость не попадает в большой сосуд — грудной проток, который, в свою очередь, впадает в вену, ведущую к сердцу. Межклеточная жидкость, заключенная внутри сосудов, называется лимфой, а сосуды — лимфатическими протоками. В лимфе не содержится формованных элементов, кроме системы белых клеток — лимфоцитов (от 1000 до 20 000 клеток на кубический миллиметр).

Таким образом, кроме быстрого кровообращения, в организме есть еще и система медленной циркуляции жидкости. По этой системе жидкость выходит из капилляров, омывает клетки и возвращается обратно.

Но кровяное давление, выталкивающее жидкость из капилляров, сильнее хаотичных мышечных сокращений, заставляющих лимфу возвращаться в кровь. Максимальное кровяное давление при сокращении сердца составляет от 110 до 150 миллиметров ртутного столба, что составляет примерно одну пятую часть атмосферного. Когда сердце расслабляется, давление падает до 80 миллиметров ртутного столба. Первое называется систолическим давлением, а второе — диастолическим.

Систолическое давление у новорожденного составляет около 40 миллиметров ртутного столба, но быстро достигает 80 к одному месяцу, затем более медленно достигает 100 к двенадцати годам, а к семнадцати — 120. Далее наблюдается тенденция к медленному повышению. В случае гипертензии (высокого кровяного давления) показатели поднимаются постоянно, достигая до 300 миллиметров систолического давления и до 150 диастолического. Такое высокое давление ведет к перегрузке сердца, может повредить мелкие сосуды, нанести вред почкам и значительно снизить продолжительность жизни.

Если бы движение крови по кровеносным сосудам зависело только от кровяного давления, жидкость бы быстрее выходила из капилляров, чем главная вена успевала вернуть ее обратно. Это привело бы к скоплению межклеточной жидкости, в тканях развились бы отеки, а количество крови в кровеносном русле снизилось.

Существуют факторы помимо кровяного давления, определяющие ток крови по капиллярам. Капилляры могут иметь микроскопический диаметр, в то время как артерии обычно широкие (диаметр аорты 3 сантиметра), однако общая площадь сечения капилляров в 600–800 раз больше площади сечения всех артерий, поэтому в капиллярах течение крови замедляется и давление снижается. Аналогичный эффект можно наблюдать, когда река, быстро промчавшись в узком проходе между скалами, начинает спокойно течь по широкой равнине.

Во-вторых, часть давления тратится на трение крови о стенки сосудов. Трение зависит от густоты крови. Чем гуще кровь, тем медленнее она течет. Если вы когда-нибудь пробовали пролить вязкую жидкость, например мед или патоку, то поймете, что я имею в виду.

Растворимые в воде вещества обычно повышают ее вязкость. Большие молекулы, особенно асимметричные, имеющие форму палочки, а не шарика, увеличивают вязкость больше, чем мелкие. Таким образом, если миллион молекул аминокислот превратятся в двадцать больших белковых молекул в форме палочки, то они сильнее увеличат вязкость крови, чем миллион молекул аминокислот.

Наличие плазменных белков помогает контролировать течение крови и кровяное давление, чего не в состоянии делать аминокислоты. Плазменные протеины только размером и формой молекул делают то, что не под силу аминокислотам.

Но большая общая площадь сечения капилляров, а также вязкость только снижают способность кровяного давления к выталкиванию крови из капилляров. Полностью пересилить действие давления крови они не могут. Для этого требуется что-то еще.

Давайте вновь обратимся к полупроницаемым мембранам, которые ограничивают тонкие капиллярные стенки. С одной стороны (тканевой) находится межклеточная жидкость, состоящая из воды, мелких ионов и молекул, легко проникающих сквозь мембрану. С другой стороны (внутренней, там, где течет кровь) находится плазма, в состав которой входят те же компоненты, что и в межклеточную жидкость, плюс белковые молекулы. Они слишком крупны, чтобы проникнуть сквозь мембраны.

Из-за этого плазма лишена некоторых преимуществ. Межклеточная жидкость свободно проходит сквозь мембраны. Однако маленькие молекулы плазмы вынуждены обходить гигантские молекулы протеина, которые стоят у них на пути.

В итоге, если не принимать во внимание давление крови, молекулы чаще будут переходить из межклеточной жидкости в капилляры, чем в обратном направлении. Тенденция небольших молекул проникать сквозь мембрану только в одном направлении (в данном случае в капилляр) называется осмотическим давлением. Именно осмотическое давление, направленное на наружную поверхность капилляра, уравновешивает кровяное давление, действующее на его внутреннюю поверхность.

На артериальном конце капилляра кровяное давление немного выше осмотического, и поэтому жидкость вынуждена покидать капилляр. На венозном конце кровяное давление, наоборот, чуть ниже осмотического, и поэтому жидкость обратно входит в капилляр. В итоге силы обоих давлений уравновешены, и небольшая утечка с одного капилляра компенсируется восполнением потери на другом конце (в сочетании с движением лимфы под воздействием мышечных сокращений).

Если бы белки плазмы были полностью расщеплены на аминокислоты, все питательные элементы плазмы сохранялись, и мы могли бы даже предположить, что клетки в состоянии сами забирать из плазмы необходимые аминокислоты в нужных пропорциях. Однако осмотический эффект тогда бы пропал. Аминокислоты легко просачивались бы сквозь стенки капилляров в обоих направлениях. Осмотическое давление на стенки капилляра отсутствовало бы. У кровяного давления в капиллярах не существовало бы противовеса, более крупные кровеносные сосуды медленно бы спались, как проколотая шина. Опять мы видим, что большой размер молекул имеет важное значение для кровеносной системы.

Это содружество осмотического и кровяного давления, возможно, не очень легко представить. Однако тем, кому удалось побывать в метро в часы пик или в других перегруженных средствах общественного транспорта, знают, с чем сравнить эту ситуацию. В вагон метро протиснуться довольно легко, поскольку все люди лезут в одном направлении и одновременно. Однако выйти из вагона уже труднее, поскольку некоторые пассажиры не выходят на этой станции и крепко держатся за поручни.

Если бы ситуация была предоставлена самой себе, тогда бы люди, желающие попасть в вагон, набивались бы внутрь, а те, кому нужно выйти, этого сделать бы не могли. Это движение пассажиров внутрь вагона мы можем назвать подземным «осмотическим давлением».

Для уравновешивания ситуации выходящие призывают на помощь голос: «Пропустите, пожалуйста!» — и люди на платформе отходят в сторону, чтобы дать выйти другим пассажирам. Поток выходящих из вагона людей — это подземное «кровяное давление». Оба давления способствуют эффективному наполнению и опустошению вагонов.

Сбой этой системы создаст в подземных вагонах хаос. Такой же хаос может воцариться и в организме. Избыток воды в тканях приведет к развитию отеков. Иногда отеки наблюдаются на ограниченных участках тела: вокруг укуса комара или пчелы, более широкие зоны отеков наблюдаются при аллергических реакциях.

Как мы знаем, кровотечение может быть опасно для жизни. Потеря какого компонента крови может вызвать летальный исход? На самом деле потеря плазмы намного опаснее потери эритроцитов. В организме имеется избыток красных кровяных телец и гемоглобина на чрезвычайный случай. Для излечения временной слабости в результате кровотечения требуется лишь небольшой отдых и, возможно, таблетки с железом.

Опасность потери плазмы состоит в потере содержащихся в ней белков. Нельзя сказать, что в организме нет механизма, способного быстро восстановить их дефицит. Физиологи проводили следующие эксперименты с животными: у собаки несколько раз брали кровь и каждый раз отделяли красные клетки. Их смешивали с солевым раствором в такой концентрации, чтобы не пострадали ни сами клетки, ни собака, и смесь вводилась в кровеносные сосуды животного. Таким образом объем крови и количество эритроцитов в ней восстанавливались. Не восстанавливалось лишь количество белков плазмы. Когда количество белков в крови собаки снижалось ниже нормы (это называется плазмаферезом), исследовали скорость их восстановления. Выяснилось, что примерно одна четверть всех плазменных белков могла восстановиться в течение одного дня.

Нет причин предполагать, что человек не способен восстанавливать уровень белков так же, как собака. Если он потеряет четверть запасов плазменных белков, то восстановит потерю за день и, естественно, его клетки смогут прожить этот короткий срок на ограниченной «белковой диете».

Однако опасность заключается не в недостатке питательных веществ. Когда при кровотечении организм покидают плазменные белки, нарушается механизм осмотического давления. Кровеносные сосуды не могут восстанавливать жидкость, уходящую в ткани, и не могут извлекать ее из тканей. Если этот процесс затягивается надолго, больной может погибнуть.

Именно по этой причине раненным на поле боя часто переливают плазму, когда цельная кровь недоступна. Плазма не вызывает трудностей при переливании, поскольку в ней нет красных клеток, которые могут вызвать агглютинацию (см. главу 6), и она предоставляет необходимые в данный момент плазменные белки для поддержания осмотического давления в организме. Восстановление красных клеток после кровотечения может происходить более медленно в процессе выздоровления пациента.

Но если осмотический эффект поддерживается именно благодаря большому размеру белковых молекул и организм может короткое время обходиться без плазменных белков, то почему белки в плазме не могут заменить другие большие молекулы? В конце концов, плазменные белки долгое время восстанавливаются в крови, к тому же в организме нет их запаса. Бесценной оказалась бы другая крупная молекула из более легкодоступного источника.

Конечно, подойдет не всякая большая молекула. Она не должна принести вреда организму при попадании в кровь и оставаться там длительный промежуток времени, не выделяясь почками. Молекула также не должна быть слишком большой, иначе осмотический эффект опять будет нарушен.

Такие молекулы-заменители вызывают увеличение объема плазмы в результате деятельности осмотического давления. Они называются «заменителями плазмы». Однако пока не найдено заменителей плазмы, которые бы полностью удовлетворяли все требования, но большую пользу приносят препараты, созданные на основе декстрана (крахмалоподобный материал, создаваемый некоторыми микроорганизмами) и поливинилпиролидона (производимое в промышленности синтетическое вещество, состоящее из крупных молекул).

Организм никогда не дает возможности веществу выполнять одну функцию, если оно способно выполнить десяток. Плазменные белки выполняют питательную функцию и контролируют объем крови, изменяя вязкость и осмотическое давление. Если бы это были единственные их функции, эти белки все равно были бы важны. Однако у них еще много и других обязанностей. Например, передвигаясь в организме, они что-то на себе переносят.

Плазменные белки выполняют транспортную функцию. Различные гормоны, увлекаемые током крови, движутся от вырабатывающей их железы к нужному органу на плазменных белках.

Однако самым интересным объектом транспортировки являются вещества, которые без белков не могут передвигаться в крови. Чтобы рассказать о них, потребуется новая глава.

Глава 12

Двуфазная система

Растения самостоятельно вырабатывают углеводы из углекислого газа и воды, как я уже вскользь упоминал в начале книги. Этот процесс требует больших затрат энергии, поэтому растения должны ее где-то черпать.

Сложный химический механизм, ключевым компонентом которого является хлорофилл, использует солнечный свет и его энергию. Поскольку хлорофилл поглощает красный и желтый свет лучше других, он в основном отражает зеленую и синюю области спектра солнечных лучей, которые представляют собой смесь цветов. По этой причине растения имеют зеленую окраску.

Процесс производства углеводов из углекислого газа и воды называется фотосинтезом (в переводе с греческого «соединение воедино с помощью света»). В результате фотосинтеза от каждой молекулы углекислого газа и воды остается пара атомов кислорода. Эти атомы образуют молекулу кислорода, попадающую в атмосферу.

Таким образом, жизнь протекает в двух противоположных направлениях. С одной стороны, животные и растения получают энергию, соединяя углеводы и другие органические вещества, получаемые из пищи, с кислородом, при этом помимо энергии образуются углекислый газ и вода. С другой стороны, зеленые растения в присутствии солнечного света совершают нечто совершенно противоположное. Они соединяют углекислый газ, воду и энергию, получая углеводы и другие органические вещества и высвобождая кислород.

Эти два противоположных процесса находятся в равновесии. Кислород из атмосферы никогда не используется, не используется также и углекислый газ. В итоге благодаря зеленым растениям энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию, управляющую живыми тканями.

Растения могли бы создавать только необходимый для себя запас углеводов, как, например, человек, который зарабатывает деньги для удовлетворения своих самых насущных запросов. Однако это рискованный процесс.

Растения должны создавать больший запас углеводов, чтобы пережить ночь, когда из-за отсутствия солнечного света они должны использовать углеводы для поддержания всех процессов. Поэтому в тканях растений откладываются запасы углеводов сверх необходимого количества. Так и человек может копить деньги на банковском счете на случай непредвиденных обстоятельств.

При определенных условиях растению необходимо запасать значительное количество питательных веществ. Семена могут развиваться довольно долго, прежде чем появятся молодые зеленые листья и хлорофилл начнет свою работу. Чтобы выжить в это время, растение должно пользоваться энергией, создаваемой в процессе расщепления углеводов, хранящихся в семенах, почках или клубнях.

Именно эти запасы углеводов составляют основную часть рациона питания человека. Мы едим горох и бобы. Мы вырабатываем муку и хлеб из семян пшеницы, кукурузы и других злаков. Мы едим картофель, капусту и морковь.

Запасая энергию для следующих поколений и, таким образом, для нас, растения не заботятся о размере и весе, поскольку они неподвижны. По этой причине запасы обычно откладываются в виде крахмала, который легко перерабатывать, несмотря на его громоздкость.

Животные также должны откладывать запасы питательных веществ. Они не могут делать это в любое время и пользуются возможностью, чтобы взять запасы растений или других животных, которые также взяли их у растений. Поэтому промежутки между приемами пищи у животных могут быть нерегулярными и довольно длительными. Значит, в хорошие времена необходимо накапливать как можно больше запасов энергии.

То же самое происходит, когда наша печень запасает гликоген, который мы используем в промежутках между приемами пищи.

Однако у гликогена есть один недостаток. Гликоген — разновидность крахмала, и он достаточно громоздкий. Некоторое его количество откладывается для немедленного использования, возможно граммов двести — двести пятьдесят, но не более того. Животные много двигаются, и часто их жизнь зависит именно от физической активности. Для этого масса и объем запасов энергии должны быть небольшими, но достаточными, чтобы чувствовать себя более уверенно.

Решение проблемы заключается в поиске наиболее концентрированного вида пищи, каждый грамм которой содержит много энергии. Где найти такую пищу?

Ответ на вопрос кроется в устранении из нее кислорода. В обычном углеводе содержится один атом кислорода на каждый атом углерода и два атома водорода. При расщеплении углеводов важную роль играет объединение атомов водорода с кислородом из атмосферы. Именно в результате этого процесса происходит высвобождение энергии. Однако, поскольку некоторые атомы водорода уже связаны с атомами кислорода, энергетический потенциал углеводов относительно невелик.

Это можно сравнить с покупкой наполовину сгоревшего угля для обогрева дома. Половина топлива уже превратилась в пепел, обладающий значительным весом, который потребует от печи таких же затрат энергии, как и на сжигание хорошего угля, и займет почти столько же места. Однако тепла от него не будет.

Очевидно, что от пепла необходимо избавиться. Если говорить о молекуле углевода, то это означает избавление от атомов кислорода.

И тут мы подходим к очередной группе веществ, последней из упомянутых мною в главе 10, — жирам, или липидам.

Это жировые вещества, имеющие твердую или жидкую форму. Твердые жиры так и называются жирами, жидкие — маслами. Жиры значительно беднее кислородом, чем углеводы. В главе 10 уже говорилось, что в них всего один атом кислорода на десять атомов углерода и двадцать атомов водорода.

Почти все эти атомы водорода не связаны с кислородом, поэтому липиды являются более концентрированным топливом, чем углеводы. Они представляют собой уголь, почти не содержащий пепла.

Исследования показывают, что 600 граммов углеводов или белков при расщеплении на углекислый газ и воду высвобождают 2400 килокалорий энергии — достаточно, чтобы поддержать среднего человека в течение дня. Однако 600 граммов липидов высвобождают не менее 5400 килокалорий, обеспечивающих для человека запас на два с половиной дня при обычных условиях.

Другими словами, жиры выделяют в два с половиной раза больше энергии, чем углеводы или белки. В целях эффективности животное откладывает запасы питательных веществ в виде жиров. В организме животных, в том числе и человека, содержится очень мало углеводов, зато в избытке липидов. Толстяки, работающие в цирке, могут носить в себе десятки килограммов жира и всего от 20 до 35 граммов углеводов.

В основном наш запас липидов располагается прямо под кожей. Это подкожный жир. У женщин больше подкожного жира, и он распределяется более равномерно, чем у мужчин. Хотя женщинам это может и не нравиться, но им следует радоваться. Именно равномерное распространение подкожного жира и создает округлые, нежные и, я бы сказал, восхитительные женские формы.

Жир выступает не только в роли накопителя питательных веществ, но и как защитник организма. Часть жира откладывается в органах, таких, как почки и сердце, защищая их от механических повреждений. Подкожный жир делает нас более устойчивыми, защищая от воздействия окружающей среды. Он также является плохим проводником тепла, поэтому защищает нас от холода зимой.

Однако избыток жира может представлять опасность. К сожалению, в организме нет предела накоплению жира, и его может отложиться столько, что тело станет бесформенным и тяжелым, мешая передвижению. Жизненно важные органы, особенно система кровообращения, стонут под тяжестью ненужного жира и рано выходят из строя.

Если липиды могут откладываться в организме, то возникает вопрос: зачем нам тогда гликоген? Почему организм не может существовать исключительно за счет липидов?

К несчастью, это непрактично. Конечно, липиды являются более концентрированной пищей из-за отсутствия кислорода, но именно по этой причине они не растворяются в воде. Жиры — это классический пример нерастворимых в воде веществ.

С одной стороны, это свойство полезно, поскольку позволяет организму запасать жиры, не опасаясь, что они растворятся и помешают работе организма. Я уже упоминал об этом ранее в случае с гликогеном. Однако превратить гликоген в растворимую глюкозу легко, а превратить липиды в растворимые вещества, чтобы они могли попасть в кровь и добраться до различных органов, довольно сложно.

Поэтому организм откладывает два типа запасов питательных веществ: небольшой запас гликогена для моментального использования и более крупный запас липидов для медленной переработки.

Обычно в доме есть небольшой запас наличных денег для мелких покупок, а в банке, будем надеяться, имеется более крупная сумма, которую не легко сразу снять, потому что для этого требуется определенное время.

Поэтому жидкие компоненты организма являются примером двуфазной системы. То есть они принадлежат к двум разным, не смешивающимся друг с другом жидкостям, между которыми проходит четкая граница раздела. Такую систему можно создать, добавив к воде любое растительное масло. Вы увидите, что оно будет плавать на поверхности воды. Появятся две различные жидкости, четко разделенные между собой.