piątek, 12 października 2018

Sztuczka ze znikającym tłuszczem

Jak najlepiej stracić na wadze? Stara mądrość ludowa mówi, że najlepiej kupić wagę za 300zł i sprzedać za 100zł.
Innym sposobem, nie tak szybkim i nie tak pewnym jest aktywność fizyczna.

pixabay.com


Czysta magia

Kiedy obserwujemy sztuczkę ze znikającą monetą wykonywaną przez zręcznego magika, jesteśmy przekonani, że właśnie rozpłynęła się ona w powietrzu. Mimo tego co właśnie zobaczyliśmy podświadomie wiemy, że moneta wciąż gdzieś tam jest, dobrze ukryta przed naszym wzrokiem.
Takie samo przekonanie towarzyszy nam kiedy po udanym treningu stajemy na wadze pokazującej masę tłuszczu i widzimy, że oto znowu troszkę ubyło. Właśnie jak prawdziwy iluzjonista wykonaliśmy sztuczkę ze znikaniem. Ponownie wiemy, że tak na prawdę nasz tłuszcz zamienił się w coś innego, ale najważniejsze, że go nie ma. Jakość każdego magicznego pokazu zależy od zmylenia widza, skierowania jego uwagi w innym kierunku, wręcz zasugerowania rozwiązania. W tym wypadku rozgrzane ciało i kilometry zarejestrowanie przez zegarek z GPSem wydają się podawać oczywistą wręcz odpowiedź: ciepło i ruch mięśni, na to zamienił się mój tłuszcz. Zajrzyjmy więc głębiej w sekrety sztuczki ze znikającym tłuszczem czy tak było na prawdę.

Trochę teorii na początek

W każdej komórce naszego ciała nieustająco zachodzą reakcje spalania węglowodanów i tłuszczów. Pośrednio w wyniku uzyskanej z nich energii dochodzi do skurczu włókien mięśniowych, przesyłu impulsów nerwowych, trawienia czy podniesienia temperatury ciała. Pośrednio, ponieważ energia ta gromadzona jest najpierw w cząsteczkach ATP, które są akumulatorami naszych komórek. Później wykorzystywana jest do zasilania wszystkich procesów zachodzących w naszym ciele.

Prawie niewyczerpalne zasoby


Ciała nawet najchudszych zawodników elity maratonu mają zmagazynowane kilkanaście tysięcy kalorii w postaci tłuszczu. Jest on zapasowym źródłem energetycznym. Tym podstawowym, wystarczającym jednak tylko na około 90 minut mocnego wysiłku są węglowodany. Oznacza to, że tłuszcze stają się najważniejszym składnikiem energetycznym podczas pokonywania dłuższych dystansów, a ich znaczenie rośnie wraz z wydłużaniem się dystansu ponad półmaraton.

pixabay.com

Ile czego i dlaczego, co się opłaca i kiedy

Jesteśmy przyzwyczajeni do podziału wysiłku na tlenowy i beztlenowy. Tak na prawdę w naszych komórkach przez cały czas zachodzą obie te reakcje. Na początku cząsteczka glukozy (jako glikogen) rozbijana jest beztlenowo na dwie cząsteczki kwasu pirogronowego. Jest on niezbędny do rozpoczęcia procesów, w których utlenione zostaną kwasy tłuszczowe (cykl Krebsa). Jeśli tlenu jest wystarczająco to pirogronian jest transportowany do mitochondrium w tej samej komórce i albo 'dopalany' tlenowo, albo zostaje użyty do zapoczątkowania reakcji utleniania kwasów tłuszczowych. Cykl Krebsa w obecności wystarczającej ilości tlenu raz zapoczątkowany jest samowystarczalny. Na jego końcu produktem jest ponownie pirogronian, który służy do rozpoczęcia następnego cyklu. Stąd powiedzenie o tłuszczach palących się w ogniu węglowodanów. Przy czym kwasy tłuszczowe nasycone dają więcej energii niż nienasycone. O wydajności reakcji decyduje jeszcze stężenie L-karnityny w komórce, gdyż odpowiedzialna jest ona za transport tłuszczów do mitochondrium.
Jeśli tlenu jest jednak zbyt mało to pirogronian w komórce zamieniony zostaje beztlenowo na mleczan (kwas mlekowy).

Całkowicie beztlenowa redukcja cząsteczki glukozy daje w efekcie 4 wysokoenergetyczne cząsteczki ATP.

Ta sama cząsteczka glukozy spalona tlenowo pozwala już na uzyskanie 36 ATP przy czym potrzebnych do tego jest 6 cząsteczek tlenu (uproszczona reakcja utleniania):
C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O

Spalenie cząsteczki kwasu tłuszczowego to prawie 140 ATP, przy koszcie 23 cząsteczek tlenu (uproszczona reakcja):
C16H32O2 + 23O2 -> 16CO2 + 16H2O

Jak widać wysiłek przewyższający możliwości dostarczania tlenu jest bardzo mało wydajny energetycznie, powodując dużo szybsze wyczerpanie źródeł węglowodanów. Jednak dopóki wciąż kontynuujemy oddychanie to w komórkach cały czas trwa produkcja ATP także poprzez utlenianie, jedynie brakująca część energii powstaje z beztlenowego rozpadu glukozy.

Warto o tym pamiętać dobierając tempo podczas maratonu. Produkcja energii przez utlenianie glukozy jest dużo wydajniejsza niż z przemian beztlenowych, jednak wciąż wygląda jak ogromne marnotrawstwo przy porównaniu z przemianami tłuszczów.

Reakcje dające w efekcie mniej ATP są krótsze przez co wielokrotnie szybsze, dzięki temu produkują sumarycznie więcej energii w jednostce czasu. Póki mamy pełne baki węglowodanów daje to wrażenie utrzymywania komfortowego tempa. Jednak kiedy zaświeci się rezerwa, jedyną możliwością kontynuacji wysiłku jest skorzystanie z bardziej ekonomicznego procesu tworzenia ATP. Oznacza to nagły deficyt tlenu i natychmiastową potrzebę zwolnienia, a przypomina zderzenie ze ścianą, maratońską ścianą.
pixabay.com

Wyjaśnienie sztuczki

Więc dlaczego tłuszcz znika dzięki aktywności fizycznej? Czyżby zamieniał się na ciepło i energię kinetyczną skurczu włókna nerwowego? Takie wyjaśnienie wydaje się być zgodne z obserwacjami. Jednak podobnie jak w sztuczce ze znikającą monetą najprostsze wyjaśnienie jest mylące.
Podstawowa zasada chemii, zasada zachowania masy nie pozwala na takie rozwiązanie. Bez względu na to ile energii zostanie wytworzone, suma masy cząstek wchodzących w reakcję chemiczną jest równa masie jej produktów. Tego nie da się przeskoczyć, jest to podstawowe prawo natury.

Wyobraźmy sobie mechaniczny zegarek z nakręconą sprężyną. Zostawmy go w kontrolowanym i izolowanym środowisku na 12 godzin. W tym czasie duża wskazówka zrobi dwanaście obrotów wokół tarczy, mała jedno. Mechanizm pokonując siłę tarcia zwiększy temperaturę zarówno swoją jak i otoczenia, czyli sporo energii zostanie wypromieniowane. Jednak czy sam zegarek po tych 12 godzinach pracy będzie lżejszy niż przed? Oczywiście nie, bo zamiana jednej energii na inną (w tym wypadku energię potencjalną sprężyny na kinetyczną ruchu wskazówek oraz cieplną tarcia) nie spowoduje żadnego ubytku masy.
pixabay.com

Przyjrzyjmy się więc produktom spalania tłuszczów. Przy pełnym utlenieniu otrzymamy dwutlenek węgla CO2 oraz wodę H2O. Ich masa będzie dokładnie taka sama jak tłuszczu oraz tlenu. Jeszcze raz uproszczone równanie:
C16H32O2 + 23O2 -> 16CO2 + 16H2O
(Oczywiście utlenienie kwasu tłuszczowego nie jest takie proste, ten wzór pokazuje jedynie końcowy efekt kilkunastu bardziej złożonych reakcji Cyklu Krebsa).

Powstały dwutlenek węgla CO2 wędruje z mięśni do krwi, a z nią dalej do płuc i tą drogą wydostaje się w końcu z naszego organizmu. Ponieważ tlen O2 został wcześniej dostarczony wraz z wdychanym powietrzem, to w składzie mieszanki wydychanej jako nowe pojawiają się tylko atomy węgla C w dwutlenku węgla. I to jest właśnie sposób w jaki tracimy masę. Z każdym wydechem usuwamy z naszego organizmu atomy węgla, które wcześniej wchodziły w skład tłuszczów i węglowodanów.
pixabay.com

Produktem reakcji jest jeszcze woda, jednak jej nie będziemy liczyć jako, że nie jest całkowicie usuwana. Woda jest niezbędna do życia, jeśli brakuje jej to również ta ze spalania tłuszczów jest użyta, a jeżeli zostanie usunięta to i tak będzie musiała w końcu być uzupełniona z innego źródła. Jej bilans będzie stały.

Podczas wysiłków tlenowych nie tylko ekonomiczniej korzystamy ze źródeł energetycznych, zamiast mleczanów produkujemy łatwo wydalany dwutlenek węgla, to jeszcze dodatkowo poprawiamy nawodnienie organizmu. Całość energii powstaje ze zmian rodzajów wiązań chemicznych, co ciekawe podczas utleniania tłuszczu to właśnie produkcja wody wyzwala jej większość w czasie reakcji.

Podsumowując, to nie skurcz mięśnia czy wydzielane ciepło redukuje masę ciała, ale wydychanie dwutlenku węgla. A że zwiększenie aktywności fizycznej prowadzi do zwiększenia jego ilości w wydychanym powietrzu sport staje się tym samym niezbędnym składnikiem każdej diety. Samo szybsze oddychanie nie pomoże, gdyż żeby coś usunąć trzeba to najpierw wyprodukować i prędzej zemdlejemy podczas hiperwentylacji niż schudniemy dzięki CO2 powstającym podczas pracy przepony :)

pixabay.com
Inną ciekawostką jest droga, którą podążyło życie na naszej planecie. Czyli pobieranie energii z wiązań chemicznych, zamiast fizycznej fuzji lub rozszczepienia jądra atomu. Gdybyśmy w naszych ciałach dokonywali kontrolowanej reakcji rozpadu jądra atomu wówczas 1g pierwiastka rozszczepialnego wystarczyłby pewnie za źródło energii dla kilku pokoleń. Przy nierealnym właściwie założeniu, że zapotrzebowanie energetyczne i długość życia byłoby na poziomie znanym nam dzisiaj. Ale to już teoretyzowanie i może materiał na zupełnie inny wpis.

3 komentarze:

  1. No to teraz się zacznie : biegacze odpowiadają nie tylko za korki w miastach ale i za smog :)

    OdpowiedzUsuń
  2. Super wpis !!! Kradnę i wrzucam do siebie na fb :)

    OdpowiedzUsuń