Человек — это генератор энергии. Морфиус не врал, когда он, в фильме «Матрица», говорил, что человек похож на батарейку. Писатель-фантаст Айзек Азимов утверждал, что человек ежедневно использует количество энергии, достаточное для того, чтобы вскипятить 40 литров воды. Цифра, конечно, требует проверки, но она реалистична.
Мы, как хемогетеротрофы, получаем энергию в результате окисления органических соединений. Установлено, что при потреблении одного литра кислорода организмом тратится 4,8 ккал.
Тело человека состоит из тех же веществ, что мы потребляем с пищей – белки, жиры, углеводы, вода, минеральные вещества и витамины. Научно определены 46 незаменимых веществ, без любого из которых, мы можем серьезно заболеть или даже умереть. Конечными продуктами у всех организмов являются углекислый газ, вода и одно из соединений азота: аммиак, мочевина, мочевая кислота.
Углеводы – главный источник энергии для организма. Усвояемость углеводов находится в пределах 85-98%. Их условно можно разделить на две группы: простые сахара – моносахариды, и сложные – полисахариды. Самые популярные моносахариды — это глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, рибоза и мальтоза, полисахариды – крахмал, гликоген, целлюлоза и т.д.
Человеческий организм способен запасать углеводы на запас, около 2-5%, (у растений этот показатель достигает 90%). Углеводы запасаются в организме в мышцах и печени в виде полисахарида гликогена, растения запасают углеводы в виде крахмала. Этот процесс называется гликогенез. Это энергетический запас клеток, в случаи недостатка органических веществ в клетках эти полисахариды расщепляются ферментами до глюкозы, которая далее окисляется и дает энергию. Наиболее эффективно гликоген пополняется в первые 30 минут после тренировки («углеводное окно»). В клетках окисляются и жирные кислоты, которые образуются при расщеплении жиров ферментом липазой. Жиры в организме накапливаются хранятся в специальных клетках – липоцитах, как и углеводы, они являются важным энергетическим резервом. Когда возникает дефицит и глюкозы и жирных кислот, то окислению подвергается и ряд аминокислот. Чем выше уровень тренированности, тем больше мышцы используют в качестве энергии жирные кислоты и тем меньше глюкозу. В организме высококвалифицированных спортсменов 60-70% энергетического обеспечения мышц достигается за счет использования жирных кислот и лишь 30-40% за счет использования глюкозы.
Глюкоза (виноградный сахар) – первичный и главный источник энергии для клеток, потому что окисляется легче всех других веществ. Глюкоза – это метаболит, универсальный строительный материал для синтеза всех остальных углеводов. Она обязательно находится в крови. В одном литре человеческой крови содержится 1 г. глюкозы (70-120 мг/длитр) т.е. у мужчины весом 80 кг. с 5,5 литрами крови содержится 5,5 граммов глюкозы, у птиц, например, этот показатель равен 150-200 мг/длитр, а у пчел он 3000!
В организме человека в спокойном состоянии 50% всей глюкозы потребляется головным мозгом, 20% эритроцитами и почками, 20% мышцами и только какие-то жалкие 10% глюкозы остается на другие ткани. При интенсивной мышечной работе потребление мышцами глюкозы может возрасти до 50% от общего уровня за счет чего угодно, но только не за счет головного мозга.
Гликолиз – это ферментативное расщепление и окисление глюкозы до молочной (лактат) или пировиноградной кислоты (пируват), с выработкой энергии (АТФ). Гликолиз может происходить при дефиците кислорода или полном его отсутствии, в таком случае молекула глюкозы расщепляется и окисляется до двух молекул молочной кислоты. Энергии при этом хватает только на две молекулы АТФ. Недостаток кислорода в мышцах при интенсивных физических нагрузках, приводит к накоплению молочной кислоты, этим и объясняется болезненные ощущения после тяжелой работы или после возобновления прерванных занятий спортом.
Способность углеводной пищи поднимать уровень глюкозы в крови называется гликемическим индексом (ГИ). Глюкоза имеет ГИ 100 у.е., сахароза за сотню, фруктоза имеет индекс в 43 у.е. Именно поэтому, ее рекомендуют употреблять при сахарном диабете. Сладость измеряется по другой системе, за основу взят обычный сахар (сахароза) – 100 у.е., в таком случае у глюкозы она составляет 74, а у фруктозы самая высокая — 173!
Процесс разложения глюкозы в клетке до СО2 и Н2О в присутствии свободного кислорода и запасания выделившейся при этом энергии называется клеточным дыханием (не путать с легочным!). В ходе сложных многоступенчатых реакций, в процессе передачи электронов образуется молекула АТФ. Одна молекула глюкозы полностью окисляется до шести молекул СО2 и шести молекул Н2О, а энергия ее образуется в энергию 38 молекул АТФ. Сразу скажу, что механизм образования АТФ полностью не изучен, поэтому, зацикливаться на этом не буду… Кстати, существенную роль в образовании АТФ играет знаменитый антиоксидант коэнзим Q10.
АТФ – аденозинтрифосфат – Главная функция АТФ – хранение, перенос и выделение энергии, необходимой для протекания любых реакций. АТФ – достаточно стабильное соединение, он способен перемещаться по всей клетке, храня в себе запас энергии. В том месте, где она необходима, АТФ расщепляется и выделяет «порцию» энергии. АТФ входит в состав всех РНК
Фруктоза (фруктовый сахар) – гораздо медленнее усваивается в кишечник, чем глюкоза, и в значительном количестве задерживается в печени не вызывая перенасыщение крови сахаром. Но не рекомендуется употреблять фруктозы более 45 грамм. Прием более 60 грамм фруктозы может вызвать расстройство пищеварения.
Сахароза – тростниковый или свекольный сахар. Грубо говоря, это смесь глюкозы и фруктозы на молекулярном уровне. Сладость 100 у.е.
Рибоза – углевод, состоит из 5 молекул глюкозы, входит в состав нуклеиновых кислот, а именно, РНК. В молекуле ДНК содержится ее производное — дезоксирибоза. Согласно рекламным заявлениям, прием рибозы увеличивает способность мышечных клеток к восстановлению АТФ аж на 640% и увеличивает скорость производства АТФ на 340-430%. Но достоверных данных, подтверждающих ее применимость в качестве добавки, улучшающей результативность в силовых видах спорта — нет. Рибоза, вероятно, эффективна как способ восстановления мышечной энергии, но пока еще многое предстоит узнать об этом новом препарате и о том, что он обещает спортсменам и атлетам.
Лактоза – молочный сахар. Состоит из глюкозы и галактозы. Этот полисахарид находится только в молоке и является основным источником энергии для детенышей млекопитающих. Сладость – 16 у.е. Расщепляется в человеческом организме, ферментом лактазой, но не все люди имеют этот фермент, поэтому у них молоко вызывает слабительный эффект.
Мальтоза, или изомальтоза (пивной сахар). Содержится в большом количестве в солоде, а значит и в пиве. Состоит из двух молекул глюкозы.
Целлюлоза (пищевые волокна, клетчатка) – этот полисахарид хоть и состоит из одних молекул глюкозы, но усвоить его человеческий организм не способен, а жвачные животные способны. Но все равно он необходим человеку в небольшом количестве для улучшения пищеварения.
Крахмал и гликоген – резервные полисахариды. Крахмал не растворим в холодной воде, а в горячей образует коллоидный раствор (всем известный кисель). Около 80% всех потребляемых нами углеводов это крахмал.
Гликоген высокомолекулярное соединение, содержит около 30 000 остатков глюкозы. Гликоген содержится во всех клетках, но большинство в печени (100-120 грамм) и в мышцах (330-350 грамм). Гликогеновое истощение может происходить постепенно в течении нескольких повторяющихся дней тренировок, или продолжительного марша, тогда распад мышечного гликогена превышает его возмещение. В такой ситуации запасы гликогена уменьшаются с каждым днем, и с каждым днем человек устает все больше и больше. Затем гликогеновое истощение сопровождается резким снижением веса (за счет потери гликогена и воды), затем организм берется за жирные кислоты и мышечную ткань. Вот почему марафонцы такие худые.
Если бы мышечный гликоген не обладал способностью к регенерации за счет глюкозы из печеночного гликогена, то весь запас мышечного гликогена при физической работе расходовался бы за 20 сек., при анаэробном окислении (белые мышцы) и за 3,5 мин в аэробных условиях (красные мышцы).
Чтобы глюкоза проникла в клетку, необходим гормон инсулин, но мозг и печень усваивают, например, глюкозу без инсулина. Таким образом, организм подстраховывается на случай нехватки инсулина в организме.
В количественном отношении физическая нагрузка увеличивает потребление глюкозы в работающих мышцах в 10 раз. Примерно в такой же степени инсулин повышает утилизацию глюкозы в покоящейся мышце. Однако сочетание инсулина и физической работы значительно превышает их суммарный эффект – в данном случае, утилизация глюкозы возрастает в 34(!) раза по сравнению с исходным уровнем. В среде культуристов с этой целью очень популярна инсулиновая терапия. Проблема заключается лишь в том, чтобы обеспечить организм адекватным количеством глюкозы, иначе такой рост потребления без соответствующего обеспечения вызовет тяжелую гипогликемию – снижение содержания глюкозы в крови вплоть до смерти головного мозга от банального недостатка энергии.
Итак, сколько необходимо есть?
По рекомендации Института питания АМН СССР, весовое соотношение белки: жиры: углеводы в пище должно составлять 1:1,2:4,6, для грубых расчетов допускается использовать соотношение 1:1:4. Институт питания академии медицинских наук РФ определил следующие пропорции: белки -14%, жиры – 30%, углеводы – 56% от общего рациона. Лично я поддерживаю пропорцию 1:1:4, но только на период марша. В обычных условиях, я не ем столько много углеводов.
Возьмем, к примеру, меня. Я мужчина, 30 лет, атлетического телосложения. Собираюсь пройти по относительно ровной дороге (вдоль ж/д) в течение суток. Скорость движения 6-7 км/ч. Я буду двигаться в режиме 2/2 (два часа двигаюсь, два часа отдыхаю), всего в пути я проведу 12 часов. В пути я потрачу примерно 3800 ккал, плюс 1000 ккал потраченных на отдых и приготовление пищи. К этому мы еще прибавим 500 за 30 кг рюкзак. Итого получается около 5100 ккал. Это еще с условием что марш состоится в условиях относительно теплой погоды, например, весной. Согласитесь, немало… Я собираюсь питаться каждые 4 часа, то бишь, шесть приемов пищи за сутки по 850 ккал каждый. Можно вычесть по 100 ккал из каждого приема пищи за счет шоколада, сухофруктов, леденцов и пр., что я собираюсь закидывать себе в рот на ходу.
Выходит, около 180 грамм белка, около 180 жиров, и примерно 700-800 грамм углеводов. Примерно выходит 2,5-3 кг пищи в сутки. Думаете, много? Один пример… Знаменитый культурист, шестикратный победитель конкурса «Мистер Олимпия» Дориан Ятс в период межсезонья употреблял до 7500 ккал в сутки, он съедал почти 7 кг. пищи! Вот это аппетит! Хотя, все логично если уесть, что он весил 125-135 кг. из них около 60 кг. это мышечная ткань и занимался он в тренажерном зале, порой, по два раза в день.
Итог:
1.Углеводов на марше употреблять необходимо больше, чем в обычном режиме. Для спортсменов (велогонщиков, спортивная ходьба и триатлон) определена норма в 8-10 грамм углеводов на кг. человеческого тела, а в некоторых случаях и до 12 грамм на кг.
2. Почти 80% из потребляемых углеводов, должны быть сложными, например крахмал.
3. Для нормального пищеварения мы должны употреблять ежедневно, примерно, 25 грамм клетчатки.
4. Перед маршем, необходима подготовка. Тренируйте свой организм к предстоящим нагрузкам в спортзале или на природе, загружайтесь заранее углеводами.
5. Рекомендую периодически, во время марша, употреблять леденцы, горький шоколад (не менее 70% какао), сухофрукты, кубик тростникового сахара, или глюкозу в таблетках. Не употребляйте в качестве «маршевого топлива» печенье, пряники, вафли, слойки и другие кондитерские изделия. В них очень много маргарина и сахарозы и это не есть хорошо.
6. Если есть средства, то можно использовать различные спортивные гели или изотонические напитки (изотоники), которые предназначены для восполнения необходимых питательных веществ, витаминов, минеральных солей, также могут содержать аминокислоты, карнитин и кофеин ( об этом в другой статье).
7. И самое главное, перед тем как отправиться на какой-либо маршрут или перед подготовкой к какому-либо маршу, проконсультируйтесь с врачом, пройдите медобследование.
Продолжение следует…