Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий - Азимов Айзек - Страница 39

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.

Если смесь растительного масла и воды поместить в закрытый контейнер и энергично потрясти, две эти части как будто смешаются, превратившись в смесь пузырьков растительного масла и воды. Однако через некоторое время пузырьки разделятся. Наверху будет растительное масло, внизу вода, а между ними — граница.

Жидкое содержимое тканей организма состоит из водной фазы и липидной фазы. Водная фаза представляет собой не только одну воду, но и растворимые в ней вещества, такие, как неорганические ионы, сахара, белки и многое другое. В липидной фазе содержатся не только жиры, но и растворимые в них вещества: стероиды и некоторые витамины.

Тем не менее, несмотря на то что эти две фазы отделены друг от друга, организм представляет собой единое целое и при необходимости должен объединять обе эти фазы. Один из таких случаев возникает при пищеварении.

Жиры — ценная часть нашей диеты. Поскольку это концентрированный источник энергии, продукты, в которых содержатся жиры, такие, как масло, бекон или жареная пища, в каждом грамме содержат больше килокалорий, чем продукты без жира, например тощие сорта мяса, снятое молоко или картофель. Людям с избыточным весом, к которым, к сожалению, относится и автор этой книги, не рекомендуется употреблять в пищу жирные продукты. Они необходимы людям, чей вес ниже нормы или которые живут в холодном климате и регулярно занимаются физическим трудом. (Кроме того, некоторое количество жира улучшает вкус пищи и облегчает процесс ее приготовления.)

Но вот жир попал в организм, как же он будет там усваиваться? Пищеварительные соки находятся в водной фазе. В основном это вода и пищеварительные ферменты, легко растворимые в воде, но не в жире. Обычно то, что растворяется в водной фазе, не растворяется в липидной, и наоборот.

В случае с углеводами и белками расщепление не представляет проблемы. Они либо полностью растворяются в воде, либо хорошо смачиваются ею. В любом случае молекулы ферментов могут свободно подобраться к молекулам углеводов или белков и заняться их расщеплением.

Однако жир находится в липидной фазе. Он не смешивается с пищеварительным соком. При соединении с ним он образует крупные пузырьки. Ферментам удается переработать лишь те молекулы, которые находятся на поверхности этих пузырьков.

Необходим какой-то посредник, который смог бы объединить обе фазы. И такой посредник есть.

Все молекулы состоят из атомов, которые, в свою очередь, состоят из более мелких частиц. Некоторые из этих субатомных частиц, несут электрический заряд. Существует два вида таких зарядов: положительный и отрицательный.

У некоторых молекул распределение этих заряженных частиц асимметрично. С одного конца молекулы наблюдается избыток положительно заряженных частиц, а с другого — отрицательно заряженных. Такая молекула обладает положительным и отрицательным полюсами и называется полярной молекулой. Самым известным примером такой молекулы является молекула воды.

Есть молекулы, у которых положительный и отрицательный заряды расположены равномерно и симметрично. В этих молекулах нет точек, в которых доминирует тот или иной заряд, поэтому и нет электрических полюсов. Это неполярные молекулы, самым ярким примером которых являются молекулы липидов.

Обычно полярные молекулы разных типов легко смешиваются. Так, свободно смешиваются вода и этиловый спирт, молекулы которых полярны. Неполярные молекулы различных типов также легко смешиваются, например, четыреххлористый углерод (обычная жидкость, используемая в химчистках) легко растворяет липиды.

Однако полярные и неполярные молекулы не смешиваются между собой.

Кстати, что, если найдется молекула, концы которой будут иметь различный химический состав: на одном конце симметричное распределение электрического заряда, а на другом — несимметричное? Один конец будет неполярным, а другой — полярным.

Такая молекула будет «разрываться» между двумя фазами. Полярная часть ее легко смешается с водой, а неполярная с липидами. Если такие молекулы попадут в двухфазную систему липид — вода, то они локализуются на границе раздела фаз: полярная часть окажется в воде, а неполярная — в липиде.

Представьте, что такую смесь взболтают. Получится смесь пузырьков воды и липида. Каждый пузырек будет окружен границей раздела фаз, на которую быстро попадет наша двойная молекула.

Можно предположить, что через некоторое время после встряхивания произойдет разделение двух компонентов; так бы и случилось, если бы не было двойной молекулы. Однако пузырьки липидов (это касается и пузырьков воды) не могут объединиться между собой, не вытеснив сначала с границы раздела фаз двойную молекулу, а это требует затрат энергии.

Таким образом, двойные молекулы предотвращают воссоединение пузырьков. Каждое встряхивание расщепляет их на еще меньшие пузырьки, которые также не могут объединиться. Процесс продолжается, а пузырьки становятся все меньше и меньше, пока обе части не смешаются настолько, что будут представлять собой практически одно целое.

Такая мелкодисперсная двуфазная система называется эмульсией, самым ярким примером ее является молоко, в котором частицы жира со временем объединяются и отделяются в виде тонкого слоя сливок.

Молекулы, ускоряющие процесс образования эмульсии, называются эмульгаторами; пример — мыло. Грязь труднее всего смыть, когда она смешана с жиром. Мыло эмульгирует жир и легко удаляет грязь.

Этот же принцип действует и в организме. Как только пища попадает в тонкую кишку, она смачивается поджелудочным соком и желчью, выделяемой печенью. Поджелудочный сок содержит фермент — липазу, которая быстро расщепляет молекулы жира.

К счастью, желчь, хотя в ней совсем нет ферментов, содержит молекулы желчных кислот и желчных солей, представляющие собой молекулы двойного действия, уже описанные мной. Они заполняют границы между частицами жира и водой, содержащейся в пищеварительных соках. Когда сокращения мышц стенок кишечника размельчают эти частицы, желчные соли занимают новые границы раздела фаз и предотвращают воссоединение глобул.