Все происходящие в организме процессы можно разделить на процессы синтеза различных веществ и на процессы их распада. В процессе расщепления питательных веществ (их окисления) образуется энергия (в форме синтезированного аденозинтрифосфата, АТФ), которую организм затем может использовать на синтез необходимых ему соединений – белков, сложных углеводов, жиров, гормонов и витаминов, а также на переваривание и всасывание питательных веществ в кишечнике. Кроме этого – на выведение из организма образующихся в процессе жизнедеятельности продуктов распада биологически активных соединений – например, мочевины, креатинина и других.
Излишек энергии организм может запасать впрок для использования по потребности – в виде гликогена (полимера глюкозы) в печени и мышцах, а также в виде жира (нейтральных жиров, эфиров жирных кислот и глицерина) в жировых клетках (адипоцитах, клетках белого жира). Есть еще бурый жир, но его функция заключается в продукции чистого тепла, у взрослого человека он расположен на шее и согревает поступающую в мозг кровь. Но вот, например, у бурого медведя жира намного больше, чем у человека, и это понятно – нам не приходится впадать в спячку, и лежать всю зиму в снегу.
Упрощая картину, можно сказать, что из кишечника в кровь всасываются: глюкоза, жирные кислоты и аминокислоты. Глюкоза и жирные кислоты при расщеплении дают энергию для выполнения всех видов работы – как физической, так и умственной. Действительно, по сути, наша жизнедеятельность является оценкой того, что происходит в окружающем и внутреннем мире (иногда такие оценки бывают неосознанными, но от этого они не становятся менее энергоемкими) и реакциями на происходящее – то есть действиями, направленными на сохранение постоянства состава внутренней среды организма.
Почему эти процессы требуют энергии? Ну, хотя бы потому, что мышечные сокращения, необходимые для выполнения механической работы, требуют больших затрат энергии. Здесь все понятно. Но почему умственная работа требует затрат вполне осязаемой энергии, то есть затрат АТФ? Во-первых, умственная работа – это работа нервных клеток, а она производится за счет транспорта ионов (электрически заряженных атомов) против электрического и концентрационного градиента. Другими словами, производится разделение противоположных электрических зарядов. В технике то же самое происходит на электростанциях, и, как известно, такое разделение требует большой энергии (сжигаемого топлива или падающей воды). Организм – не исключение и тоже потребляет энергию для осуществления этого процесса. Но есть и еще одна сторона медали – при выполнении умственной работы происходит рефлекторное повышение тонуса произвольных мышц (это известно всем, кто, например, подолгу работает за компьютером – от такой работы начинают ныть плечи и шея). Повышение мышечного тонуса – это несогласованные сокращения отдельных мышечных волокон, не приводящие к координированным движениям, но требующие энергии, и немалой.