Организм животных тоже может запасать глюкозу в особый вид крахмала - гликоген (или животный крахмал). Он запасается в мышцах и в печени. А в промежутках между приемами пищи гликоген гидролизуется до глюкозы, которая понемногу поступает в кровь и, таким образом, ее содержание в крови поддерживается на постоянном уровне. Указанного выше запаса гликогена взрослому человеку может хватить, как мы уже знаем, на 15 часов. В течение этого времени человек может не питаться и не голодать. Но это возможно только при определенной внутренней среде организма. У многих же людей некоторые параметры внутренней среды организма тормозят гидролиз гликогена и эти люди даже при наличии еще достаточных запасов гликогена начинают испытывать чувство голода и поэтому много раз в течение дня садятся за обеденный стол и каждый раз с удовольствием поглощают новые порции еды. Нельзя сказать, что они это делают только по укоренившейся привычке. Чаще всего их к этому побуждает естественное чувство голода.
Как видим, и при достаточном еще количестве гликогена в нашем организме, у нас почему-то снижается содержание глюкозы в крови и мы начинаем испытывать чувство голода.
В первую очередь снижение уровня глюкозы в крови сказывается на питании мозга - он не только питается практически одной глюкозой, но и потребляет ее в больших количествах. Кроме того, если поступление глюкозы в клетки всего организма зависит от инсулина (он увеличивает проницаемость мембран клеток для глюкозы), то скорость поступления глюкозы в клетки мозга (а также и печени) зависит только от концентрации ее в крови. Поэтому недостаток глюкозы для питания мозга может привести даже к потере сознания.
Чувство голода усаживает нас за стол и мы утоляем это чувство. И принятая нами углеводная пища вновь переваривается до глюкозы, которая поступает в кровь, создавая повышенную против нормы концентрацию глюкозы в крови. Организм начинает с помощью инсулина переводить излишки глюкозы на пополнение израсходованных запасов гликогена. Но если по какой-то причине мы взяли лишь небольшую часть этих запасов до очередного приема пищи, то и организм сможет отложить в виде гликогена лишь очень небольшую часть вновь поступившей в кровь глюкозы, а остальную часть глюкозы он отложит уже жировые депо, которые, в отличие от гликогеновых, могут быть безгранично большими. А использовать жировые запасы организму бывает еще сложнее, чем взять глюкозу из гликогена. Поэтому, накопив жиры в какой-то момент, мы долго не можем расстаться с ними.
Очевидно, что в большинстве случаев мы садимся за стол, не истратив при этом даже третьей части имеющихся в нашем организмах запасов гликогена, не говоря уже о запасах жиров.
Так в чем же заключается причина столь трудной мобилизации энергетических запасов, хранящихся в жировых и гликогеновых депо?
Прежде всего рассмотрим почему так трудно происходит расщепление гликогена до глюкозы? Ведь в этом, по-видимому, и заключается причина нашей излишней полноты. Запасы гликогена по сути рассчитаны на обеспечение организма энергией между очередными приемами пищи в течение суток. А жировые запасы рассчитаны на обеспечение организма энергией во время более длительных непоступлений пищи, измеряемых уже несколькими сутками, а у некоторых животных и месяцами. Поэтому сбои в работе нашего гликогенового аккумулятора, в его лишь незначительной разрядке, и являются предпосылкой для нашего чрезмерного увлечения пищей, что и приводит к избыточному накоплению жиров.
А почему лишь незначительно разряжается наш гликогеновый аккумулятор - ответ на этот вопрос поищем в самой природе. Снова обратим свое внимание на растения. Например, в зернах пшеницы содержится много крахмала - от 49 до 73%, а в среднем 65%. Крахмал этот запасен для ростков будущих поколений пшеницы. В виде крахмала запасы питательных веществ могут храниться длительное время (многие годы). Но когда зерна пшеницы попадают во влажную и теплую среду, благоприятную для жизни растений, то они начинают прорастать. И в этот момент в зернах пшеницы резко возрастает содержание витаминов С и Е. Поэтому ростки пшеницы и используются как поливитаминное средство. Но высокое содержание этих витаминов наблюдается только в самый начальный момент прорастания зерен, когда ростки бывают не более 1 — 2 мм, а затем производство этих витаминов прекращается.
О чем все это нам говорит? Оставим пока без внимания витамин Е и сосредоточимся только на витамине С. Витамин С - это аскорбиновая кислота. Оказывается, количество этой кислоты возрастает в тот момент, когда росток пшеницы нуждается в глюкозе, когда он может питаться только запасенными в зерне питательными веществами, когда фотосинтеза еще нет или же роль его еще ничтожна. По-видимому, аскорбиновая кислота как-то ускоряет гидролиз крахмала. Непосредственно гидролиз крахмала осуществляют специальные ферменты, а аскорбиновая кислота создает лишь благоприятную среду для эффективной работы этих ферментов, а в итоге росток получает в достаточном количестве глюкозу из крахмала. Когда же росток начинает обеспечивать себя глюкозой в результате фотосинтеза, то отпадает необходимость в гидролизе крахмала, содержащегося в зерне, и тогда прекращается и синтез аскорбиновой кислоты.
Таким образом, мы видим, что для гидролиза растительного крахмала необходима кислая среда, и она создается в зерне аскорбиновой кислотой.
Мы не будем сейчас рассматривать вопрос - почему для создания кислой среды пшеница пользуется именно этой, а не другой какой-то органической кислотой? Для нас более важно сейчас знать то, что для ускорения гидролиза крахмала растения подкисливают среду, в которой происходит гидролиз.
Но аскорбиновая кислота - это водорастворимая кислота, и получающаяся из крахмала глюкоза тоже растворима в воде. Но в зернах пшеницы кроме крахмала запасены еще и жиры. Многие растения и микроорганизмы могут синтезировать глюкозу и из жирных кислот. Но чтобы получить жирные кислоты из жиров, последние необходимо так же как и крахмал гидролизовать. А для активации ферментов, гидролизующих жиры, так же необходима кислая среда. А витамин Е -это не только жирорастворимый витамин, но также и вещество, подкисливающее среду, в которой он находится. Точная биологическая функция витамина Е пока не установлена. Предполагается, в частности, что он участвует в защите липидов клеточных мембран от окисления, то есть является антиоксидантом. Но и эту функцию он выполняет с помощью ионов водорода, которые он и поставляет в среду, в которой он находится. Следовательно, витамин Е способен подкисливать жиры. Этим он ускоряет процесс гидролиза жиров. В целом в зернах пшеницы содержится около 1 мг витамина Е на 100 г пшеницы, о в зародышах его содержится в 15 раз больше, а при прорастании зерен количество этого витамина в зародышах увеличивается почти в 5 раз. Но когда глюкоза начинает вырабатываться в процессе фото-синтеза, то гидролиз и крахмала, и жиров в зернах прекращается, а одновременно с этим резко снижается и содержание витаминов С и Е в зародышах. Поэтому и рекомендуется пользоваться в качестве поливитаминного средства только незначительно проросшими зернами, когда в них находится максимальное количество этих витаминов.
Многие из читателей, по-видимому, имели дело с посадкой картофеля и знают, что если в качестве посадочного материала взять очень крупные клубни, то вместе с новым урожаем будут выкапываться и старые, почти неизрасходованные картофелины. Происходит это потому, что старая картофелина израсходовала запасенный в ней крахмал лишь частично — насколько это было необходимо только для выхода новых ростков из-под земли, а дальше в процессе фотосинтеза вырабатывается столько новой глюкозы, что ее хватает и для формирования куста, и для откладывания крахмала в новые клубни. И как только прекращается надобность в получении глюкозы из запасенного в клубне крахмала, как тут же прекращается и производство аскорбиновой кислоты в клубне, необходимой для процесса гидролиза крахмала.
Каждый вид из растительного мира готовит разные по составу запасы для питания своих будущих поколений: в картофеле, например, 16% крахмала, в пшенице — 65% крахмала и лишь немного жира, а в семенах подсолнечника жиров запасено даже больше, чем крахмала (жиров в среднем 34%, а углеводов до 20%). Почему так происходит — для нас не столь важно. Нам более важно знать то, что растения для мобилизации глюкозы из крахмала и жирных кислот из жиров создают кислую среду в месте гидролиза. И витамины С и Е - это всего лишь кислоты, только одна кислота водорастворимая, а другая - жирорастворимая. И вот мы видим, что кислотность в зерне в том месте, где находится зародыш, резко повышается в тот момент, когда появляется необходимость в свободной глюкозе. То есть в тот момент, когда влажность и температура окружающей среды становятся оптимальными для начала жизнедеятельности ростка, но питание он может получить не из внешней среды (еще нет фотосинтеза), а только из находящихся при нем запасов. Но эти запасы еще необходимо перевести в съедобную форму. Вот здесь и начинается подкисление того же крахмала.