Bí mật về công dụng năng lượng của cơ thể người

Cơ thể con người là một cỗ máy tinh vi vận hành không ngừng nghỉ, và để duy trì sự sống, nó cần một nguồn năng lượng ổn định. Nhưng năng lượng được sử dụng như thế nào? Và cơ thể lấy năng lượng từ đâu?

Cơ thể con người bao gồm hơn 60 nghìn tỷ tế bào, liên kết với nhau để tạo thành nhiều loại mô khác nhau, chẳng hạn như mô biểu, mô bao phủ bề mặt cơ thể và mô cơ điều khiển chuyển động. Các cơ quan như tim và gan được cấu tạo từ các mô này, hoạt động liên tục suốt 24 giờ mỗi ngày.

Cơ thể con người không ngừng sản sinh tế bào mới để thay thế các tế bào đã lão hóa nhằm duy trì sự sống và sức khỏe. Phần lớn các hoạt động sinh lý này diễn ra một cách âm thầm mà chúng ta không cảm nhận được — ví dụ như quá trình tiêu hóa thức ăn, hấp thụ chất dinh dưỡng, truyền tín hiệu đói và no từ các cơ quan đến não, hoặc quá trình các tế bào thần kinh trong não gửi thông tin đến các bộ phận khác, điều phối hoạt động của toàn bộ cơ thể. Sau khi chất dinh dưỡng được hấp thụ, chúng sẽ được vận chuyển đến gan và cơ bắp để cung cấp năng lượng cho các chức năng thiết yếu.

Tuy nhiên, tất cả những hoạt động này đều cần đến năng lượng. Chúng ta lấy năng lượng chủ yếu thông qua thực phẩm. Theo quan điểm dinh dưỡng, điều này có nghĩa là: thông qua quá trình tiêu hóa, hấp thụ và chuyển hóa chất dinh dưỡng, cơ thể sẽ tạo ra các phân tử mang năng lượng cao gọi là ATP (adenosine triphosphate), sau đó phân hủy ATP để giải phóng năng lượng.

Cơ thể con người phải liên tục sản xuất ATP. Một khi quá trình này dừng lại, sự sống cũng chấm dứt. Vì vậy, mục đích quan trọng nhất của việc ăn uống không chỉ là để no bụng mà là để tạo ra ATP — nguồn năng lượng thiết yếu giúp duy trì sự sống.

4 công dụng chính của năng lượng

Duy trì nhiệt độ cơ thể

Trước hết, chúng ta hãy xem xét chức năng “duy trì nhiệt độ cơ thể”. Để giữ cho nhiệt độ cơ thể ổn định trong mọi điều kiện môi trường, cơ thể cần sử dụng một lượng năng lượng nhất định. Việc tạo nhiệt khi trời lạnh hoặc tỏa nhiệt khi trời nóng đều tiêu tốn năng lượng nhằm đảm bảo các hoạt động sinh lý diễn ra bình thường.

Hoạt động co cơ

Khi cơ thể vận động như đi bộ, chạy, ném bóng hoặc thực hiện các bài tập khác thì các cơ bắp sẽ co lại, và quá trình này đòi hỏi tiêu thụ năng lượng. Ngay cả những chuyển động nhỏ như chớp mắt, nhăn mũi, cử động tay chân cũng cần năng lượng. Đặc biệt, những hoạt động vô thức như tim đập – giống như một chiếc máy bơm liên tục hoạt động – cũng tiêu hao một lượng lớn năng lượng mỗi ngày.

Tổng hợp và phân hủy các thành phần trong cơ thể

Cơ thể con người liên tục diễn ra quá trình tổng hợp và phân hủy các hợp chất – nghĩa là kết hợp các phân tử nhỏ thành phân tử lớn và ngược lại. Ví dụ, các phân tử glucose (đường đơn) có thể được tổng hợp thành glycogen để dự trữ năng lượng. Khi cần, glycogen lại được phân giải thành glucose để cung cấp năng lượng cho tế bào. Đây là quá trình thiết yếu để duy trì các chức năng sống.

Vận chuyển chủ động các phân tử và ion

Khái niệm “vận chuyển chủ động” có thể khá xa lạ với nhiều người. Đây là quá trình sử dụng các “bơm sinh học” nằm trên màng tế bào để đưa các phân tử hoặc ion di chuyển từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao – điều mà tự nhiên không tự xảy ra. Vì vậy, quá trình này đòi hỏi một lượng năng lượng lớn.

Màng tế bào – cấu tạo chủ yếu từ chất béo – có những lỗ nhỏ (kênh ion) cho phép các phân tử và ion đi qua. Thông thường, các chất sẽ khuếch tán từ nơi có nồng độ cao sang thấp để đạt trạng thái cân bằng. Tuy nhiên, “vận chuyển chủ động” đi ngược lại quy luật đó, đòi hỏi ATP để “bơm” chất qua màng. Đây là cơ chế quan trọng giúp tế bào duy trì nồng độ ion cần thiết cho sự sống, nhưng cũng là quá trình tiêu hao rất nhiều năng lượng.

Mặt trời – Nguồn năng lượng và vai trò dự trữ của glucose

Cách đơn giản nhất để cơ thể con người thu nhận năng lượng là sử dụng glucose. Đây là một loại monosaccharide – tức đường đơn – và cũng là dạng đường quan trọng nhất cho các hoạt động sống. Trong tiếng Anh, glucose cũng được gọi là glucose. Các loại trái cây như nho chứa rất nhiều loại đường này. Ngoài ra, tinh bột cũng là một hợp chất được cấu thành từ nhiều phân tử glucose liên kết với nhau thành chuỗi dài (polyme).

Từ bản năng và kinh nghiệm, con người luôn có xu hướng yêu thích các thực phẩm giàu tinh bột – bởi chúng giúp duy trì sự sống một cách hiệu quả. Ba loại ngũ cốc chính trên thế giới gồm gạo, lúa mì và ngô đều rất giàu tinh bột. Ngoài ra, lúa mạch, kiều mạch, các loại kê (như kê vàng, kê đen, kê chuồng), cũng như các loại củ như khoai lang và khoai tây đều được sử dụng rộng rãi – đặc biệt là ở châu Âu – như thực phẩm cứu đói trong những thời kỳ thiên tai hay mất mùa. Chúng ta cảm thấy ngũ cốc và trái cây “ngon” một phần là vì chúng chứa glucose, một nguồn năng lượng cơ bản mà cơ thể ưa chuộng.

Cây xanh hấp thụ ánh sáng mặt trời và tiến hành quang hợp. Trong quá trình này, năng lượng từ các photon ánh sáng mặt trời được sử dụng để phản ứng với nước (H₂O) và carbon dioxide (CO₂) tạo ra glucose. Hàng chục ngàn phân tử glucose có thể kết hợp với nhau để tạo thành tinh bột. Vì vậy, có thể nói tinh bột chính là dạng năng lượng ánh sáng mặt trời được lưu trữ lại trong thực vật.

Khi chúng ta ăn thực phẩm giàu tinh bột, cơ thể sẽ tiêu hóa và phân giải tinh bột thành glucose, sau đó chuyển hóa glucose thành năng lượng cần thiết cho hoạt động sống. Nói một cách đơn giản: mặt trời chính là nguồn năng lượng cơ bản và sâu xa nhất của chúng ta.

(Bài viết được trích từ “Illustrated Super Practical Nutrition”, tác giả Masaru Sonoda, Nhà xuất bản Shimao.)

Trúc Nhi biên dịch
Theo Secretchina