כדי לענות על השאלה אמשיל את הגוף למנוע של מכונית, אשר בדומה לגוף האדם, צורך אנרגיה כימית (דלק) לשם ביצוע עבודה: בדלק עצורה אנרגיה, אשר משוחררת באמצעות שריפתו בבוכנות המנוע. חלק מהאנרגיה מומרת להפעלת כוח על ידי המנוע, בעוד ששאר האנרגיה נפלטת בצורת חום. בנוסף, רק חלק מהאנרגיה שתורגמה להפעלת כוח על ידי המנוע מגיעה לכדי מימוש ביצוע עבודה. במקרה של מכונית, בוכנות המנוע מפעילות כוח, אשר חלק ניכר ממנו הופך לאנרגית חום עוד בטרם הגיע אל הגלגלים – כי יצירת התנועה כרוכה בחיכוך. כלומר, איבוד אנרגיה נוסף לטובת חום מתרחש במהלך התמסורת. גם לאחר שהגיע הכוח אל הגלגלים, ממשיך איבוד האנרגיה; לאחר נסיעה צמיגי המכונית לוהטים מאחר וחלק מהכוח שהפעילו כנגד הכביש הומר בגלל החיכוך לחום ולא לתנועה.
אם נחזור אל גוף האדם, הרי שתהליך הנשימה התאית - במסגרתו מומר המזון שאנו אוכלים למולקולות ATP, מקביל לפעילות המנוע. מולקולות ה-ATP הן מטבע האנרגיה המרכזי בתא, וניתן להמשילן לכח הראשוני שמופק מן הדלק על ידי המנוע. היעילות הטרמית של תהליך זה הינה כ-50%, כלומר – מחצית מהאנרגיה הזמינה במולקולת סוכר שעוכלה על ידי אדם מומרת ליצירת מולקולות ATP, בעוד שהמחצית השנייה נפלטת בצורת חום. כמו במכונית – כך גם באדם, איבוד אנרגיה לטובת חום ממשיך גם בשלבים הבאים של ניצול האנרגיה.
כמטבע האנרגיה, תוך כדי שחרור קבוצת פוספט, מספקות מולקולות ה-ATP אנרגיה המניעה תהליכים מולקולריים ומטבוליים בתא. היעילות הטרמית של תהליכים אילו מוערכת גם היא בכ-50%, כלומר, מהמתואר עד כה, רק כ-25% מהאנרגיה הזמינה במזון המעוכל מתורגמת לעבודה בגוף. למעשה שחרור אנרגיית החום ממשיך: להבדיל ממכונית – אשר הכח המופעל על ידי המנוע מופעל כנגד הסביבה החיצונית (הכביש), בגופינו, רוב העבודה מבוצעת כלפי פנים. לדוגמא, הלב פועם ללא הפסק ותנועתו מונעת על ידי האנרגיה האצורה במולקולות ה-ATP. העבודה המבוצעת היא הזרמת דם במערכת סגורה, ולכן עיקר ההתנגדות מולה פועל הלב – מקורה בחיכוך בין הדם לדפנות העורקים והורידים, אשר יוצר אנרגיית חום. כלומר – למרות שהלב מבצע עבודת תנועה – מאחר והתנועה היא פנימית היא מתורגמת בסופו של תהליך לחום הנותר בגוף.
על מי אנחנו עובדים?
המסקנה מכך היא, שכל אנרגיה המנוצלת על ידי הגוף, לביצוע עבודה "פנימית" תתורגם בסופו של דבר לחום גוף. מה לא הופך לחום? עבודה אשר הגוף מבצע כנגד הסביבה החיצונית. נניח וזרקנו אבן, חלק מהאנרגיה שנוצלה לטובת התנועה הפכה לחום שנפלט כתוצאה מהתמסורת לתנועת היד; רק האנרגיה שהופעלה כנגד האבן תהווה עבודה "חיצונית", אשר בוצעה על ידי הגוף ולא תרמה לו אנרגיית חום. כך גם במהלך ריצה, רק האנרגיה שמופעלת כנגד הקרקע על ידי כף הרגל לא מתורגמת לחום שייוותר בגוף.
אם נחזור לשאלתך, חלק מרכזי מחום גופינו (כמחצית) מקורו בנשימה התאית. ניתן לומר בנוסף, שלמרות שבמנוחה אנו צורכים פחות אנרגיה וכך גם מייצרים פחות חום, הרי שהחלק המתורגם לחום גוף מתוך האנרגיה הנצרכת, הינו גבוה יותר במנוחה. לדוגמא, אם אני שוכב במיטה ללא ניע, אז למעט מספר כלי דם שנלחצים כנגד המזרון ומפעילים עליו מעט כוח, כל העבודה המבוצעת, ממוחזרת לכדי אנרגיית חום. לעומת זאת, כאשר אנו מבצעים עבודה כנגד הסביבה החיצונית, האנרגיה שהושמה בה עוזבת את הגוף ולא תורמת לו חום.
הערה: בתשובה התעלמתי ממזון המתורגם לשינוי במסת הגוף. כלומר, התשובה נכתבה בהנחה שהאדם אינו גדל, גובה, בונה שרירים או משמין. מולקולות מזון אשר משמשות כאבן בניין לרקמות הגוף לא מתורגמות לאנרגית חום.
מאת: דניאל בן-הלוי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
