Растения и животные вырабатывают растворимые каталитические вещества, коллоидные по своему характеру, но лишь немногие из них стойки к теплоте, которую они (растения и животные) используют во многих процессах расщепления одних соединений и образования внутри себя других. К этим веществам применим термин «энзим». Известно много энзимов. Все они, по-видимому, белкового характера. Здесь нас интересуют только те энзимы, которые участвуют в пищеварении. Они участвуют в реакции разложения сложных пищевых веществ до более простых соединений, которые приемлемы для кровяного потока и используются клетками организма для образования новых клеток.
Поскольку действие энзимов в пищеварении очень напоминает ферментацию, раньше эти вещества назывались ферментами. Однако ферментация осуществляется живыми ферментами — бактериями. Продукты ферментации (брожения) неидентичны продуктам энзиматического распада пищевых продуктов и непригодны в качестве питательных веществ. Более того — они ядовиты. Гниение — тоже результат действия бактерий, оно вызывает образование ядов, некоторые из коих очень вирулентны.
Каждый энзим специфичен по своему действию, то есть он действует только на один класс пищевых веществ. Энзимы, которые действуют на углеводы, не действуют и не могут действовать ни на белки, ни на соли, ни на жиры. Они даже более специфичны, чем можно предполагать. Например, при переваривании родственных веществ, например, дисахаридов (комплексные сахара), энзимы, которые действуют на мальтозу, не способны действовать на лактозу. Каждый сахар, оказывается, требует своего специфического энзима. Физиолог Хауэлл говорит, что нет полного доказательства того, что любой единичный энзим может иметь более одного вида ферментного действия.
Это специфическое действие энзимов имеет большое значение, так как пищеварение проходит через различные стадии, при этом каждая стадия требует действия своего энзима, и различные энзимы в состоянии выполнить свою работу только в том случае, если предыдущая была выполнена надлежащим образом своими энзимами. Например, если пепсин не превратил протеины в пептоны, то энзимы, которые превращают пептоны в аминокислоты, не способны действовать на протеины.
Вещество, на которое действует энзим, называется субстратом. Так, крахмал является субстратом птиалина (амилазы слюны). Д-р Норман (Нью-Йорк) говорит: «При изучении действий различных энзимов приходят в голову слова Эмиля Фишера, сказавшего, что к каждому замку должен быть свой специальный ключ. Фермент — это замок, а его субстрат — ключ, и если ключ не входит точно в замочную скважину, то реакция невозможна. В связи с этим нелогично считать, что смешивание различных типов углеводов, жиров и белков в одной и той же еде вредно для пищеварительных клеток. Если сходные, но не идентичные „замки“ образуются одним и тем же типом клеток, логично считать, что смешивание пищи подавляет физиологические функции этих клеток до предела».
Известный физиолог Фишер предположил, что специфичность различных энзимов связана со структурой веществ, на которые оказывается воздействие. Каждый энзим, по-видимому, приспособлен или соответствует определенной структуре.
Процесс пищеварения начинается во рту. Все пищевые продукты дробятся на более мелкие частицы при помощи разжевывания, они тщательно насыщаются слюной. Что касается химической стороны пищеварения, то только пищеварение крахмала. начинается во рту. Слюна во рту, обычно представляющая собой щелочную жидкость, содержит энзим, называемый птиалином, он действует на крахмал, расщепляя его до мальтозы (комплексный сахар), на нее в кишечнике действует энзим мальтоза, превращая ее в простой сахар (декстрозу). Действие птиалина на крахмал является подготовительным, поскольку мальтоза не может действовать на крахмал. Считают, что амилаза (энзим панкреатической секреции), способная расщеплять крахмал, действует на крахмал сильнее, чем птиалин, так что крахмал, который не переварился во рту и желудке, может быть расщеплен на мальтозу и ахроодекстрин при условии, конечно, что он не подвергся ферментации прежде, чем достиг кишечника.
Птиалин разрушается слабой кислотой, а также в сильнощелочной среде. Он может действовать только в слабощелочной среде. Эти границы действия энзима делают важным способ, которым мы смешиваем наши крахмалы, так как если они смешиваются с кислыми продуктами или продуктами, вызывающими кислую секрецию в желудке, то действию птиалина наступает конец. Об этом мы будем говорить ниже.
Состав желудочного, или гастрического, сока колеблется от почти нейтрального до сильно кислого, в зависимости от характера съеденной пищи. Он содержит три энзима: пепсин, действующий на белок, лапазу, имеющую слабое действие на жиры, иреннен, который свертывает молоко. Здесь нас интересует только пепсин. Он способен инициировать пищеварение всех видов белков. Это очень важно, так как оказывается, что это единственный энзим с такой способностью. На различных стадиях пищеварения белка действуют различные энзимы, расщепляющие белок. Возможно, что ни один из них не может действовать на протеин в стадии, предшествующей той, для которой он специфически приспособлен. Например, эрипсин, обнаруженный в кишечном и в панкреатическом соке, не действует на комплексные протеины, а только на пентиды и полипентиды, восстанавливая их до аминокислот. Без предшествующего действия пепсина, восстанавливающего протеины до пентидов, эрипсин не будет действовать на белковую пищу. Пепсин действует только в кислой среде и разрушается щелочью. Низкая температура, которая характерна для охлажденных напитков, замедляет и даже прекращает действие пепсина*. Алкоголь же осаждает этот энзим.
Так же, как вид, запах или мысль о еде могут вызвать выделение слюны, так те же факторы могут вызвать выделение желудочного сока. Однако для выделения слюны наиболее важное значение имеет вкус пищи. Физиолог Карлсон потерпел неудачу в своих многократных попытках вызвать выделение желудочного сока, заставляя своих подопечных жевать различные вещества или раздражая нервные окончания во рту веществами, которые не являются пищей. Другими словами, когда вещества, поступающие в рот, не могут быть переварены, секреторное действие отсутствует. Со стороны организма наблюдается избирательное действие, и, как мы увидим позднее, на различные виды пищи оказывается различное действие.
В своих экспериментах по изучению условных рефлексов Павлов отмечал, что не обязательно брать в рот пищу, чтобы вызвать выделение желудочного сока. Достаточно простого поддразнивания собаки вкусной едой. Он открыл, что даже звуки или какие-то другие действия, ассоциирующиеся со временем принятия пищи, вызывают секрецию.
Несколько параграфов мы посвятили изучению способности организма приспосабливать свои секреции к различным видам потребляемых пищевых продуктов. Ниже мы будем обсуждать пределы этой способности. В работе Мак-Леода «Физиология в современной медицине» говорится, что наблюдения Павлова над ответными реакциями желудочных желез собаки на мясо, хлеб и молоко широко цитируются. Они интересны потому, что доказывают: деятельность желудочного секреторного механизма обладает некоторой способностью адаптации к потребляемым веществам.
Эта адаптация возможна благодаря тому, что желудочные секреции представляют собой продукт 5 миллионов микроскопических желез, расположенных в стенках желудка, которые выделяют различные составные части желудочного сока. Различные количества и пропорции различных элементов, которые входят в состав желудочного сока, делают состав сока разнообразным, приспособленным к перевариванию многочисленных видов пищевых продуктов. Таким образом, сок может быть почти нейтральным, он может быть слабо кислым или сильно кислым. В нем может быть больше или меньше пепсина, смотря по надобности. Имеет значение также и фактор времени. На одной стадии пищеварения характер сока может быть один, а на другой стадии — иной, в зависимости от требований пищи.
Оказывается, происходит такая же адаптация слюны к различным пищевым продуктам и потребностям пищеварения. Например, слабые кислоты вызывают обильное выделение слюны, тогда как слабые щелочи не вызывают слюнной секреции. Неприятные и ядовитые вещества также вызывают слюнную секрецию для того, чтобы смыть вызывающее отвращение вещество. Физиологами замечено, что при наличии во рту даже двух различных типов желез, способных функционировать, возможны значительные изменения в характере смешанной секреции.
