У просто организованных животных пищеварение внутриклеточное. Примером такого пищеварения является фагоцитоз, с которым вы уже знакомы.
С усложнением животных организмов появляется и другой вид пищеварения — внеклеточное. Это более сложный процесс. Он связан с приспособлением некоторых клеток организма к выделению во внешнюю среду веществ, способных расщеплять белки, жиры и углеводы. Внеклеточное пищеварение осуществляется в пищеварительном тракте — специальных органах, приспособленных для механической и химической обработки пищи. Химическая обработка пищи происходит под действием различных пищеварительных соков, которые вырабатываются в пищеварительных железах.
Пищеварительные ферменты
В организме человека и животных процессы переваривания пищи идут быстро и относительно легко. Под влиянием пищеварительных соков в пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот, а сложите углеводы — до простых сахаров (глюкоза и др.).
Основная роль в химической обработке пищи принадлежит содержащимся в пищеварительных соках ферментам. Ферменты — это биологические катализаторы белковой природы, вырабатываемые самим организмом. Характерное свойство ферментов — их специфичность: каждый фермент действует на вещество или на группу веществ только определенного химического состава и строения, на определенный тип химической связи в молекуле.
Под влиянием ферментов нерастворимые и неспособные к всасыванию сложные вещества превращаются в растворимые и легко-усваиваемые более простые вещества.
Ферменты обладают высокой активностью. По некоторым данным, каждая молекула фермента в течение 1 сек. при температуре 37°С может привести в действие около 300 молекул вещества.
Ферменты особо чувствительны к температуре среды, в которой они действуют. До температуры 40-42 С способность ферментов ускорять химические реакции повышается. Дальнейшее повышение температуры снижает активность ферментов. При температуре 70° С и выше ферменты утрачивают свои каталитические свойства. Каждый фермент имеет наиболее благоприятную для его катализирующей деятельности температуру. Ферменты, действующие в организме человека и высших животных, наиболее активны в среде, где температура 37-40 С.
Для действия ферментов нужна определенная реакция среды. Одни ферменты действуют только в кислой среде, другие — только в щелочной, третьи — в нейтральной.
Методы исследования деятельности пищеварительных желез
С тех пор как было установлено, что пищеварительные железы вырабатывают пищеварительные соки, ученые пытались получить эти соки для анализа. Так, еще в XVII в. голландскому ученому Граафу удалось собрать небольшое количество пищеварительных соков при помощи трубок, введенных в просвет выводных протоков слюнных и поджелудочной желез. Пробовали получить желудочный сок при помощи резиновой губки, которую заглатывали; она впитывала содержимое желудка; затем ее извлекали из желудка за привязанную к ней нитку. Шотландский врач Стивенс обнаружил переваривающее действие желудочного сока человека, воспользовавшись услугами фокусника, который обладал редкой способностью изрыгать попавшие в желудок предметы: фокусник глотал, а через несколько часов рвотными движениями изгонял из желудка специально приготовленные, наполненные пищей свинцовые "пирожки" с отверстиями, через которые в пищу проникал желудочный сок. Естественно, с помощью таких методов было трудно установить состав и свойства пищеварительных соков.
Позже у животных под наркозом вскрывали брюшную полость и из протоков пищеварительных желез получали пищеварительные соки. Но делать какие-либо выводы о закономерностях работы пищеварительных желез было почти невозможно: животное было на операционном столе, под наркозом. Условия явно отличались от нормальных.
Гораздо больше сведений о работе пищеварительных желез можно получить с помощью фистульного метода исследования. Повод для такого метода исследования дали интересные, хотя и случайные, наблюдения за людьми, у которых в результате ранения или заболевания образовался свищ желудка или кишечника. В 1842 г. московский хирург Басов предложил изучать желудочную секрецию у собак с помощью фистулы желудка. Но в этом случае нельзя было получить для исследования чистый желудочный сок, он был смешан с остатками пищи, слюной, слизью, которые всегда имеются в желудке.
Настоящего расцвета и признания фистульный метод достиг благодаря работам великого русского физиолога И. П. Павлова. Проводя хирургические вмешательства, И. П. Павлов образовывал постоянные фистулы, с тем чтобы можно было длительно вести наблюдения за деятельностью той или другой пищеварительной железы. В отличие от своих предшественников И. П. Павлов особое внимание обращал на изыскание таких способов операции, которые позволили бы после выздоровления животного сохранить нормальные условия деятельности как изучаемого органа, так и всего организма.