Занимательная физиология - Сергеев Борис Федорович - Страница 9

Не всегда достаточно измельчить пищу, чтобы она легко прошла в глотку. Поэтому в подготовительном цехе наряду с механическим отделом возникла химическая бригада – большие и малые слюнные железы. Слюна выполняет много важных функций, но, видимо, главная – смочить пищевой комок, без чего ему трудно протиснуться в пищевод. Кому довелось наблюдать наших европейских болотных черепах, мог легко убедиться, как важны слюни. У болотных черепах нет слюнных желез, ведь они поедают свою добычу в воде, обильно запивая каждый глоток. Зато на суше они беспомощны: сухая, ничем не смоченная пища никак не лезет им в глотку.

Слюна большинства животных содержит вещества (ферменты), которые оказывают первое химическое воздействие на поглощаемую пищу. Развивая впоследствии эти свойства, природа сделала слюну слегка ядовитой. Ведь на влажной оболочке рта, на остатках пищи, застрявшей между зубами, норовило поселиться множество микроорганизмов, большинство из которых вредны для организма.

Обычно, если природа затевает эксперименты с ядами, то не останавливается на полпути, а обязательно создает что-нибудь способное вызвать настоящий ужас. Пример тому ядовитые змеи, чьи укусы даже для человека могут быть смертельны.

Откуда же берется змеиный яд? Оказывается, это всего-навсего змеиные слюнки. Яд вырабатывается слегка измененными слюнными железами, но их проток открывается в канал, проходящий внутри зуба. Яд выделяется только во время укуса при надавливании на специальный мешочек, расположенный у основания зуба, и весь целиком попадает в рану.

Некоторые змеи сумели неплохо усовершенствовать свое грозное оружие. Кобры (розовая и зебра) и другие африканские змеи, видимо, чтобы мы не забыли, что яд – это всего лишь слюнки, научились неплохо плеваться. Ядовитые зубы у них устроены несколько иначе, чем у прочих собратьев. Канал, по которому выпрыскивается яд, открывается не на самом кончике зуба, а довольно далеко от него (видимо, так удобнее плеваться) и имеет воронкообразно расширяющееся отверстие. Вот почему при неглубоком укусе яд может в ранку и не попасть, зато при плевке он рассеивается на мелкие капельки и летит довольно широким конусом. Поэтому площадь поражения змеиного выстрела, как и у дробового ружья, по мере увеличения расстояния возрастает.

Плюются змеи виртуозно и на очень большое расстояние, почти на 4 метра. Такая дальнобойность объясняется тем, что во время плевка змеи объединяют силу давления яда в мешочке, где он хранится, с инерцией движения, делая с выпрыскиванием яда сильный бросок головой вперед. Если яд попадет в глаза, на слизистую оболочку носа или в рот мелким млекопитающим, они погибнут. Это оружие дальнего действия значительно эффективнее, чем у большинства ядовитых змей.

Слюнки ядовиты не только у змей. В Тихом океане в районе островов Фиджи, Новой Гвинеи и Самоа живут брюхоногие моллюски – конусы с длинными, до 15 сантиметров, и очень красивыми раковинами. Однако брать живых конусов в руки опасно, коварный моллюск непременно укусит острыми зубами терки. Яд конусов, особенно крупных, для человека смертелен.

Тысячелетняя тайна раскрыта

Еще первобытные люди знали, что пища, попав в желудок человека и животных, переваривается. Свежуя туши убитых животных, они, конечно, заглядывали и в желудок. Ведь и теперь редкая хозяйка устоит от соблазна узнать, что съела на обед щука и нет ли в курином желудке среди камешков и песка чего-нибудь особо интересного. Охотники, вскрывая животных, вместо мяса, травы и семян находили в желудках и кишечнике своей добычи кашеобразную массу. Создавалось впечатление, что пища здесь варится.

О том, как это происходит, узнали значительно позже. Съеденная пища изменяется не под действием тепла: в желудке даже самых «горячих» теплокровных температура не бывает выше 38–43 градусов. Этого явно недостаточно. Переваривание идет с помощью пищеварительных соков, в которых содержатся особые ферменты.

Желудочно-кишечный тракт человека и животных – сложная химическая лаборатория. Поступающая сюда пища измельчается, смешивается с различными пищеварительными соками и постепенно продвигается из одного отдела в другой. В каждом отделе пищевая масса задерживается ровно столько, сколько необходимо для ее обработки, в каждом отделе на нее изливаются особые вещества. По мере переваривания, то есть разложения сложных химических веществ на простые (белков – на аминокислоты, жиров – на глицерин и жирные кислоты, углеводов – на моносахариды), происходит их всасывание. То, что не может быть переварено и использовано организмом, выбрасывается.

Много трудностей стояло на пути изучения этого процесса. Лишь в конце прошлого столетия великий русский ученый Иван Петрович Павлов завершил детальное изучение работы основных пищеварительных желез. Их оказалось немало, а главное, выяснилось, что для каждого вида пищи они приготовляют особый состав пищеварительных соков. За эти исследования академик Павлов получил высшую международную награду – Нобелевскую премию. Казалось, основная тайна пищеварения раскрыта. Однако радоваться было рано. Повторить весь процесс переваривания пищи в пробирке, вливая туда последовательно нужные пищеварительные соки, как это происходит у живых организмов, никому не удавалось. Нет, пища переваривалась и в пробирке, но только очень-очень медленно, намного медленнее, чем в желудочно-кишечном тракте.

Недавно советским ученым удалось разгадать и эту тайну. Выявилась удивительная вещь: пища, которая касается стенок кишечника, переваривается значительно быстрее, чем внутри пищевой массы. Нечто похожее происходит, когда готовят пищу на сковородке: то, что непосредственно касается ее стенок, поджаривается гораздо быстрее. Здесь дело понятное, ведь стенки сковородки много горячее, чем остальная пища, но почему стенка кишечника ускоряет переваривание, она же совсем не горяча?

Первым делом нужно было выяснить, действительно ли стенка кишечника ускоряет переваривание. Чтобы убедиться в этом, проделали следующий опыт. В одну из двух пробирок, содержащих одинаковое количество смеси крахмала и амилазы (фермента, расщепляющего крахмал), добавили кусочек кишки, взятой от свежеубитого животного. Здесь расщепление крахмала шло значительно быстрее. Значит, действительно стенка кишки ускоряет переваривание пищи. Как же оно происходит?

Проделали другой опыт. В пробирку с раствором крахмала на некоторое время положили кусочек кишки. Предполагали, что, если в кишке содержатся какие-то вещества, ускоряющие переваривание, они выделятся в пробирку. Затем кишку извлекли и к крахмалу прибавили амилазу. Переваривание шло по-прежнему медленно.

Может быть, из кусочка кишки не успело выделиться достаточного количества этого предполагаемого вещества? Провели новый опыт. Из кишечника свежеубитого животного приготовили экстракт. Уж в экстракте-то предполагаемое вещество должно было бы быть! Но прибавление экстракта в пробирку с крахмалом и амилазой не ускоряло переваривания. Значит, в стенке кишки никаких необходимых для переваривания веществ нет. В чем же дело?

Загадка разрешилась неожиданно. Помогало перевариванию устройство самой кишечной стенки. На поверхности клеток кишечного эпителия, обращенной в просвет кишки, есть ультрамикроскопические отросточки. Каждая клетка имеет приблизительно три тысячи таких отросточков! Благодаря этому площадь всей поверхности кишки очень велика. На этой огромной поверхности адсорбируются, то есть осаждаются, и удерживаются большие количества пищеварительных ферментов. Они выполняют роль катализаторов, ускоряя химические реакции. Ферменты вступают в химическое взаимодействие с участниками реакции, но после ее завершения вновь восстанавливают свой химический состав. Вот почему даже малые количества катализаторов могут вызвать заметное увеличение скорости химических реакций.

Естественно, что на поверхности кишечной стенки, где концентрация ферментов во много раз выше, чем внутри пищевой массы, переваривание идет очень энергично. Не беда, что общее количество ферментов не велико, ведь они могут многократно использоваться. Гораздо важнее, что они здесь находятся в очень высокой концентрации, поэтому даже малые количества обеспечивают большую скорость переваривания пищи.