Гетеротрофные организмы, а к ним принадлежат все животные и часть растений (например, грибы), неспособны строить свое тело из неорганических соединений. Они используют уже готовый органический материал, синтезированный автотрофными организмами.

В пищеварительном тракте животных поступающие с пищей белки, жиры и углеводы подвергаются действию ферментов или энзимов, которые вызывают их расщепление.

Энзимы впервые были выделены из дрожжей, откуда и получили свое название (эн зюмэ, гр. — в дрожжах). Ферменты вырабатываются клетками, но могут проявлять свое действие, находясь и в свободном виде. Таковы пищеварительные ферменты: амилаза, расщепляющая крахмал, пепсин и трипсин, разлагающие белок до аминокислот.

Ферменты обладают сложной химической природой, они представляют собой соединение белка с особой активной группой. Однако наличие последней не обязательно. Согласно исследованиям советского биохимика В. А. Энгельгардта, ферментативными свойствами может обладать белок сам по себе, например, белок миозин, выделенный из мышц.

Каждый фермент обладает строгой специфичностью, т. е. вызывает определенные превращения лишь одной какой-либо группы веществ. Так, пепсин разлагает белки до полипептидов, а трипсин вызывает распад последних до аминокислот. На белок, не обработанный пепсином, трипсин не оказывает влияния, так же как пепсин не изменяет полипептидов.

В зависимости от того, на какой тип органических соединений действуют те или иные ферменты, они объединяются в несколько групп. Так, говорят о протеазах, ферментах, расщепляющих белки, о липазах, действующих на жиры и липоиды, о карбоназах, разлагающих углеводы.

По характеру их действия на органические молекулы различают ферменты:

1) гидролитического расщепления, т. е. вызывающие распад с присоединением к получающимся продуктам частиц воды,

2) молочнокислого и спиртового брожения;

3) окислительно-восстановительные ферменты.

Существенной особенностью ферментов является то, что они способны, в зависимости от концентрации веществ и некоторых других условий, вызывать в одних случаях расщепление, распад, органических соединений, в других— синтез тех же веществ. Несомненно, ферменты действуют по типу катализаторов, т. е. они ускоряют во много раз те реакции, которые очень медленно идут и в их отсутствии. Так, жир при длительном стоянии распадается на глицерин и жирные кислоты, но этот процесс растягивается на длительный период, в присутствии же липазы он завершается за несколько часов.

Активность ферментов в высокой степени зависит от реакции среды. Пепсин, например, расщепляет белки лишь в кислой среде, в щелочной — он не активен. Трипсин, наоборот, проявляет свое действие в щелочной *среде, при кислой реакции он становится инертным. Все ферменты чрезвычайно чувствительны к повышению температуры. При нагревании до 60® они инактивируются, распадаются.

Белки под влиянием желудочного сока, в состав которого входит пепсин и соляная кислота, распадаются до пептидов. В тонком кишечнике последние разлагаются трипсином (секрет поджелудочной железы) до отдельных аминокислот, всасывающихся стенкой кишечника и оттуда поступающих в кровь. В клетках организма из аминокислот строятся вновь белки, обладающие специфичным, характерным для данного вида, соотношением входящих в их состав циклов. Надо заметить, однако, что недавние исследования Н. Г. Беленького показали, что организм высших животных и даже человека может использовать соответствующим образом обработанные чуждые белки, введенные непосредственно в кровь.

Углеводы, в частности, крахмал, расщепляются амилазой слюны и других пищеварительных соков до моносахарида — глюкозы и в таком виде всасываются кишечной стенкой. Из крови глюкоза извлекается клетками. Здесь она или используется для осуществления процессов жизнедеятельности, или откладывается в виде гликогена — животного крахмала. Особенно богата последним печень, являющаяся своего рода депо углеводов. Углеводный обмен регулируется нервным центром, расположенным в продолговатом мозгу, а также особым веществом, выделяемым в кровь клетками поджелудочной железы — инсулином. При нарушении деятельности поджелудочной железы, влекущем недостаток инсулина в крови, печень теряет способность связывать сахар в гликоген, развивается сахарная болезнь или диабет.

Гликоген обнаружен не только в клетках различных животных, но и у некоторых растений, например, грибов.

Жиры сначала размельчаются до тонкой эмульсии под влиянием желчи, а затем ферментом липазой, содержащимся в соке поджелудочной железы, расщепляются на свои составные части: глицерин и жирные кислоты. Из последних отчасти в стенках кишечника, отчасти в лимфатических сосудах вновь создаются капельки жира, которые через грудной лимфатический проток попадают в кровь и ею разносятся по всему телу. Жир в виде запасного материала может откладываться в клетках подкожной клетчатки, в сальнике и некоторых других внутренних органах. Животные обладают способностью строить свои специфические жиры. Однако эти возможности ограничены, и если в пищевом рационе содержатся жирные кислоты лишь одного определенного вида, то организм синтезирует жир и чуждого ему состава.

Надо отметить, что клетки животного могут созидать из жиров углеводы, а из углеводов — жиры. Этим объясняется тот факт, что при кормлении животных, например, свиней, углеводной пищей (картофель), они жиреют, т. е, откладывают в подкожной клетчатке жир. Но вместе с тем работы советских животноводов показали, что способность утилизировать тот или иной тип углеводного питания зависит от породы животного и от характера его воспитания.

Синтезировать белки из жиров или углеводов гетеротрофные организмы не способны. Поэтому в пищевом рационе обязательно должен быть предусмотрен определенный минимум белка, без чего, даже при обильном питании, наступает белковое голодание и расходование белков собственного тела. Для человека белковый минимум составляет 1 г белка в сутки на 1 кг веса.

Как уже указывалось, далеко не все растения являются автотрофными. Часть из них (бактерии, грибы) требует для своего развития и роста готовых органических соединений. В том случае, если питание таких организмов осуществляется за счет мертвого органического субстрата, они называются сапрофитами. Если же при этом используется органический материал другого живого существа, то такие растительные организмы относятся к паразитам.

Любопытно отметить, что у насекомоядных растений (росянка, пузырчатка и др.), являющихся в основном автотрофными, как то показал Дарвин, питательный материал захваченных и переваренных насекомых является добавкой к их рациону.

Наличие гетеротрофных организмов среди растений свидетельствует о единстве мира животных существ. Об этом же свидетельствует и тот факт, что некоторые низшие организмы, например, жгутиковые, способны, в зависимости от условий, то к автотрофному, то к гетеротрофному обмену.

Таковы, в самых общих чертах химические и физико-химические показатели обмена веществ. Вопросы, лишь затронутые в настоящей главе, более подробно рассматриваются в курсах биохимии, физиологии и микробиологии.

Практические занятия медицинские биологические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний Занятие 1-е. Вакцины и анатоксины. Вопросы для обсуждения. 1. Искусственный иммунитет, активный и пассивный. 2. Препараты для создания искусственного активного иммунитета: вакцины и анатоксины. 3. Виды вакцин: живые, убитые и химические. 4. Способы приготовления вакцин. 5. Анатоксины нативные и очищенные, их получение и титрован... Читать далее...