Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий

Азимов Айзек

Нам придется вернуться к гипофизу. Подобно надпочечникам, он тоже состоит из двух частей. Задняя доля ( нейрогипофиз) выделяет некоторые гормоны, в том числе и вазопрессин, но именно передняя доля ( аденогипофиз) играет самую важную роль в секреции гормонов. Передняя доля является практически главной железой в организме, поскольку вырабатывает белковые гормоны, контролирующие деятельность других желез.

Например, одним из гормонов является адренокортикотропный гормон, что в переводе с латинского означает «гормон, вызывающий рост коры надпочечника». Однако биохимики не любят длинные

названия, хотя они не всегда кажутся таковыми непосвященному, и поэтому решили называть этот гормон АКТГ. Когда АКТГ выделяется в кровь, он разносится по всему организму и попадает в надпочечники. Там он стимулирует производство кортикостероидов.

Попав в кровь, кортикостероиды устремляются к гипофизу. Если уровень кортикостероидов в крови ниже нормального, это стимулирует выработку дополнительного АКТГ для восстановления нужного уровня. Если же уровень выше обычного, то это сдерживает образование АКТГ.

Такое взаимодействие гипофиза и надпочечников — пример механизма обратной связи. В живом организме или механическом устройстве он позволяет совершать управление, собирая информацию о результатах предшествующего поведения. Например, когда вы протягиваете руку за карандашом, вы следите за ней и подстраиваете движения мышц, отмечая, дотягивается рука до карандаша или нет. Это пример обратной связи. Это происходит подсознательно, и, возможно, вы этого даже не замечаете, но если понаблюдать, как ребенок пытается дотянуться до какого-нибудь предмета, то вы поймете, сколько усилий на это требуется. Или попробуйте посмотреть на карандаш, заметьте, где он лежит, закройте глаза и быстро дотянитесь до него, а потом посмотрите, сколько раз вы промахивались.

В механизме обратной связи участвуют не только гипофиз и надпочечники. Важен также уровень ионов натрия и других ионов в крови. Значение имеют и другие гормоны, а также уровень pH и десятки факторов окружающей среды. Надо помнить, что организм — это не система простых, изолированных друг от друга механизмов, а неразделимый комплекс, в котором нельзя управлять отдельными элементами, не оказывая влияния на весь организм в целом.

Именно поэтому лечение гормонами столь опасно. Оно может спасти жизнь, однако врачи должны постоянно следить за появлением возможных побочных эффектов.

Возникает другой вопрос. Как удается гормонам реализовать свои функции?

Как гормоны оказывают свое воздействие? Почему мизерное количество альдостерона заставляет почечные каналы реабсорбировать ионы натрия, а другой похожий стероид не оказывает такого влияния? Как вазопрессин управляет процессом усвоения воды? Как АКТГ стимулирует производство кортикостероидов и как кортикостероиды стимулируют или сдерживают производство АКТГ?

На этот счет существуют теории, и позднее я остановлюсь на некоторых из них.

Глава 10

Сахар и островки

Теперь нам нужно рассмотреть органические компоненты пищи, которые не могут всасываться стенкой кишечника, пока не будут расщеплены на мелкие молекулы при помощи пищеварительных ферментов. Именно эти органические соединения обеспечивают организм топливом, они содержат атомы углерода и водорода, которые, объединяясь с кислородом, высвобождают энергию.

Органические компоненты в пище можно разделить на три группы: 1) углеводы, 2) белки и 3) жиры. Это разделение было придумано еще до того, как химикам стало известно строение молекул, и строилось оно главным образом на поведении веществ в воде, нежели на других их признаках.

Углеводы легко растворяются в воде или, по крайней мере, в кислоте. Жиры не растворяются в воде, и расщепить их можно только длительным нагреванием с щелочью. И жиры, и углеводы лучше растворяются в горячей воде, чем в холодной. Белки обычно растворимы в холодной воде, но могут совершенно не растворяться в горячей.

Простой химический анализ также выявляет различия между ними. Молекулы углеводов состоят из атомов углерода, водорода и кислорода в приблизительной пропорции 10:20:10. Молекулы жиров состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, но в пропорции 10:20:1, то есть в них намного меньше кислорода. Белки также состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, но, кроме того, содержат азот и часто серу.

В наше время можно с большей точностью обнаружить структурные изменения, однако это не учебник по химии, и двух предыдущих параграфов будет вполне достаточно.

Начнем с углеводов.

Самым распространенным углеводом является крахмал. Это белое порошкообразное вещество, безвкусное и нерастворимое в холодной воде. В качестве основного органического компонента крахмал присутствует во многих растительных продуктах питания, таких, как картофель, рис, кукуруза, пшеница, морковь, бананы и так далее. В пище животного происхождения крахмала практически нет.

Крахмал может различаться по величине гранул в разных растениях и даже по химическому составу. Однако у всех видов крахмала есть нечто общее. Во-первых, все они состоят из крупных молекул из тысяч и даже миллионов атомов. Во-вторых, их молекулы состоят из шестиуглеродных элементов, объединенных между собой иногда в виде прямых цепочек, а иногда разветвленных.

Крахмал, нагретый в воде, с добавлением небольшого количества кислоты, расщепляется в местах соединения шестиуглеродных элементов, сами элементы при этом сохраняются. Этот процесс называется гидролизом, от латинских слов, означающих «расщепление в воде». Отдельным элементом, одинаковым во всех видах крахмала, является глюкоза.

Процесс гидролиза ускоряется пищеварительными ферментами, но это происходит в два этапа. В слюне находится фермент — слюнная амилаза, а в соке поджелудочной железы фермент — панкреатическая амилаза, обе амилазы очень похожи. Они производят постепенное расщепление крахмала на фрагменты, состоящие из двух элементов. (Слово «амилаза» происходит от латинского «крахмал».) Этот двуэлементный фрагмент глюкоза-глюкоза называется мальтозой.

Когда пища попадает в тонкую кишку, почти весь крахмал представляет собой мальтозу, и на этом заканчивается первый этап переваривания крахмала. Но даже молекула мальтозы слишком велика, чтобы пройти сквозь оболочки кишечника. Наступает вторая стадия пищеварения, когда в дело вступает еще один фермент пищеварительного сока. Этот фермент — мальтазавызывает гидролиз молекулы мальтозы на две молекулы глюкозы. (Суффикс «аза» характерен для названий всех ферментов, кроме тех, которые были открыты и названы до того, как этот суффикс ввели в употребление.)

С образованием глюкозы начинается ее всасывание, крахмал достаточно расщепился и может теперь поступать в организм.

Когда крахмал при помощи кислоты или деятельности ферментов расщепляется на маленькие молекулы глюкозы, происходит два вида изменений его свойств: он становится более растворимым в воде и сладким на вкус. Мальтоза и глюкоза растворяются в воде и обладают умеренно сладким вкусом. Слово «глюкоза» происходит от греческого «сладкий». Маленькие молекулы углеводов, сладкие на вкус и растворимые в воде, обычно называются сахарами.