Коферменты (коэнзимы) – это низкомолекулярные органические соединения, необходимые в качестве специфических компонентов (кофакторов) для осуществления каталитического действия ряда ферментов.

Действуют ферменты в строго определенных условиях среды (при определенной температуре и кислотности – рН, а именно в кислой, щелочной или нейтральной среде). При этом ферментативная обработка пищи в желудочно-кишечном тракте осуществляется наиболее эффективно только при последовательном действии ферментов пищеварительных секретов, мембранных и внутриклеточных ферментов (пищеварительно-транспортный конвейер).

Для переваривания пищи имеют значение и собственные внутриклеточные ферменты, содержащихся в сырых растительных и животных продуктах. При их употреблении под действием соляной кислоты или желчных кислот активируются их внутриклеточные ферменты и включается механизм «самопереваривания» (индуцированный аутолиз), при котором более 50 % пищи расщепляется этими ферментами. Таким образом, в результате приема сырой пищи (и женского молока грудными детьми) уменьшается секреция пищеварительных соков, снижается нагрузка на секреторный аппарат и уменьшаются энергозатраты на пищеварение. После тепловой кулинарной обработки (при температуре выше 54 °C) процесс самопереваривания становится невозможным, что и происходит, например, при домашнем консервировании, когда перед закладкой в банки свежие овощи и фрукты выдерживают в горячей воде для нейтрализации их ферментов и обеспечения длительного хранения заготовок.

Поступая во все отделы пищеварительного канала, различные ферменты действуют последовательно, расщепляя пищевые вещества до все более простых химических соединений (в соответствии с определенными стадиями пищеварения). То есть многие ферменты способны выполнять свою работу только после предшествующего действия на пищевые вещества других ферментов. Например, если амилаза слюны (устаревшее название птиалин) не расщепит крахмал до декстринов, а последние не преобразуются амилазой поджелудочной железы до мальтозы и изомальтозы, будет невозможен заключительный этап гидролиза углеводов – расщепление их до моносахаридов мембранными ферментами мальтазой и изомальтазой. Из этого вытекает необходимость тщательного пережевывания пищи и соблюдения правильных пищевых сочетаний, чтобы крахмал должным образом расщеплялся амилазой слюны в полости рта и желудке и чтобы не повышалась нагрузка на поджелудочную железу и секреторный аппарат тонкой кишки, которые участвуют в расщеплении углеводов.

Следует также иметь в виду, что каждый пищеварительный фермент влияет только на один вид пищевых веществ; например, ферменты, расщепляющие углеводы, не могут действовать на белки и жиры. Кроме того, для ферментов характерна и внутривидовая специфичность: ферменты, расщепляющие углевод мальтозу, не действуют на углевод лактозу.

Ферментный состав выделяемых секретов (слюнного, желудочного, панкреатического, желчного и кишечных) варьируется в зависимости от состава потребляемой пищи. При употреблении пищи с высоким содержанием углеводов выделяется больше амилаз, при приеме белковой пищи – больше протеаз, при приеме жирной – больше липаз. Кроме того, ферментативная система приспосабливается к расщеплению и конкретных видов продуктов. При употреблении привычных продуктов выделяемые ферменты обеспечивают их расщепление, а при приеме непривычных – специфически ориентированные ферменты не обеспечивают их гидролиз и в результате могут возникать расстройства пищеварения (такие ситуации возможны в начале весенне-летнего сезона, в командировке или отпуске в дальних краях).

В то же время при постепенном введении в рацион новых продуктов нарастает и синтез «нужных» ферментов, способных их расщеплять. Например, пепсины желудочных желез грудного ребенка приспособлены к гидролизу белков материнского молока, а при введении в рацион яичных, мясных и растительных белков состав пепсинов постепенно адаптируется и к ним. Благодаря этим механизмам обеспечивается приспособление организма к новому рациону и непривычным продуктам в течение двух недель.

Переваривание пищи осуществляется в нейтральной, кислой и щелочной средах (обозначаемых рН), постоянных в различных отделах желудочно-кишечного тракта (рН = 7 указывает на нейтральную реакцию среды; рН менее 7 – на ее кислотные свойства; рН более 7 – на ее щелочные свойства). Причем кислотно-щелочной состав содержимого различных отделов желудочно-кишечного тракта, даже рядом расположенных, резко различается. Так, в полости рта среда близка к нейтральной (во время еды – слабощелочная), в пищеводе – нейтральная (рН около 7), в желудке – от почти нейтральной до сильнокислой (рН до 0,8–1,5), в двенадцатиперстной – щелочная (рН = 7,2–8), а с пищей – переменная (рН = 4–8), в других отделах тонкой кишки (тощей и подвздошной) – близка к нейтральной (рН = 6,5–7,5), в толстой кишке – слабокислая. Это удивительное постоянство сред в каждом отделе свидетельствует о нормальном состоянии желудочно-кишечного тракта, и поддерживается оно природными механизмами.

Постоянство сред обеспечивается постепенным, порционным поступлением пищи из одного отдела желудочно-кишечного тракта в другой и анатомо-физиологическими особенностями органов пищеварения. Регулирование продвижения пищи осуществляется координированным моторным «поведением» желудочно-кишечного тракта с участием «клапанных аппаратов» (названных так Я. Витебским), расположенных на границах смежных отделов желудочно-кишечного тракта.

Эти клапаны-сфинктеры в виде кольцевых скоплений гладкомышечных волокон расположены в верхней и нижней частях пищевода, на выходе из желудка в двенадцатиперстную кишку (пилорический сфинктер), на выходе из тонкой в толстую кишку (илеоцекальный сфинктер) и в нижней части прямой кишки (наружный и внутренний сфинктеры заднего прохода).

Наряду с вышеперечисленными в желудочно-кишечном тракте имеются и другие сфинктеры: 9 – в ободочной кишке, 1 – (третий, верхний) в прямой кишке, 3 – в желчных протоках, 1 – в поджелудочном протоке и 1 – в печеночно-поджелудочной ампуле.

Клапаны-сфинктеры пищеварительного канала надежно защищают нижележащие отделы от форсированного поступления сверху «агрессивного» содержимого, регулируют порционное продвижение пищевых масс и предотвращают обратное их перемещение (в том числе благодаря своему строению). Функционируют сфинктеры следующим образом. При поступлении порции кислого желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку в ней повышается кислотность и закрывается пилорический сфинктер. После нейтрализации кислоты и перемещения содержимого в тощую кишку сфинктер раскрывается и пропускает следующую порцию пищи.