Питание является важнейшим фактором, направленным на поддержание и обеспечение таких основных процессов, как рост, развитие и способность к активной деятельности. Эти процессы возможно поддерживать, используя только рациональное питание. Прежде чем приступить к рассмотрению вопросов, связанных с основами , необходимо познакомиться с процессами пищеварения в организме.
Пищеварение — сложный физиологический и биохимический процесс, в ходе которого принятая пища в пищеварительном тракте подвергается физическим и химическим изменениям.
Пищеварение — важнейший физиологический процесс, в результате которого сложные пищевые вещества пищи под воздействием механической и химической обработки превращаются в простые, растворимые и, следовательно, усвояемые вещества. Дальнейший их путь — использование в качестве строительного и энергетического материала в организме человека.
Физические изменения пищи состоят в ее размельчении, набухании, растворении. Химические — в последовательной деградации питательных веществ в результате действия на них компонентов пищеварительных соков, выделяемых в полость пищеварительного тракта его железами. Важнейшая роль в этом принадлежит гидролитическим ферментам.
Типы пищеварения
В зависимости от происхождения гидролитических ферментов пищеварение делится на три типа: собственное, симбионтное и аутолитическое.
Собственное пищеварение осуществляется ферментами, синтезированными организмом, его железами, ферментами слюны, желудка и поджелудочного соков, эпителия топкой кишки.
Симбионтное пищеварение — гидролиз питательных веществ за счет ферментов, синтезированных симбионтами макроорганизма — бактериями и простейшими пищеварительного тракта. Симбионтное пищеварение осуществляется у человека в толстой кишке. Клетчатка пищи у человека из-за отсутствия соответствующего фермента в секретах желез не гидролизуется (в этом заключается определенный физиологический смысл — сохранение пищевых волокон, играющих важную роль в кишечном пищеварении), поэтому переваривание ее ферментами симбионтов в толстой кишке является важным процессом.
В результате симбионтного пищеварения образуются вторичные пищевые вещества в отличие от первичных, формирующихся в результате собственного пищеварения.
Аутолитическое пищеварение осуществляется за счет ферментов, которые вводятся в организм в составе принимаемой пищи. Роль данного пищеварения существенна при недостаточно развитом собственном пищеварении. У новорожденных собственное пищеварение еще не развито, поэтому питательные вещества грудного молока перевариваются ферментами, поступающими в пищеварительный тракт младенца в составе грудного молока.
В зависимости от локализации процесса гидролиза питательных веществ пищеварение делится на внутри- и внеклеточное.
Внутриклеточное пищеварение состоит в том, что транспортируемые в клетку путем фагоцитоза вещества гидролизуются клеточными ферментами.
Внеклеточное пищеварение делится на полостное, которое осуществляется в полостях пищеварительного тракта ферментами слюны, желудочного сока и сока поджелудочной железы, и пристеночное. Пристеночное пищеварение происходит в тонкой кишке с участием большого количества ферментов кишки и поджелудочной железы на колоссальной поверхности, образованной складками, ворсинками и микроворсинками слизистой оболочки.
Рис. Этапы пищеварения
В настоящее время процесс пищеварения рассматривают как трех-этапный: полостное пищеварение — пристеночное пищеварение — всасывание . Полостное пищеварение заключается в начальном гидролизе полимеров до стадии олигомеров, пристеночное обеспечивает дальнейшую ферментативную деполимеризацию олигомеров в основном до стадии мономеров, которые затем всасываются.
Правильная последовательная работа элементов пищеварительного конвейера во времени и пространстве обеспечивается регулярными процессами различного уровня.
Ферментативная активность свойственна каждому отделу пищеварительного тракта и максимальна при определенном значении рН среды. Например, в желудке пищеварительный процесс осуществляется в кислой среде. Переходящее в 12-перстную кишку кислое содержимое нейтрализуется, и кишечное пищеварение происходит в нейтральной и слабощелочной среде, созданной выделяющимися в кишку секретами — желчью, соками поджелудочной железы и кишечным, которые инактивируют желудочные ферменты. Кишечное пищеварение происходит в нейтральной и слабощелочной среде сначала по типу полостного, а затем пристеночного пищеварения, завершающегося всасыванием продуктов гидролиза — нутриентов.
Деградация пищевых веществ по типу полостного и пристеночного пищеварения осуществляется гидролитическими ферментами, каждый из которых имеет выраженную в той или иной степени специфичность. Набор ферментов в составе секретов пищеварительных желез имеет видовую и индивидуальную особенности, адаптирован к перевариванию той пищи, которая характерна для данного вида животного, и тем питательным веществам, которые преобладают в рационе.
Процесс пищеварения
Процесс пищеварения осуществляется в желудочно-кишечном тракте, протяженность которого 5-6 м. Пищеварительный тракт представляет собой трубку, в некоторых местах расширенную. Строение желудочно-кишечного тракта на всем протяжении однотипно, он имеет три слоя:
- наружный — серозный, плотная оболочка, которая в основном имеет защитную функцию;
- средний — мышечная ткань участвует в сокращении и расслаблении стенки органа;
- внутренний — оболочка, покрытая слизистым эпителием, позволяет простым пищевым веществам всасываться через ее толщу; слизистая оболочка часто имеет железистые клетки, которые вырабатывают пищеварительные соки или ферменты.
Ферменты — вещества белковой природы. В желудочно-кишечном тракте имеют свою специфичность: белки расщепляются только под воздействием протеаз, жиры — липаз, углеводы — карбогидраз. Каждый фермент активен только при определенной рН среды.
Функции желудочно-кишечного тракта:
- Двигательная, или моторная — за счет средней (мышечной) оболочки пищеварительного тракта, сокращение-расслабление мышц осуществляет захват пищи, жевание, глотание, перемешивание и продвижение пищи вдоль пищеварительного канала.
- Секреторная — за счет пищеварительных соков, которые вырабатываются железистыми клетками, расположенными в слизистой (внутренней) оболочке канала. Эти секреты содержат ферменты (ускорители реакций), которые осуществляют химическую обработку пищи (гидролиз пищевых веществ).
- Экскреторная (выделительная) функция осуществляет выделение пищеварительными железами в желудочно-кишечный тракт продуктов обмена.
- Всасывательная функция — процесс усвоения пищевых веществ через стенку желудочно-кишечного тракта в кровь и лимфу.
Желудочно-кишечный тракт начинается в ротовой полости, далее пища поступает в глотку и пищевод, которые осуществляют только транспортную функцию, пищевой комок опускается в желудок, далее в тонкий кишечник, состоящий из 12-перстной кишки, тощей и подвздошной кишки, где в основном происходит окончательный гидролиз (расщепление) пищевых веществ и они через стенку кишечника всасываются в кровь или лимфу. Тонкий кишечник переходит в толстый, где практически отсутствует процесс пищеварения, но функции толстого кишечника также очень важны для организма.
Пищеварение в ротовой полости
От процесса переваривания пищи в ротовой полости зависит дальнейшее пищеварение в других отделах желудочно-кишечного тракта.
В полости рта происходит начальная механическая и химическая обработка пищи. Она включает в себя измельчение пищи, смачивание ее слюной, анализ вкусовых свойств, начальное расщепление углеводов пищи и формирование пищевого комка. Пребывание пищевого комка в ротовой полости составляет 15-18 с. Пища, находящаяся в полости рта, возбуждает вкусовые, тактильные, температурные рецепторы слизистой оболочки ротовой полости. Это рефлекторно обусловливает активацию секреции не только слюнных желез, но и желез, расположенных в желудке, кишечнике, а также выделение сока поджелудочной железы и желчи.
Механическая обработка пищи в полости рта осуществляется с помощью жевания. В акте жевания принимают участие верхняя и нижняя челюсти с зубами, жевательные мышцы, слизистая полости рта, мягкое небо. В процессе жевания нижняя челюсть перемещается в горизонтальной и вертикальной плоскостях, нижние зубы контактируют с верхними. При этом передние зубы откусывают пищу, а коренные — раздавливают и размалывают ее. Сокращение мышц языка и щек обеспечивает подачу пищи между зубными рядами. Сокращение мышц губ препятствует выпадению пищи из ротовой полости. Акт жевания осуществляется рефлекторно. Пища раздражает рецепторы ротовой полости, нервные импульсы от которых по афферентным нервным волокнам тройничного нерва поступают в центр жевания, располагающийся в продолговатом мозге, и возбуждает его. Далее по эфферентным нервным волокнам тройничного нерва нервные импульсы поступают к жевательным мышцам.
В процессе жевания происходит оценка вкусовых качеств пищи и определение ее съедобности. Чем полнее и интенсивнее осуществляется процесс жевания, тем активнее протекают секреторные процессы как в ротовой полости, так и в нижележащих отделах пищеварительного тракта.
Секрет слюнных желез (слюна) образуется тремя парами крупных слюнных желез (подчелюстными, подъязычными и околоушными) и мелкими железками, расположенными в слизистой оболочке щек и языка. В сутки образуется 0,5-2 л слюны.
Функции слюны следующие:
- Смачивание пищи , растворение твердых веществ, пропитывание слизью и формирование пищевого комка. Слюна облегчает процесс глотания и способствует формированию вкусовых ощущений.
- Ферментное расщепление углеводов благодаря наличию а-амилазы и мальтазы. Фермент а-амилаза расщепляет полисахариды (крахмал, гликоген) до олигосахаридов и дисахаридов (мальтозы). Действие амилазы внутри пищевого комка продолжается и при попадании его в желудок до тех пор, пока в нем сохраняется слабощелочная или нейтральная среда.
- Защитная функция связана с наличием в слюне антибактериальных компонентов (лизоцима, иммуноглобулинов различных классов, лактоферрина). Лизоцим, или мурамидаза, представляет собой фермент, разрушающий клеточную стенку бактерий. Лактоферрин связывает ионы железа, необходимые для жизнедеятельности бактерий, и таким образом приостанавливает их рост. Муцин тоже выполняет защитную функцию, так как предохраняет слизистую оболочку полости рта от повреждающего действия пищевых продуктов (горячих или кислых напитков, острых приправ).
- Участие в минерализации эмали зубов - кальций поступает в зубную эмаль из слюны. В ней имеются белки, связывающие и транспортирующие ионы Са 2+ . Слюна предохраняет зубы от развития кариеса.
Свойства слюны зависят от режима питания и вида пищи. При приеме твердой и сухой пищи выделяется более вязкая слюна. При попадании в ротовую полость несъедобных, горьких либо кислых веществ выделяется большое количество жидкой слюны. Ферментный состав слюны также может изменяться в зависимости от количества углеводов, содержащихся в пище.
Регуляция слюноотделения. Глотание. Регуляция слюноотделения осуществляется вегетативными нервами, иннервирующими слюнные железы: парасимпатическим и симпатическим. При возбуждении парасимпатического нерва слюнной железы образуется большое количество жидкой слюны с низким содержанием органических веществ (ферментов и слизи). При возбуждении симпатического нерва образуется небольшое количество вязкой слюны, содержащей много муцина и ферментов. Активация слюноотделения при приеме пищи вначале происходит по механизму условного рефлекса при виде пищи, подготовке к ее приему, вдыхании пищевых ароматов. При этом от зрительных, обонятельных, слуховых рецепторов нервные импульсы по афферентным нервным путям поступают в слюноотделительные ядра продолговатого мозга (центр слюноотделения ), которые посылают эфферентные нервные импульсы по парасимпатическим нервным волокнам к слюнным железам. Поступление пищи в ротовую полость возбуждает рецепторы слизистой оболочки и это обеспечивает активацию процесса слюноотделения по механизму безусловного рефлекса. Торможение активности центра слюноотделения и уменьшение секреции слюнных желез происходит во время сна, при утомлении, эмоциональном возбуждении, а также при лихорадке, обезвоживании организма.
Завершается пищеварение в ротовой полости актом глотания и поступлением пищи в желудок.
Глотание представляет собой рефлекторный процесс и состоит из трех фаз:
- 1-я фаза — ротовая - является произвольной и заключается в поступлении сформированного в процессе жевания пищевого комка на корень языка. Далее происходит сокращение мышц языка и проталкивание пищевого комка в глотку;
- 2-я фаза — глоточная - является непроизвольной, осуществляется быстро (в течение приблизительно 1 с) и находится под контролем центра глотания продолговатого мозга. В начале этой фазы сокращение мышц глотки и мягкого неба поднимает небную занавеску и закрывает вход в носовую полость. Гортань смещается вверх и вперед, что сопровождается опусканием надгортанника и закрытием входа в гортань. Одновременно происходит сокращение мышц глотки и расслабление верхнего пищеводного сфинктера. В результате пища попадает в пищевод;
- 3-я фаза — пищеводная - медленная и непроизвольная, происходит за счет перистальтических сокращений мышц пищевода (сокращение циркулярных мышц стенки пищевода выше пищевого комка и продольных мышц, располагающихся ниже пищевого комка) и находится под контролем блуждающего нерва. Скорость перемещения пищи по пищеводу составляет 2 — 5 см/с. После расслабления нижнего пищеводного сфинктера пища поступает в желудок.
Пищеварение в желудке
Желудок представляет собой мышечный орган, где осуществляется депонирование пищи, перемешивание ее с желудочным соком и продвижение ее к выходному отверстию желудка. Слизистая оболочка желудка имеет четыре вида желез, которые выделяют желудочный сок, соляную кислоту, ферменты и слизь.
Рис. 3. Пищеварительный тракт
Соляная кислота сообщает желудочному соку кислотность, которая активизирует фермент пепсиноген, превращая его в пепсин, участвуя в гидролизе белка. Оптимальная кислотность желудочного сока — 1,5-2,5. В желудке белок расщепляется до промежуточных продуктов (альбумозы и пептоны). Жиры расщепляются липазой, только находясь в эмульгированном состоянии (молоко, майонез). Углеводы практически там не перевариваются, так как ферменты углеводов нейтрализуются кислым содержимым желудка.
В течение суток выделяется от 1,5 до 2,5 л желудочного сока. Пища в желудке переваривается от 4 до 8 часов в зависимости от состава пищи.
Механизм секреции желудочного сока — сложный процесс, он делится на три фазы:
- мозговая фаза, действующая через головной мозг, участвует как безусловный, так и условный рефлекс (вид, запах, вкус, поступление пищи в ротовую полость);
- желудочная фаза — при поступлении пищи в желудок;
- кишечная фаза, когда некоторые виды пищи (мясной бульон, капустный сок и т.д.), поступая в тонкий кишечник, вызывают выделение желудочного сока.
Пищеварение в 12-перстной кишке
Из желудка небольшие порции пищевой кашицы поступают в начальный отдел тонкого кишечника — 12-перстную кишку, где пищевая кашица подвергается активному воздействию поджелудочного сока и желчных кислот.
В 12-перстную кишку из поджелудочной железы поступает поджелудочный сок, имеющий щелочную реакцию (рН 7,8-8,4). Сок содержит ферменты трипсин и химотрипсин, которые расщепляют белки — до полипептидов; амилаза и мальтаза расщепляют крахмал и мальтозу до глюкозы. Липаза воздействует только на эмульгированные жиры. Процесс эмульгирования происходит в 12-перстной кишке в присутствии желчных кислот.
Желчные кислоты являются компонентом желчи. Желчь вырабатывается клетками самого крупного органа — печени, масса которой от 1,5 до 2,0 кг. Печеночные клетки постоянно вырабатывают желчь, которая накапливается в желчном пузыре. Как только пищевая кашица достигает 12-перстной кишки, желчь из желчного пузыря по протокам попадает в кишечник. Желчные кислоты эмульгируют жиры, активизируют ферменты жиров, усиливают моторную и секреторную функции тонкой кишки.
Пищеварение в тонком кишечнике (тощая, подвздошная кишка)
Тонкий кишечник является самым длинным отделом пищеварительного тракта, длина его составляет 4,5-5 м, диаметр от 3 до 5 см.
Кишечный сок является секретом тонкого кишечника, реакция — щелочная. В кишечном соке содержится большое количество ферментов, принимающих участие в пищеварении: пеитидаза, нуклеаза, энтерокиназа, липаза, лактаза, сахараза и т.д. Тонкий кишечник благодаря различному строению мышечного слоя обладает активной двигательной функцией (перистальтикой). Это позволяет пищевой кашице продвигаться подлинному просвету кишечника. Этому способствует и химический состав пищи — наличие клетчатки и пищевых волокон.
Согласно теории кишечного пищеварения процесс усвоения пищевых веществ делится на полостное и пристеночное (мембранное) пищеварение.
Полостное пищеварение присутствует во всех полостях желудочно-кишечного тракта за счет пищеварительных секретов — желудочного сока, поджелудочного и кишечного сока.
Пристеночное пищеварение присутствует только на определенном отрезке тонкого кишечника, где слизистая оболочка имеет выпячивание или ворсинки и микроворсинки, увеличивающие внутреннюю поверхность кишки в 300-500 раз.
Ферменты, участвующие в гидролизе пищевых веществ, расположены на поверхности микроворсинок, что значительно увеличивает эффективность процесса всасывания пищевых веществ на этом участке.
Тонкий кишечник является органом, где большая часть пищевых веществ, растворимых в воде, проходя через стенку кишечника, всасывается в кровь, жиры первоначально поступают в лимфу, а далее в кровь. Все пищевые вещества по воротной вене попадают в печень, где, очистившись от ядовитых веществ пищеварения, используются для питания органов и тканей.
Пищеварение в толстом кишечнике
Передвижение кишечного содержимого в толстой кишке составляет до 30-40 часов. Пищеварение в толстой кишке практически отсутствует. Здесь всасывается глюкоза, витамины, минеральные вещества, которые остались неусвоенными за счет большого количества микроорганизмов, находящихся в кишечнике.
В начальном отрезке толстого кишечника происходит почти полное усвоение поступившей туда жидкости (1,5-2 л).
Большое значение для здоровья человека имеет микрофлора толстого кишечника. Более 90 % составляют бифидобактерии, около 10% — молочнокислые и кишечные палочки, энтерококки и т.д. Состав микрофлоры и ее функции зависят от характера питания, времени движения по кишечнику и приема различных медикаментов.
Основные функции нормальной микрофлоры кишечника:
- защитная функция — создание иммунитета;
- участие в процессе пищеварения — окончательное пищеварение пищи; синтез витаминов и ферментов;
- поддержание постоянства биохимической среды желудочно-кишечного тракта.
Одной из важных функций толстого кишечника является образование и выведение из организма каловых масс.
В процессе пищеварения, как отмечено выше, принимают участие ферменты слюны, желудочного сока, поджелудочной железы и кишечного сока. При помощи их органы пищеварения обеспечивают расщепление огромного числа природных веществ, из которых весьма немногие соединения пригодны для последующего всасывания и клеточного питания.
Каждому из пищевых раздражителей соответствует специфический характер секреторного процесса.
Обработка пищи, процесс переваривания начинается в ротовой полости, где происходит пережевывание и смачивание слюной, выделяемой тремя парами слюнных желез (подъязычная, подчелюстные и околоушные), которые выполняют следующие функции:
- секреторную (выделяют слюну),
- выделительную (со слюной выводятся ненужные продукты обмена веществ),
- гормональную (вырабатывают и выделяют гормон, стимулирующий углеводный обмен).
Слюна имеет щелочную реакцию (рН 7,4 - 8,0) и состоит из 98,5-99 % воды, органических и неорганических веществ. В состав слюны входят ферменты птиалин, мальтаза, лизоцим, соли калия и кальция, азотные соли, кислород, С0 2 , азот.
Фермент птиалин расщепляет крахмал (полисахарид) до мальтозы (дисахарид, солодовый сахар), фермент мальтаза мальтозу до глюкозы (моносахарид). Оба фермента активны только в щелочной среде слюны. В желудке под влиянием соляной кислоты желудочного сока действие их прекращается.
Фермент лизоцим обладает бактерицидным действием.
Процесс пережевывания пищи стимулирует выработку слюны: чем лучше измельчается пища, тем больше выделяется слюны, тем больше площадь соприкосновения пищи с птиалином, мальтазой слюны и, следовательно, полнее переваривание крахмала. За сутки выделяется около 1,5 л слюны. В процессе пережевывания через слюнные, железы протекает до 6 л крови (практически весь ее объем), что позволяет очистить ее от шлаков.
В ротовой полости пища находится 15-20 с.
Чем большую работа выполняет слюна, тем легче задача других пищеварительных ферментов, тем меньше возможность брожения в кишечнике.
Одной из функций ротовой полости является регулирование работы других органов пищеварения, для которого необходимо тщательное пережевывание пищи до полного развития вкусового ощущения. Самые тонкие ароматы от пищи получаются вследствие длительного ее пережевывания, которое дает достаточное время для воздействия слюны на пищу.
Оценка качеств пищи окончаниями вкусовых нервов подготавливает к работе желудок, печень, поджелудочную железу и другие органы пищеварения, чем дольше пища остается во рту: чем тщательнее она пережевывается, тем больше будет сока в желудке, тем лучше он будет адаптирован к потребностям съеденной пищи. Проба на вкус до сих пор еще полностью «е оценена, она регулирует процесс питания путем отключения аппетита последовательно на каждый съеденный вид пищи по мере получения организмом достаточного ее количества.
Вкус - это инстинктивный регулятор питания, и если он нормальный (неизвращенный), то является надежным ориентиром при определении количества и качества необходимой пищи.
При попадании в желудок дальнейшее переваривание крахмала прекращается в связи с нейтрализацией ферментов птиалина и мальтазы соляной кислотой желудочного сока. Желудок вмещает 1-2 л пищи. В нем различают: кардиальную (вход) часть, фундальную (дно) часть и привратниковую, пилорическую (выход).
Слизистая оболочка желудка имеет сложное строение. Отдельные участки желудка вырабатывают различные по составу пищеварительные соки. Так, в верхней части желудка (малая кривизна, кардиальная часть) быстро вырабатывается очень кислый желудочный сок, который нейтрализует действие птиалина и мальтазы, в нижней части (дно желудка, большая кривизна) он менее кислый и выделяется более длительное время, в пилорической части желудка (место перехода желудка в двенадцатиперстную кишку) желудочный сок щелочной и действует все время нахождения пищевой массы в желудке.
В пустом желудке для защиты собственной слизистой оболочки от действия соляной кислоты желудочного сока выделяется слизь нейтральной реакции, которая обволакивает стенки желудка.
Содержание соляной кислоты в желудочном соке 0,4-0,5 %. За сутки у человека выделяется
1,5-2,5 л желудочного сока; при смешанном питании за один прием - 0,7-0,8 л. Количество выделенного сока прямо пропорционально количеству пищи.
Секреторная деятельность желудка зависит от функционального состояния желудочных желез, которое связано с характером пищи, режимом питания, состоянием ЦНС. Благодаря этому организм приспосабливает работу пищеварительного тракта и весь процесс пищеварения к различному пищевому режиму, что имеет большое биологическое значение. Выделение желудочного сока - процесс легко тормозимый, очень сильно подверженный влиянию эмоций.
Желудочный сок, кроме соляной кислоты, содержит фермент пепсин, расщепляющий белок на альбумозы и пептоны, который действует только в кислой среде, а также ферменты липазу, химозин и сычужный фермент.
Липаза расщепляет жиры на жирные кислоты и глицерин. Причем в желудке переваривается только эмульгированный жир (например, жир молока). Химозин и сычужный фермент вызывают свертывание молока (их используют в сыроварении, которое без них невозможно).
Ферментов, переваривающих углеводы, в желудочном соке нет. Здесь некоторое время до полной нейтрализации пищевой массы соляной кислотой продолжают действовать ферменты слюны птиалин и мальтаза.
Желудок, кроме секреторной и переваривающей белки и жиры функций, выполняет и двигательную функцию. Периодические сокращения стенки желудка по 10-30 с способствуют перемешиванию и перетиранию пищевой массы, обеспечивают эвакуацию пищи в двенадцатиперстную кишку.
Выделительная функция желудка состоит в выделении через слизистую оболочку продуктов распада белков (мочевой кислоты, мочевины и др.). Эта роль желудка (а также легких и кожи) особенно повышается при заболеваниях почек.
Желудок вместе с костным мозгом, селезенкой, печенью и кишечником является депо ферритина (белкового соединения железа), участвующего в синтезе гемоглобина.
Количество и состав желудочного сока различны при переваривании хлеба, мяса, молока; больше всего выделяется его на мясо, меньше на хлеб и еще меньше на молоко.
Продолжительность секреции желудочного сока также различна: на мясо сок выделяется в течение 7 ч, на хлеб - 10 ч, на молоко - 6 ч.
Количество ферментов (переваривающая сила желудочного сока) также меняется в зависимости от характера пищи. Больше всего ферментов в соке выделяется на хлеб, меньше всего - на молоко.
В механизме выделения желудочного сока играют важную роль:
- нервное возбуждение (условное и безусловное),
- механическое раздражение, которое испытывают стенки желудка при попадании в него пищи,
- гуморально-химическое влияние, связанное с действием химических веществ (таких как гистамин и гастрин), попадающих при всасывании их в кровь и через нее возбуждающих секрецию желудочных желез.
Пища в желудке в зависимости от состава, консистенции (жидкая или твердая) и переваривающей способности желудка может задерживаться от 3 до 10 ч. Вода покидает желудок немедленно по мере поступления.
Под влиянием кислого желудочного сока происходит повышение проницаемости мембран клеток, изменяется активность протеолитических (расщепляющих белок) ферментов, изменяется чувствительность белков к действию ферментов.
А. М. Угол ев установил, что соляная кислота желудочного сока, проникая в клетки пищи, вызывает в них разрушение лизосом (особых клеточных органов), в которых находятся клеточные ферменты - гидролазы; они разрушают все клеточные структуры. Следовательно, желудочный сок провоцирует самопереваривание пищи ее же ферментами. Оказывается, что около 50 % гидролиза пищевых продуктов определяется не ферментами желудочного сока, а ферментами самой аутолизированной ткани (пищи).
Биохимик А. Паргетти обнаружил, что нагревание пищи при температуре свыше 54 °С в течение любой продолжительности снижает активность ее ферментов и аутолиз становится невозможным. Все животные используют аутолитическое пищеварение и только человек подвергает пищу термической обработке, "улучшая" ее.
Из желудка пища поступает в двенадцатиперстную кишку (длиной 12 поперечных пальцев, перстов), причем не беспрерывно, а определенными порциями, в виде значительно переваренной кашицы. Этот процесс регулируется пилорическим сфинктером - кольцевыми мышцами, которые расположены между пилорической частью желудка и двенадцатиперстной кишкой. При сокращении кольцевых мышц сфинктера происходит закрытие отверстия, при расслаблении их сфинктер открывается и пропускает очередную порцию пищевой кашицы. Механизм действия сфинктера состоит в том, что кислый желудочный сок раздражает нервные окончания в слизистой стенке сфинктера, возбуждение передается в ЦНС, а оттуда на сфинктер, и он раскрывается.
В двенадцатиперстной кишке реакция щелочная. Переход пищи в нее происходит до тех пор, пока реакция не станет кислой. Поступившая кислота раздражает нервные окончания в слизистой оболочке кишки и вызывает рефлекторное закрытие сфинктера и т. д.
Поступление пищи в двенадцатиперстную кишку зависит также и от степени растянутости ее стенок: если она переполнена, то поступление пищи прекращается.
Таким образом, переход пищи из желудка представляет собой сложный рефлекторный акт, который называется пилорическим запирательным рефлексом.
"Переваривание пищи в двенадцатиперстной кишке происходит под влиянием пищеварительных соков стенки самой кишки, поджелудочной железы и желчи. Здесь белки, жиры и углеводы перевариваются до такого состояния, когда могут всасываться в кровь и лимфу.
В двенадцатиперстной кишке происходит переход от желудочного пищеварения к кишечному при слабощелочной реакции. В ней осуществляются:
- три основных типа пищеварения (полостное, мембранное и внутриклеточное);
- всасывание и экскреция (выделение);
- сочетание внешней и внутренней секреции: в двенадцатиперстную кишку открываются протоки поджелудочной железы, печени и собственных бруннеровых и либеркюновых желез); вырабатываются кишечные гормоны и другие биологически активные вещества, обладающие как пищеварительными, так непищеварительными свойствами. Так, в двенадцатиперстной кишке образуются гормоны секретин (стимулирует секрецию поджелудочной железы и желчи), холецистокинин (стимулирует сокращение желчного пузыря и открывает желчный проток) и вилликинин (вызывает движение ворсинок тонкого кишечника).
Поджелудочная железа -жизненно важный орган, после ее удаления наступает смерть. Ткань ее состоит из двух видов клеток, одни из которых вырабатывают поджелудочный сок (внешний секрет), изливающийся в двенадцатиперстную кишку, а другие (островки Лангерганса) вырабатывают гормон инсулин, всасывающийся в кровь (внутренний секрет).
В двенадцатиперстную кишку, кроме поджелудочного сока, выделяется желчь. Она непрерывно образуется в печени и собирается в желчном пузыре, а в двенадцатиперстную кишку поступает только во время пищеварения. За сутки образуется 0,8-1 л желчи.
Под влиянием желчи усиливается действие всех ферментов (белкового, жирового и углеводного обмена), желчь эмульгирует жиры, способствует всасыванию жирных кислот и, наконец, усиливает перистальтику, что помогает продвижению пищевой массы по кишечнику. Всосавшись в кровь, желчь действует на печень, стимулирует образование желчи.
Выделение желчи начинается после приема пищи: на мясо - через 8 мин, на хлеб - через 12, на молоко - через 3 мин, и длится несколько часов, в течение всего периода пищеварения: после приема молока - в течение 5-7 ч, после хлеба - 8-9 ч.
Процесс переработки пищевых веществ заканчивается в тонком кишечнике, где происходит окончательное расщепление всех пищевых веществ и всасывание продуктов расщепления.
Тонкий кишечник имеет длину 6 м при общей площади поверхности с учетом ворсинок около 5 м2, что примерно в 3 раза превышает наружную поверхность тела.
Здесь происходят основные процессы, связанные с усвоением пищевых продуктов (ассимиляция): полостное и мембранное пищеварение и всасывание.
Стенки тонкого кишечника имеют сложное устройство. На слизистой оболочке стенок есть до 4000 выростов - микроворсинок, которые, располагаясь плотно одна к другой, образуют "щетку", называемую щеточной каймой. Стенки тонкого кишечника являются одним из важнейших органов внутренней секреции, выделяющих множество гормонов, осуществляющие процесс расщепления и ассимиляции питательных веществ.
В последнее время установлено, что в желудочно-кишечном тракте, как в эндокринном органе, подобно мозговым структурам, продуцируются эндогенные морфиноподобные вещества - эндорфины и энкефалины, обладающие болеутоляющим, успокаиващим и эйфоризирующим действием.
Всасывание. Под всасыванием понимается процесс прохождения питательных веществ через слой или ряд слоев клеток пищеварительного тракта в кровь и лимфу, благодаря чему все питательные вещества из пищеварительного тракта поступают в кровь.
Всасывание представляет собой сложный физиологический процесс прохождения продуктов пищеварения через живую слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, через стенки лимфатических и кровеносных сосудов.
Всасыванию способствует и движение ворсинок. Гладкие мышцы в стенках ворсинок сокращаются и выдавливают содержимое лимфатического, млечного сосудика ворсинки в более крупный лимфатический сосуд. После расслабления мышцы млечный сосудик всасывает питательный раствор из полости кишечника (действует как насос). Всасывание, движение ворсинок регулируется нервным и гуморальным (гумор - сок, жидкость) путем с помощью продуктов распада питательных веществ (желчные кислоты, глюкоза, некоторые аминокислоты).
Аминокислоты растворимы в кишечном содержимом и легко всасываются непосредственно в кровь.
Углеводы всасываются преимущественно в виде глюкозы и только частью в виде других моносахаридов (фруктозы и Галактозы). Всасывание глюкозы начинается в верхних отделах кишечника, в нижних отделах тонкого кишечника ее уже практически нет. Углеводы всасываются непосредственно в кровь венозных капилляров и через воротную вену доставляются в печень, где откладываются про запас в виде гликогена. Часть гликогена депонируется в мышцах, остальная глюкоза разносится кровью во все органы и ткани.
Образующийся при распаде глицерин хорошо растворяется и всасывается, а жирные кислоты всасываются только после омыления под влиянием желчных кислот и щелочей. В таком виде они становятся растворимыми и всасываются не в кровь, а в лимфатические сосуды. При прохождении через клетки слизистой оболочки кишечника глицерин и мыла (омыленные жирные кислоты) вновь соединяются и образуют жир, поэтому в лимфе находятся капельки вновь образованного жира.
Вода всасывается в желудке, тонком и толстом кишечнике и поступает в кровь. Минеральные соли всасываются в кровь в растворенном виде.
Процесс пищеварения в тонком кишечнике протекает следующим образом.
В полости кишок под влиянием ферментов осуществляются главным образом начальные стадии (фазы) гидролиза (распада) белков, жиров и углеводов. В пристеночной части кишки, в щеточной кайме, происходит промежуточный этап, а на мембране микроворсинок идет заключительная стадия гидролиза с последующим всасыванием.
Пища у пристеночной каймы уменьшает поверхностное натяжение и этим создает благоприятные условия для перехода питательных веществ из середины химуса (пищевой массы) на поверхность к щеточной кайме, то есть переход от полостного к мембранному пищеварению.
Пищеварение и всасывание питательных веществ заканчивается в основном в тонком кишечнике.
В толстом кишечнике происходит всасывание воды, электролитов и глюкозы, витаминов и аминокислот, вырабатываемых микробами, обитающими в толстом кишечнике.
Растительная клетчатка поступает в толстый кишечник в неизмененном виде, так как ни сок поджелудочной железы, ни секреты кишечника не переваривают ее.
В толстом кишечнике имеется большое количество бактерий, которые вызывают брожение углеводов и гниение белков. Благодаря бактериям клетчатка распадается, а продукты этого распада под влиянием ферментов кишечного сока перевариваются и всасываются.
При гниении белков и других невсосавшихся продуктов распада образуются ядовитые вещества: индол, скатол, фенол и другие, которые, всосавшись в кровь, могут вызвать отравление, однако этому препятствует защитная функция печени.
Благодаря всасыванию воды жидкая пищевая кашица становится более плотной. Из 4000 г пищевой кашицы остается 130-150 г каловых масс, остальная всасывается в кровь (3850- 3870 г). Комочки слизи кишечного сока склеивают и окончательно формируют каловые массы. Кал состоит из непереваренных частиц пищи, слизи, отмерших клеток кишечной стенки, большого количества бактерий (30-50 % кала) и распавшихся желчных пигментов, которые придают ему темный цвет.
В толстом кишечнике наблюдается маятникообразное и перистальтическое движение. Сокращение толстого кишечника происходит очень медленно; этим и объясняется длительное задерживание остатков пищи в нем: половина общего времени пищеварения приходится на пребывание остатков пищи в толстом кишечнике.
Микрофлора кишечника. Содержимое кишечника очень богато различными микроорганизмами.
Уже через 30 мин после поступления пищи наступает значительная активация и размножение бактерий в полости желудочно-кишечного тракта и на поверхности слизистой оболочки кишечника.
Оказывается, микрофлора кишечника также переваривается и утилизируется организмом. Микробы, бактерии, дрожжи, составляющие нормальную микрофлору, представляют собой прекрасное пищевое сырье. Их белок содержит все важнейшие аминокислоты. В сухих дрожжах их может содержаться до 58 %. Кроме того, внутри микробов, бактерий и дрожжей могут синтезироваться и накапливаться многие витамины, особенно группы В и D.
Отсюда вытекает важнейшая задача - сохранить нормальную микрофлору, для которой особенно благоприятным условием является свежая растительная пища. В ней кроме всех полезных элементов, содержится много кислорода, необходимого для дыхания бактерий.
При раздельном (мономерном) питании мембранное пищеварение как защитный механизм не функционирует и патогенные бактерии оказываются в очень выгодных условиях, что увеличивает количество пищевых токсинов.
Вареная пища содержит значительно меньше кислорода, что вызывает развитие бактерий, использующих бескислородное разложение пищевых продуктов, вследствие чего угнетается нормальная микрофлора, возникает дисбактериоз. А это в свою очередь ведет к снижению активности ферментов тонкого кишечника и, следовательно, к нарушению мембранного пищеварения.
Развитию дисбактериоза способствует неправильное питание: однообразная или подвергшаяся длительной кулинарной обработке пища, неправильное потребление ее.
Применение антибиотиков сильно угнетает нормальную микрофлору кишечника и формируют патогенную микрофлору. В связи с огромной скоростью размножения микробов в кишечнике пищевые потребности 1 бактерии в сутки равны пищевым потребностям 15-летнего ребенка. В процессе быстрого размножения бактерий образуется большое количество ядовитых метаболитов, которые всасываются через кишечную стенку и вызывают отравление организма.
В кишечнике обитает до 500 различных видов бактерий. В 1 г испражнений их содержится до 40 млрд., в сутки выделяется до 17 трлн. микробов.
Нормальная микрофлора кишечника не только участвует в конечном процессе пищеварения и оказывает защитную роль, но и производит целый ряд жизненно важных веществ из пищевых волокон: витаминов, аминокислот, ферментов, гормонов, дает пищевую добавку к нашему питанию, делает его более устойчивым и независимым от окружающей среды.
В условиях нормального функционирования кишечника микробы способны подавлять и уничтожать патогенные и гнилостные микробы.
Кишечные палочки синтезируют 9 различных витаминов: В1, В2, В6, В12, К, биотин, пантотеновую, фолиевую, никотиновую кислоты. Кишечная палочка и другие микробы, благодаря ферментативной деятельности, разлагают пищевые продукты подобно пищеварительным ферментам кишечного сока; синтезируют ацетилхолин, способствуют усвоению железа; продукты их жизнедеятельности оказывают регулирующее действие на вегетативную нервную систему, стимулируют иммунную систему.
Для нормальной жизнедеятельности кишечной микрофлоры необходима слабокислая среда и пищевые волокна. При неправильном питании в кишечнике гниющие пищевые продукты создают щелочную среду, что способствуют росту патогенной флоры.
Функции желудочно — кишечного тракта
Двигательная или моторная функция, осуществляется за счет мускулатуры пищеварительного аппарата и включает в себя процессы жевания в полости рта, глотания, перемещения пищи по пищеварительному тракту и удаление из организма непереваренных остатков.
Секреторная функция заключается в выработке железистыми клетками пищеварительных соков: слюны, желудочного сока, сока поджелудочной железы, кишечного сока, желчи. Эти соки содержат ферменты, которые расщепляют белки, жиры и углеводы на простые химические соединения. Минеральные соли, витамины, вода поступают в кровь в неизменном виде.
Инкреторная функция связана с образованием в пищеварительном тракте некоторых гормонов, которые оказывают воздействие на процесс пищеварения. К таким гормонам относятся: гастрин, секретин, холецистокинин-панкреозимин, мотилин и многие другие гормоны, которые влияют на моторную и секреторную функции желудочно-кишечного тракта.
Экскреторная функция пищеварительного тракта выражается в том, что пищеварительные железы выделяют в полость желудочно-кишечного тракта продукты обмена, например, аммиак, мочевину, соли тяжелых металлов, лекарственные вещества, которые затем удаляются из организма.
Всасывательная функция. Всасывание - это проникновение различных веществ через стенку желудочно-кишечного тракта в кровь и лимфу. Всасыванию подвергаются в основном продукты гидролитического расщепления пищи - моносахара жирные кислоты и глицерин, аминокислоты и др. В зависимости от локализации процесса пищеварения его делят на внутриклеточное и внеклеточное.
Внутриклеточное пищеварение - это гидролиз пищевых веществ, которые попадают внутрь клетки в результате фагоцитоза (защитная функция организма, выражающаяся в захватывании и переваривании особыми клетками – фагоцитами посторонних частиц) или пиноцитоза (усваивание клетками воды и растворенных в ней веществ). В организме человека внутриклеточное пищеварение имеет место в лейкоцитах.
Внеклеточное пищеварение делится на дистантное (полостное) и контактное (пристеночное, мембранное).
Дистантное (полостное) пищеварение характеризуется тем, что ферменты в составе пищеварительных секретов осуществляют гидролиз пищевых веществ в полостях желудочно-кишечного тракта. Дистантным оно называется потому, что сам процесс пищеварения осуществляется на значительном расстоянии от места образования ферментов.
Контактное (пристеночное, мембранное) пищеварение осуществляется ферментами, фиксированными на клеточной мембране. Структуры, на которых фиксированы ферменты, представлены в тонком отделе кишечника гликокаликсом - сетевидным образованием из отростков мембраны — микроворсинок. Первоначально гидролиз пищевых веществ начинается в просвете тонкой кишки под влиянием ферментов поджелудочной железы. Затем образовавшиеся олигомеры гидролизуются ферментами поджелудочной железы. Непосредственно у мембраны гидролиз образовавшихся димеров производят фиксированные на ней собственно кишечные ферменты. Эти ферменты синтезируются в энтероцитах и переносятся на мембраны их микроворсинок.
Наличие в слизистой оболочке тонкой кишки складок, ворсинок, микроворсинок увеличивает внутреннюю поверхность кишки в 300-500 раз, что обеспечивает гидролиз и всасывание на огромной поверхности тонкой кишки.
Пищеварение в полости рта, жевание
Пищеварение в полости рта - это первое звено в сложной цепи процессов ферментативного расщепления пищевых веществ до мономеров. Пищеварительные функции полости рта включают в себя апробирование пищи на съедобность, механическую переработку пищи и частичную химическую ее обработку.
Моторная функция в полости рта начинается с акта жевания. Жевание - физиологический акт, который обеспечивает измельчение пищевых веществ, смачивание их слюной и формирование пищевого комка. Жевание обеспечивает качество механической обработки пищи в полости рта. Оно оказывает влияние на процесс пищеварения в других отделах пищеварительного тракта, изменяя их секреторную и моторную функции.
Одним из методов изучения функционального состояния жевательного аппарата является мастикациография - запись движений нижней челюсти при жевании. На записи, которая называется мастикациограммой можно выделить жевательный период, состоящий из 5 фаз:
1 фаза - фаза покоя;
2 фаза - введение пищи в полость рта;
3 фаза - ориентировочное жевание или начальная жевательная функция, она соответствует процессу апробации механических свойств пищи и начальному ее дроблению;
4 фаза - основная или истинная фаза жевания, она характеризуется правильным чередованием жевательных волн, амплитуда и продолжительность которых определяется величиной порции пищи и ее консистенцией;
5 фаза - формирование пищевого комка имеет вид волнообразной кривой с постепенным уменьшением амплитуды волн.
Жевание представляет собой саморегуляторный процесс, в основе которого лежит функциональная система жевания. Полезным приспособительным результатом этой функциональной системы является пищевой комок, сформированный в процессе жевания и подготовленный для глотания. Функциональная система жевания формируется для каждого жевательного периода.
При поступлении пищи в полость рта происходит раздражение рецепторов слизистой оболочки.
Возбуждение от этих рецепторов по чувствительным волокнам язычного (ветвь тройничного нерва), языкоглоточного, барабанной струне (ветвь лицевого нерва) и верхнегортанного нерва (ветвь блуждающего нерва) поступает в чувствительные ядра этих нервов продолговатого мозга (ядро салитарного тракта и ядро тройничного нерва). Далее возбуждение по специфическому пути доходит до специфических ядер зрительных бугров, где происходит переключение возбуждения, после которого оно поступает в корковый отдел орального анализатора. Здесь на основе анализа и синтеза поступающих возбуждений принимается решение о съедобности поступивших в полость рта веществ.
Несъедобная пища отвергается (выплевывается), что является одной из важных защитных функций полости рта. Съедобная пища остается в полости рта и жевание продолжается. В этом случае к потоку информации от рецепторов присоединяется возбуждение от механорецепторов пародонта - опорного аппарата зуба.
Произвольное сокращение жевательных мышц обеспечивается участием коры больших полушарий головного мозга. В акте жевания и формировании пищевого комка обязательное участие принимает слюна. Слюна - это смесь секретов трех пар крупных слюнных желез и множества мелких железок, расположенных в слизистой оболочке полости рта. К секрету, выделяемому из выводных протоков слюнных желез, примешиваются эпителиальные клетки, частицы пищи, слизь, слюнные тельца (лейкоциты, лимфоциты), микроорганизмы. Такая слюна, смешанная с различными включениями, называется ротовой жидкостью. Состав ротовой жидкости изменяется в зависимости от характера пищи, состояния организма, а также под влиянием факторов внешней среды.
Секрет слюнных желез содержит около 99% воды и 1 % сухого остатка, в который входят анионы хлоридов, фосфатов, сульфатов, бикарбонатов, иодитов, бромидов, фторидов. В слюне содержатся катионы натрия, калия, кальция, магния, а также микроэлементы (железо, медь, никель и др.).
Органические вещества представлены в основном белками. В слюне имеются самые различные по происхождению белки в том числе и белковое слизистое вещество муцин. В слюне содержатся азотсодержащие компоненты: мочевина, аммиак и др.
Функции слюны.
Пищеварительная функция слюны выражается в том, что она смачивает пищевой комок и подготавливает его к перевариванию и проглатыванию, а муцин слюны склеивает порцию пищи в самостоятельный комок. В слюне обнаружено свыше 50 ферментов.
Несмотря на то, что пища в полости рта находится короткое время — около 15 с, пищеварение в полости рта имеет большое значение для осуществления дальнейших процессов расщепления пищи, т. к. слюна, растворяя пищевые вещества, способствует формированию вкусовых ощущении и влияет на аппетит.
В полости рта под влиянием ферментов слюны начинается химическая переработка пищи. Фермент слюны амилаза расщепляет полисахариды (крахмал, гликоген) до мальтозы, а второй фермент - мальтаза - расщепляет мальтозу до глюкозы.
Защитная функция слюны выражается в следующем:
слюна защищает слизистую оболочку полости рта от пересыхания, что особенно
важно у человека, использующего в качестве средства общения речь;
белковое вещество слюны муцин способен нейтрализовать кислоты и щелочи;
в слюне содержится ферментоподобное белковое вещество лизоцим, который обладает бактериостатическим действием и принимает участие в процессах регенерации эпителия слизистой оболочки полости рта;
ферменты нуклеазы, содержащиеся в слюне, участвуют в деградации нуклеиновых кислот вирусов и таким образом защищают организм от вирусной инфекции;
в слюне обнаружены ферменты свертывания крови, от активности которых зависят процессы воспаления и регенерации слизистой оболочки полости рта;
в слюне обнаружены вещества, препятствующие свертыванию крови (антитромбинопластины и антитромбины) ;
в слюне содержится большое количество иммуноглобулинов, что защищает организм от попадания болезнетворных микроорганизмов.
Трофическая функция слюны. Слюна является биологической средой, которая контактирует с эмалью зуба и является для нее основным источником кальция, фосфора, цинка и других микроэлементов, что является немаловажным фактором для развития и сохранности зубов.
Выделительная функция слюны. В состав слюны могут выделяться продукты обмена - мочевина, мочевая кислота, некоторые лекарственные вещества, а также соли свинца, ртути и др., которые выводятся из организма после сплевывания, благодаря чему организм освобождается от вредных продуктов жизнедеятельности.
ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ
[можно без регистрации]
перед публикацией все комментарии рассматриваются модератором сайта — спам опубликован не будет
1. Http://www.emanual.ru/ — учебники в электронном виде.
2. Http://www.computer-museum.ru/ — иллюстрированная история персональных компьютеров на русском языке.
3. Http://www.km.ru/ — крупнейшая в России электронная компьютерная энциклопедия.
4. Http://www.rusdoc.ru/ — компьютерная электронная библиотека.
5. Http://www.comppost.bip.ru/ — on-line журнал о компьютерах.
6. Http://www.ruslogic.narod.ru/lectures/1.htm. — курс лекций по информатике.
7. Http://matsievsky.newmail.ru. – компьютерные новости.
Физиология пищеварения
Пищеварение – это совокупность физических, химических и физиологических процессов, в результате которых питательные вещества расщепляются до более простых химических соединений. Эти соединения способны проходить через стенку желудочно-кишечного тракта, поступать в кровоток и усваиваться клетками организма. Кроме того, компоненты пищи должны утратить свою видовую специфичность, иначе они будут приниматься иммунной системой как чужеродные вещества.
Пищеварительная система человека. Пищеварение осуществляет целая группа органов, которые можно разделить на два основных отдела: пищеварительный тракт и пищеварительные железы (слюнные железы, печень, поджелудочная железа).
К пищеварительному тракту относятся ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник. В тонком кишечнике выделяют три отдела: двенадцатиперстная кишка, тощая и подвздошная. Толстый кишечник имеет шесть отделов: слепая кишка, ободочную (восходящую, поперечную, нисходящую, сигмовидную) и прямая кишка. Первая подразделяется на короткую двенадцатиперстную кишку, тощую и подвздошную; вторая – на слепую кишку, и прямую.
В пищеварительном тракте происходят физические изменения пищи – размельчение, перемешивание, образование суспензий и эмульсий и частичное растворение. Химические изменения связаны с рядом последовательных стадий расщепления белков, жиров и углеводов на более мелкие соединения. Химические изменения происходят в результате действия пищеварительных ферментов.
Пищеварительные ферменты делятся на три основные группы:
▪ протеазы – ферменты, расщепляющие белки;
▪ липазы – ферменты, расщепляющие жиры;
▪ амилазы – ферменты, расщепляющие углеводы.
Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищеварительных желез и поступают в пищеварительный тракт вместе со слюной, желудочным, поджелудочным и кишечным соками. Движение пищи по пищеварительному тракту напоминает своеобразный конвейер, на котором пищевые вещества последовательно подвергаются действию различных ферментов и в конечном итоге расщепляются. Только минеральные соли, вода и витамины, как полагают, усваиваются человеком в том виде, в котором они находятся в пище.
Пищеварительный тракт обеспечивает также продвижение пищи, всасывание пищевых веществ и выведение не переваренных остатков пищи в виде кала.
Пищеварение во рту. Пищеварение начинается в ротовой полости с измельчения пищи в процессе жевания и увлажнения ее слюной (за сутки образуется от 0,5 до 2 л слюны). Слюна вырабатывается в мелких железах полости рта и в крупных парных железах: околоушной, подъязычной и подчелюстной. Слюна содержит до 99,4% воды и имеет слабощелочную реакцию. В слюне человека содержатся бактерицидные вещества и ферменты (амилаза и мальтаза), вызывающие расщепление углеводов до глюкозы. Но полного расщепления крахмала до глюкозы не происходит из-за слишком короткого пребывания пищи во рту – от 15 до 20 с. Медленная еда, тщательное пережевывание пищи – важное условие предупреждения нарушений со стороны органов пищеварения.
Пищеварение в желудке. Прожеванная, смоченная слюной и ставшая более скользкой пища в виде комка перемещается на корень языка, попадает в глотку, затем в пищевод. Вход из пищевода в желудок закрыт специальным клапаном. Когда пища проходит по пищеводу (от 2 до 9 с, в зависимости от плотности пищи) и растягивает его, рефлекторно открывается вход в желудок. После перехода пищи в желудок клапан снова закрывается и остается закрытым до нового поступления пищи в пищевод из ротовой полости. Однако при некоторых патологических состояниях клапан входа в желудок во время пищеварения остается не полностью закрытым и кислое содержимое из желудка может попадать в пищевод. Это сопровождается неприятным ощущением, которое называют изжогой. Клапан, разделяющий пищевод и желудок может открываться также при резких сокращениях желудка, брюшных мышц и диафрагмы во время рвоты.
Пищеварительный тракт насчитывает примерно 35 подобных клапанов, которые находятся на границах отдельных его частей. Благодаря клапанам (или сфинктерам) содержимое каждой части пищеварительного канала не только движется в нужном направлении, но и успевает пройти соответствующую химическую обработку – расщепиться и всосаться. Клапанный аппарат регулирует также поступление различных соков и жидкостей, защищает от обратного хода переработанных веществ. Тем самым в любом из отделов пищеварительного тракта сохраняются присущие именно этому участку химическая среда и бактериальный состав.
Пищевой комок в желудке, в течение нескольких часов подвергается механической и химической обработке. Химические изменения происходят под действием желудочного сока, выделяемого соответствующими железами. Желудочный сок содержит ферменты, расщепляющие белки и жиры.
В процессе пищеварения в желудке большую роль играет соляная кислота желудочного сока. Соляная кислота повышает активность ферментов, вызывает денатурацию и набухание белков и тем самым способствует их частичному расщеплению, а также оказывает бактерицидное действие.
Секреция желудочного сока зависит от характера питания. При длительном употреблении в основном углеводистой пищи (хлеба, картофеля, овощей, круп) секреция желудочного сока снижается и, наоборот, повышается при постоянном употреблении высокобелковой пищи, например мяса. Это касается как объема выделяемого желудочного сока, так и его кислотности.
Обычно пища находится в желудке от 6 до 8 часов и дольше. Пища, богатая углеводами, эвакуируется быстрее, чем богатая белками; жирная пища задерживается в желудке на от 8 до 10 часов; жидкости начинают переходить в кишечник почти сразу после их поступления в желудок.
Пищеварение в тонком кишечнике. Содержимое желудка переходит в кишечник, когда его консистенция становиться жидкой и полужидкой. В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию поджелудочного сока, желчи, а также сока находящихся в слизистой оболочке этой кишки специальных желез.
При поступлении кислого желудочного содержимого в полость двенадцатиперстной кишки происходит нейтрализация соляной кислоты поджелудочным и другими соками. Иногда поджелудочный сок называют панкреатическим соком (от латинского «pancreas» – поджелудочная железа). Выделяемый поджелудочной железой сок представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с рН 7,8-8,4. В состав поджелудочного сока входят ферменты, расщепляющие белки, полипептиды (продукты распада белков), жиры, углеводы.
Ферменты поджелудочного сока обладают способностью расщеплять белки до свободных аминокислот, жиры – до глицерина и жирных кислот. Секреция поджелудочного сока начинается через 2-3 мин после приема пищи и продолжается от 6 до 14 ч. Наиболее длительным поджелудочное сокоотделение бывает при приеме жирной пищи.
Ферментный состав поджелудочного сока изменяется в зависимости от характера питания. Обнаружено, что при диете, богатой жирами, активность липазы в поджелудочном соке возрастает. При систематическом употреблении пищи, богатой углеводами, повышается активность амилазы; при богатой белками мясной диете увеличивается активность фермента протеазы.
Таким образом, назначение поджелудочного сока – нейтрализация кислого содержимого в двенадцатиперстной кишке и расщепление углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот за счет полостного пищеварения.
Большая роль в пищеварении принадлежит печени. Клетки печени вырабатывают и секретируют желчь, которая собирается в желчном пузыре, а из него поступает в двенадцатиперстную кишку для участия в процессе пищеварения. Желчь выполняет целый ряд функций:
– резко повышает активность ферментов, расщепляющих жиры;
– эмульгирует жиры, чем способствует улучшению их расщепления;
– участвует во всасывании жирных кислот;
– усиливает моторику (перистальтику) кишечника.
Нарушения в образовании желчи или ее поступлении в кишечник влекут за собой сдвиги в процессах переваривания и всасывания жиров.
В состав желчи входят специфические органические вещества, которыми являются жирные кислоты и желчный пигмент билирубин.
Пищеварительная система человека
Вдоль всей внутренней оболочки тонкого кишечника расположены специальные железы, которые вырабатывают и секретируют кишечный сок, дополняющий своим действием переваривание пищевых веществ, начатое в ротовой полости и желудке и продолженное в двенадцатиперстной кишке.
Кишечный сок представляет собой бесцветную жидкость, мутноватую от примеси слизи и эпителиальных клеток. Кишечный сок имеет щелочную реакцию и содержит целый комплекс пищеварительных ферментов.
Кроме полостного пищеварения, осуществляемого ферментами в полости кишечника, большое значение имеет пристеночное пищеварение, которое происходит благодаря тем же ферментам, но находящимися на слизистой оболочки внутренней поверхности тонкой кишки. Этот вид пищеварения получил также название контактного или мембранного пищеварения. Особенно большую роль играет контактное пищеварение в расщеплении дисахаридов до моносахаридов и мелких пептидов до аминокислот.
После очень сложных процессов переваривания в тонком кишечнике происходит всасывание пищевых веществ в лимфу и в кровь. В кишечнике может всасываться за 1 час от 2 до 3 л жидкости, содержащей растворенные в ней пищевые вещества. Это возможно только потому, что общая всасывающая поверхность кишечника очень велика благодаря большому количеству особых складок и выпячиваний слизистой оболочки (так называемых ворсинок), а также вследствие особой структуры эпителиальных клеток, выстилающих кишечник. На обращенной в сторону просвета кишки поверхности этих клеток расположены тончайшие нитевидные отростки (микроворсинки), образующие как бы клеточную кайму. На поверхности одной клетки находится от 1600 до 3000 микроворсинок, внутри которых проходят специальные микроканальцы. Наличие ворсинок и особенно микроворсинок увеличивает всасывающую поверхность слизистой оболочки кишечника настолько, что она достигает громадной величины – 500 квадратных метров. На этой же поверхности происходят процессы пристеночного пищеварения. Непереваренные остатки пищи далее поступают в толстый кишечник.
Пищеварение в толстом кишечнике. В толстом кишечнике активное участие в процессах пищеварения принимают облигатные (обязательные) микроорганизмы – бифидобактерии, бактероиды, лактобактерии, кишечная палочка, энтерококки. Их называют «пробиотиками», т.е. «необходимыми для жизни».
Нормальная кишечная микрофлора составляет около 5% от массы тела (от 3 до 5 кг). В норме в толстом кишечнике в 1 г содержимого находится до 250 млрд. микроорганизмов (от 30 до 40% содержимого толстого кишечника). В условиях экологического неблагополучия, стрессовых ситуаций, нерационального питания количество этих бактерий снижается.
Роль лакто- и бифидобактерий в организме велика: им принадлежит ведущее значение в обеспечении качества белкового и минерального обмена; поддержании резистентности (от латинского «resistentia» – сопротивление, противодействие), установлена их антимутагенная (от латинского «mutatio» – изменение) и антиканцерогенная активность.
Микрофлора толстой кишки для своего роста получает питательные вещества из растительной клетчатки, которая не переваривается пищеварительными ферментами человека. Конечными продуктами жизнедеятельности кишечной микрофлоры являются летучие жирные кислоты (уксусная, пропионовая и масляная), которые, всасываясь, дают организму дополнительную энергию и служат для питания клеток, выстилающих слизистую оболочку кишечника. За счет микрофлоры кишечника организм удовлетворяет от 6 до 9 % потребности в энергии. Благодаря микрофлоре поддерживается функция и целостность поверхности толстого кишечника, увеличивается всасывание воды и солей.
В толстом кишечнике микроорганизмами синтезируются аминокислоты, витамины группы B, K, PP, D, биотин, пантотеновая и фолиевая кислоты. В результате жизнедеятельности бифидобактерий образуются кислоты, которые подавляют размножение гнилостных и болезнетворных бактерий, препятствуют их проникновению в верхние отделы кишечника.
Всасывание пищевых веществ. Всасывание – конечная цель процесса пищеварения, осуществляется на протяжении всего пищеварительного тракта – от ротовой полости до толстого кишечника. В ротовой полости начинают всасываться моносахариды, в желудке всасываются вода и алкоголь. От 50 до 60% продуктов метаболизации белков всасывается в двенадцатиперстной кишке, 30% – в тонкой и 10% в толстой кишке. Углеводы всасываются только в виде моносахаров, при этом присутствие в кишечном соке солей натрия повышает скорость всасывания более чем в 100 раз. Продукты метаболизма жиров, большинство поступающих с пищей водо- и жирорастворимых витаминов, всасываются в тонкой кишке. Всосавшиеся в кишечник продукты расщепления пищевых веществ, такие, как сахара и аминокислоты с током крови поступают в печень. В печени из различных моносахаридов (фруктоза и галактоза) образуется глюкоза, которая затем поступает в общий кровоток. Избыток глюкозы преобразуется в печени в гликоген. В печени происходит обмен аминокислот, в том числе синтез заменимых аминокислот. Печень выполняет также детоксицирующую функцию по отношению к ядовитым веществам, которые могут поступать в кровь из полости кишечника. Например, в толстом кишечнике в результате жизнедеятельности присутствующих в них бактерий образуются такие ядовитые вещества, как индол, скатол, фенол и другие. В клетках печени эти ядовитые вещества преобразуются в значительно менее токсичные соединения. В печени происходит также детоксикация различных ксенобиотиков (от греческого «хenos»– чужой), которые могут попадать в продукты питания и всасываться из полости кишечника в кровь.
В толстом кишечнике непереваренные остатки пищи могут находиться от 10 до 15 часов. В этом отделе пищеварительного тракта в результате всасывания воды (до 10 л в сутки) происходит постепенное формирование каловых масс, которые накапливаются в сигмовидной кишке. При акте дефекации они выделяются из организма человека через прямую кишку.
Продолжительность всего процесса пищеварения у здорового взрослого человека составляет от 24 до 36 часов.
lektsii.net — Лекции.Нет — 2014-2018 год. (0.01 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Пищеварительная система выполняет пищеварительные и не-пищеварительные функции.
Пищеварительные функции.
1. Моторная (двигательная) функция — это сократительная деятельность пищеварительного тракта, обеспечивающая измель-чение пищи, ее перемешивание с пищеварительными секретами и перемещение пищевого содержимого в дистальном направлении.
2. Секреция — синтез секреторной клеткой специфического продукта — секрета и выделение его из клетки. Секрет пищевари-тельных желез обеспечивает переваривание пищи.
3. Всасывание — транспорт питательных веществ во внутрен-нюю среду организма.
Непищеварительные функции пищеварительной сис-темы.
1. Защитная функция осуществляется с помощью нескольких механизмов. ]. Слизистые оболочки пищеварительного тракта.пре-пятствуют проникновению во внутреннюю среду организма непере-варенной пищи, инородных веществ и бактерий (барьерная функция). 2. Пищеварительные соки обладают бактерицидным и бактериостати-ческим действием. 3. Местная иммунная системе пищеварительного тракта (миндалины глоточного кольца, лимфатические фолликулы в стенке кишки, пейеровы бляшки, плазматические клетки слизистой оболочки желудка и кишечника, червеобразный отросток) блоки-рует действие патогенных микроорганизмов. 4. Пищеварительный тракт вырабатывает естественные антитела при контакте с обли-гатной кишечной микрофлорой.
2. Метаболическая функция заключается в кругообороте эндогенных веществ между кровью и пищеварительным трактом, обеспечивающим возможность их повторного использования в про-цессах обмена веществ или пищеварительной деятельности.
АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
В ус-ловиях физиологического голода эндогенные белки периодически выделяются из крови в полость желудочно-кишечного тракта в со-ставе пищеварительных соков, где они подвергаются гидролизу, а образующиеся при этом аминокислоты всасываются в кровь и вклю-чаются в метаболизм. Значительное количество воды и растворен-ных в ней неорганических солей циркулирует между кровью и пи-щеварительным трактом.
3. Экскреторная (выделительная) функция заключается в выведении из крови с секретами желез в полость пищеварительно-го тракта продуктов обмена (например, мочевины, аммиака) и раз-личных чужеродных веществ, поступивших в кровоток (соли тя-желых металлов, лекарственные вещества, изотопы, красители), вводимых в организм с диагностическими целями.
4. Эндокринная функция заключается в секреции гормонов пищеварительной системы, основными из которых являются: ин-
сулин, глюкагон, гастрин, серотонин, холецистокинин, секретин, вазоактивный интестинальный пептид, мотилин.
Состояние голода. Ощущение голода возникает после эвакуа-ции химуса из желудка и двенадцатиперстной кишки, мышечная стен-ка которых приобретает повышенный тонус и усиливается импуль-сация от механорецепторов пустых органов {сенсорная стадия состояния голода). При снижении питательных веществ в крови на-чинается метаболическая стадия состояния голода. Недостаток питательных веществ в крови («голодная» кровь) воспринимается хеморецепторами сосудистого русла и непосредственно гипоталаму-сом, избирательно чувствительными к недостатку в крови опреде-ленных питательных веществ. При этом формируется пищевая мо-тивация (вызванное доминирующей пищевой потребностью побуждение организма для пищевого поведения — поиск, добывание и поедание пищи). Раздражение электрическим током гипоталами-ческого центра голода у животных вызывает гиперфагию — непре-рывное поедание пищи, а его разрушение — афагию (отказ от пищи). Центр голода латерального гипоталамуса находится в реципрокных (взаимотормозящих) отношениях с центром насыщения вентроме-диального гипоталамуса. При стимуляции этого центра наблюдает-ся афагия, а при его разрушении — гиперфагия.
Состояние насыщения. После приема достаточного количе-ства пищи для удовлетворения пищевой потребности наступает стадия сенсорного насыщения, которая сопровождается положи-тельной эмоцией. Стадия истинного насыщения наступает зна-чительно позднее — через 1,5-2 ч с момента приема пищи, когда в кровь начинают поступать питательные вещества.
Типы пищеварения
Выделяют три типа пищеварения:
1) внеклеточное;
2) внутриклеточное;
3) мембранное.
Внеклеточное пищеварение происходит за пределами клетки, которая синтезирует ферменты. В свою очередь, оно делится на полостное и внеполостное. При полостном пищеварении ферменты действуют на расстоянии, но в определенной полости (например, это выделение секрета слюнными железами в ротовую полость). Внеполостное осуществляется за пределами организма, в котором образуются ферменты (например, микробная клетка выделяет секрет в окружающую среду).
Мембранное (пристеночное) пищеварение было описано в 30-е гг.
Физиология пищеварения. Лекция 4. Пищеварительная система.
XVIII в. А. М. Уголевым. Оно осуществляется на границе между внеклеточным и внутриклеточным пищеварением, т. е. на мембране. У человека осуществляется в тонком кишечнике, поскольку там имеется щеточная кайма. Она образована микроворсинками – это микровыросты мембраны энтероцитов длиной примерно 1–1,5 мкм и шириной до 0,1 мкм. На мембране 1 клетки может образовываться до нескольких тысяч микроворсинок. Благодаря такому строению увеличивается площадь контакта (более чем в 40 раз) кишечника с содержимым. Особенности мембранного пищеварения:
1) осуществляется за счет ферментов, имеющих двойное происхождение (синтезируются клетками и абсорбируются содержимого кишечника);
2) ферменты фиксируются на клеточной мембране таким образом, чтобы активный центр был направлен в полость;
3) происходит только в стерильных условиях;
4) является заключительным этапом в обработке пищи;
5) сближает процесс расщепления и всасывания за счет того, что конечные продукты переносятся на транспортных белках.
В организме человека полостное пищеварение обеспечивает расщепление 20–50 % пищи, а мембранное – 50–80 %.
Начальным этапом обмена веществ является пищеварение. Для возобновления и роста тканей организма необходимо поступление с пищей соответствующих веществ. Пищевые продукты содержат белки, жиры и углеводы, а также необходимые организму витамины, минеральные соли и воду. Однако белки, жиры и углеводы, содержащиеся в пище, не могут быть усвоены его клетками в первоначальном виде. В пищеварительном тракте происходит не только механическая обработка пищи, но и химическое расщепление под воздействием ферментов пищеварительных желез, которые расположены по ходу желудочно-кишечного тракта.
Пищеварение в полости рта . В полости рта осуществляется гидролиз полисахаридов (крахмала, гликогена). ос-Амилаза слюны расщепляет гликозидные связи гликогена и молекул амилазы и амилопектина, которые входят в структуру крахмала, с образованием декстринов. Действие ос-амилазы в полости рта кратковременное, однако гидролиз углеводов под ее влиянием продолжается и в желудке за счет поступающей сюда слюны. Если содержимое желудка обрабатывается под влиянием соляной кислоты, то осамилаза инактивируется и прекращает свое действие.
Пищеварение в желудке . В желудке происходит переваривание пищи под влиянием желудочного сока. Последний продуцируется неоднородными в морфологическом отношении клетками, которые входят в состав пищеварительных желез.
Секреторные клетки дна и тела желудка выделяют кислый и щелочной секрет, а клетки антрального отдела - только щелочной. У человека объем суточной секреции желудочного сока составляет 2-3 л. Натощак реакция желудочного сока нейтральная или слабокислая, после приема пищи - сильнокислая (рН 0,8-1,5). В состав желудочного сока входят такие ферменты, как пепсин, гастриксин и липаза, а также значительное количество слизи - муцина.
В желудке происходит начальный гидролиз белков под влиянием протеолитических ферментов желудочного сока с образованием полипептидов. Здесь гидролизуется около 10 % пептидных связей. Вышеперечисленные ферменты активны только при соответствующем уровне НС1. Оптимальная величина рН для пепсина составляет 1,2-2,0; для гастриксина - 3,2-3,5. Соляная кислота вызывает набухание и денатурацию белков, что облегчает дальнейшее расщепление их протеолитическими ферментами. Действие последних реализуется преимущественно в верхних слоях пищевой массы, прилегающих к стенке желудка. По мере переваривания этих слоев пищевая масса смещается в пи-лорический отдел, откуда после частичной нейтрализации перемещается в двенадцатиперстную кишку. В регуляции желудочной секреции главное место занимает ацетилхолин, гастрин, гистамин. Каждый из них возбуждает секреторные клетки.
Различают три фазы секреции: мозговую, желудочную и кишечную. Стимулом для появления секреции желудочных желез в мозговой фазе являются все факторы, которые сопровождают прием пищи. При этом условные рефлексы, возникающие на вид и запах пищи, сочетаются с безусловными рефлексами, которые образуются при жевании и глотании.
В желудочной фазе стимулы секреции возникают в самом желудке, при его растяжении, при воздействии на слизистую ободочку продуктов гидролиза белка, некоторых аминокислот, а также экстрактивных веществ мяса и овощей.
Влияние на железы желудка происходит и в третьей, кишечной, фазе секреции, когда в кишечник поступает недостаточно переработанное желудочное содержимое.
Секретин двенадцатиперстной кишки тормозит секрецию НСl, но повышает секрецию пепсиногена. Резкое торможение желудочной секреции возникает при поступлении в двенадцатиперстную кишку жиров. .
Пищеварение в тонком кишечнике . У человека железы слизистой оболочки тонкой кишки образуют кишечный сок, общее количество которого за сутки достигает 2,5 л. Его рН составляет 7,2-7,5, но при усилении секреции может увеличиться до 8,6. Кишечный сок содержит более 20 различных пищеварительных ферментов. Значительное выделение жидкой части сока наблюдается при механическом раздражении слизистой оболочки кишки. Продукты переваривания пищевых веществ также стимулируют выделение сока, богатого ферментами. Кишечную секрецию стимулирует и вазоактивный интестинальный пептид.
В тонком кишечнике происходят два вида переваривания пищи: полостное и мембранное (пристеночиое). Первое осуществляется непосредственно кишечным соком, второе - ферментами, адсорбированными из полости тонкой кишки, а также кишечными ферментами, синтезируемыми в кишечных клетках и встроенными в мембрану. Начальные стадии пищеварения происходят исключительно в полости желудочно-кишечного тракта. Мелкие молекулы (олигомеры), образовавшиеся в результате полостного гидролиза, поступают в зону щеточной каймы, где происходит их дальнейшее расщепление. Вследствие мембранного гидролиза образуются преимущественно мономеры, которые транспортируются в кровь.
Таким образом, по современным представлениям, усвоение пищевых веществ осуществляется в три этапа: полостное пищеварение - мембранное пищеварение - всасывание. Последний этап включает процессы, которые обеспечивают перенос веществ из просвета тонкой кишки в кровь и лимфу. Всасывание происходит большей частью в тонком кишечнике. Общая площадь всасывающей поверхности тонкой кишки составляет приблизительно около 200 м 2 . За счет многочисленных ворсинок поверхность клетки увеличивается более чем в 30 раз. Через эпителиальную поверхность кишки вещества поступают в двух направлениях: из просвета кишки в кровь и одновременно из кровеносных капилляров в полость кишечника.
Физиология желчеобразования и выделения желчи . Процесс образования желчи происходит беспрерывно как путем фильтрации ряда веществ (вода, глюкоза, электролиты и др.) из крови в желчные капилляры, так и при активной секреции гепатоцитами солей желчных кислот и ионов натрия. .
Окончательное формирование желчи происходит в результате реабсорбции воды и минеральных солей в желчных капиллярах, протоках и желчном пузыре.
У человека в течение суток образуется 0,5-1,5 л желчи. Основными компонентами являются желчные кислоты, пигменты и холестерин. Кроме того, она содержит жирные кислоты, муцин, ионы (Na + ,К + , Са 2+ , Сl - , NCO - 3) и др.; рН печеночной желчи составляет 7,3-8,0, пузырной - 6,0 - 7,0.
Первичные желчные кислоты (холевая, хенодезоксихолевая) образуются в гепатоцитах из холестерина, соединяются с глицином или таурином и выделяются в виде натриевой соли гликохолевой и калиевой соли таурохолевой кислот. В кишечнике под влиянием микрофлоры они превращаются во вторичные желчные кислоты - дезоксихоле-вую и литохолевую. До 90 % желчных кислот активно ре-абсорбируется из кишечника в кровь и по портальным сосудам возвращается в печень. Желчные пигменты (билирубин, биливердин) - это продукты распада гемоглобина, они дают желчи характерную окраску.
Процесс образования желчи и ее выделения связан с пищей, секретином, холецистокинином. Среди продуктов сильными возбудителями желчеотделения являются яичные желтки, молоко, мясо и жиры. Прием пищи и связанные с ним условно- и безусловно-рефлекторные раздражители активируют желчевыделение. Вначале происходит первичная реакция: желчный пузырь расслабляется, а затем сокращается. Через 7-10 мин после приема пищи наступает период эвакуаторной деятельности желчного пузыря, который характеризуется чередованием сокращений и расслаблении и продолжается 3-6 ч. После окончания этого периода наступает торможение сократительной функции желчного пузыря и в нем снова начинает накапливаться печеночная желчь.
Физиология поджелудочной железы . Поджелудочный сок представляет собой бесцветную жидкость. В течение суток поджелудочная железа человека вырабатывает 1,5-2,0 л сока; его рН составляет 7,5-8,8. Под влиянием ферментов поджелудочного сока происходит расщепление кишечного содержимого до конечных продуктов, пригодных для усвоения организмом. -Амилаза, липаза, нуклеаза секретируются в активном состоянии, а трипсиноген, химотрипсиноген, профосфолипаза А, проэластаза и прокарбоксипептидазы А и В - в виде проферментов. Трипсиноген в двенадцатиперстной кишке превращается в трипсин. Последний активизирует профосфолипазу А, проэластазу и прокарбоксипептидазы А и В, которые превращаются соответственно в фосфолипазу А, эластазу и карбоксипептидазы А и В.
Ферментный состав сока поджелудочной железы зависит от вида принимаемой пищи: при приеме углеводов возрастает преимущественно секреция амилазы; белков - трипсина и химотрипсина; жирной пищи - липазы. В состав сока поджелудочной железы входят бикарбонаты, хлориды Na + , К + , Са 2+ , Mg 2+ , Zn 2+ .
Секреция поджелудочной железы регулируется нервно-рефлекторным и гуморальным путями. Различают спонтанную (базальную) и стимулирующую секрецию. Первая обусловлена способностью клеток поджелудочной железы к автоматизму, вторая - влиянием на клетки нейрогуморальных факторов, которые включаются в процесс приемом пищи.
Основными стимуляторами экзокринных клеток поджелудочной железы являются ацетилхолин и гастроинстести-нальные гормоны - холецистокинин и секретин. Они усиливают выделение ферментов и бикарбонатов поджелудочным соком. Поджелудочный сок начинает выделяться через 2-3 мин после начала принятия пищи в результате рефлекторного возбуждения железы с рецепторов ротовой полости. А затем воздействие желудочного содержимого на двенадцатиперстную кишку высвобождает гормоны холецистокинин и секретин, которые и определяют механизмы секреции поджелудочной железы.
Пищеварение в толстом кишечнике . Пищеварение в толстом кишечнике практически отсутствует. Низкий уровень ферментативной активности связан с тем, что поступающий в этот отдел пищеварительного тракта химус беден непереваренными пищевыми веществами. Однако толстая кишка в отличие от других отделов кишечника богата микроорганизмами. Под влиянием бактериальной флоры происходит разрушение остатков непереваренной пищи и компонентов пищеварительных секретов, в результате чего образуются органические кислоты, газы (СО 2 , СН 4 , H 2 S) и токсичные для организма вещества (фенол, скатол, индол, крезол). Часть этих веществ обезвреживается в печзни, другая - выводится с каловыми массами. Большое значение имеют ферменты бактерий, расщепляющие целлюлозу, гемицеллюлозу и пектины, на которые не действуют пищеварительные ферменты. Эти продукты гидролиза всасываются толстой кишкой и используются организмом. В толстой кишке микроорганизмами синтезируются витамин К и витамины группы В. Наличие в кишечнике нормальной микрофлоры защищает организм человека и повышает иммунитет. Остатки непереваренной пищи и бактерии, склеенные слизью сока толстой кишки, образуют каловые массы. При определенной степени растяжения прямой кишки возникает позыв к дефекации и происходит произвольное опорожнение кишечника; рефлекторный непроизвольный центр дефекации находится в крестцовом отделе спинного мозга.
Всасывание . Продукты пищеварения проходят через слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта и всасываются в кровь и лимфу при помощи транспорта и диффузии. Всасывание происходит главным образом в тонком кишечнике. Слизистая оболочка ротовой полости также обладает способностью к всасыванию, это свойство используется в применении некоторых лекарственных препаратов (валидол, нитроглицерин и др.). В желудке всасывание практически не происходит. В нем всасываются вода, минеральные соли, глюкоза, лекарственные вещества и др. В двенадцатиперстной кишке также происходит всасывание воды, минеральных веществ, гормонов, продуктов расщепления белка. В верхних отделах тонкого кишечника углеводы в основном всасываются в виде глюкозы, галактозы, фруктозы и других моносахаридов. Аминокислоты белков всасываются в кровь при помощи активного транспорта. Продукты гидролиза основных пищевых жиров (триглицериды) способны проникать через клетку кишечника (энтероцит) только после соответствующих физико-химических преобразований. Моноглицериды и жирные кислоты всасываются в энтероцитах только после взаимодействия с желчными кислотами путем пассивной диффузии. Образовав с желчными кислотами комплексные соединения, они транспортируются главным образом в лимфу. Часть жиров может поступать непосредственно в кровь, минуя лимфатические сосуды. Всасывание жиров тесно связано с всасыванием жирорастворимых витаминов (A, D, Е, К). Витамины, растворимые в воде, могут всасываться методом диффузии (например, аскорбиновая кислота, рибофлавин). Фолиевая кислота усваивается в конъюгированном виде; витамин В 12 (цианокобаламин) - в подвздошной кишке при помощи внутреннего фактора, который образуется на теле и дне желудка.
В тонкой и толстой кишках происходит всасывание воды и минеральных солей, которые поступают с пищей и сек-ретируются пищеварительными железами. Общее количество воды, которое всасывается в кишечнике человека в течение суток, составляет около 8-10 л, натрия хлорида - 1 моль. Транспорт воды тесно связан с транспортом ионов Na + и определяется им.
ЛЕКЦИЯ №3.
ФИЗИОЛОГИЯ/БИОХИМИЯ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН. ПИЩЕВАРЕНИЕ. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ. (УГЛЕВОДЫ, БЕЛКИ)
АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Питательные вещества и пищевые продукты. Человек (как и другие млекопитающие) относится к гетеротрофным организмам (от греч. heteros - другой, иной; trophe - питаю), т.е. он не обладает способностью синтезировать из неорганических веществ необходимые для жизнедеятельности органические. Эти органические вещества должны поступать в организм из внешней среды.
Питание - процесс поступления, переваривания, всасывания и усвоения питательных веществ (нутриентов), необходимых для поддержания нормальной жизнедеятельности организма, его роста, развития, восполнения энерготрат и т.д. Нутриенты поступают в организм в виде пищи, но для того чтобы питательные вещества перешли во внутреннюю среду, пищевые продукты должны быть подвергнуты предварительной механической и химической обработке.
Пищеварение - процесс механической и химической обработки пищи, необходимый для выделения из нее простых компонентов, способных проходить через клеточные мембраны эпителия пищеварительного тракта и всасываться в кровь или лимфу. Следовательно, пищеварение - более узкое понятие, чем питание. Для организма пища играет роль источника: пластических веществ (белков, жиров, углеводов), необходимых для построения структурных компонентов клетки; веществ, способных при расщеплении выделять энергию в виде АТФ; веществ, необходимых для поддержания постоянства внутренней среды; витаминов, биологически активных веществ; клетчатки, которая, в основном не подвергаясь разрушению в пищеварительном тракте, обеспечивает нормальную работу желудочно- кишечного тракта и формирование каловых масс.
К основным питательным веществам относят белки, жиры и углеводы. Пищеварение - начальный этап обмена веществ.
Человек для своего питания может использовать пищу как животного, так и растительного происхождения. В продуктах питания нутриенты содержатся в разных соотношениях. Различают пищу, богатую белками, жирами или углеводами.
Больше всего жиров содержится в растительном (до 98 %) и сливочном (до 87 %) маслах, сале.
Функции пищеварительной системы . Пищеварение происходит в пищеварительной системе, которая выполняет ряд основных функций.
Механическая функция заключается в захвате пищи, ее измельчении, перемешивании, продвижении по пищеварительному тракту и выделении из организма невсосавшихся продуктов.
Секреторная функция состоит в выработке пищеварительными железами секретов - слюны, пищеварительных соков (желудочного, панкреатического, кишечного), желчи. Все они содержат большое количество воды, необходимой для размягчения, разжижения пищи, перевода содержащихся в ней веществ в растворенное состояние. В течение 1 сут все железы пищеварительной системы секретируют около 7 - 8 л соков.
В составе пищеварительных соков имеются особые белки - ферменты (энзимы). К ним относятся: пепсин желудочного сока, трипсин сока поджелудочной железы и др. Ферменты служат биологическими катализаторами. Они связываются с компонентами пищи, расщепляют их до более простых веществ, при этом сами не расходуются в процессе реакции. Мизерные количества энзимов способны расщепить огромное число молекул питательных веществ. Ферменты обладают строгой специфичностью, т. е. каждый энзим участвует в расщеплении определенного питательного вещества. Например, пепсин и трипсин расщепляют только белки, а на углеводы и жиры не действуют. Ферменты активны только в строго определенных условиях среды (оптимальная кислотность, температура и т.д.). Кислотность (pH) характеризует концентрацию ионов водорода в среде: pH нейтральной среды равна 7, кислой - менее 7, щелочной - более 7.
Все пищеварительные ферменты являются гидролазами, так как катализируют реакции гидролиза. Под ним подразумевается расщепление крупной молекулы вещества на более мелкие с присоединением воды.
Бактерицидная функция обеспечивается содержащимися в пищеварительных соках веществами, способными убивать болезнетворные бактерии, проникшие в желудочно-кишечный тракт (лизоцим слюны, соляная кислота желудочного сока).
Всасывательная функция заключается в проникновении воды, питательных веществ, витаминов, солей через эпителий слизистой оболочки из просвета пищеварительного канала в кровь и лимфу. Этот процесс происходит как в виде простой диффузии, так и за счет активного транспорта.
Диффузия - это движение веществ из растворов с большей концентрацией в растворы с меньшей концентрацией. В данном случае роль раствора с большей концентрацией играет содержимое пищеварительного канала, а раствора с меньшей концентрацией - кровь и лимфа. Для осуществления этого процесса не требуется затраты энергии АТФ.
Активное всасывание - процесс транспорта веществ через клеточные мембраны, происходящий с затратой энергии АТФ. В эпителии кишечника имеются специальные белки-переносчики. Они соединяются в просвете пищеварительного тракта с молекулой питательного вещества, расщепляют АТФ и, получая энергию, переводят присоединенную молекулу в цитоплазму эпителиальной клетки. В дальнейшем питательное вещество переходит через мембрану клетки и попадает в кровь или лимфу.
Общий план строения органов пищеварительной системы
В пищеварительной системе различают полые (трубчатые), паренхиматозные (железистые) органы и органы со специфическим строением. Полые органы имеют принципиально сходное строение стенки и содержат внутри полость. К ним относятся: глотка, пищевод, желудок, тонкая кишка, толстая кишка. Паренхиматозные органы - это органы, построенные из одинаковой по консистенции железистой ткани - паренхимы. Типичными паренхиматозными органами являются: крупные слюнные железы, печень, поджелудочная железа. Специфическое строение имеют язык (слизисто-мышечный орган) и зубы (состоят из твердых тканей).
Стенка полых органов состоит из трех оболочек: слизистой, мышечной и серозной (или адвентициальной).
Слизистая оболочка. Представляет собой внутреннюю часть стенки полого органа (рис. 7.1). Она включает в себя несколько слоев, основной из которых - эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность органа. Он может быть однослойным или многослойным. Последний выстилает, например, полость рта, глотку, пищевод.
Однослойный характер эпителия способствует более легкому переходу питательных веществ из просвета пищеварительного канала в кровь и лимфу. Именно поэтому он присутствует в желудке и кишечнике. Из-за небольшой толщины эпителия через него просвечивают сосуды подлежащих слоев, благодаря чему слизистая оболочка внутренних органов имеет бледно-розовую окраску.
Следует напомнить, что в состав эпителия не входят кровеносные сосуды, а клетки, образующие его, очень плотно прилежат друг к другу. Продолжительность жизни эпителиальных клеток небольшая. Они быстро отмирают, а на их месте тут же появляются новые, происходящие из базальных клеток. Последние находятся на базальной мембране эпителия.
Под эпителием расположена собственная пластинка слизистой оболочки . Она содержит лимфоидные узелки и многочисленные железы, которые могут выделять либо слизь, либо секрет, необходимый для химической обработки пищи.
Последний слой слизистой оболочки - подслизистая основа , представлен рыхлой волокнистой соединительной тканью. В нем находятся основные внутриорганные сосуды и нервы.
Мышечная оболочка (средняя) полых органов пищеварительного тракта. Представлена в большинстве случаев двумя слоями гладкой мышечной ткани - продольным и циркулярным (круговым ). При этом циркулярный слой является внутренним - прилежит к слизистой оболочке, а продольный - наружным. В некоторых местах циркулярный слой мышечной ткани образует утолщения, получившие названия сфинктеров (замыкающих устройств). Они регулируют переход пищи из одного участка пищеварительного канала в другой.
В определенных органах количество слоев гладких мышечных клеток может увеличиваться до трех (в желудке). Следует отметить, что в начальных отделах пищеварительного тракта (ротовая полость, глотка, верхняя часть пищевода) мышечная ткань представлена поперечнополосатыми волокнами. За счет мышечной оболочки осуществляется механическая функция пищеварительной системы (продвижение и перемешивание пищи).
ПОЛОСТЬ РТА
Строение. Пищеварительная система начинается с полости рта , cavitas oris. Она состоит из двух отделов: преддверия рта и собственно полости рта.
Пища поступает в ротовую полость через ротовую щель, которая ограничена верхней и нижней губами. В толще губ и щек расположены мимические мышцы. Их наружная поверхность покрыта кожей, а внутренняя - слизистой оболочкой. Последняя выстлана многослойным плоским неороговевающим эпителием и содержит многочисленные мелкие слюнные железы.
Слизистая оболочка с внутренней поверхности губ и щек переходит на десны. По средней линии она образует уздечки верхней инижней губ (рис. 7.3). Десны , gingivae, - это слизистая оболочка, покрывающая альвеолярные отростки челюстей. Собственно полость рта , cavitas oris propria, имеет верхнюю стенку и дно. Через зев она сообщается с глоткой.
В полости рта расположены зубы и язык. В нее также открываются протоки слюнных желез. В этом отделе пища находится в среднем 10-20с.
Зубы. В альвеолярных ячейках нижней и верхних челюстей находятся зубы, dentes. По времени существования различают молочные и постоянные зубы . У ребенка молочные зубы начинают появляться с 6 -7-го месяцев жизни. К концу 1-го года жизни их количество достигает 8 (верхние и нижние резцы). В 2-летнем возрасте у ребенка насчитывается 20 молочных зубов. В возрасте с 3 до 7 лет это число практически не изменяется. С 6 -7 лет начинается постепенная замена молочных зубов на постоянные. Этот процесс заканчивается к 13-15 годам. С 17 до 25 лет появляются так называемые зубы мудрости (последние большие коренные зубы). У взрослого человека 32 постоянных зуба.
Зубы выполняют функции захвата и измельчения пищи, способствуют чистоте и благозвучию речи.
Язык. При сомкнутых челюстях язык, lingua (греч. - glossus), полностью заполняет полость рта. Это слизисто-мышечный орган, прикрепленный к дну ротовой полости. В строении языка выделяют верхушку , тело и корень , который срастается с подъязычной костью. На верхней поверхности, или спинке языка, по средней линии находится продольная борозда. На корне языка расположена непарная язычная миндалина, tonsilia lingualis.
Язык покрыт слизистой оболочкой, на верхней поверхности которой расположены сосочки языка, обусловливающие шероховатость и бархатистость его верхней поверхности. Они содержат многочисленные вкусовые, температурные и осязательные рецепторы. Различают пять видов сосочков: нитевидные, конусовидные, листовидные, грибовидные и желобоватые. Нитевидные и конусовидные сосочки отвечают за общую чувствительность, грибовидные, желобоватые и листовидные - за вкусовую.
Информация с рецепторов языка через чувствительные нервные волокна поступает в ствол головного мозга. Рефлекторно активируется деятельность слюнных желез, желудка, поджелудочной железы, усиливается моторика кишечника. Следует отметить, что в восприятии вкуса пищи большую роль играет ее запах. Поэтому при сильном насморке вкусовые ощущения теряют свою яркость.
Мышечная ткань языка представлена поперечнополосатыми волокнами. Различают скелетные и собственные мышцы языка . Скелетные мышцы обеспечивают перемещение органа по полости рта, а собственные изменяют его форму. Движения языка произвольные - они находятся под контролем сознания. Мышцы языка обеспечивают перемешивание поступившей пищи, участвуют в акте глотания, передвигая пищевой комок через зев в глотку.
Таким образом, язык выполняет функции определения вкуса пищи, ее перемешивания, формирования пищевого комка и проталкивания его в глотку. Помимо этого он способствует чистоте и благозвучию речи, участвуя в образовании большинства звуков.
Слюнные железы. Слюнные железы классифицируют по размеру на большие (крупные ) и малые. В полость рта открываются протоки трех пар больших слюнных желез. Это околоушные, подъязычные и поднижнечелюстные железы. Помимо них в составе слизистой оболочки полости рта имеются многочисленные малые слюнные железы: нёбные, губные, язычные, щечные и десневые. Большие слюнные железы вырабатывают слюну только в период пищеварения, малые функционируют и в покое, постоянно поддерживая слизистую оболочку ротовой полости в увлажненном состоянии.
Слюнные железы вырабатывают слюну. За 1 сут ее количество может достигать 1,5 - 2,0 л. Состав выделяемого секрета зависит от вида железы, но в среднем слюна, поступающая в ротовую полость, на 99 % состоит из воды, 1 % приходится на сухое вещество. Треть сухого вещества составляют неорганические ионы Na + , К + , Са 2+ , Сl - , HCO 3 и т.д.
В состав слюны входят разнообразные органические вещества, большинство из которых составляют белки или их комплексы. Муцин (0,3 % всей слюны) представляет собой слизистое белковое вещество, способствующее обволакиванию пищевого комка. Он облегчает его формирование и переход в глотку. Лизоцим обеспечивает бактерицидное свойство слюны, т. е. способность уничтожать попавшие с пищей в полость рта бактерии. В состав слюны входят также пищеварительные ферменты, основные из которых - амилаза и мальтаза . Оба энзима относятся к ферментам, расщепляющим углеводы. Амилаза расщепляет крахмал и гликоген. Мальтаза расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы. Следует отметить, что процесс расщепления углеводов в ротовой полости происходит далеко не полностью (до олигомеров), а основное действие на них пищеварительных ферментов происходит в тонкой кишке. Оба фермента активны в слабощелочной среде (pH слюны, выделяемой при приеме пищи, около 8).
Таким образом, слюна выполняет ряд важных функций для обеспечения нормального процесса пищеварения: смачивает и разжижает пищу; способствует образованию пищевого комка; осуществляет защитную (обезвреживающую) функцию; ферменты, содержащиеся в ней, обеспечивают начальное расщепление углеводов, поступающих с пищей. Более того, вкус пищи определяется рецепторами языка только в том случае, если она увлажнена. Отсутствие слюноотделения вследствие болезни вызывает у человека потерю чувства вкуса.
Регулирует секрецию слюнных желез преимущественно нервная система. При этом под действием парасимпатической нервной системы наблюдается усиление слюноотделения - вырабатывается большое количество жидкой слюны. Под действием симпатической нервной системы возникает необильное отделение концентрированной слюны. Снижение количества выделяемой слюны носит название «гипосаливация», повышение - «гиперсаливация».
Таким образом, в полости рта происходит ряд процессов:
1)поступление пищи;
2)механическая обработка пищи (измельчение);
3)смачивание пищи слюной;
4)опробование пищи на вкус;
5)бактерицидная обработка пищи (лизоцим слюны);
6)частичное переваривание углеводов (за счет наличия в слюнеферментов);
7)формирование пищевого комка;
8)глотание;
9)проведение воздуха при недостаточности носового дыхания;
ГЛОТКА
Глотка, pharynx, - орган воронкообразной формы, в который из полости рта попадает пережеванная и смоченная слюной пища.Этот орган прикреплен к основанию черепа и переходит в пищевод на уровне седьмого шейного позвонка.
Под слизистой оболочкой вместо подслизистой основы расположен слой соединительной ткани, носящий название глоточно-базилярной фасции. Благодаря ей глотка прикрепляется к основанию черепа.
Мышечная оболочка глотки представлена поперечно-полосатой мускулатурой, сокращение которой способствует продвижению пищевого комка в пищевод.
Таким образом, глотка выполняет функции проводника пищи из ротовой полости в пищевод и воздуха из носовой полости в гортань. Кроме того, за счет наличия лимфо-эпителиального кольца Пирогова- Вальдейера она обеспечивает защиту организма от проникновения болезнетворных бактерий и вирусов.
ПИЩЕВОД
Строение и функции. Пищевод, oesophagus, - полый орган длиной 25-30 см. Он начинается от глотки на уровне VII шейного позвонка, а заканчивается на уровне XI грудного позвонка, переходя в желудок. Самая большая часть пищевода расположена в грудной полости. Небольшие, по 1,0-1,5 см, его части находятся в области шеи и в брюшной полости. Следовательно, в пищеводе различают шейную, грудную и брюшную части. Пищевод проходит позади трахеи.
Основная функция пищевода - проведение пищи из глотки в желудок. Пищевой комок продвигается за счет силы тяжести, действующей на него, и перистальтических сокращений мускулатуры органа. Жидкая пища проходит по пищеводу за 1-2 с, при этом активных сокращений мышечной оболочки не происходит. Более плотная пища продвигается в течение 3-10 с. При этом ее продвижению активно способствуют мышцы пищевода.
Глотание. Это сложный рефлекторный акт, при помощи которого пищевой комок переходит из ротовой полости в желудок. Центр глотания находится в продолговатом мозге и функционально связан с нейронами дыхательного и сосудодвигательного центров, также расположенными в этом отделе нервной системы. Поэтому при глотании автоматически прекращается дыхание, изменяется работа сердца и сосудов.
Пища после обработки в ротовой полости превращается в пищевой комок. Жевательные движения обеспечивают его продвижение к корню языка, где находятся многочисленные чувствительные нервные окончания. От них нервные импульсы поступают в продолговатый мозг - в центр глотания. Далее по двигательным нейронам черепных нервов импульсы идут к мышцам, отвечающим за процесс глотания. Язык запрокидывается назад и проталкивает пищевой комок в глотку. Мягкое нёбо (нёбная занавеска) поднимается и полностью отграничивает носовую часть глотки от ротовой. В результате пищевой комок не может попасть в полость носа. Одновременно происходит поднимание глотки и гортани. При этом надгортанник перекрывает вход в гортань, плотно закрывая его, что создает препятствие для попадания пищи в дыхательные пути. Следует отметить, что разговор при приеме пищи может привести к попаданию пищевого комка в дыхательные пути и вызвать смерть от удушья (асфиксии).
Мышцы глотки, сильно сокращаясь, проталкивают комок через ротоглотку, гортаноглотку в пищевод. Перистальтические сокращения пищевода способствуют перемещению пищи в желудок. В том месте, где в данный момент находится пищевой комок и чуть ниже, мускулатура расслабляется. Вышележащие отделы сокращаются, проталкивая его. Это движение имеет характер волны. Между желудком и пищеводом в области кардиального сужения расположен своеобразный клапан - кардиальный оком, который пропускает пищу в желудок и препятствует обратному ее движению из желудка в пищевод.
ЖЕЛУДОК
Строение. Желудок, ventriculus (греч. - gaster) - полый мышечный орган, расположенный в брюшной полости, преимущественно в левом подреберье. Просвет его значительно шире, чем у других полых органов пищеварительной системы. Форма желудка индивидуальна и зависит от типа телосложения. К тому же у одного и того же человека она изменяется в зависимости от степени наполнения. Вместимость желудка у взрослого человека колеблется от 1,5 до 4 л.
Желудок имеет две поверхности: переднюю и заднюю, которые по краям переходят одна в другую. Край, обращенный вверх, называют малой кривизной, край, обращенный книзу - большой кривизной. В желудке выделяют несколько частей (см. рис. 7.10). Часть, граничащая с пищеводом, называется кардиальной. Слева от нее расположена выдающаяся вверх в виде купола часть, называемая дномжелудка. С кардиальной частью и дном граничит самый большой отдел - тело желудка. Привратниковая (пилорическая) часть переходит в двенадцатиперстную кишку. В месте перехода находится сфинктер, регулирующий процесс продвижения пищи в тонкую кишку - пилорический сфинктер.
В стенке желудка выделяют три оболочки: слизистую, мышечную и серозную. Слизистая оболочка образует многочисленные складки. Она выстлана однослойным призматическим эпителием. В ней расположено большое количество (до 35 млн) желез. Различают железы кардиальной части, тела и пилорического отдела. Они состоят из различных видов клеток: главные клетки секретируют пепсиноген; обкладочные, или париетальные, клетки вырабатывают соляную кислоту; слизистые, или добавочные, клетки (мукоциты) - выделяют слизь (преобладают в кардиальных и пилорических железах).
В просвете желудка секреты всех желез смешиваются и образуется желудочный сок. Его количество за сутки достигает 1,5-2,0 л. Такое количество сока позволяет разжижать и переваривать поступающую пищу, превращая ее в кашицу (химус).
Мышечная оболочка желудка представлена тремя слоями гладкой мышечной ткани, расположенными в разных направлениях. Наружный слой мышечной оболочки - продольный, средний - циркулярный; к слизистой оболочке прилежат косые волокна.
Серозная оболочка (брюшина) покрывает желудок снаружи со всех сторон, следовательно, он может изменять свою форму и объем.
Состав желудочного сока. Кислотность желудочного сока (pH) на пике пищеварения составляет 0,8-1,5; в покое - 6. Следовательно, во время пищеварения он представляет собой сильно кислую среду. В состав желудочного сока входят вода (99-99,5 %), органические и неорганические вещества.
Органические вещества представлены, в основном, различными ферментами и муцином. Последний вырабатывается слизистыми клетками и способствует лучшему обволакиванию частиц пищевого комка, защищает слизистую оболочку от воздействия на нее агрессивных факторов желудочного сока.
Основной фермент желудочного сока - пепсин. Он вырабатывается главными клетками в виде неактивного профермента пепсиногена. Под воздействием соляной кислоты желудочного сока и воздуха, расположенного в области дна, от пепсиногена отщепляется определенная аминокислотная последовательность, и он становится активным ферментом, способным катализировать реакции гидролиза (расщепления) белков. Активность пепсина наблюдается только в сильно кислой среде (pH 1 - 2). Пепсин разрывает связи между двумя соседними аминокислотами (пептидные связи). В результате молекула белка расщепляется на несколько молекул меньшего размера и массы (на полипептиды). Тем не менее они еще не обладают способностью проходить через эпителий желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и всасываться в кровь. Дальнейшее их переваривание происходит в тонкой кишке. Следует упомянуть, что 1 г пепсина в течение 2 ч способен гидролизовать 50 кг яичного альбумина, створожить 100 ООО л молока.
Кроме основного фермента - пепсина, желудочный сок содержит и другие энзимы. Например, гастриксин и реннин, которые также относятся к ферментам, расщепляющим белки. Первый из них активен при умеренной кислотности желудочного сока (pH 3,2 -3,5); второй - в слабокислой среде, при уровне кислотности, близком к нейтральному (pH 5 - 6). Желудочная липаза расщепляет жиры, но ее активность незначительна. Ренин и желудочная липаза наиболее активны у грудных детей. Они ферментируют гидролиз белков и жиров материнского молока, чему способствует близкая к нейтральной среда желудочного сока младенцев (pH около 6).
К неорганическим веществам желудочного сока относятся: НС1, ионы SO 4 2- , Na + , К + , HCO 3 - , Са 2+ . Основным неорганическим веществом сока является соляная кислота. Она секретируется париетальными клетками слизистой оболочки желудка и выполняет ряд функций, необходимых для обеспечения нормального процесса пищеварения. Соляная кислота создает кислую среду для образования пепсина из пепсиногена. Она обеспечивает также нормальное функционирование этого фермента. Именно такой уровень кислотности обеспечивает денатурацию (потерю структуры) белков пищи, что облегчает работу энзимов. Бактерицидные свойства желудочного сока также обусловлены наличием в его составе соляной кислоты. Далеко не каждый микроорганизм способен выдержать такую концентрацию ионов водорода, которая создается в просвете желудка благодаря работе париетальных клеток.
Железы желудка синтезируют особое вещество - внутренний фактор Кастла. Он необходим для всасывания витамина В 12: внутренний фактор Кастла соединяется с витамином и образовавшийся комплекс переходит из просвета ЖКТ в клетки эпителия тонкой кишки и далее в кровь. В желудке происходит обработка железа соляной кислотой и превращение его в легковсасываемые формы, что играет большую роль в синтезе гемоглобина эритроцитов. При снижении кислотообразующей функции желудка и уменьшении выработки фактора Кастла (при гастритах с пониженной секреторной функцией) довольно часто развивается анемия.
Моторная функция желудка. Благодаря сокращениям мышечной оболочки пища в желудке перемешивается, обрабатывается желудочным соком, переходит в тонкую кишку. Выделяют тонические и перистальтические сокращения. Тонические сокращения приспосабливают желудок к объему поступившей пищи, а перистальтические необходимы для перемешивания и эвакуации содержимого. Последний процесс происходит постепенно. Химус переходит в двенадцатиперстную кишку порциями, по мере нейтрализации соляной кислоты, содержащейся в пищевой кашице секретами печени, поджелудочной железы, кишечным соком. Только после этого сфинктер привратника открывается для следующей порции. Движения мускулатуры в обратном направлении наблюдаются при приеме недоброкачественной пищи, наличии в ней большого количества агрессивных веществ, раздражающих слизистую оболочку. В результате возникает рвотный рефлекс. Пища в желудке человека находится от 1,5 - 2 до 10 ч, в зависимости от ее химического состава и консистенции.
Кроме того, имеют место и так называемые голодные сокращения , которые наблюдаются в пустом желудке с определенной частотой. Считается, что они участвуют в формировании чувства голода.
Особо следует подчеркнуть, что между телом и пилорической частью находится физиологический антральный сфинктер, который разделяет эти части. Он образован за счет тонического сокращения циркулярного слоя мышечной оболочки. Благодаря такому разграничению основные процессы переваривания пищи в желудке происходят выше пилорического отдела (кардиальная часть, дно и тело желудка образуют так называемый пищеварительный мешок). Из пищеварительного мешка переваренная пища небольшими порциями поступает в пилорический отдел, который называют эвакуато-ным каналом. Здесь происходит перемешивание поступившей пищи со слизью, что ведет к существенному уменьшению кислой реакции химуса. Затем пища продвигается в тонкую кишку. Таким образом, в желудке происходят следующие процессы:
1)накопление пищи;
2)механическая обработка пищевых масс (их перемешивание);
3)денатурация белков под воздействием соляной кислоты;
4)переваривание белков под воздействием пепсина;
5)продолжение расщепления углеводов внутри пищевого комкапод действием амилазы слюны (при контакте этого фермента с желудочным соком происходит его инактивация);
6)бактерицидная обработка пищи соляной кислотой;
7)образование химуса (пищевой кашицы);
8)превращение железа в легко всасываемые формы и синтез внутреннего фактора Кастла - антианемическая функция;
9)продвижение химуса в тонкую кишку.
Тонкая кишка
Кишечник состоит из двух отделов: тонкой кишки и толстой кишки (рис. 7.12). Общая длина кишечника составляет 6-8 м. Большую часть его (4-6м) занимает тонкая кишка, intestinum tenue (греч. - enteron). Ее образуют двенадцатиперстная, тощая и подвздошная кишки.
Строение . Двенадцатиперстная кишка , duodenum, - это начальный отдел тонкой кишки. Она относительно небольшой длины (25 - 30 см) и по форме напоминает подкову. Вогнутая ее часть охватывает головку поджелудочной железы. В кишке различают верхнюю, нисходящую, горизонтальную и восходящую части. В нисходящей части открываются общий желчный проток и проток поджелудочной железы.
Значение двенадцатиперстной кишки для организма чрезвычайно велико. В ней химус подвергается ощелачиванию, воздействию желчи, сока поджелудочной железы, кишечного сока. Двенадцатиперстная кишка переходит в тощую кишку.
Тощая кишка , jejunum, и подвздошная кишка , ileum, представляют собой единую трубку, многократно изгибающуюся в брюшной полости. Отчетливой границы между ними нет: примерно 2 / 5 составляет тощая кишка, а 3 / 5 - подвздошная. Последняя переходит в толстую (слепую) в правой подвздошной области.
Стенка тонкой кишки состоит из слизистой , мышечной и серозной оболочек.
Слизистая оболочка выстлана однослойным призматическим эпителием. Ее площадь увеличивается в несколько раз за счет складок , ворсинок и микроворсинок . Циркулярные складки имеются по всей длине тонкой кишки. Они покрыты многочисленными ворсинками (рис. 7.13), которые придают слизистой оболочке бархатистый вид. Ворсинки представляют собой выросты длиной до 1 мм. Число их достигает 10-15 на 1 мм 2 . Основа ворсинки - соединительнотканная строма, которая покрыта снаружи эпителием. В строме расположены кровеносные капилляры и один центральный лимфатический капилляр (центральный млечный сосуд). Через эпителий кишки в них всасываются питательные вещества: в кровеносные капилляры - вода, углеводы и аминокислоты; в лимфатический капилляр - жиры. Микроворсинки представляют собой выросты клеток эпителия, значительно увеличивающие площадь их поверхности. Со стороны полости кишки микроворсинки покрыты гликокаликсом, который представляет собой углеводно-белковый (гликопротеиновый) комплекс, расположенный на поверхности эпителия.
На слизистой оболочке нисходящей части двенадцатиперстной кишки помимо циркулярных имеется одна продольная складка, которая заканчивается большим дуоденальным (Фатеровым) сосочком. На его вершине открывается общий желчный проток (по нему желчь оттекает от печени) и выводной проток поджелудочной железы. В большинстве случаев оба протока объединяются в один.
В слизистой оболочке тонкой кишки расположены скопления лимфоэпителиальной ткани, выполняющие в организме иммунную функцию. Эти скопления представлены единичными лимфоидными узелками, которые расположены преимущественно в тощей кишке, и групповыми лимфоидными узелками (Пейеровы бляшки) - чаще встречаются в подвздошной кишке.
Мышечная оболочка образована двумя слоями (продольным и циркулярным) гладких мышечных клеток. Они осуществляют несколько типов мышечных сокращений тонкой кишки. Маятникообразные движения вызваны попеременным сокращением продольного слоя мышц относительно химуса. Это способствует перемешиванию пищевой кашицы с пищеварительными соками.
Перистальтические сокращения «выдавливают» химус в нижележащие отделы ЖКТ. В тонкой кишке наблюдаются также сокращения ворсинок вдоль своей оси (их укорочение и удлинение). Это способствует «взбалтыванию» химуса, ускоряет всасывание питательных веществ, выталкивает кровь и лимфу с всосавшимися в них веществами из ворсинок в сосуды подслизистой основы. Невсосавшаяся часть пищи переходит в толстую кишку посредством перистальтических сокращений мышц тонкой кишки.
Серозная оболочка покрывает тонкую кишку снаружи. Исключением является двенадцатиперстная кишка, у которой серозная оболочка присутствует лишь на передней стенке. Остальные ее стенки покрыты адвентицией. Тощая и подвздошная кишки подвешены на брыжейке , которая прикрепляется к задней брюшной стенке. Поэтому данный отдел тонкой кишки называется брыжеечным . В составе брыжейки проходят кровеносные и лимфатические сосуды, нервы.
Железы слизистой оболочки тонкой кишки вырабатывают кишечный сок, количество которого достигает 2,5 л в сутки. Его pH составляет 7,2 -7,5, при усилении секреции - 8,5. Сок богат пищеварительными ферментами (более 20), осуществляющими конечный этап расщепления пищевых молекул. Содержащиеся в нем амилаза , лактаза , сахараза , мальтаза расщепляют углеводы. Липаза гидролизует эмульгированные желчью жиры до глицерина и жирных кислот, аминопептидаза расщепляет белки. Последняя «отрезает» концевую аминокислоту от молекул пептидов. Содержащаяся в кишечном соке энтерокиназа способствует превращению неактивного трипсиногена панкреатического сока в активный трипсин.
В тонкой кишке возможно одновременно и полостное, и пристеночное (мембранное) пищеварение. Полостное пищеварение происходит за счет взаимодействия питательных веществ с ферментами, свободно «плавающими» в просвете желудочно-кишечного тракта. Последние поступают туда в составе пищеварительных соков. Пристеночное пищеварение идет при участии ферментов, фиксированных в гликокаликсе эпителия пищеварительного тракта. Концентрация энзимов здесь больше, их активные центры обращены в просвет кишки, поэтому питательные вещества более часто контактируют с ними. Следовательно, этот тип пищеварения более эффективен. Детально описал пристеночное пищеварение русский ученый А. М. Уголев.
Активация секреции кишечного сока происходит рефлекторно при контакте химуса со стенкой кишки. Нервная регуляция выделения кишечного сока осуществляется благодаря действию симпатической и парасимпатической систем. Парасимпатические нервные волокна несут к тонкой кишке импульсы, активирующие ее секрецию и перистальтику, а симпатические - тормозящие. Следует упомянуть, что мышечная ткань в стенке тонкой кишки обладает определенной степенью автоматизма и вегетативная нервная система оказывает лишь коррегирующее влияние. Гормоны - адреналин и норадреналин - угнетают секрецию и моторику; мотилин и ацетилхолин - стимулируют.
Состав сока зависит от химического состава пищи. Так, преимущественно углеводная диета сопровождается повышением концентрации ферментов, расщепляющих сахара. Жирная пища вызывает увеличение активности липазы.
Значение для организма тонкой кишки чрезвычайно велико. В ней происходит действие на пищевую кашицу желчи, сока поджелудочной железы и кишечного сока. Здесь большая часть питательных веществ всасывается в кровь и лимфу. Непереваренный же химус поступает в толстую кишку.
Таким образом, в тонкой кишке происходят следующие процессы:
1)перемешивание химуса;
2)эмульгирование жиров под действием желчи;
3)переваривание белков, жиров и углеводов под воздействием ферментов, содержащихся в кишечном и панкреатическом соках;
4)всасывание воды, питательных веществ, витаминов и минеральных солей;
5)бактерицидная обработка пищи за счет лимфоидных образований слизистой оболочки;
6)эвакуация непереваренных веществ в толстую кишку.
Печень
Строение. Печень, jecor (греч. - hepar), - паренхиматозный орган, расположенный в брюшной полости, преимущественно в правом подреберье. В норме ее нижний край не выступает из-под реберной дуги. Это самая крупная железа внешней секреции в человеческом организме. Масса ее достигает 1,5-1,7 кг. Печень состоит из двух долей: правой и левой , разделенных серповидной связкой. Правая доля в 3-4 раза больше левой (рис. 7.14).
В печени выделяют две поверхности: диафрагмальную и висцеральную , а также нижний и задний края. Ди