Пищеварение Пищеварительная система, представляет собой систему органов, деятельность которых направлена на осуществление механического и химического пищеварения. Пищеварение - совокупность физико-химических процессов пищеварительного тракта, в результате которых из пищи образуются питательные вещества. Механическое пищеварение заключается в измельчении пищи, а химическое - расщеплении полимеров до мономеров. Механическая обработка пищи осуществляется с помощью зубов, а также мышечного компонента пищеварительного тракта. Химическая обработка - за счет особых биологически активных веществ - ферментов. Ферменты образуются в клетках железистого эпителия пищеварительных желез. Ферменты Ферменты (лат. fermentum - «закваска») или энзимы (греч. en - приставка, означающая нахождение внутри + zyme - закваска, дрожжи) - сложные белковые соединения, которые ускоряют химические реакции в живых системах (в пищеварительном тракте - реакции расщепления). Каждый фермент активен в определенной среде, в зависимости от кислотности: к примеру, ферменты желудка, активные в кислой среде, попадая в кишечник - в слабощелочную среду, теряют свою активность. Потеря ферментами активности связана с изменением конформации белковых молекул (ферментов) в зависимости от среды (лат. conformatio - форма, построение; пространственное расположение атомов в молекуле). Денатурация (лат. de - отсутствие, отмена + лат. natura - природные свойства) процесс нарушения нативной конформации биологических макромолекул (нативная от лат. nativus - врoждённый) . При нагревании ферментов (белков) начинаются процессы необратимой денатурации и потери активности: температурный оптимум ферментов организма человека 36-39°C. Низкие температуры (даже очень низкие) вызывают обратимую денатурацию белков. После охлаждения в нормальных условиях белки способны восстановить свою структуру и активность. Ротовая полость Ротовая полость является началом пищеварительной системы. Верхняя стенка ротовой полости образована мягким небом (складка слизистой оболочки, разделяющая полость рта и глотку) и твердым небом (костная стенка, разделяющая ротовую и носовую полости). Передние и задние небные дужки мягкого неба ограничивают тонзиллярную нишу (лат. tonsilla - миндалина), в которой располагается орган иммунной системы - небная миндалина, образованная лимфоидной тканью. На границе ротовой полости и глотки имеется скопление лимфатических структур, в его состав входят различные миндалины (небная, глоточная, трубная, язычная). Миндалины - важная часть иммунитета: они помогают бороться с микробами и могут увеличиваться в размерах при различных заболеваниях. В совокупности миндалины образуют лимфатическое глоточное кольцо. Пищеварение начинается уже в ротовой полости. Здесь в результате жевательных движений нижней челюсти (относительно неподвижной верхней челюсти) пища измельчается. Нельзя недооценивать важность этого процесса, так как именно тщательное пережевывание пищи является залогом ее дальнейшего успешного переваривания. Жевание обеспечивает: o o Измельчение пищи Стимуляцию рефлекторного отделение слюны o o Перемешивание пищи и слюны, ослизнение и формирование пищевого комка Стимуляцию моторной и секреторной деятельности ЖКТ (опыты И.П. Павлова) Зубы В норме у человека от 28 до 32 зубов (отсутствие зубов мудрости является вариантом нормы: зубы мудрости - рудименты). Первый комплект зубов человека называется - молочные зубы, с 6-7 лет до 12-13 они заменяются постоянными зубами. Зубная формула человека записывается 2123. Такая формула означает, что на одной половине (!) челюсти находятся 2 резца, 1 клык, 2 малых коренных зуба (премоляра) и 3 больших коренных зуба (моляра - от лат. molares - коренные). Корни зубов погружены в альвеолярные лунки верхней и нижней челюстей. Альвеола - от лат. alveolus - ячейка, углубление. Зуб состоит из трех частей: коронки, шейки и корня. Снаружи коронка зуба покрыта эмалью, под эмалью располагается дентин - костное вещество зуба. Цемент (лат. cementum - битый камень) - специфическая костная ткань, покрывающая корень и шейку зуба человека. Пульпа (лат. pulpa- мякоть, мясистая часть) - рыхлая волокнистая соединительная ткань. Пульпа заполняет полость зуба, содержит большое количество нервных окончаний, кровеносных и лимфатических сосудов. Эмаль развивается из эктодермы; дентин, цемент и пульпа - из мезодермы (в рамках школьного курса), если академически точно - из мезенхимы (мезенхима частично образуется из мезодермы). Эмаль - внешняя защитная оболочка коронковой части зубов человека, представляет собой затвердевшие выделения эпителиальных клеток, покрывающих коронку зуба. Чередование холодного и горячего может привести к нарушению целостности эмали: в ней возникают трещины. Через дефекты эмали (стертости, повреждения) происходит инфицирование основного - костного вещества зубов дентина; распространение инфекционного процесса ведет к развитию кариеса. Слюнные железы У человека имеется 3 пары крупных слюнных желез: околоушная, подчелюстная и подъязычная, выделяющие секрет - слюну. Помимо механической обработки, пища в ротовой полости обрабатывается ферментами, содержащимися в секрете слюнных желез: амилазой и мальтазой. Они гидролизуют углеводы, содержащиеся во рту, к примеру, амилаза расщепляет крахмал до олигосахаридов различной длины. Секрет слюнных желез содержит муцин - слизистый компонент, который способствует образованию пищевого комка. Важно помнить, что ротовая полость контактирует с внешней средой, и сюда постоянно попадают микробы: вирусы, бактерии. Для нейтрализации микробов в слюне имеется лизоцим - бактерицидное вещество. Запомните важный момент, который пригодится в дальнейшем: если пища находится в ротовой полости и раздражает рецепторы языка, то выделение слюны безусловный рефлекс. Если же слюна выделяется в ответ на внешний вид, запах пищи (но ее нет в ротовой полости), то такой рефлекс считается условным. В ротовой полости расположен орган вкуса - вкусовые луковицы. Вкусовые луковицы - комплексы клеток, которые содержат хеморецепторы. На языке вкусовые луковицы лежат внутри вкусовых сосочков языка. Спешу опровергнуть миф, который гласит, что разные участки языка различают только определенные вкусовые ощущения - сладкое, горькое, соленое, кислое. На самом деле внутри каждого вкусового сосочка имеются разные типы вкусовых луковиц, поэтому такая точка зрения неверна. Заболевания Кариес (от лат. caries - гниение) - патологический процесс, заключающийся в разрушении твердых тканей зуба вследствие дистрофического (нарушение питания) или инфекционного процесса в кости или надкостнице. Кариес зубов - одно из самых распространенных заболеваний человека. Широко известна ангина - инфекционное заболевание, протекающее в виде острого воспаление глоточного кольца (чаще всего поражаются небные миндалины). Они увеличиваются в размерах, могут покрываться пленкой, гноем. Глотка Сформировавшийся в ротовой полости пищевой комок перемещается языком в направлении ротоглотки. Перемещаясь, пищевой комок попадает на корень языка и раздражает его рецепторы, после чего запускается механизм глотания. Глотание - сложно-рефлекторный мышечный акт, в результате которого пищевой комок проталкивается из ротоглотки в пищевод, после чего достигает желудка. При глотании надгортанник рефлекторно закрывает вход в гортань, чтобы частицы пищи не попали в дыхательную систему. Пищевод и желудок Пищевод Пищевод - часть пищеварительного канала, полая мышечная трубка длиной 25-30 см, по которой пища из глотки поступает в желудок. Стенки пищевода содержат мышечный слой: верхняя треть пищевода образована преимущественно поперечнополосатой (скелетной) мышечной тканью, средняя треть и поперечнополосатой, и гладкой, нижняя треть - преимущественно гладкой мышечной тканью. При сокращении мышц пищевой комок проталкивается к желудку. В пищеводе имеются два сфинктера (жома), первый - на границе глотки и пищевода, второй - разделяет пищевод и желудок. Сфинктер (от греч. sphinkter от sphingo - сжимаю) - кольцевая мышца позвоночных, способная сужать и расширять переход из одного органа (части органа) в другой. Желудок Желудок - расширенный отдел пищеварительной трубки, следующий за пищеводом. Здесь пища находится 1,5-2 часа (депонируется) и подвергается химической переработке. Желудок способен сокращаться благодаря наличию в его стенке мышечного компонента, эти сокращения приводят к перемешиванию пищи с желудочным соком - образуется химус. Место перехода пищевода в желудок называется кардия, к ней прилежит кардиальный отдел желудка. Верхняя часть желудка называется дном (вот такие сюрпризы иногда случаются в анатомии)). Место перехода желудка в тонкую кишку называется привратником. Прилегающую к привратнику часть желудка называют пилорической частью, а прилегающую к кардии - кардиальной. У желудка имеется два изогнутых края - малая кривизна и большая кривизна. В желудке белки перевариваются под действием активного фермента - пепсина, который расщепляет огромные молекулы белков до полипептидов - крупных частей белков. Пепсин активен в кислой среде, которую в желудке создает соляная кислота HCl (при ее участии происходит активация пепсина из пепсиногена). Соляная кислота имеет и свои минусы - она создает агрессивную кислую среду, которая может повредить клетки желудка. С целью предотвращения такого явления в желудке выделяется муцин - он образует слизь на поверхности желудка и препятствует повреждающему действию соляной кислоты на эпителий желудка. Переваренная в желудке масса, химус, далее направляется в тонкий кишечник. Опыт И.П. Павлова При изучении ротовой полости мы уже обсудили, что слюноотделение в ротовой полости происходит безусловно - при раздражении рецепторов в ротовой полости, а условно - слюноотделение возникает в ответ на внешний вид, запах пищи. Павлов И.П. занимался изучением состава и секреции желудочного сока, его всемирно известный опыт с собакой заслуживает нашего особого внимания. Опыт состоял в перерезке пищевода и выведения его наружу из шеи, в результате пища из пищевода попадала не в желудок, а во внешнюю среду: этот опыт называется также "мнимым кормлением". Несмотря на то, что пища не достигала желудка, секреция желудочного сока начиналась и достигала 1/4 от нормального количества. При перерезке нервов, иннервирующих желудок, секреция прекращалась полностью. Таким образом, было доказано, что регуляция секреции желудочного сока зависит от нервной стимуляции клеток слизистой оболочки желудка. Когда пища попадает в ротовую полость, от вкусовых луковиц языка по нервам поступают импульсы в продолговатый мозг, в центры блуждающих нервов - которые стимулируют секреторные клетки желудка. Проводились также опыты с перекрестным кровообращением, где был выявлен эндокринный фактор секреции желудочного сока - гормон гастрин. В таком опыте кровеносную систему одной собаки соединяли с системой другой собаки. В случае если первая собака начинала прием пищи, то у другой активировалась секреция желудочного сока. Выделение гастрина эндокринными клетками желудка начинается при раздражении пищей рецепторов непосредственно в желудке. Гастрин резко усиливает секрецию желудка, фаза, в которую он начинает выделяться, желудочная. Подведем итог наших рассуждений. Секреция желудочного сока обусловлена нервными и гуморальными (от лат. humor - влага) механизмами. Первая фаза секреции - условно-рефлекторная, возникает в ответ на запах и внешний вид пищи. Когда пища попадает в ротовую полость начинается следующая - безусловнорефлекторная фаза, при которой нервные импульсы от вкусовых луковиц языка возбуждают центры блуждающих нервов в продолговатом мозге, что приводит к более активной секреции желудочного сока. При попадании пищи в желудок начинается желудочная фаза секреции, в ходе которой в кровь попадает гормон гастрин, резко усиливающий желудочную секрецию. Заболевания Широко распространенное заболевание, о котором не могу не упомянуть - гастрит (от греч. gaster - желудок). Гастрит - воспалительные изменения в слизистой оболочке желудка. Иногда причина гастрита - бактериальная, гастрит может быть спровоцирован бактерией Helicobacter pyolri. Однако нельзя забывать тот факт, что у 90% носителей Helicobacter pylori не вызывает никаких симптомов гастрита. Тонкая и толстая кишка Тонкая кишка Из желудка химус (пищевая кашица) попадает в тонкую кишку следующий за желудком отдел пищеварительного тракта, длиной 5-6 метров у взрослого человека. В составе тонкой кишки выделяют три отдела: o o o Двенадцатиперстная кишка Тощая кишка Подвздошная кишка Среда в тонкой (и толстой кишке) - слабощелочная. В ней активируются ферменты кишечника, а ферменты желудка, активные в кислой среде, попав в полость кишки, инактивируются, так как данная среда меняет конформацию их молекул, и они теряют способность расщеплять пищевые частицы. В тонкой кишке пищеварение представлено двумя видами: пристеночное и полостное. Полостное пищеварение осуществляется в полости тонкой кишки, где ферменты действуют на пищевую массу (на крупные молекулы - полимеры). После того как крупные молекулы расщепляются на более мелкие (олигомеры), становится возможен следующий этап - пристеночное пищеварение, которое осуществляется на наружной мембране клеток слизистой тонкой кишки. Слизистая тонкой кишки отличается наличием особых выростов - ворсинок, которые многократно увеличивают площадь всасывания. После полостного, а затем и пристеночного пищеварения образуются мономеры - мельчайшие частицы пищи, которые всасываются в кровь (в отличие от крупных полимеров). Запомните две основные функции тонкой кишки: 1. Пищеварение o Полостное - в полости кишки o Пристеночное - на поверхности эпителия ворсинок 2. Всасывание В тонкой кишке окончательно перевариваются все вещества: белки, жиры и углеводы. Это происходит благодаря кишечным сокам, соку поджелудочной железы и желчи печени - в совокупности здесь присутствуют все необходимые для пищеварения ферменты. Всасывание мономеров ворсинками тонкой кишки происходит неодинаково. Аминокислоты, образованные в результате расщепления белков, и простые углеводы всасываются в кровь, а глицерин и жирные кислоты, образованные в результате расщепления жиров, - в лимфу. Лимфатическая система соединяется с кровеносной, поэтому жиры в итоге все равно окажутся в крови. Мышечная стенка тонкой кишки обеспечивает его моторную функцию (лат. mōtor — приводящий в движение). Внутри тонкой кишки пища перемешивается, растирается и постепенно перемещается по направлению к следующему отделу пищеварительной системы - толстой кишке. Перемещение пищи происходит благодаря сокращению мускулатуры одних участков кишки, и расслаблению других: возникают перистальтические волны. Толстая кишка Состоит из слепой, ободочной (восходящей, поперечной, нисходящей, сигмовидной) и прямой кишки. Толстая кишка - конечный отдел пищеварительного тракта, длиной около 1,5 м. Участие в пищеварении толстой кишки незначительно и происходит преимущественно за счет ферментов, попавших в нее из тонкой кишки. От слепой кишки отходит червеобразный отросток - аппендикс, воспаление которого называется аппендицит. При нормальном пищеварении большая часть расщепленных белков, жиров и углеводов всасываются в тонкой кишке. В толстую кишку поступают непереваренные остатки вместе с растительной клетчаткой, которая ферментами человека не расщепляется. Организм человека и других животных для расщепления клетчатки прибегает к необычному маневру. Он вступает в симбиоз с миллионами бактерий, которые заселяют нашу толстую кишку: образуется микрофлора кишечника. Благодаря бактериям в толстой кишке успешно происходит расщепление растительной клетчатки (целлюлозы). Бактерии синтезируют витамин K, участвующий в процессе свертывания крови. В толстой кишке происходит гниение белков и разрушение не всосавшихся ранее аминокислот. Также здесь происходит формирование каловых масс и всасывание воды: за сутки в толстой кишке всасывается около 4 литров жидкости. В состав каловых масс входят: бактерии (до 50% массы), непереваренные остатки пищи, отмершие клетки эпителия. Темный цвет калу придают распавшиеся желчные пигменты. Достигнув конечного отдела прямой кишки, каловые массы накапливаются и растягивают ее стенки, что является причиной возникновения позыва к дефекации. Этот процесс находится под контролем коры больших полушарий и происходит произвольно, о чем свидетельствует возможность его контролировать. Толстый кишечник выполняет следующие важные функции: 1. За счет микрофлоры o Расщепление клетчатки o Разрушение не всосавшихся аминокислот Синтез витамина K 2. Всасывание воды 3. Формирование каловых масс o Пищеварительные железы К пищеварительным железам относятся слюнные, железы желудка, печень и поджелудочная железа, железы кишечника. Поджелудочная железа Это железа смешанной секреции, часть ее клеток выделяет гормоны инсулин и глюкагон в кровь. Об эндокринной части мы поговорим в соответствующем разделе, а сейчас займемся изучением экзокринной части поджелудочной железы, которая секретирует пищеварительный сок, имеющий слабощелочную среду (pH = 9). Анатомически в поджелудочной железе выделяют головку, тело и хвост. Название "поджелудочная" обусловлена тем, что данная железа лежит позади желудка. Проток поджелудочной железы соединяется с общим желчным протоком, идущим от печени и желчного пузыря, и открывается в двенадцатиперстную кишку большим сосочком (фатеровым). Сок поджелудочный железы, или панкреатический сок (от лат. pancreas поджелудочная железа) содержит пищеварительные ферменты на все виды пищевых веществ: белки, жиры и углеводы. Ферменты поджелудочной железы: 1. На углеводы - мальтаза, сахараза, лактаза Расщепление углеводов идет до мономера глюкозы, который всасывается в кровь. 2. На белки - трипсин, химотрипсин Расщепление белков идет до аминокислот, которые всасываются в кровь. 3. На жиры - липаза Липаза расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в лимфу. 4. На нуклеиновые кислоты - нуклеаза Нуклеаза расщепляют нуклеиновые кислоты. Важно отметить, что воздействие липазы на жиры возможно только после их предварительного эмульгирования желчью печени. Таким образом, ферменты поджелудочной железы и печень работают в тесной взаимосвязи. Печень Является самой крупной железой человека, расположена под диафрагмой, в правом подреберье. Желчный пузырь прилежит к печени и служит для накопления секрета печени - желчи. Обращаю ваше особое внимание: желчь вырабатывается только печенью, в желчном пузыре происходит лишь ее накопление. Если химус отсутствует в кишке, то желчь направляется в желчный пузырь и депонируется там. В случае если химус находится в кишке, то желчь по протокам поступает в просвет кишки и эмульгирует жиры. Жиры, поступившие в кишечник, напоминают гигантские жировые шары (как капли растительного масла), к которым не могут подобраться ферменты. Желчь, синтезируемая в печени, разбивает эти гигантские капли на маленькие, после чего липаза (фермент поджелудочной железы) может легко расщеплять жиры до глицерина и жирных кислот. Желчь придает каловым массам характерный цвет из-за желчного пигмента билирубина, образующегося при разрушении эритроцитов (красные кровяные тельца). Основные функции печени: 1. Пищеварительная железа Печень секретирует желчь, которая эмульгирует жиры 2. Участвует в обмене белков, жиров и углеводов В печени накапливается гликоген - запасное питательное вещество животных, образуется мочевина - конечный продукт белкового обмена (в дальнейшем выводится почками), происходит синтез холестерина (жировой обмен) 3. Кроветворная - в эмбриональном периоде в печени появляются эритроциты 4. Депо крови В состоянии покоя у человека циркулирует не вся кровь, часть ее находится в печени (депо крови), и эта часть оказывается изолированной от общего кровотока. При повышении потребности в кислороде кровь из депо устремляется в кровеносную систему 5. Барьерная Венозная кровь с поступившими в кишечник веществами, в их числе и образовавшиеся в результате гниения белков токсичные вещества, поступает в печень, где очищается от ядовитых компонентов и лекарств. Кроме того, печень - барьер, через который не проходят микроорганизмы - инфекционные агенты Заболевания Цирроз - хроническое необратимое заболевание печени. Протекает с сильными болями и мучениями, приводит к смерти в среднем через 2-4 года. Единственный способ вылечить пациента - трансплантация печени.
