Научная работа: Основные пищеварительные процессы

В общем случае физические и физико-химические изменения пищи заключаются в ее размельчении, перемешивании, набухании, частичном растворении, образовании суспензий и эмульсий; химические измене­ния связаны с рядом последовательных стадий расщепления основных нутриентов.

Процесс разрушения (деполимеризация) природных полимеров осуществляется в организме путем ферментативного гидролиза с по­мощью пищеварительных (гидролитических) ферментов, именуемых гидролазами.

Деполимеризуются только макронутриенты (белки, жиры, углеводы). В деполимеризации участвуют три группы гидролаз: протеазы (фермен­ты, разрушающие белки), липазы (ферменты, расщепляющие жиры), амилазы (ферменты, расщепляющие углеводы).

Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищева­рительных желез и поступают внутрь пищеварительного тракта вместе со слюной и пищеварительными соками — желудочным, поджелудоч­ным и кишечным, объем выделения которых составляет у человека око­ло 7 литров в сутки.

Процесс образования и выделения специальными железами организ­ма особых активных веществ (секретов) называется секрецией.

Наряду с ферментами, являющимися катализаторами биохимических процессов расщепления пищевых веществ, в состав пищеварительных соков входят вода, различные соли, а также слизь, способствующая луч­шему передвижению пищи.

Одной из ключевых биологических закономерностей, определяющих процессы ассимиляции пищи, является правило соответствия: ф е р м е н —

тные наборы организма находятся в соответствии с химическими структурами п и щ и; нарушение этого соответ­ствия служит причиной многих заболеваний. Общие представления об этом соответствии иллюстрирует таблица 12.1.

В действительности, для эффективного пищеварения необходим на­бор обеспечивающих комплексное действие ферментов, которые выра­батываются пищеварительными железами в зависимости от состава по­глощаемой пищи.

Основные отделы пищеварительного канала (пищевод, желудок и кишечник) имеют три оболочки:

—внутреннюю слизистую, с расположенными в ней железами, выде-­
ляющими слизь, а в отдельных органах — и пищеварительные соки;

—среднюю мышечную, сокращение которой обеспечивает прохож­-
дение пищевого комка по пищеварительному каналу;

— наружную серозную, которая выполняет роль покровного слоя.
Последовательные этапы переваривания и всасывания макронутри-

ентов в желудочно-кишечном тракте представлены на рис. 12.3.

В ротовой полости основными процессами переработки пищи явля­ются измельчение, смачивание слюной и набухание. В результате этих про­цессов из пищи формируется пищевой комок. Продолжительность пере­работки пищи в полости рта 15—25 с. Помимо указанных физических и физико-химических процессов, в ротовой полости под действием слюны начинаются химические процессы, связанные с деполимеризацией.

В слюне человека, представляющей собой пищеварительный сок с близким к нейтральному значением рН, содержатся ферменты, вызыва­ющие расщепление углеводов (см. табл. 12.1).

Из-за слишком короткого пребывания пищи во рту, полного расщеп­ления крахмала до глюкозы здесь не происходит, образуется смесь, со­стоящая, главным образом, из олигосахаридов.

Пищевой комок с корня языка через глотку и пищевод попадает в желудок, который представляет собой полый орган объемом в норме око­ло 2 л со складчатой внутренней поверхностью, вырабатывающей слизь и поджелудочный сок.

В желудке пищеварение продолжается в течение 3,5-10,0 ч. Здесь про­исходят дальнейшее смачивание и набухание пищевого комка, проник­новение в него желудочного сока, свертывание белков, створаживание молока. Наряду с физико-химическими, начинаются химические про­цессы, в которых участвуют ферменты желудочного сока.

Чистый желудочный сок, выделение которого зависит от количества и состава пищи и соответствует 1,5-2,5 л/сут, представляет собой бес­цветную прозрачную жидкость, содержащую соляную кислоту в концен­трации 0,4-0,5% (рН 1-3).

Функции соляной кислоты связаны с процессами денатурации и раз­рушения белков, создания оптимума рН для пепсиногенов, подавления роста патогенных бактерий, регуляции моторики, стимуляции секреции энтерокиназы.

Процессы денатурации белков в последующем облегчают действие протеаз.

В желудке работают три группы ферментов: а) ферменты слюны — амилазы, которые действуют первые 30—40 с — до появления кислой сре­ды; б) ферменты желудочного сока — протеазы (пепсин, гастриксин, желатиназа), расщепляющие белки до полипептидов и желатина; в) ли­пазы, расщепляющие жиры.

Расщеплению в желудке подвергается примерно 10% пептидных свя­зей в белках, вследствие чего образуются продукты, растворимые в воде. Продолжительность и активность действия липаз невелики, поскольку они обычно действуют только на эмульгированные жиры в слабощелочной среде. Продуктами деполимеризации являются неполные глицериды.

Из желудка пищевая масса, имеющая жидкую или полужидкую кон­систенцию, поступает в тонкий кишечник (общая длина 5—6 м), верхняя часть которого называется двенадцатиперстной кишкой (в ней процес­сы ферментативного гидролиза наиболее интенсивны).

В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию трех видов пищеварительных соков, которыми являются сок поджелудочной железы (поджелудочный или панкреатический сок), сок, вырабатываемый клет-

ками печени (желчь) и сок, вырабатываемый слизистой оболочкой самой кишки (кишечный сок). В состав поджелудочного сока входят комплекс ферментов и бикарбонаты, создающие щелочную среду (рН 7,8 — 8,2).

По мере поступления в двенадцатиперстную кишку поджелудочного сока, в ней идет нейтрализация соляной кислоты и повышение рН. У человека рН среды в двенадцатиперстной кишке колеблется в пределах 4,0—8,5. Здесь работают ферменты поджелудочного сока, к которым от­носятся протеазы, расщепляющие белки и полипептиды (трипсин, хи-мотрипсин, карбоксипептидазы, аминопептидазы), липазы, расщепля­ющие жиры, эмульгированные желчными кислотами, амилазы, закан­чивающие полное расщепление крахмала до мальтозы, а также рибонук-леаза и дезоксирибонуклеаза, расщепляющие РНК и ДНК.

Секреция поджелудочного сока начинается через 2-3 мин после при­ема пищи и продолжается 6—14 ч, т. е. в течение всего периода пребыва­ния пищи в двенадцатиперстной кишке.

Установлено, что ферментный состав поджелудочного сока изменя­ется в зависимости от характера питания, например при жирной пище увеличивается активность липазы и наоборот.

Помимо поджелудочного сока, в двенадцатиперстную кишку из желч­ного пузыря поступает желчь, которую вырабатывают клетки печени. Она имеет слабощелочное значение рН и поступает в двенадцатиперстную кишку через 5—10 мин после приема пищи. Суточное выделение желчи у взрослого человека составляет 500—700 мл. Желчь обеспечивает эмуль­гирование жиров, растворение продуктов их гидролиза, активацию пан­креатических и кишечных ферментов, регуляцию моторики и секреции тонкого кишечника, регуляцию секреции поджелудочной железы, регу­ляцию желчеобразования, нейтрализацию кислой среды и инактивацию трипсина. Кроме того, она участвует во всасывании жирных кислот, об­разуя с ними растворимые в воде комплексы, которые всасываются в клет­ки слизистой кишечника, где происходит распад комплексов и поступ­ление кислот в лимфу.

Третьим видом пищеварительного сока в двенадцатиперстной кишке является сок, вырабатываемый ее слизистой оболочкой и называемый кишечным соком.

Ключевым ферментом кишечного сока является энтерокиназа, кото­рая активизирует все протеолитические ферменты, содержащиеся в под­желудочном соке в неактивной форме. Помимо энтерокиназы, в кишеч­ном соке содержатся ферменты, расщепляющие дисахариды до моноса­харидов.

Итак, в полости двенадцатиперстной кишки под действием фермен­тов, секретируемых поджелудочной железой, происходит гидролитиче­ское расщепление большинства крупных молекул — белков (и продук-

тов их неполного гидролиза), углеводов и жиров. Из двенадцатиперст­ной кишки пища переходит в конец тонкого кишечника.

В тонком кишечнике завершается разрушение основных компонен­тов пищи. Кроме полостного пищеварения, в тонком кишечнике проис­ходит мембранное пищеварение, в котором участвуют те же группы фер­ментов, расположенные на внутренней поверхности тонкой кишки. В состав панкреатических ферментов в пристеночном пищеварении вхо­дят амилазы, трипсин и химотрипсин. Особую роль этот вид пищеваре­ния играет в процессах расщепления дисахаридов до моносахаридов и пептидов до аминокислот. В тонком кишечнике происходит заключи­тельный этап пищеварения — всасывание питательных веществ (продук­тов расщепления макронутриентов, микронутриентов и воды).

На внутренней поверхности кишечника расположено множество скла­док с большим количеством пальцевидных выступов — ворсинок, каж­дая из которых покрыта эпителиальными клетками, несущими много­численные микроворсинки. Такое строение, увеличивающее площадь поверхности тонкого кишечника до 180 м2, обеспечивает эффективное всасывание образовавшихся низкомолекулярных соединений. Через по­верхность ворсинок продукты пищеварения транспортируются в эпите­лиальные клетки, а из них — в капилляры кровеносной системы и в лим-

фатические сосуды, расположенные в стенках кишечника.

Представление о строении ворси­нок, расположенных на внутренней по­верхности тонкого кишечника, можно составить с помощью схемы, изобра­женной на рис. 12.4.

Подсчитано, что за час в тонком ки­шечнике может всасываться до 2—3 л жидкости, содержащей растворенные пи­тательные вещества.

Подобно пищеварительным, транс­портные процессы в тонком кишечнике распределены неравномерно. Всасывание минеральных веществ, моносахаридов и частично жирорастворимых витаминов происходит уже в верхнем отделе тонкого кишечника. В среднем отделе всасывают­ся водо- и жирорастворимые витамины, мономеры белков и жиров, в нижнем — происходит всасывание витамина В12 и со­лей желчных кислот.

В толстом кишечнике, длина которого составляет 1,5—4,0 м, пище­варение практически отсутствует. Здесь всасываются вода (до 95%), соли, глюкоза, некоторые витамины и аминокислоты, продуцируемые кишечной микрофлорой (всасывание составляет всего 0,4—0,5 л в сут­ки). Толстый кишечник является местом обитания и интенсивного раз­множения различных микроорганизмов, потребляющих непереваривае-мые остатки пищи, в результате чего образуются органические кислоты (молочная, пропионовая, масляная и др.), газы (диоксид углерода, ме­тан, сероводород), а также некоторые ядовитые вещества (фенол, индол и др.), обезвреживающиеся в печени.

Кишечная микрофлора является важным органом вторичного пере­варивания пищи и формирования каловых масс, который, в соответствии с теорией адекватного питания, во многом обеспечивает возможность ши­рокого варьирования рациона питания и устойчивость к новым видам пищи.

Ключевыми функциями кишечной микрофлоры являются:

—синтез витаминов группы В, фолиевой и пантотеновой кислот, вита­-
минов Н и К;

—метаболизм желчных кислот с образованием, в отличие от патогенной
микрофлоры, нетоксичных метаболитов;

—утилизация в качестве питательного субстрата некоторых токсичных
для организма продуктов пищеварения;

—стимуляция иммунной реактивности организма.

Чтобы жить, человеку нужно питаться — поглощать вещества, которые снабжают его АТФ. Химики подразделяют питательные вещества на три группы: белки, жиры и углеводы. Все они состоят из атомов углерода, кислорода и водорода (белки содержат еще и азот). Эти атомы образуют характерные структурные группы. Жиры, например, сложены из таких элементов, как глицерин и жирные кислоты; сложные углеводы состоят прежде всего из глюкозы, фруктозы и галактозы. Белки — это комбинации двадцати с лишним аминокислот.

Наша пища включает сложные питательные вещества. В них содержатся простые элементы, но их надо сначала извлечь, ведь наш организм не усваивает сложные соединения. Поэтому пища разлагается на отдельные составляющие — жирные кислоты, глицерин, аминокислоты и моносахариды, или простые углеводы. Процесс этот называется пищеварением.

Как работают органы пищеварения

Пищеварение начинается во рту. Здесь зубы перемалывают пищу, и мелкие кусочки смешиваются со слюной. Слюна — это пищеварительный сок, выделяемый слюнными железами, расположенными около ушных раковин, под языком и нижней челюстью. Слюна содержит амилазу — фермент, который разлагает длинные цепочки углеводов на небольшие звенья. Тем временем кашицу, смоченную слюной, подхватывают мышцы глотки и проталкивают ее в пищевод — мышечную трубку длиной около 30 см. Здесь кашица спрессовывается и устремляется в желудок. Желудок представляет собой мышечную камеру объемом 2 — 3 л, расположенную под левым куполом диафрагмы.

1. Верхняя губа; 2. Нёбно-глоточная дужка; 3. Нёбно-язычная дужка; 4. Глотка; 5. Язык; 6. Нижняя губа; 7. Нёбная миндалина; 8. Нёбный язычок; 9. Нёбо

Так выглядит полость рта взрослого человека.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

Верхняя и нижняя губы закрывают два ряда зубов, растущих на верхней и нижней челюстях. В каждом ряду — 16 зубов. За нижним рядом находится подвижный орган — язык. Над его корнем нависают две нёбные дужки, которые образуют вход в глотку. Между дужками, слева и справа, расположены две нёбные миндалины. Они защищают организм от возбудителей заболеваний, стремящихся проникнуть через рот. Нёбо — покрытая слизистой оболочкой костно-хрящевая перегородка, которая отделяет полость рта от лежащей над ней полости носа, — образует купол поверх нёбных дужек.

Клетки его желез выделяют соляную кислоту и пепсин. Пепсин — это фермент, расщепляющий белки. Он принимается за работу лишь при определенном количестве соляной кислоты и очень быстро расправляется с длинными белковыми цепочками. Когда желудок ритмично сжимается, пища, соляная кислота и пепсин тщательно перемешиваются в нем. Долго ли длится этот процесс? Все зависит от того, как быстро переваривается пища в кислотной «ванне». Скажем яйцо, сваренное всмятку, — примерно за час; бифштекс, черный хлеб или жареный картофель — за три с лишним; свиное жаркое — за шесть часов, а сардины в масле — девять часов подряд. После этого запирательная мышца открывает выходное отверстие желудка и кислая полужидкая кашица небольшими порциями сбрасывается в двенадцатиперстную кишку. Двенадцатиперстной кишкой называется начальный отдел тонкой кишки. Если общая длина тонкой кишки составляет 6 м, то длина двенадцатиперстной кишки — всего 25 см. Тем не менее она играет важную роль. Сюда выходят протоки двух крупных пищеварительных желез: печени и поджелудочной железы. Здесь выделяемые ими пищеварительные соки — желчь и поджелудочный сок смешиваются с полужидкой кашицей. Желчь — это оливково-зеленая волокнистая масса. Вырабатывает ее печень. Оттуда она поступает в желчный пузырь — мышечный мешочек величиной со сливу. Здесь желчь накапливается и сгущается. Как только кислая кашица, извергнутая желудком, соприкоснется со слизистой оболочкой двенадцатиперстной кишки, она выбрасывает в кровь гормон холе-цистокинин. В считанные секунды он, подхваченный кровью, попадает в желчный пузырь и заставляет его сжаться.

Тут же из желчного пузыря начинает сочиться желчь.

Гормонами называются биологически активные вещества, которые передают сообщения от одних органов тела к другим с помощью кровеносной системы и стимулирует их взаимное влияние. Слово гормон происходит от греческого гормао, что значит «возбуждаю». Их так назвали потому, что они возбуждают, усиливают работу других органов. Вырабатывают гормоны железы, у которых нет выводных протоков, как, например, у сальных или потовых желез. Их секреты, то есть гормоны, всасываются прямо в кровь. Поэтому эти железы называются железами внутренней секреции.

Пища через рот и пищевод попадает в желудок, а оттуда в тонкую и толстую кишки. По пути она распадается на составные части. Этот сложный процесс называется пищеварением.

Желчь эмульгирует жиры, то есть измельчает каждую крупную каплю жира на тысячи крохотных. Так увеличивается их общая поверхность. Только теперь за дело принимаются липазы — ферменты поджелудочной железы, расщепляющие жиры. И снова помогает желчь: когда пищевая кашица перемешана с желчью, липазы быстрее справляются со своей работой. Но вот кашица смочила стенку тонкой кишки, теперь два других гормона подают сигнал поджелудочной железе, что ей нужно выделить свой пищеварительный сок—поджелудочный. Он содержит пищеварительные ферменты. Под их воздействием углеводы, жиры и белки, движущиеся по тонкой кишке, распадаются на простой сахар, глицерин, жирные кислоты и аминокислоты.

Все эти вещества — после того как на стенках кишечника будут расщеплены остатки пищи — всасываются клетками слизистой оболочки тонкой кишки и окончательно перерабатываются. На этом процесс пищеварения завершен.

В кашице почти уже не осталось питательных веществ. Наконец она поступает в толстую кишку. Туда же попадает 250 г отслоившихся эпителиальных клеток — каждый день в тонкой кишке заменяется именно столько клеток. Миллиарды бактерий, живущих в толстой кишке, набрасываются на это месиво и расщепляют непереварившиеся частицы кожуры и целлюлозы фруктов и овощей. Одновременно из этой массы удаляется вода. Остается лишь кашица из шлаков, выводимых из кишечника. Продукты разложения окрашивают ее в коричневый цвет. Тем временем вещества, что содержались в пище и были усвоены клетками тонкой кишки, обрабатываются слизистой оболочкой кишечника и разносятся по организму. Сахар, аминокислоты и жирные кислоты, растворимые в воде, попадают в воротную вену, а оттуда в печень. Из глицерина и жирных кислот, нерастворимых в воде, клетки тонкой кишки снова «приготавливают» жиры. Они обволакиваются водорастворимым белком и поступают в тканевую жидкость. Эта обогащенная жидкость — лимфа собирается в лимфатических сосудах, протекает по тонкостенной трубке — грудному протоку — и под левой ключицей попадает в яремную вену. Венозная кровь уносит жиры, содержавшиеся в лимфе, и доставляет их либо в печень, либо в отложения жировой ткани.

Типы пищеварения

Здравоохранение материалы / Пищеварительная система. Выделительная система / Типы пищеварения

Выделяют три основных типа пищеварения. При внеклеточном дистантном пищеварении синтезированные секреторными клетками ферменты выделяются во внеклеточную среду, где и реализуется их гидролитическое действие.

Научная работа: Основные пищеварительные процессы

Пищеварительные ферменты вырабатываются органами пищеварения и расщепляют сложные вещества пищи на более простые, легко усвояемые организмом соединения. Белки расщепляются протеазами (трипсин, пепсин и др.), углеводы — гликозидазами (амилаза), жиры — липазами. Набор пищеварительных ферментов у разных организмов может варьировать и зависит от характера пищи и образа жизни животного.

Такой тип пищеварения является основным у организмов, стоящих по уровню эволюционного развития выше плоских червей, и особенно развит у высокоорганизованных животных и человека. Секреторные клетки в данном случае расположены достаточно далеко от мест реализации их действия. Дистантное пищеварение, происходящее в специальных полостях, обозначается как полостное. Например, в желудке преобладает полостное пищеварение. Дистантное пищеварение может происходить и за пределами организма, продуцирующего ферменты. Так, насекомые вводят пищеварительные ферменты в обездвиженную добычу.

Внутриклеточное пищеварение является единственным типом пищеварения у простейших и у некоторых наиболее примитивных многоклеточных организмов (губки, плоские черви). Оно заключается в том, что гидролиз нерасщепленных или частично расщепленных пищевых веществ, проникших внутрь клетки, осуществляется ферментами цитоплазмы. У высших позвоночных животных и человека внутриклеточное пищеварение имеет ограниченное значение.

Мембранное (пристеночное, контактное) пищеварение впервые было описано А. М. Уголевым в 1950-х годах. Характерной особенностью кишечной клетки является наличие щеточной каймы, образованной микроворсинками — выростами плазматической мембраны клетки. Внешняя поверхность микроворсинок покрыта гликокаликсом — мелкоячеистой сетью толщиной 0,1 нм, состоящей из мукополисахаридных нитей. Между этими нитями располагаются адсорбированные из полости кишечника ферменты, которые расщепляют макромолекулярные соединения до олигомеров и димеров. У основания гликокаликса в апикальную липопротеиновую мембрану самих клеток встроены собственно мембранные ферменты, которые осуществляют заключительные этапы расщепления питательных веществ до мономеров.

Согласно современным представлениям, усвоение пищи осуществляется в три этапа: полостное пищеварение, мембранное пищеварение и всасывание с более или менее выраженным компонентом внутриклеточного пищеварения. Полостное пищеварение без мембранного не имеет существенного значения, т. к. всасываться могут только продукты конечного гидролиза. Однако нельзя не учитывать роль и полостного пищеварения: без предварительной обработки в пищеварительных полостях компоненты пищи не могут проникать в зону щеточной каймы.

Типы пищеварения классифицируются не только по механизмам, но и по источникам ферментов. Различают собственное пищеварение, когда источником фермента служит сам организм; симбионтное пищеварение, когда источником ферментов являются микроорганизмы желудочно-кишечного тракта. У человека и многих животных этот тип пищеварения имеет второстепенное значение. Существует и аутолитическое пищеварение — переваривание пищи за счет содержащихся в ней ферментов.

Основные пищеварительные процессы

В общем случае физические и физико-химические изменения пищи заключаются в ее размельчении, перемешивании, набухании, частичном растворении, образовании суспензий и эмульсий; химические изменения связаны с рядом последовательных стадий расщепления основных нутриентов.

Процесс разрушения (деполимеризация) природных полимеров осуществляется в организме путем ферментативного гидролиза с помощью пищеварительных (гидролитических) ферментов, именуемых гидролазами.

Деполимеризуются только макронутриенты (белки, жиры, углеводы). В деполимеризации участвуют три группы гидролаз: протеазы (ферменты, разрушающие белки), липазы (ферменты, расщепляющие жиры), амилазы (ферменты, расщепляющие углеводы).

Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищеварительных желез и поступают внутрь пищеварительного тракта вместе со слюной и пищеварительными соками — желудочным, поджелудочным и кишечным, объем выделения которых составляет у человека около 7 литров в сутки.

Процесс образования и выделения специальными железами организма особых активных веществ (секретов) называется секрецией.

Наряду с ферментами, являющимися катализаторами биохимических процессов расщепления пищевых веществ, в состав пищеварительных соков входят вода, различные соли, а также слизь, способствующая лучшему передвижению пищи.

Одной из ключевых биологических закономерностей, определяющих процессы ассимиляции пищи, является правило соответствия: ферментные

наборы организма находятся в соответствии с химическими структурами пищи; нарушение этого соответствия служит причиной многих заболеваний. Общие представления об этом соответствии иллюстрирует таблица 12.1.

Таблица 12.1.Пищеварительные ферменты человека и их специфичность

Ферменты	Оптимальное значение рН	Соответствие видам пищи
соответствует	не соответствует
Переваривающие белки (протеазы)
пепсин	1,0-1,5	Большинство белков глобулярной природы	Кератины, эластины, коллагены — плохо перевариваются из-за особенностей третичной структуры
гастриксин	2,0-3,0	Тоже	Тоже
трипсин	8,0	» »	» »
химотрипсин	8,0	» »	» »
аминопептидазы	8,0	Пептиды (с N-концевого аминокислотного остатка)	» »
карбоксипептидазы	8,0	Пептиды (с С-концевого аминокислотного остатка)	» »
дипептидазы	8,0	Дипептиды
Переваривающие углеводы (амилазы)
α-амилаза(птиалин)	7,0	Крахмал, гликоген, другие α-полисахариды	Целлюлоза и гемицеллюлозы из-за наличия β-ГЛИКОЗОИДНОЙ связи
дисахаридазы	6,5-7,5	Сахароза, мальтоза, лактоза	Тоже
Переваривающие жиры (липазы)	8,0	Ацилглицерины	Воски

В действительности, для эффективного пищеварения необходим набор обеспечивающих комплексное действие ферментов, которые вырабатываются пищеварительными железами в зависимости от состава поглощаемой пищи.

Основные отделы пищеварительного канала (пищевод, желудок и кишечник) имеют три оболочки:

• внутреннюю слизистую, с расположенными в ней железами, выделяющими слизь, а в отдельных органах — и пищеварительные соки;
• среднюю мышечную, сокращение которой обеспечивает прохождение пищевого комка по пищеварительному каналу;
• наружную серозную, которая выполняет роль покровного слоя.

Последовательные этапы переваривания и всасывания макронутриентов в желудочно-кишечном тракте представлены на рис. 12.3.

Рис. 12.3.Последовательные этапы переваривания и всасывания

В ротовой полости основными процессами переработки пищи являются измельчение, смачивание слюной и набухание. В результате этих процессов из пищи формируется пищевой комок. Продолжительность переработки пищи в полости рта 15-25 с. Помимо указанных физических и физико-химических процессов, в ротовой полости под действием слюны начинаются химические процессы, связанные с деполимеризацией.

В слюне человека, представляющей собой пищеварительный сок с близким к нейтральному значением рН, содержатся ферменты, вызывающие расщепление углеводов (см. табл. 12.1).

Из-за слишком короткого пребывания пищи во рту, полного расщепления крахмала до глюкозы здесь не происходит, образуется смесь, состоящая, главным образом, из олигосахаридов.

Пищевой комок с корня языка через глотку и пищевод попадает в желудок, который представляет собой полый орган объемом в норме около 2 л со складчатой внутренней поверхностью, вырабатывающей слизь и поджелудочный сок.

В желудке пищеварение продолжается в течение 3,5-10,0 ч. Здесь происходят дальнейшее смачивание и набухание пищевого комка, проникновение в него желудочного сока, свертывание белков, створаживание молока. Наряду с физико-химическими, начинаются химические процессы, в которых участвуют ферменты желудочного сока.

Чистый желудочный сок, выделение которого зависит от количества и состава пищи и соответствует 1,5-2,5 л/сут, представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, содержащую соляную кислоту в концентрации 0,4-0,5% (рН 1-3).

Функции соляной кислоты связаны с процессами денатурации и разрушения белков, создания оптимума рН для пепсиногенов, подавления роста патогенных бактерий, регуляции моторики, стимуляции секреции энтерокиназы.

Процессы денатурации белков в последующем облегчают действие протеаз.

В желудке работают три группы ферментов: а) ферменты слюны — амилазы, которые действуют первые 30-40 с — до появления кислой среды; б) ферменты желудочного сока — протеазы (пепсин, гастриксин, желатиназа), расщепляющие белки до полипептидов и желатина; в) липазы, расщепляющие жиры.

Расщеплению в желудке подвергается примерно 10% пептидных связей в белках, вследствие чего образуются продукты, растворимые в воде. Продолжительность и активность действия липаз невелики, поскольку они обычно действуют только на эмульгированные жиры в слабощелочной среде. Продуктами деполимеризации являются неполные глицериды.

Из желудка пищевая масса, имеющая жидкую или полужидкую консистенцию, поступает в тонкий кишечник (общая длина 5-6 м), верхняя часть которого называется двенадцатиперстной кишкой (в ней процессы ферментативного гидролиза наиболее интенсивны).

В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию трех видов пищеварительных соков, которыми являются сок поджелудочной железы (поджелудочный или панкреатический сок), сок, вырабатываемый клетками

печени (желчь) и сок, вырабатываемый слизистой оболочкой самой кишки (кишечный сок). В состав поджелудочного сока входят комплекс ферментов и бикарбонаты, создающие щелочную среду (рН 7,8 — 8,2).

По мере поступления в двенадцатиперстную кишку поджелудочного сока, в ней идет нейтрализация соляной кислоты и повышение рН.

У человека рН среды в двенадцатиперстной кишке колеблется в пределах 4,0-8,5. Здесь работают ферменты поджелудочного сока, к которым относятся протеазы, расщепляющие белки и полипептиды (трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазы, аминопептидазы), липазы, расщепляющие жиры, эмульгированные желчными кислотами, амилазы, заканчивающие полное расщепление крахмала до мальтозы, а также рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, расщепляющие РНК и ДНК.

Секреция поджелудочного сока начинается через 2-3 мин после приема пищи и продолжается 6-14 ч, т. е. в течение всего периода пребывания пищи в двенадцатиперстной кишке.

Установлено, что ферментный состав поджелудочного сока изменяется в зависимости от характера питания, например при жирной пище увеличивается активность липазы и наоборот.

Помимо поджелудочного сока, в двенадцатиперстную кишку из желчного пузыря поступает желчь, которую вырабатывают клетки печени. Она имеет слабощелочное значение рН и поступает в двенадцатиперстную кишку через 5-10 мин после приема пищи. Суточное выделение желчи у взрослого человека составляет 500-700 мл. Желчь обеспечивает эмульгирование жиров, растворение продуктов их гидролиза, активацию панкреатических и кишечных ферментов, регуляцию моторики и секреции тонкого кишечника, регуляцию секреции поджелудочной железы, регуляцию желчеобразования, нейтрализацию кислой среды и инактивацию трипсина. Кроме того, она участвует во всасывании жирных кислот, образуя с ними растворимые в воде комплексы, которые всасываются в клетки слизистой кишечника, где происходит распад комплексов и поступление кислот в лимфу.

Третьим видом пищеварительного сока в двенадцатиперстной кишке является сок, вырабатываемый ее слизистой оболочкой и называемый кишечным соком.

Ключевым ферментом кишечного сока является энтерокиназа, которая активизирует все протеолитические ферменты, содержащиеся в поджелудочном соке в неактивной форме. Помимо энтерокиназы, в кишечном соке содержатся ферменты, расщепляющие дисахариды до моносахаридов.

Итак, в полости двенадцатиперстной кишки под действием ферментов, секретируемых поджелудочной железой, происходит гидролитическое расщепление большинства крупных молекул — белков (и продуктов

их неполного гидролиза), углеводов и жиров. Из двенадцатиперстной кишки пища переходит в конец тонкого кишечника.

В тонком кишечнике завершается разрушение основных компонентов пищи. Кроме полостного пищеварения, в тонком кишечнике происходит мембранное пищеварение, в котором участвуют те же группы ферментов, расположенные на внутренней поверхности тонкой кишки. В состав панкреатических ферментов в пристеночном пищеварении входят амилазы, трипсин и химотрипсин. Особую роль этот вид пищеварения играет в процессах расщепления дисахаридов до моносахаридов и пептидов до аминокислот. В тонком кишечнике происходит заключительный этап пищеварения — всасывание питательных веществ (продуктов расщепления макронутриентов, микронутриентов и воды).

На внутренней поверхности кишечника расположено множество складок с большим количеством пальцевидных выступов — ворсинок, каждая из которых покрыта эпителиальными клетками, несущими многочисленные микроворсинки. Такое строение, увеличивающее площадь поверхности тонкого кишечника до 180 м2, обеспечивает эффективное всасывание образовавшихся низкомолекулярных соединений. Через поверхность ворсинок продукты пищеварения транспортируются в эпителиальные клетки, а из них — в капилляры кровеносной системы и в лимфатические сосуды, расположенные в стенках кишечника.

Представление о строении ворсинок, расположенных на внутренней поверхности тонкого кишечника, можно составить с помощью схемы, изображенной на рис. 12.4.

Подсчитано, что за час в тонком кишечнике может всасываться до 2-3 л жидкости, содержащей растворенные питательные вещества.

Рис. 12.4.Схема строения ворсинок слизистой тонкого кишечника:
1 — ворсинка; 2 — слой клеток, через которые происходит всасывание; 3 — начало лимфатического сосуда в ворсинке; 4 — кровеносные сосуды в ворсинке; 5- кишечные железы; 6 — лимфатический сосуд в стенке тонкой кишки; 7- кровеносные сосуды в стенке тонкой кишки; 8 — часть мышечного слоя в кишечной стенке

Подобно пищеварительным, транспортные процессы в тонком кишечнике распределены неравномерно. Всасывание минеральных веществ, моносахаридов и частично жирорастворимых витаминов происходит уже в верхнем отделе тонкого кишечника. В среднем отделе всасываются водо- и жирорастворимые витамины, мономеры белков и жиров, в нижнем — происходит всасывание витамина В₁₂ и солей желчных кислот.

В толстом кишечнике, длина которого составляет 1,5-4,0 м, пищеварение практически отсутствует.

2 Основные пищеварительные процессы

Здесь всасываются вода (до 95%), соли, глюкоза, некоторые витамины и аминокислоты, продуцируемые кишечной микрофлорой (всасывание составляет всего 0,4-0,5 л в сутки). Толстый кишечник является местом обитания и интенсивного размножения различных микроорганизмов, потребляющих неперевариваемые остатки пищи, в результате чего образуются органические кислоты (молочная, пропионовая, масляная и др.), газы (диоксид углерода, метан, сероводород), а также некоторые ядовитые вещества (фенол, индол и др.), обезвреживающиеся в печени.

Кишечная микрофлора является важным органом вторичного переваривания пищи и формирования каловых масс, который, в соответствии с теорией адекватного питания, во многом обеспечивает возможность широкого варьирования рациона питания и устойчивость к новым видам пищи.

Ключевыми функциями кишечной микрофлоры являются:

• синтез витаминов группы В, фолиевой и пантотеновой кислот, витаминов Н и К;
• метаболизм желчных кислот с образованием, в отличие от патогенной микрофлоры, нетоксичных метаболитов;
• утилизация в качестве питательного субстрата некоторых токсичных для организма продуктов пищеварения;
• стимуляция иммунной реактивности организма.

564 :: 565 :: 566 :: 567 :: 568 :: 569 :: 570 :: Содержание

570 :: 571 :: 572 :: 573 :: Содержание

Предыдущая84858687888990919293949596979899Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

ВОПРОСЫ, ИЗУЧАЕМЫЕ НА ЛЕКЦИИ

1. Пищеварение (функции и структура пищеварительного тракта).

2. Пищеварение и его регуляция в полости рта и желудка.

3. Пищеварение и его регуляция в тонкой и толстой кишке.

1. Пищеварением называют сложный процесс физической и химической обработки пищи и превращение ее в более простые и растворимые соединения, которые могут всасываться, переносится кровью, лимфой, усваиваться внутренней средой организма. В процессе пищеварения происходит размельчение, перемешивание, продвижение пищи по пищеварительному тракту и химическое расщепления белков, жиров и углеводов пищи до простых соединений, теряющих свою видовую специфичность (аминокислот, жирных кислот, глицерина, глюкозы), способных к усвоению организмом. Они являются строительным и энергетическим материалом, необходимым для обмена веществ. Витамины, минеральные вещества и вода усваиваются организмом в неизмененном виде, обеспечивая ферментативные процессы.

Система органов пищеварения включает ротовую полость с тремя парами слюнных желез (подъязычной, подчелюстной, околоушной), глотку, пищевод, желудок, тонкую кишку (12-перстную, в которую открываются протоки печени и поджелудочной железы), тощую и подвздошную кишки. Толстая кишка образуется слепой, ободочной (восходящей, поперечной, нисходящей, сигмовидной) и прямой кишками.

Сложные физико-химические превращения пищи в пищеварительном тракте обусловлены рядом процессов: 1) секреторная функция связана с выработкой пищеварительными железами слюны, желудочного, поджелудочного, кишечного соков и желчи; 2) моторная функция, обусловлена сокращением мускулатуры пищеварительного тракта, обеспечивает процессы жевания, глотания, продвижения пищи, удаления экскрементов; 3) всасывающая функция создает условия поступления расщепленных питательных веществ в кровь; 4) экскреторная функция играет важную роль в выделении из организма конечных продуктов обмена веществ, в поддержании гомеостаза.

2. Переработка пищи начинается в полости рта, где пища подвергается размельчению зубами, перемешиванию и продвижению языком. В процессе роста организма происходит смена 20 молочных зубов на постоянные зубы, которая заканчивается появлением зубов мудрости к 23 – 30 годам (всего 32 зуба). С помощью слюны мелких желез рта и слюнных желез формируется пищевой комок. Слюна содержит ферменты (биологические катализаторы) амилазу (птиалин), мальтазу, расщепляющие углеводы до ди–, моносахаров, кислую фосфатазу, небольшое количество протеолитических ферментов, нуклеазу, лизоцим (мурамидазу), растворяющую оболочки микробов, белок муцин, делающий слюну клейкой, обеспечивающую глотание.

Регуляция выделения слюны связано со слюноотделительным центром, основная часть которого расположена в продолговатом мозге, а также в боковых рогах верхних грудных сегментов спинного мозга.

К слюноотделительному центру поступают афферентные сигналы от рецепторных окончаний тройничного, лицевого, языкоглоточного и блуждающего нервов, а от него по эфферентным парасимпатическим волокнам продолговатого мозга и симпатическим волокнам боковых рогов II – IV грудных сегментов спинного мозга поступают сигналы к слюнным железам. В окончаниях парасимпатических нервов выделяется ацетилхолин, вызывающий усиление слюноотделения, а симпатических – норадреналин, ослабляющий этот эффект.

Акт глотания также является рефлекторным, включающим три фазы: 1) ротовую (произвольнную), 2) глоточную (быструю непроизвольную) и 3) пищеводную (медленную непроизвольную). Центр глотания находится в продолговатом мозге на дне IV желудочка. Парасимпатические волокна блуждающего нерва стимулируют перистальтику пищевода и расслабляют вход в желудок (кардиум), а симпатические нервные волокна оказывают противоположное действие.

У детей слюны выделяется меньше, она имеет низкую ферментативную активность. Далее пища поступает через зев в глотку, из нее в пищевод и желудок.

Пищеварение в желудке заключаются в механической и химической обработке пищи желудочным соком, вырабатываемом желудочными железами, эвакуации пищевого содержимого в 12–перстную кишку. В железах различают три типа клеток: главные – вырабатывают ферменты желудочного сока, обкладочные – соляную кислоту и добавочные клетки – вырабатывают слизь. Основные ферменты желудочного сока – протеазы (пепсины, желатиназа и химозин) и липаза. Пепсины выделяются в желудочный сок в неактивной форме в виде пепсиногенов. Они активируются под воздействием соляной кислоты. Пепсин расщепляют белки до полипептидов. Химозин (сычужный фермент) створаживает молоко, особенно важен в грудном периоде при молочном вскармливании. Липаза расщепляет эмульгированные жиры на глицерин и жирные кислоты, ее роль в пищеварении взрослого человека незначительна. В желудке вырабатывается гормон гастрин, всасывающийся в кровь и усиливающий секреторную функцию. Желудочный сок человека – бесцветная жидкость кислой реакции с большим содержанием соляной кислоты (0,5 %) и слизи (муцина), предохраняющей слизистую оболочку от механических, химических повреждений. Соляная кислота выполняет бактерицидную функцию, размягчает волокнистую пищу, вызывает набухание белков. Наиболее кислый желудочный сок выделяется при употреблении мяса, жир снижает выделение желудочного сока. У новорожденных соляная кислота в желудке не образуется, пищеварение осуществляется за счет секрета поджелудочной железы. С возрастом меняется форма желудка от округлой до ретортообразной, растет мышечный слой, дифференцируются клетки желез, растет уровень соляной кислоты, бактерицидность сока.

Желудочная секреция делится на сложнорефлекторную (мозговую), нейрохимическую (желудочную) и кишечную (дуоденальную) фазы.

Нервная секреция и моторика желудка осуществляется нервными и гуморальными механизмами. Влияния, поступающие к желудку по эффекторным волокнам блуждающих нервов усиливают желудочную секрецию и моторику посредством ацетихолина, а от симпатических нервов – оказывают тормозящее влияние. К гуморальным стимуляторам желудочных желез относятся гастрин, гистамин и другие гормоны, вырабатываемые в тонкой кишке. Секретин и холецистокинин–панкреозимин тормозят секрецию соляной кислоты.

3. В 12–перстной кишке переваривание пищевой кашицы (химуса) происходит под действием сока поджелудочной железы, желчи и кишечного сока. В соке поджелудочной железы содержатся ферменты (трипсин, химотрипсин), образующиеся в неактивной форме (трипсиногена, химотрипсиногена) и активирующиеся под действием энтерокиназы кишечного сока. Вместе с панкреатопептидазой (эластазой) они расщепляют белки до низкомолекулярных пептидов и аминокислот. Кроме того, в поджелудочном соке содержится прокарбоксипептидаза А и В, пропанкреатопептидаза (проэластаза), профосфолипаза, превращение которых в активные формы происходит под воздействием трипсина.

Основные пищеварительные процессы

Они расщепляют С–концевые связи в белках и пептидах. Углеводы перевариваются α–амилазой, мальтазой и лактазой до олиго–, ди–, моносахаров, а нуклеиновые кислоты нуклеазами (рибонуклеазой и дезоксирибонуклеазой). В поджелудочном соке содержатся ферменты, липаза, фосфолипаза А и эстераза, расщепляющие жиры до моноглицеридов и жирных кислот, активирующиеся желчью, поступающей в 12–перстную кишку из печени и желчного пузыря вместе с соком поджелудочной железы через сфинктер Одди.

Нервная регуляция секреции поджелудочного сока связана с блуждающим нервом, усиливающим секреторную активность поджелудочной железы и симпатическими волокнами, тормозящими секрецию. Ведущее значение в секреции поджелудочной железы принадлежит гастроинтестинальным гормонам (секретину, холецистокинину–панкреозимину). Секреция поджелудочной железы усиливается также гастрином, серотонином, инсулином и другими гормонами, а тормозящее влияние оказывает глюкагон, соматостатин, кальцитонин.

Желчь содержит желчные кислоты, желчные пигменты (билирубин), образуемые в процессе разрушения эритроцитов, органические и неорганические вещества, способствует эмульгации жиров, их лучшему перевариванию и всасыванию, обладает бактерицидными свойствами.

Роль печени состоит в детоксикации (обезвреживании) пищи, экскреции из организма желчных кислот, билирубина, холестерина, лецитина, солей кальция и натрия. В утробном периоде печень играет роль в кроветворении.

В тонкой кишке под влиянием кишечного сока люберкюновых и бруннеровых желез, происходит дальнейшее переваривание продуктов гидролиза белков, жиров и углеводов до конечных соединений под действием свыше 20 ферментов (энтерокиназа, пептидазы, щелочная фосфатаза, нуклеаза, липаза, фосфолипаза, амилаза, лактаза, сахароза). Они участвуют в пристеночном (мембранном) пищеварении (открыто акад. А.М.Уголевым), происходящим на поверхности микроворсинок тонкой кишки (зона щеточной каймы). Благодаря обширной поверхности происходит конечный гидролиз химуса и активное всасывание клетками эпителия аминокислот, глюкозы, жирных кислот, глицерина, их фильтрация, пассивная диффузия, осмос. Пристеночное пищеварение взаимодействует с полостным пищеварением, осуществляемым ферментами, поступившими с пищевым химусом (панкреатический секрет, желчь, кишечный сок).

Ведущее значение в регуляции секреторной активности тонкой кишки принадлежит местным механизмам (механической и химической стимуляции кишечника химусом).

Тонкий кишечник детей обладает большой проницаемостью, неразвитостью желез, что создает предпосылки для токсикозов.

Моторика (перистальтика) является функцией кишечника, связанная с перемешивание химуса по кишке, повышением внутриклеточного давления, способствующего всасыванию.

Кишечник детей характеризуется также сниженной секреторной активностью, низким содержанием ферментов, активной и неустойчивой перистальтикой.

Перешедшая в толстую кишку не всосавшаяся часть пищеварительных веществ бедна ферментами и богата слизью. В толстом кишечнике содержится микрофлора (анаэробные молочнокислые бактерии, кишечная палочка, протей и т.д.), защищающая организм от патогенных микробов, участвующая в синтезе витаминов (К и группы В), некоторых аминокислот, в расщеплении клетчатки, уравновешивающая процессы брожения углеводов и гниения белков благодаря бифидо- и лактобактериям. В толстом кишечнике в результате всасывания воды, образуются каловые массы, удаляемые прямой кишкой при акте дефекации.

Моторика тонкой и толстой кишки усиливается интрамуральной нервной системой, влияниями парасимпатической и симпатической нервной системы, оказывающими на перистальтику, соответственно усиливающее и ослабляющее действие. Центральные механизмы пищеварения связаны с гипоталамусом и подвержены условно–рефлекторным влияниям.

У детей мышечный слой толстой кишки менее развит, перистальтика слабее, имеется склонность детей к запорам.

Контрольные вопросы для самоподготовки студентов.

1.Дайтк общую морфофункциональную характеристику пищеварительному тракт, его отделам.

2.Значение пищеварение.

3.В чем проявляется секреторная и моторная функции пищеварения в ротовой полости, пищеводе. Состав слюны?

4.Пищеварение в желудке (желудочный сок, секреция ферментов, моторная обработка пищи)?

5.Фазы желудочной секреции.

6.Роль желудочной секреции в кроветворной функции костного мозга?

7.Пищеварение в 12–ой кишке, поджелудочный сок, желчь и ее роль в процессе пищеварения.

8.Пристеночное и полостное пищеварение, кишечный сок.

9.Физиологические особенности пищеварительной системы детей.

10.Всасывание. Обработка пищи в толстом кишечнике.

Ссылки на литературные источники, приведенные в рабочей программе дисциплины.

Основная литература.

1.Лекционный материал кафедры медико-биологических основ физического воспитания и смежных дисциплин.

2.Солодков, А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная: Учебник./ А.С.Солодков, Е..Б.Сологуб . М.: Олимпия Пресс, 2005.- 527 с., С. 129–131, 386, 422.

Дополнительная литература.

1.Физиология человека / под ред. Г.И.Косицкого. М., 1985. 559 c., С. 304–318.

В зависимости от происхождения гидролитических ферментов различают следующие типы пищеварения:

• собственное пищеварение
• симбиотное
• аутолитическое.

Первый тип пищеварения — собственное пищеварение — осуществляется ферментами, синтезированными самим макроорганизмом, его железами, эпителиальными клетками, т.е. ферментами слюны, желудочного и поджелудочного соков, эпителия тонкой кишки.

Симбиотное пищеварение — гидролиз питательных веществ за счет ферментов, синтезированных симбиотами макроорганизма — бактериями и простейшими, населяющими желудочно-кишечный тракт. Симбиотное пищеварение у человека происходит главным образом в толстой кишке.

Аутолитическое пищеварение осуществляется за счет экзогенных гидролаз, которые содержатся в составе принимаемой пищи.

Пищеварение

Роль аутолитического пищеварения велика у новорожденных и при недостаточно развитом собственном пищеварении в период молочного вскармливания.

Типы пищеварения в зависимости от локализации гидролиза питательных веществ

В зависимости от локализации гидролиза питательных веществ различают следующие типы пищеварения:

• внутриклеточное пищеварение;
• внеклеточное пищеварение;
• полостное пищеварение;
• пристеночное пищеварение.

Внутриклеточное пищеварение состоит в том, что транспортированные в клетку путем фагоцитоза и пиноцитоза экзогенные и эндогенные вещества гидролизуются клеточными (лизосомальными) ферментами либо в цитозоле, либо в пищеварительной вакуоли.

Внеклеточное пищеварение делится на полостное (дистантное) и пристеночное (мембранное, контактное).

Полостное пищеварение совершается в пищеварительных полостях (рот, желулок, кишка) за счет ферментов, выделяемых секреторными клетками пищеварительных желез. Так осуществляется действие на питательные вещества в полости желудочно-кишечного тракта ферментов слюны, желудочного и поджелудочного соков.

Пристеночное пищеварение открыто A.M. Уголевым. Пристеночное пищеварение происходит в тонкой кишке; его структурной основой является щеточная каемка энтероцитов. По современным представлениям кишечное пристеночное пищеварение гетерофазно и как продолжение полостного пищеварения осуществляется в кишечной слизи, гликокаликсе и на мембранах микроворсинок. В слизи, достаточно прочно скрепленной с кишечной слизистой оболочкой, и гликокаликсе адсорбированы панкреатические и кишечные ферменты; в мембрану микроворсинок энтероцитов фиксированы синтезированные в них ферменты. Именно они осуществляют собственно пристеночное пищеварение — заключительный этап гидролиза димеров. Образовавшиеся из них мономеры всасываются. Пристеночное пищеварение как заключительный этап гидролиза питательных веществ происходит в зоне, недоступной бактериям, и по существу является стерильным.