Пищеварение

Для жизнедеятельности человека необходимы энергия и строительный материал. Их организм получает с пищей. Поэтому питание – необходимое условия существования организма. Человек употребляет хлеб, мясо, молоко, яйца, овощи, фрукты – пищевые продукты. Пищевые продукты – это продукты животного и растительного происхождения, используемые при питании. В состав пищевых продуктов входят питательные вещества, т. е. составные части пищи, используемые организмом как пластический материал для построения клеток, и служащие источником энергии, необходимой для жизнедеятельности. Основными питательными веществами являются белки, жиры и углеводы. Кроме них, важную роль в питании играют минеральные соли, витамины, вода. Вода и минеральные соли могут усваиваться организмом в неизменном виде, а сложные органические вещества должны быть подвергнуты процессу пищеварения.

Пищеварение - процесс механической и химической обработки пищи в пищеварительном канале, расщепление питательных веществ на более простые части, которые могут усваиваться организмом.

Химическая обработка пищи происходит под действием ферментов. Пищеварительные ферменты – это биологические катализаторы белковой природы. Они образуются слюнными железами, железами желудка, железами тонкого кишечника и поджелудочной железой.

Свойства ферментов:

1. Специфичность – каждый из ферментов действует только на определенное химическое соединение. Протеазы расщепляют белки, липазы – жиры, амилазы – углеводы.

2. Ферменты действуют при определенной реакции среды (пепсин активен только в кислой среде, а трипсин – в щелочной).

3. Ферменты действуют при определенной температуре (оптимальной является температура 36–37º С).

4. Высокая биологическая активность. Ферменты действуют в небольших количествах, при этом химическая структура ферментов не изменяется.

Таблица 19. Пищеварительные ферменты

Система органов пищеварения включает:

1) пищеварительный канал (тракт), состоящий из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника;

2) крупные пищеварительные железы (слюнные железы, поджелудочная железа, печень).

Стенка пищеварительного канала состоит из трех слоев (оболочек):

- наружного (соединительно-тканного или серозного);

- среднего (мышечного);

- внутреннего (слизистого), состоящего из эпителия и расположенной под ним соединительно-тканной пластинки.

Пищеварительный канал начинается образованным губами ротовым отверстием, за которым следует полость рта. Верхняя стенка ротовой полости образована твердым и мягким небом. Костное твердое небо покрыто слизистой оболочкой и отделяет носовую полость от ротовой. Мягкое небо состоит из покрытых слизистой оболочкой мышц. При сокращении этих мышц во время глотания мягкое небо поднимается и отделяет носоглотку от ротоглотки. По бокам ротовая полость ограничена щеками, спереди – губами, а дно образовано мышечной диафрагмой рта и занято языком. Отверстие, через которое полость рта сообщается с глоткой, носит название зева. Зев окружен миндалинами (скоплением лимфоидной ткани), содержащими большое количество выполняющих защитную функцию лимфоцитов. Двумя рядами зубов ротовая полость делится на преддверие (пространство, расположенное между губами, щеками снаружи и зубами, деснами изнутри) и собственно полость рта.

Рис. 33. Схема строения пищеварительной системы

1 – рот,

2 – глотка,

3 – пищевод,

4 – желудок,

5 – поджелудочная железа;

6 – печень,

7 – желчный проток,

8 – желчный пузырь,

9 – двенадцатиперстная кишка,

10 – толстая кишка,

11 – тонкий кишечник,

12 – прямая кишка,

13 – подъязычная слюнная железа,

14 – подчелюстная слюнная железа,

15 – околоушная слюнная железа,

16 – аппендикс.

Зубная система человека гетеродонтная, т.е. в ней присутствуют зубы различной формы: 8 резцов, 4 клыка, 8 малых коренных зубов и 12 больших коренных зубов. Всего у взрослого человека 32 зуба. В каждом зубе различают коронку, шейку и корень. С помощью корня зуб укрепляется в челюсти. Основу зуба составляет дентин. Коронка зуба поверх дентина покрыта эмалью, а шейка и корень покрыты цементом. Дентин и цемент – это разновидности костной ткани. Внутри зуба находится полость, заполненная пульпой – рыхлой волокнистой соединительной тканью с кровеносными сосудами и нервами. Зубы участвуют в измельчении пищи и в формировании звуков речи.

В ротовой полости находится язык. Язык образован поперечно-полосатой мускулатурой и покрыт слизистой оболочкой. Слизистая оболочка содержит сосочки – группы чувствительных клеток, воспринимающих вкусовые и тактильные раздражения. Язык участвует в формировании речи, перемешивает пищу при жевании, является органом вкуса.

Рис. 34. Схема строения коренного зуба человека

1– коронка; 2 – шейка; 3 – корень; 4 – эмаль; 5 – дентин; 6 – пульпа; 7 – десна; 8 – челюстная кость; 9 – зубной цемент.

В полость рта открываются и выделяют секрет три пары крупных слюнных желез – околоушные, подчелюстные, подъязычные.

Слюнные железы выделяют слюну. Слюна имеет слабощелочную реакцию.

Состав слюны:

1. Вода составляет около 99%.

2. Минеральные соли (соли натрия, калия, кальция, магния).

3. Белковые вещества:

а) лизоцим (фермент, обладающий бактерицидным действием);

б) муцин (способствует смачиванию и склеиванию пищевого комка);

в) пищеварительные ферменты: амилаза (устаревшее название – птиалин) и мальтаза.

Переваривание пищи. В ротовой полости пища размельчается зубами, смачивается слюной, и формируется пищевой комок. Слюна обволакивает пищу и облегчает ее глотание. Ферменты слюны расщепляют крахмал до моносахаридов (амилаза расщепляет крахмал до мальтозы, мальтаза – дисахарид мальтозу на две молекулы глюкозы).

Слюноотделение происходит рефлекторно и регулируется центром слюноотделения, который находится в продолговатом мозгу.

Фазы выделения слюны:

1. Условно-рефлекторная – выделение слюны начинается еще при виде и запахе пищи.

2. Безусловно-рефлекторная – выделение слюны при раздражении рецепторов полости рта. Возбуждение от рецепторов полости рта по центростремительным нейронам передается в центр слюноотделения. Нервные импульсы, идущие от центра по центробежным нейронам, достигают слюнных желез, и происходит выделение слюны.

Сформированный пищевой комок движениями языка через зев направляется в глотку, а далее в пищевод. Процесс, в результате которого пища переходит из полости рта через глотку в пищевод, носит название глотание. Этот акт регулируется расположенным в продолговатом мозгу центром глотания. При глотании вход в гортань закрывается надгортанником, чтобы пища не попала в дыхательные пути.

Глотка – мышечный орган, изнутри покрытый слизистой оболочкой, в котором пищеварительные пути перекрещиваются с дыхательными. В глотке различают три части: носоглотку, ротоглотку и гортанную часть. Слизистая оболочка носоглотки покрыта мерцательным эпителием в связи с ее дыхательной функцией, в нижних отделах эпителий многослойный неороговевающий. На уровне 6-го шейного позвонка глотка переходит в пищевод.

Пищевод представляет собой трубку длиной около 25 см. Верхняя треть пищевода содержит поперечно-полосатые мышцы, а остальная часть – гладкие. Мышцы располагаются в два слоя: наружный – продольный, и внутренний – циркулярный (кольцевой). Спереди пищевод прилежит к трахее. Пищевод проходит через отверстие в диафрагме в брюшную полость и на уровне одиннадцатого грудного позвонка открывается в желудок.

Желудок – расширенная часть пищеварительного канала, объемом 1,5–2 литра. Верхний изогнутый его край называют малой кривизной, а нижний – большой кривизной. В желудке различают следующие части: 1) кардиальная часть – область, прилежащая к месту входа пищевода в желудок; 2) дно или свод – верхняя куполообразная часть желудка; 3) тело – средняя часть желудка; 4) пилорическая часть – область, прилежащая к привратнику (месту перехода желудка в двенадцатиперстную кишку).

Стенка желудка состоит из трех оболочек. В слизистой оболочке расположены желудочные железы, имеющие три основные группы клеток:

- главные, выделяющие пепсин и химозин (реннин);

- обкладочные, выделяющие соляную кислоту;

- добавочные, выделяющие слизь.

Мышечная оболочка стенки желудка образована гладкими мышцами и состоит из трех слоев – продольного, циркулярного (кольцевого) и косого. В месте перехода желудка в двенадцатиперстную кишку кольцевой слой утолщается и образует сфинктер, при сокращении которого полость желудка полностью отделяется от полости двенадцатиперстной кишки.

Самый наружный слой стенки желудка образован серозной оболочкой, которая представляет собой часть брюшины.

Выделяемый желудочными железами сок (около двух литров в сутки) обеспечивает дальнейшее переваривание пищи. Состав желудочного сока:

1) ферменты: пепсин (действует только в кислой среде, расщепляя белки до пептидов), химозин (створаживает белки молока), липаза (расщепляет эмульгированный жир молока);

2) соляная кислота – обладает бактерицидным действием, вызывает денатурацию белков, активизирует деятельность пепсина;

3) слизь – предохраняет стенки желудка от механических и химических повреждений.

Различают нервную и гуморальную регуляцию желудочного сокоотделения.

Нервная регуляция включает условно-рефлекторную регуляцию с участием коры больших полушарий конечного мозга и безусловно-рефлекторную регуляцию продолговатым мозгом.

Гуморальная регуляция осуществляется гормоном желудка и двенадцатиперстной кишки – гастрином.

Желудочный сок выделяется в три фазы.

Первая фаза (мозговая или рефлекторная) обусловлена раздражением зрительных и обонятельных рецепторов при виде и запахе пищи, а также раздражением пищей рецепторов ротовой полости и глотки.

Вторая фаза (желудочная или нейрогуморальная) связана:

с раздражением пищей рецепторов слизистой оболочки желудка и с выделением клетками слизистой желудка – гормона гастрина, который увеличивает секрецию желудочного сока.

Третья фаза (кишечная) обусловлена воздействием на желудок гормонов, вырабатываемых в двенадцатиперстной кишке (гастрин увеличивает секрецию желудочного сока; секретин уменьшает секрецию желудочного сока, а увеличивает секрецию сока поджелудочной железы).

Из желудка пищевая кашица, называемая химусом переходит в тонкий кишечник, который у взрослого человека имеет длину 5–7 м. Реакция среды в кишечнике щелочная: здесь нейтрализуется кислая среда поступающего сюда содержимого желудка. Тонкий кишечник состоит из двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишок. Начальный отдел тонкого кишечника – двенадцатиперстная кишка – имеет длину 25–30 см, диаметр – 3–5 см. В нее открываются протоки печени и поджелудочной железы.

Поджелудочная железа расположена позади желудка в изгибе двенадцатиперстной кишки и имеет длину 12–15 см. Она имеет дольчатое строение. Поджелудочная железа – железа смешанной секреции, между ее дольками расположены островки Лангерганса, клетки которых вырабатывают и выделяют в кровь гормоны инсулин и глюкагон. Вдоль всей железы проходит проток, по которому поджелудочный сок выделяется в двенадцатиперстную кишку. Поджелудочный сок имеет щелочную реакцию и содержит протеазы, амилазы, липазу и нуклеазы. Протеазы (трипсин и химотрипсин, карбоксипептидаза) расщепляют полипептиды до аминокислот; амилазы (амилаза и мальтаза) – углеводы до глюкозы; липаза расщепляет нейтральный жир до глицерина и жирных кислот, нуклеазы (рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза) – расщепляют РНК и ДНК. Выделение сока поджелудочной железы стимулирует гормон секретин, который выделяется клетками тонкого кишечника.

Печень – самая крупная пищеварительная железа человека, ее масса около 1,5 кг. Она расположена непосредственно под диафрагмой, в верхней части брюшной полости справа. На ее нижней поверхности находятся ворота печени, через которые проходят нервы, желчные протоки, печеночная артерия, печеночная и воротная вены. Воротная вена несет кровь от желудка и кишечника к печени. Клетки печени вырабатывают в сутки около одного литра желчи. Желчь – жидкость желтого цвета, имеющая щелочную реакцию. Она состоит из воды, желчных пигментов и желчных кислот, холестерина, минеральных солей.

Функции желчи:

- эмульгирует жиры, тем самым облегчает их расщепление, так как увеличивает поверхность взаимодействия ферментов с молекулами жира;

- активирует ферменты кишечного и поджелудочного соков;

- стимулирует перистальтику кишечника.

Желчь образуется непрерывно, а поступление ее в кишечник связано с приемом пищи. Вне периодов пищеварения желчь поступает в желчный пузырь (объем 40–70 мл), который располагается в углублении на нижней поверхности печени.

Печень играет важную роль в организме и выполняет разнообразные функции:

1. Участие в пищеварении (выработка желчи).

2. Барьерная функция – обезвреживание ядовитых веществ, которые образуются в результате гниения белков в толстом кишечнике и всасываются в кровь.

3. Участие в обмене углеводов – глюкоза в клетках печени превращается в гликоген.

4. Участие в обмене белков – синтез белков плазмы крови: альбуминов, фибриногена и протромбина.

5. Участие в обмене жиров, воды и минеральных солей.

6. Синтез мочевины из токсичного для организма аммиака, образующегося при расщеплении аминокислот. Мочевина затем выводится из организма с мочой.

7. Синтез витамина А из содержащегося в продуктах растительного происхождения провитамина – каротина.

8. Выделение вместе с желчью продуктов распада гемоглобина.

Снаружи тонкая кишка покрыта серозной оболочкой, образующей брыжейку тонкого кишечника, в которой проходят сосуды и нервы. Мышечная оболочка состоит из гладких мышц, образующих внутренний (циркулярный) и наружный (продольный) слои. Слизистая оболочка образует выпячивания – ворсинки, которые увеличивают всасывающую поверхность тонкой кишки. Железы слизистой кишечника вырабатывают слизь и кишечный сок. Кишечный сок содержит более 20 ферментов, расщепляющих белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты, а также фермент энтерокиназу, который превращает неактивный трипсиноген, выделяемый поджелудочной железой, в трипсин. Химотрипсиноген превращается в тонком кишечнике в химотрипсин под действием трипсина.

За сутки выделяется около 2 л кишечного сока. В тонком кишечнике происходит два вида пищеварения: полостное и пристеночное. Полостное пищеварение осуществляется за счет ферментов пищеварительных соков, поступивших в полость тонкой кишки (секрет поджелудочной железы, желчь, кишечный сок). Пристеночное пищеварение осуществляется ферментами, локализованными на структурах клеточной мембраны (например: в гликокаликсе) кишечных клеток. В тонкой кишке завершается расщепление:

1) пептидов до аминокислот под действием пептидаз (аминопептидазы катализируют отщепление аминокислотных остатков с аминного конца полипептидной цепи, а карбоксипептидазы с карбоксильного);

2) углеводов до моносахаридов под действием амилаз (мальтаза, сахараза, лактаза);

3) жира до глицерина и жирных кислот под действием липазы;

4) нуклеиновых кислот до нуклеотидов под действием нуклеаз.

Всасывание питательных веществ протекает преимущественно в тонком кишечнике и осуществляется ворсинками. Ворсинки представляют собой отростки слизистой оболочки длиной около 1 мм, которые в центре имеют лимфатические и кровеносные капилляры. Наибольшее число ворсинок в тощей кишке. В клетках ворсинок из глицерина и жирных кислот синтезируются жиры, свойственные организму человека, которые затем поступают в лимфатические капилляры. Аминокислоты и моносахариды всасываются в кровеносные капилляры. Аминокислоты поступают в печень и органы, где используются для синтеза белков. Моносахариды с кровью разносятся по всему организму и используются преимущественно как источник энергии. Минеральные соли всасываются в кровь в растворенном виде.

Тонкий кишечник переходит в толстый. Толстый кишечник состоит из слепой, ободочной (восходящая, поперечная, нисходящая и сигмовидная ободочная) и прямой кишок. Длина толстой кишки 1,5–2 м, диаметр 4–8 см. Слизистая толстого кишечника гладкая, ворсинки отсутствуют. Мышечная оболочка состоит из двух слоев: наружного – продольного, и внутреннего – циркулярного. Продольный слой в толстой кишке не сплошной, а образует три ленты. Снаружи этот отдел кишечника покрыт серозной оболочкой. В толстом кишечнике содержится огромное количество бактерий. Микрофлора расщепляет растительную клетчатку, синтезирует витамин К и витамины группы В. В толстом кишечнике завершается пищеварение: происходит всасывание воды, минеральных солей, формируются каловые массы, которые через анальное отверстие выводятся из организма.

Гигиена питания – наука о рациональном питании, обеспечивающем сохранение здоровья человека и поддержание его трудоспособности. Она включает:

1. Соблюдение режима питания. Необходимо принимать пищу в определенные часы, что способствует условно-рефлекторному выделению пищеварительных соков и лучшему перевариванию пищи.

2. Пища должна иметь привлекательный вид. Вид, запах пищи возбуждают аппетит, усиливая выделение пищеварительных соков.

3. Пищу следует тщательно пережевывать. Размельченная пища быстрее переваривается.

4. Необходимо регулярно употреблять сырые овощи и фрукты. В них содержится клетчатка, которая стимулирует двигательную активность кишечника.

5. Пища должна быть приготовлена из доброкачественных продуктов, с соблюдением правил и сроков хранения. При нарушении правил хранения и обработки продуктов питания в организм человека могут попасть бактерии – возбудители тяжелых заболеваний пищеварительного тракта: брюшного тифа, сальмонеллеза, дизентерии, холеры, а также яйца гельминтов и цисты простейших.

6. Пища должна покрывать энергетические затраты организма, быть сбалансированной по содержанию в ней белков, жиров и углеводов, содержать необходимые витамины и микроэлементы. Недостаток в продуктах определенных веществ может привести к заболеваниям (недостаток витамина А – к задержке роста, дефицит железа – к анемии).

7. Исключение употребления алкоголя и курения. Алкоголь и никотин раздражают слизистые пищевода, желудка и способствуют образованию язв. Систематическое употребление алкоголя может привести к циррозу печени.

8. Соблюдение правил личной гигиены (мытье рук перед едой и т.д.)