Анатомия и физиология человека (с возрастными особенностями детского организма) - Сапин М.Р., Сивоглазов В. И. 2002

Учение о внутренностях (спланхнология)
Пищеварительная система
Пищеварение. Питательные вещества

Для нормальной деятельности человеческого организма необходимо постоянное поступление пищи — белков, жиров, углеводов, минеральных солей, витаминов, воды. Питательные вещества являются строительными материалами и источником энергии, необходимыми для замещения отмирающих клеток, для роста организма, отправления жизненных функций.

Пища в том виде, в каком она поступает в организм, не может всосаться в Кровь и лимфу и быть использована для выполнения различных функций. Чтобы быть усвоенной организмом, пища в органах пищеварительной системы подвергается механической и химической обработке. Пища измельчается, перемешивается с пищеварительными соками, ФЕРМЕНТЫ которых расщепляют питательные вещества на более простые элементы, которые всасываются и усваиваются организмом. Только Вода, Минеральные вещества (соли), Витамины усваиваются в их натуральном виде.

Механическую и химическую обработку пищи и превращение ее в усваиваемые организмом вещества называют пищеварением.

Все химические соединения, которые используются в организме в качестве строительных материалов и источников энергии (Белки, Углеводы, жиры), называются питательными веществами.

Белки содержат в своем составе водород, кислород, углерод, азот, серу, фосфор и другие элементы. В желудке, тонкой кишке белки, поступающие в организм с пищей, расщепляются до аминокислот и их составляющих, которые всасываются и используются для синтеза специфических для человека белков. Из 20 аминокислот, необходимых человеку, девять называются незаменимыми, так как они не могут синтезироваться в человеческом организме. Это валин, Гистидин, изолейцин, лейцин, Лизин, Метионин, Треонин, Триптофан, фенилаланин.

Перечисленные Аминокислоты должны поступать в организм с пищей.

Белки, содержащие полный набор аминокислот, в том числе и Незаменимые аминокислоты, называются биологически полноценными белками. Наиболее ценным является белок молока, мяса, Рыбы, яиц. Белки кукурузы, пшеницы, ячменя считаются неполноценными, так как они не содержат полного набора аминокислот.

Углеводы, в состав которых входят водород, кислород, углерод, поступают в организм в виде овощей, фруктов, крахмала и другой растительной пищи. Сложно устроенные углеводы называют полисахаридами. При переваривании Полисахариды расщепляются до растворимых в воде дисахаридов и моносахаридов. Моносахариды (глюкоза, фруктоза и др.) всасываются в кровь и используются в opганизме в качестве источника энергии и строительных материалов.

Жиры, состоящие из углерода, кислорода и водорода, имеют сложное Строение. В процессе пищеварения жиры расщепляются на их составляющие — глицерин и Жирные кислоты (олеиновую, пальмитиновую, стеариновую), которые в жирах находятся в различных сочетаниях и соотношениях. В организме жиры могут также синтезироваться из углеводов и продуктов расщепления белков. Некоторые жирные кислоты не могут образовываться в организме (олеиновая, а также арахидоновая, линолевая, линолиновая, которые содержатся в растительных маслах). Жиры входят в состав всех клеток, тканей, органов, а также служат богатыми запасами энергии.

В пище присутствуют пищевые волокна, являющиеся клетчаткой (целлюлозой) и входящие в состав стенок растительных клеток. Пищевые волокна не расщепляются ферментами, они способны удерживать воду. Это является важным, так как набухшие пищевые волокна, растягивая стенки толстой кишки, стимулируют перистальтику, передвижение пищевых масс в сторону прямой кишки.

Минеральные вещества также поступают в организм с пищей. Это соли, содержащие кальций, фосфор, калий, натрий, серу, хлор, железо, магний, иод. Многие другие элементы присутствуют в пище в малых количествах, поэтому их называют микроэлементами.

Для растущего организма минеральных солей требуется больше, чем для взрослого человека, так как они участвуют в образовании костной Ткани, росте органов, входят в состав гемоглобина крови, желудочного сока, гормонов, клеточных мембран, нервных синапсов.

Вода, количество которой у взрослого человека достигает 65% общей массы тела, является составной частью тканевой жидкости, крови, внутренних сред организма.

Витамины, являющиеся сложными органическими соединениями, присутствуют в пище в малых количествах. Они необходимы для обменных процессов, их отсутствие, недостаток ведет к появлению специфических заболеваний — авитаминозов.

Питание должно полностью обеспечивать пластические процессы в организме и его энергетические затраты. Потребность в количестве и качественном составе питательных веществ (белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и витаминов) зависит от возраста, массы тела, пола, выполняемой работы.

Энергозатраты в организме измеряют в калориях (или Джоулях). Одной калорией называют количество энергии, необходимое для повышения температуры воды на ГС (1 калория = 4,2 Дж). В организме при окислении 1 г белков образуется 4,1 ккал (килокалории), 1 г углеводов — 4,1 ккал, 1 г жиров — 9,3 ккал.

Данные о потребностях в энергии у работников различных видов труда приведены в таблице 8.

Таблица 8 Суточная потребность энергии для лиц разных категорий труда (в ккал)

Для обеспечения жизненных потребностей организма в течение суток в пище при легкой работе должно быть не менее 80—100 г белков, а при тяжелых физических нагрузках — 120—160 г. Для детей количество белков при расчете на 1 кг массы тела должно быть больше, чем для взрослого, поскольку у растущего детского организма синтетические процессы протекают более интенсивно. Общее количество жиров в пище в сутки должно быть не менее 50 г, в том числе и животные жиры и растительные. Потребность в углеводах в течение суток составляет 400—500 г.

Расщепление (переваривание) белков, жиров, углеводов происходит с помощью пищеварительных ферментов (соков) — продуктов секреции слюнных, желудочных, тонкокишечных и толстокишечных желез, а также печени и поджелудочной железы. В течение суток в пищеварительную систему поступает примерно 1,5 л слюны, 2,5 л желудочного сока, 2,5 л кишечного сока, 1,2 л желчи, 1 л сока поджелудочной железы.

Ферменты являются необходимыми составляющими секретов пищеварительных желез. Благодаря пищеварительным ферментам белки расщепляются до аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот, углеводы — до моносахаридов. Пищеварительные ферменты представляют собой сложные органические вещества, которые легко вступают в Химические реакции с пищевыми продуктами. Они служат также ускорителями (катализаторами) биологических реакций — расщепления пищевых веществ. Выделяют ферменты, расщепляющие белки, — протеазы, расщепляющие жиры — липазы, расщепляющие углеводы — амилазы. Для расщепляющих действий ферментов необходимы определенные условия — Температура тела и реакция среды (кислая или щелочная).

Органы пищеварительной системы выполняют также двигательную (моторную) функцию. В органах пищеварения пища измельчается и перемешивается с пищеварительными соками, что обеспечивает тесный контакт пищевых масс с ферментами. Перемешивание пищи с одновременным продвижением способствует непрерывному и тесному ее контакту с всасывающей поверхностью кишечника и более полному всасыванию переваренных компонентов пищи. Продвижение пищевых масс в направлении к прямой кишке способствует формированию каловых масс и завершается удалением их из организма.

Пищеварение в полости рта

Механическая и химическая обработка пищи начинается в полости рта. Здесь пища измельчается, анализируются ее вкусовые качества. Пища смачивается слюной, начинаются Гидролиз полисахаридов и формирование пищевого комка. Средняя длительность пребывания пищи в полости рта составляет 15—20 секунд.

В ответ на раздражения вкусовых, тактильных и температурных рецепторов, которые расположены в слизистой оболочке языка и стенок полости рта, крупные и мелкие железы выделяют слюну.

Слюна представляет собой мутноватую жидкость слабощелочной реакции. Слюна содержит 98,5—99,5% воды и 1,5—0,5% сухого вещества. Основную часть сухого вещества составляет слизь — муцин. Чем больше в слюне муцина, тем она более вязкая и густая. Муцин способствует формированию, склеиванию пищевого комка и облегчает его проглатывание — поступление из полости рта в глотку. Помимо муцина, в слюне содержатся ферменты амилаза, мальтоза и ионы Na⁺, К⁺, Са⁺, Сl^- и др. Под действием фермента амилазы в щелочной среде начинается расщепление углеводов до дисахаридов (мальтозы). Мальтаза расщепляет мальтозу до моносахаридов (глюкозы).

Различные пищевые вещества вызывают неодинаковое по количеству и качеству отделение слюны. Выделение слюны происходит рефлекторно. При воздействии пищи на расположенные в стенках полости рта механические, химические, температурные рецепторы нервные импульсы от них поступают в слюноотделительные центры мозга. Из мозга к слюнным железам направляются ответные сигналы по симпатическим и парасимпатическим волокнам вегетативной нервной системы. В симпатических эффекторных нервных окончаниях высвобождается норадреналин, под влиянием которого выделяется небольшое количество густой слюны. В парасимпатических нервных окончаниях высвобождается ацетилхолин, благодаря которому слюнные железы выделяют большое количество жидкой слюны. Слюна выделяется не только при непосредственном воздействии пищи на нервные окончания слизистой оболочки в полости рта (безусловно-рефлекторная деятельность), а также условно-рефлекторно — в ответ на обонятельные, зрительные, слуховые и другие воздействия (запах, цвет пищи, разговор о еде).

Глотание — это сложный рефлекторный акт. Пережеванная, смоченная слюной пища превращается в полости рта в пищевой комок, который движениями языка, губ и щек попадает на КОРЕНЬ языка. Корень языка и мягкое нёбо имеют большое количество чувствительных нервных окончаний, раздражение которых пищей передается в продолговатый мозг к нейронам центра глотания (двойное Ядро языкоглоточного и блуждающего нервов). Отсюда нервные импульсы по двигательным (эфферентным) нервным волокнам в составе этих нервов поступают к мышцам глотки и вызывают акт глотания. В этот момент вход в носовую полость закрывается мягким нёбом, надгортанник закрывает вход в Гортань, задерживается Дыхание. Если человек во время еды разговаривает, то вход из глотки в гортань не закрывается, и пища может попасть в просвет гортани, в дыхательные пути. Вот почему во время еды нельзя разговаривать.

Из ротовой полости пищевой комок попадает в ротовую часть глотки. В это время продольные Мышцы глотки (шило-глоточные, трубно-глоточные) поднимают глотку, как бы натягивают ее на пищевой комок, а круговые мышцы (констрикторы глотки), сокращаясь, проталкивают пищу из глотки в Пищевод. Волнообразное сокращение мышц пищевода продвигает пищу в Желудок. Весь путь от ротовой полости до желудка твердая пища проходит за 6— 8 секунд, а жидкая — за 2—3 секунды.

Пищеварение в желудке

Пища, поступившая из пищевода в желудок, находится в нем до 4—6 часов. В это время под действием желудочного сока пища переваривается.

Желудочный сок, вырабатываемый железами желудка, представляет собой прозрачную бесцветную жидкость, имеющую кислую реакцию благодаря присутствию соляной кислоты (НСl), в количестве до 0,5% (рН — 0,9—1,5). Желудочный сок содержит пищеварительные ферменты Пепсин, гастриксин, липазу. В желудочном соке много слизи — муцина. Благодаря наличию соляной кислоты желудочный сок обладает высокими бактерицидными свойствами. Поскольку железы желудка выделяют в течение суток 1,5—2,5 л желудочного сока, то пища в желудке превращается в жидкую кашицу.

Ферменты пепсин и гастриксин переваривают (расщепляют) белки до крупных частиц — полипептидов, не способных всосаться в капилляры желудка. Пепсин также створаживает казеин молока, который в желудке подвергается гидролизу. Эмульгированные жирные компоненты молока расщепляет липаза.

Важная роль в желудке принадлежит слизи — муцину. Слизь предохраняет слизистую оболочку желудка от самопереваривания, а также содержит так называемый внутренний фактор Касла, необходимый для всасывания витамина В₁₂ и образования антианемической субстанции. При попадании в желудок спирта действие слизи ослабляется и тогда создаются благоприятные условия для образования язв слизистой оболочки, для возникновения воспалительных явлений — гастрита.

Выделение желудочного сока начинается уже через 5— 10 минут после начала еды. Секреция желудочных желез продолжается все время, пока пища находится в желудке. Состав желудочного сока и скорость его выделения зависят от количества и качества пищи. Жир, крепкие растворы сахара, а также отрицательные эмоции (гнев, печаль) задерживают, тормозят образование желудочного сока. Сильно ускоряют образование и выделение желудочного сока экстракты мяса и овощей (бульоны из мясных и овощных продуктов).

Стимуляторами выделения желудочного сока являются ГОРМОНЫ, выделяемые эндокриноцитами в стенках органов пищеварительной системы, особенно самого желудка и двенадцатиперстной кишки, а также всосавшиеся в кровь продукты переваривания пищи.

Выделение желудочного сока происходит не только во время еды, но и при запахе пищи, ее виде, даже при разговоре о еде. В этих случаях желудочный сок выделяется в результате условно-рефлекторной деятельности организма.

Для переваривания пищи важную роль играет моторика желудка. Сокращение гладкой мускулатуры желудка происходит при наличии в нем пищи, а также и у «голодного» желудка. Выделяют два вида мышечных сокращений стенок желудка: перистолу и перистальтику. При поступлении пищи в желудок его мускулатура сокращается тонически и стенки желудка плотно охватывают пищевые массы. Такое действие желудка получило название перистолы. При перистоле слизистая оболочка желудка плотно соприкасается с пищей, выделяемый желудочный сок сразу же смачивает прилежащую к его стенкам пищу. Перистальтические сокращения мускулатуры возникают в области кардиальной части желудка и в виде волн распространяются к привратнику. Благодаря перистальтическим волнам пища в желудке перемешивается и продвигается к выходу из желудка в двенадцатиперстную кишку. Перемешивание пищи способствует лучшему ее смачиванию желудочным соком и перевариванию.

Сокращения мускулатуры возникают и у пустого желудка. Это «голодные сокращения», появляющиеся через каждые 60—80 минут. Считают, что такого рода сокращения желудка вызываются чувством голода.

При попадании в желудок недоброкачественной пищи, сильно раздражающих веществ происходит обратная перистальтика (антиперистальтика). При этом возникает рвота, которая является защитной рефлекторной реакцией организма.

Продвижение пищи из желудка в тонкую кишку происходит благодаря перистальтическим волнам, которые прогоняют пищевую кашицу к привратнику. Если пилорический сфинктер расслаблен и отверстие в двенадцатиперстную кишку открыто, то пища поступает из желудка в двенадцатиперстную кишку. Если отверстие закрыто, то пищевая кашица снова отбрасывается из привратника вглубь желудка и продолжает перевариваться. После поступления порции пищи в двенадцатиперстную кишку ее слизистая оболочка раздражается кислым содержимым и механическим воздействием пищи. Пилорический сфинктер при этом рефлекторно закрывает отверстие, ведущее из желудка в кишку. После появления в двенадцатиперстной кишке щелочной реакции в связи с выделением в нее желчи и панкреатического сока в кишку поступает новая порция кислого содержимого из желудка. Таким образом, пищевая кашица порциями из желудка выбрасывается в двенадцатиперстную кишку.

Пищеварение в тонкой кишке

Двенадцатиперстная кишка в пищеварении играет особую роль. В этот начальный отдел тонкой кишки выделяются не только секреты ее собственных желез, но и Желчь, панкреатический сок. Ферменты, выделяемые железами двенадцатиперстной кишки, играют активную роль в переваривании пищи. Секрет этих желез содержит муцин, защищающий слизистую оболочку, а также ферменты, расщепляющие белок, и энтерокиназу, превращающую неактивный фермент поджелудочного сока трипсиноген в активный Трипсин.

Панкреатический сок (секрет поджелудочной железы) бесцветный, имеет щелочную реакцию (рН 7,3—8,7). Он содержит различные пищеварительные ферменты, переваривающие белки, жиры, углеводы. Под воздействием ферментов трипсина и химотрипсина белки перевариваются до аминокислот. Липаза расщепляет жиры до глицерина и жирных кислот. Амилаза и мальпаза переваривает углеводы до моносахаридов.

Секреция сока поджелудочной железы происходит рефлекторно в ответ на сигналы, идущие от рецепторов в слизистой оболочке полости рта, и начинается через 2—3 минуты после начала еды. Затем выделения панкреатического сока происходят в ответ на раздражение слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки кислой пищевой кашицей, поступающей из желудка. Секрецию пищеварительных ферментов поджелудочной железы стимулируют также гормоны секретин и панкреазимин, выделяемые эндокриноцитами двенадцатиперстной кишки в ответ на химические и механические раздражения пищей. В поджелудочную железу эти гормоны поступают с током крови из сосудов двенадцатиперстной кишки.

Желчь, образующаяся в печени в промежутке между приемами пищи, поступает в Желчный пузырь в жидком виде, концентрируется там в 7—8 раз путем всасывания воды. Во время пищеварения при поступлении пищи в двенадцатиперстную кишку желчь выделяется в нее из желчного пузыря. Желчь, имеющая золотисто-желтый цвет, содержит желчные кислоты, желчные пигменты, холестерин и другие вещества. В течение суток образуется 0,5—1,2 л желчи. Желчь эмульгирует жиры до мельчайших капель и способствует их всасыванию, активирует пищеварительные ферменты, замедляет гнилостные процессы, усиливает перистальтику тонкой кишки.

Желчеобразование и поступление желчи в двенадцатиперстную кишку стимулируется присутствием пищи в желудке и в двенадцатиперстной кишке, а также видом и запахом пищи и регулируется нервным и гуморальным путями. Из двенадцатиперстной кишки благодаря ее перистальтике пищевая кашица продвигается в тощую кишку, а затем в подвздошную кишку. Выделяемый кишечными железами в ответ на механические и химические раздражения кишечный сок (до 2,5 л в сутки) расщепляет Пептиды до аминокислот, сахара — до глюкозы и фруктозы. В кишечном соке содержится 22 пищеварительных фермента, в том числе энтерокиназа (активатор трипсиногена поджелудочной железы), пептидаза, липаза, амилаза и фосфатаза, сахараза. Пищеварение происходит как в просвете тонкой кишки (полостное пищеварение), так и на поверхности микроворсинок щеточной каемки кишечного эпителия (пристеночное, или мембранное, пищеварение) (рис. 48). Пристеночное пищеварение является заключительным этапом переваривания пищи, после чего начинается всасывание.

Окончательное переваривание пищи и всасывание продуктов переваривания происходит по мере продвижения пищевых масс в направлении от двенадцатиперстной кишки в подвздошную кишку и далее к слепой кишке. В результате сокращения циркулярного и продольного мышечных слоев стенок тонкой кишки происходят два вида движения: перистальтическое и маятникообразное. Перистальтические движения тонкой кишки в виде сократительных волн возникают в начальных ее отделах и пробегают до слепой кишки. При этом пищевые массы перемешиваются с кишечным соком, что ускоряет процесс переваривания пищи и продвижения ее в сторону толстой кишки. При маятникообразных движениях тонкой кишки ее мышечные слои на коротком участке то сокращаются, то расслабляются. При этом пищевые массы передвигаются в просвете кишки то в одном, то в другом направлениях. В результате происходит интенсивное перемешивание пищи.

Рис. 48. Взаимоотношения полостного и мембранного пищеварения (схема) (Косицкий Г.И., 1985):

а — полость кишки без пищевой массы, б — полость кишки с пищевой массой; 1 — ферменты в полости кишки, 2 — микроворсинки, 3 — ферменты на поверхности микроворсинок, 4 — поры каемчатого эпителия, 5 — микроб, 6,7 — пищевые массы на различных стадиях гидролиза

Пищеварение в толстой кишке

Из тонкой кишки не всосавшиеся в ее кровеносные и лимфатические капилляры остатки пищи через подвздошно-слепокишечное отверстие поступают в толстую кишку.

В толстой кишке всасываются вода и остатки переваренной пищи, формируются каловые массы, которые удаляются из организма. Железы толстой кишки также вырабатывают пищеварительные соки с малым содержанием ферментов и много слизи, необходимой для формирования и выведения каловых масс. В толстой кишке присутствуют также Бактерии, которые своими ферментами разрушают и переваривают клетчатку (целлюлозу). В то же время толстокишечные бактерии синтезируют витамин К и витамины группы В.

В толстой кишке благодаря перистальтическим и антиперистальтическим движениям ее мускулатуры пищевые массы задерживаются до двух суток. Это способствует более полному всасыванию воды и питательных веществ.

До 10% принимаемой пищи (при смешанном питании) организмом не усваивается. Остатки пищевых масс склеиваются слизью в толстой кишке, уплотняются. Растяжение каловыми массами стенок прямой кишки вызывает позыв к дефекации, которая происходит рефлекторно. Центр дефекации находится в крестцовом отделе спинного мозга.

Всасывание

Продукты пищеварения — растворенные в воде питательные вещества, соли, витамины всасываются в кровеносные и лимфатические капилляры слизистой оболочки тонкой кишки. Многочисленные ворсинки слизистой оболочки и микроворсинки эпителиоцитов тонкой кишки образуют огромную всасывательную поверхность (около 200 м²). Ворсинки благодаря имеющимся у них сокращающимся и расслабляющимся гладкомышечным клеткам работают как всасывающие микронасосы. Поэтому всасывание является активным процессом, на который эпителиоциты затрачивают свою энергию. Эпителиоциты пропускают из просвета кишки в кровеносное русло аминокислоты и глюкозу и задерживают непереваренные белки; жиры, переваренные (расщепленные) в кишечнике до глицерина и жирных кислот, всасываются в лимфатические капилляры. На пути к лимфатическим капиллярам глицерин и жирные кислоты в эпителиальных клетках образуют мельчайшие жировые капли, растворимые в воде. Жирные кислоты переводятся в растворимое состояние с помощью желчных кислот, а глицерин растворим в воде непосредственно. При отсутствии желчных кислот в кишечнике, например при закупорке желчевыводящих путей или заболеваниях печени, всасывание жиров не происходит и жиры выводятся вместе с калом.

В толстой кишке всасывается вода, а также соли. Некоторые Лекарственные препараты, например глауберова соль (сульфат натрия) и другие сульфопрепараты, плохо всасываются через слизистую оболочку кишки. При приеме таких лекарств в кишечнике резко повышается осмотическое давление, вода из крови поступает в кишечник, растягивает его, усиливает перистальтику, оказывает слабительное действие.

В желудке всасывается алкоголь, некоторые лекарственные вещества — снотворные (барбитураты), аспирин (ацетилсалициловая кислота). Питательные вещества в желудке не всасываются, так как они в достаточной степени еще не переварены. Незначительное всасывание наблюдается уже в ротовой полости. Из лекарственных веществ через слизистую оболочку полости рта всасывается нитроглицерин.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ и самоконтроля:

1. Какие процессы в организме называют пищеварением? Опишите эти процессы.

2. Какие вещества относят к питательным веществам? Какое значение они имеют для организма человека?

3. Что вы знаете об энергозатратах в организме при различных видах работы? Приведите Примеры, если помните.

4. Какие вещества называют пищеварительными ферментами, какую роль в пищеварении они выполняют?

5. Дайте характеристику пищеварительным процессам в полости рта, в желудке, в тонкой кишке, в толстой кишке.

6. Расскажите, что вы знаете о составе слюны, желудочного сока, желчи, кишечного сока, панкреатического сока.

7. До каких составляющих перевариваются в организме белки, жиры и углеводы? В чем необходимость расщепления (переваривания) этих веществ?

8. Что такое полостное пищеварение и пристеночное (мембранное) пищеварение? Опишите эти процессы.

9. Какие Функции выполняет мускулатура стенок органов пищеварительной системы в процессах переваривания пищи? Что такое пери- стола, перистальтика, антиперистальтика и маятникообразные движения кишки?

10. Расскажите о всасывании переваренной пищи в кровеносные и лимфатические капилляры.