Пищеварительная система человека

 

 

ПИТАНИЕ И ПИЩЕВАРЕНИЕ

 

Основные пищеварительные процессы

 

Пищеварение является начальным этапом ассимиляции пищевых веществ, который состоит в превращении исходных пищевых структур сложного химического состава в компоненты, лишенные видовой специфичности, легко усваиваемые организмом. Другими словами, пищеварение представляет собой совокупность процессов, связанных с расщеплением пищевых веществ на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом. Сегодня доказано, что ассимиляция пищевых веществ осуществляется по трехзвенной схеме, основанной на разных типах пищеварения:

 

полостное → мембранное (пристеночное) → внутриклеточное (всасывание)

 

Полостным является пищеварение, происходящее в пищеварительных полостях — ротовой, желудочной, кишечной, удаленных от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы), которые синтезируют пищеварительные ферменты. Этот вид пищеварения обеспечивает интенсивное начальное переваривание. Мембранное (пристеночное) пищеварение осуществляется с помощью ферментов, локализованных на специальных структурах свободных поверхностей клеток (микроворсинках) в тонком кишечнике. Мембранное пищеварение осуществляет промежуточные и заключительные стадии гидролиза пищевых веществ, а также сопряжение конечных этапов переваривания и начальных этапов всасывания. 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 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, 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. 2

пищеварительный глотка желудок переваривание всасывание

Таблица 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	То же	То же
трипсин	8,0	" "	" "
химотрипсин	8,0	" "	" "
аминопептидазы	8,0	Пептиды (с N-конце- вого аминокислотного остатка)	" "
карбоксипепти- дазы	8,0	Пептиды (с С-конце- вого аминокислотного остатка)	" "
дипептидазы	8,0	Дипептиды
Переваривающие углеводы (амилазы)
а-амилаза (птиалин)	7,0	Крахмал, гликоген, другие а-полисаха- риды	Целлюлоза и гемицел- люлозы из-за наличия Р-гликозвдной связи
дисахаридазы	6,5-7,5	Сахароза, мальтоза, лактоза	То же
Переваривающие жиры (липазы)	8,0	Ацилглицерины	Воски

 

 

 

Рис. 2. Последовательные этапы переваривания и всасывания,

Рот, рН = 7

Переваривание крахмала под действием амилазы слюны

Пищевод

Перемещение пищевого комка Желудок, рН 1—3

Переваривание белков под действием пепсина

Желчный пузырь Накопление солей желчных кислот

Поджелудочная железа Образование протеолитических ферментов, амилазы, липазы, а также НС03~

Двенадцатиперстная кишка, рН 7—8 Завершение основного переваривания в результате совместного действия ферментов, поставляемых поджелудочной железой и эпителием тонкого кишечника

Конец тонкого кишечника Всасывание в кровь простых Сахаров, аминокислот, электролитов и воды; всасывание жирных кислот

Толстый кишечник Дальнейшее удаление воды; действие кишечной микрофлоры

 

 

Всасывание

 

Пищеварительный аппарат человека всасывает мономеры высркомолекулярных веществ. Каждый из трех видов макронутриентов имеет свою свою схему процесса пищеварния. Схемы представлении ниже:

Схема 1 Переваривание углеводов на примере крахмала

 

Схема 3 Переваривание белков

 

Схема 4 Переваривание жиров

 

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 эпи- телиоцитов 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 желчевы- водящих 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.

 

 

Механизмы всасывания

 

Для всасывания микромолекул - продуктов гидролиза питательных веществ, электролитов, лекарственных препаратов используются несколько видов транспортных механизмов.

1. Пассивный транспорт, включающий  в себя диффузию, фильтрацию и  осмос.  2. Облегченная диффузия.  3. Активный транспорт.

Диффузия основана на градиенте концентрации веществ в полости кишечника, в крови или лимфе. Путем диффузии через слизистую оболочку кишечника переносятся вода, аскорбиновая кислота, пиридоксин, рибофлавин и многие лекарственные препараты.

Фильтрация основана на градиенте гидростатического давления. Так, повышение внутрикишечного давления до 8-10 мм рт.ст. увеличивает в 2 раза скорость всасывания из тонкой кишки раствора поваренной соли. Способствует всасыванию увеличение моторики кишечника.

Переходу веществ через полупроницаемую мембрану энтероцитов помогают осмотические силы. Если в желудочно-кишечный тракт ввести гипертонический раствор какой-либо соли (поваренной, английской и т.д.), то по законам осмоса жидкость из крови и окружающих тканей, т.е. из изотонической среды, будет всасываться в сторону гипертонического раствора, т.е. в кишечник, и оказывать очищающее действие. На этом основано действие солевых слабительных. По осмотическому градиенту всасываются вода, электролиты.

Облегченная диффузия осуществляется также по градиенту концентрации веществ, но с помощью особых мембранных переносчиков, без затраты энергии и быстрее, чем простая диффузия. Так, с помощью облегченной диффузии переносится фруктоза.

Активный транспорт осуществляется против электрохимического градиента даже при низкой концентрации этого вещества в просвете кишечника, при участии переносчика и требует затраты энергии. В качестве переносчика - транспортера чаще всего используется Na+, с помощью которого всасываются такие вещества, как глюкоза, галактоза, свободные аминокислоты, соли желчных кислот, билирубин, некоторые ди- и трипептиды.

Путем активного транспорта всасываются также витамин В12, ионы кальция. Активный транспорт крайне специфичен и может угнетаться веществами, имеющими химическое сходство с субстратом. Тормозится активный транспорт при низкой температуре и недостатке кислорода. На процесс всасывания влияет рН среды. Оптимальная рН для всасывания - нейтральная. Многие вещества могут всасываться при участии как активного, так и пассивного транспорта. Все зависит от концентрации вещества. При низкой концентрации преобладает активный транспорт, а при высокой - пассивный. Некоторые высокомолекулярные вещества транспортируются путем эндоцитоза (пиноцитоза и фагоцитоза). Этот механизм заключается в том, что мембрана энтероцита окружает всасываемое вещество с образованием пузырька, который погружается в цитоплазму, а затем переходит к базальной поверхности клетки, где заключенное в пузырек вещество выбрасывается из энтероцита. Этот вид транспорта имеет значение при переносе у новорожденного белков, иммуноглобулинов, витаминов, ферментов грудного молока.

Некоторые вещества, например, вода, электролиты, антитела, аллергены могут проходить через межклеточные пространства. Такой вид транспорта называется персорбцией.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Были рассмотрены пищеварительный аппарат человека, особенности строения и работы входящих в него органов: глотки, пищевода, желудка, кишок печени и др.

А также представлен метаболизм белков, жиров и углеводов с указанием ферментов по средствам которых осуществляется пищеварение.

Сложность и длительность процесса усвоения пищи показывает как важно потреблять качественные продукты питания богатые полноценными белками, углеводами и жирами, а также макро- и микроэлементами и пищевыми волокнами.

Для нормальной деятельности пищеварительной системы необходимо поддерживать активный образ жизни, так как физическая деятельность способствует продвижению пищевых масс