Пищеварение — процесс механической (измельчение, перемешивание) и химической (расщепление ферментами) обработки пищи, в результате которого она превращается в простые вещества — мономеры, всасывающиеся в кровь и лимфу. Белки, жиры и углеводы пищи — крупные молекулы, которые не могут прямо войти в клетку; при пищеварении они превращаются в аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, глюкозу, а организм строит из них свои вещества и получает энергию. На экзамене часто спрашивают о ферментах и среде в каждом отделе, всасывании, функциях печени и поджелудочной железы, витаминах и опытах И. П. Павлова.
§1. Питательные вещества и органы пищеварения
Основные вещества пищи: белки, жиры, углеводы (энергия и строительный материал), вода, минеральные соли и витамины (всасываются без расщепления).
слюнные железы — 3 пары крупных (околоушные, подчелюстные, подъязычные) и множество мелких;
печень — самая крупная железа: вырабатывает желчь (накапливается в жёлчном пузыре), обезвреживает ядовитые вещества крови (барьерная функция), запасает избыток глюкозы в виде гликогена, образует мочевину из аммиака;
поджелудочная железа — смешанная железа: в кишку выделяет пищеварительный сок, в кровь — гормоны инсулин и глюкагон;
мелкие железы стенок желудка и кишечника.
Ферменты — биологические катализаторы белковой природы. Каждый фермент действует только на своё вещество (субстрат), лучше всего работает при температуре тела (около 37 °C) и в своей среде (pH); при кипячении как белок денатурирует и теряет активность.
§2. Пищеварение в ротовой полости
Зубы измельчают пищу. У взрослого 32 зуба: 8 резцов, 4 клыка, 8 малых коренных и 12 больших коренных. У детей 20 молочных зубов. Строение зуба: коронка, шейка, корень; основная часть — дентин, коронка покрыта эмалью (самая твёрдая ткань организма), внутри пульпа с нервами и сосудами.
Язык перемешивает пищу и воспринимает вкус.
Слюна — слабощелочная среда (pH около 7); содержит амилазу (расщепляет крахмал до мальтозы), лизоцим (бактерицидное вещество) и муцин (ослизняет пищевой комок, облегчая глотание). За сутки выделяется около 1–1,5 л слюны.
Пища находится во рту недолго, поэтому крахмал здесь расщепляется не полностью; хорошее пережёвывание облегчает дальнейшее пищеварение.
§3. Пищеварение в желудке
Желудок — мышечный мешковидный орган; стенка из трёх слоёв гладких мышц, во внутреннем слизистом слое миллионы желёз. Желудочный сок сильно кислый (pH около 1,5–2):
соляная кислота (HCl) — убивает микробов, вызывает набухание белков и активирует пепсин;
пепсин — расщепляет белки до полипептидов (не до аминокислот);
липаза — расщепляет в небольшом количестве только эмульгированные жиры молока;
слизь — защищает стенку желудка от переваривания собственным соком.
Пища находится в желудке около 3–6 часов (жирная дольше), затем небольшими порциями переходит в двенадцатиперстную кишку. В желудке могут всасываться вода, спирт, некоторые лекарства и немного глюкозы.
§4. Пищеварение и всасывание в тонкой кишке
Двенадцатиперстная кишка — главное место пищеварения; среда слабощелочная. Сюда поступают два сока:
сок поджелудочной железы — расщепляет все основные питательные вещества: трипсин (белки и полипептиды до аминокислот), липаза (жиры до глицерина и жирных кислот), амилаза (крахмал до глюкозы);
желчь (из печени) — дробит жиры на мелкие капли (эмульгирует), активирует липазу, усиливает перистальтику. Желчь не фермент.
Ферменты кишечного сока завершают пищеварение; часть его идёт на поверхности стенки кишки — пристеночное пищеварение.
Всасывание идёт в основном в тонкой кишке. Слизистая образует складки и миллионы ворсинок — они во много раз увеличивают поверхность всасывания. Внутри каждой ворсинки есть кровеносные капилляры и лимфатический капилляр.
аминокислоты и глюкоза всасываются в кровь и по воротной вене сначала идут в печень (печень обезвреживает вредные вещества, избыток глюкозы превращает в гликоген);
глицерин и жирные кислоты в клетках эпителия снова превращаются в жир, свойственный человеку, и поступают в лимфу.
Белок → аминокислоты (пепсин, трипсин); жир → глицерин + жирные кислоты (липаза, при участии желчи); крахмал → глюкоза (амилаза).
В толстой кишке всасывается в основном вода, формируются каловые массы. Полезные бактерии частично расщепляют целлюлозу и синтезируют витамины K и группы B. Воспаление червеобразного отростка — аппендицит.
§5. Регуляция пищеварения
И. П. Павлов получил в 1904 году Нобелевскую премию за изучение физиологии пищеварения. Он применял у собак метод фистул: слюну или желудочный сок выводили наружу и измеряли. В опыте «мнимого кормления» пищевод перерезали и выводили наружу: пища не попадала в желудок, но как только попадала в рот, выделялся желудочный сок. Выводы:
отделение соков регулируется безусловными рефлексами (при раздражении пищей рецепторов рта) и условными рефлексами (запах, вид пищи, даже разговор о ней);
затем подключается гуморальная регуляция: гормоны, образующиеся при поступлении пищи в желудок и кишку, усиливают отделение соков.
Поэтому пища, съеденная с аппетитом и красиво поданная, переваривается лучше.
§6. Витамины и гигиена питания
Витамины — органические вещества, необходимые в малых количествах; большинство входит в состав ферментов. Их существование доказал Н. И. Лунин (1880), термин «витамин» ввёл К. Функ (1912).
A — зрение, кожа («куриная слепота»); B₁ — нервная система («бери-бери»); C — стенки сосудов и иммунитет (цинга, кровоточивость дёсен); D — кости (рахит; образуется в коже под действием УФ-лучей); K — свёртывание крови.
Водорастворимые витамины: группа B, C; жирорастворимые: A, D, E, K.
Авитаминоз — полное отсутствие витамина, гиповитаминоз — недостаток, гипервитаминоз — избыток (особенно при передозировке препаратов A и D).
Витамин C быстро разрушается при варке — полезно есть свежие фрукты и овощи сырыми.
Гигиена питания: питаться 3–4 раза в день по режиму, хорошо пережёвывать, мыть руки и продукты (профилактика кишечных инфекций и глистов), ограничивать сладкое (кариес), избегать избытка жирной и солёной пищи.
Пример
В пробирки с крахмалом добавили: 1) слюну, 37 °C; 2) прокипячённую слюну, 37 °C; 3) слюну, 0 °C. Через 20 минут добавили йод. В какой пробирке не появится синий цвет?
Йод даёт синий цвет там, где есть крахмал.
В 1-й пробирке амилаза активна — крахмал расщеплён, синего цвета нет.
Во 2-й фермент денатурирован при кипячении, в 3-й не работает при низкой температуре — крахмал остался, цвет синий.
Ответ: только в 1-й пробирке.
Пример
У больного жёлчный проток закупорен камнем. Переваривание каких веществ нарушится и почему?
Желчь не поступает в кишку.
Желчь эмульгирует жиры и активирует липазу.
Без желчи жиры остаются крупными каплями, липаза плохо их расщепляет.
Ответ: нарушится в основном переваривание жиров; уменьшится и всасывание жирорастворимых витаминов.
Пример
У взрослого 32 зуба. Какой процент составляют коренные зубы (малые и большие)?