Конспект урока "Пищеварение в кишечнике. Всасывание питательных веществ". Где питательные вещества поступают в кровь у человека? Наиболее активное всасывание питательных веществ происходит в

Пищеварение - это совокупность процессов, обеспечивающих механическое измельчение пищи и химическое расщепление макромолекул питательных веществ на компоненты, пригодные для всасывания и участия в обмене веществ. У большинства животных для осуществления этих процессов имеется специализированная система органов, называемая пищеварительным, или желудочно-кишечным, трактом.

Поступившая в пищеварительный тракт пища перерабатывается под действием гидролитических ферментов. Они расщепляют питательные вещества либо в самих сек-ретирующих эти ферменты клетках (внутриклеточное пищеварение), либо вне клеток, иногда на значительном расстоянии от них (внеклеточное пищеварение).

Для гетеротрофных протистов, низших колониальных животных (например, губок) характерно внутриклеточное пищеварение. Однако в процессе исторического развития органического мира все более важную роль приобретает внеклеточное пищеварение, позволяющее использовать крупную по размерам пищу.

У кишечнополостных осуществляется смешанное пищеварение - как внеклеточное, так и внутриклеточное. У гидры захваченная щупальцами крупная добыча (дафнии, циклопы) поступает через рот в кишечную полость, где под действием пищеварительных ферментов, выделяемых железистыми клетками эндодермы, начинает перевариваться. Комок пищи распадается на мелкие полупереваренные частички, которые заглатываются (фагоцитируются) пищеварительными клетками эндодермы путем образования ложноножек, в которых окончательно перевариваются. Растворимые продукты переварива-

Смешанное пищеварение xaрактерно также для сосальщиков (плоские черви) и некоторых кольчатых червей.

Внеклеточное, или дистантное, пищеварение наблюдается у большинства типов животных, а| также у бактерий и грибов. Оно может осуществляться и за пределами организма. Например, некоторые насекомые и паукообразные 1 вводят пищеварительные ферменты в пойманную добычу, а бактерии и грибы выделяют их в окружающую среду, способствуя тем самым частичному перевариванию органических веществ.

У высших многоклеточных животных внеклеточное пищеварение происходит в специализированных полостях желудочно-кишечного тракта (полостное пищеварение). Полостное пищеварение свойственно также круглым червям, большинству кольчатых червей, членистоногим, моллюскам и хордовым.

У высокоразвитых животных (начиная с типа Круглые черви) пищеварительный тракт представлен сквозной трубкой, на одном конце которой расположен рот, куда поступает пища, а на другом - анальное отверстие, через которое удаляются непереваренные остатки пищи. Это позволяет осуществлять «конвейерный» процесс пищеварения. Пища может перемещаться лишь в одном направлении, так что животное продолжает поглощать пищу, в то время как пища, съеденная ранее, еще переваривается. При этом разные участки пищеварительного тракта специали! жируются на выполнении одной или нескольких функций.

У большинства животных на переднем конце пищеварительного тракта расположены структуры, выполняющие функцию измельчения пищи. У млекопитающих - это зубы, у черепах и птиц - клюв, у большинства моллюсков (кроме двустворчатых) - терка, у птиц - мускульный желудок. Механическое измельчение пищи увеличивает поверхность пищевых частиц, повышая эффективность воздействия пищеварительных ферментов.

У дождевых червей и у некоторых членистоногих имеется не только глотка, втягивающая пищу, о и зоб позади глотки, который представляет собой расширенную часть пищевода, где накапливается пища.

Пищеварительные ферменты у животных с полостным пищеварением образуются в кишечном эпителии и крупных пищеварительных железах (слюнных и поджелудочной - у хордовых, в железах средней кишки - у беспозвоночных). Эпителий кишечника, кроме пищеварительных ферментов, выделяет гормоны, которые регулируют процесс пищеварения, а также слизистый секрет муцин, предотвращающий самопереваривание стенок пищеварительного тракта.

У ряда организмов наблюдается также мембранное, или пристеночное, пищеварение. Оно осуществляется ферментами, расположенными на структурах клеточной мембраны. Например, у большинства высокоорганизованных животных оно происходит на поверхности эпителиальных клеток кишеч-

Под действием пищеварительных ферментов сложные органические вещества расщепляются до простых, способных проникнуть через стенку пищеварительного тракта в жидкости внутренней среды организма. Белки расщепляются до аминокислот протеолитическими ферментами (протеазами), углеводы - до моносахаридов амило-литическими ферментами (амилазами), жиры - до глицерола и жирных кислот липолитическими ферментами (липазами). Каждый отдел пищеварительного тракта специализируется на расщеплении определенных видов органических веществ.

Всасывание питательных веществ. По мере продвижения по кишечнику пища не только переваривается, но и всасывается. Так, например, у человека всасывание происходит в основном в тонком кишечнике. Стенки кишечника хорошо приспособлены для осуществления этого процесса (рис. 4.9). На поверхности слизистой оболочки кишечника расположены многочисленные кишечные ворсинки. В свою очередь, клетки поверхностного эпителия таких ворсинок имеют мельчайшие выросты на поверхности своих наружных мембран - микроворсинки. Благодаря такому строению кишечник имеет огромную всасывательную поверхность.

Аминокислоты и моносахариды всасываются клетками эпителия, откуда затем переправляются в кровеносные капилляры ворсинок кишечника, а продукты расщепления жиров - в лимфатический сосудик ворсинки.

Аминокислоты используются для синтеза новых белков цитоплазмы клеток, восстановления поврежденных участков тела, образования ферментов и гормонов, а также на другие нужды. Лишние аминокислоты в запас не откла-

дываются и подвергаются в печени дезаминированию. При этом от них отщепляются аминогруппы, которые преобразуются в мочевину. Мочевина доставляется с кровью в почки и выводится из организма с мочой.

Пищеварение – это процесс расщепления макромолекул питательных веществ до более простых компонентову, способных использоваться клетками организма. Пищеварение может быть внеклеточным и внутриклеточным.

1. Присуще ли пищеварение бактериям и грибам?

2. Чем различаются между собой разные типы пищеварения?

3. Какое значение имеет механическое измельчение пищи и где оно осуществляется у животных разных групп?

4. Что такое процесс всасывания и как он осуществляется в пищеварительном тракте человека?

Всасывание питательных веществ является конечной целью процесса пищеварения и представляет собой транспорт пищевых компонентов из ЖКТ во внутреннюю среду организма (совокупность биологических жидкостей) - лимфу и кровь. Вещества всасываются в кровь, разносятся по организму и участвуют в обмене веществ.

Процесс всасывания питательных веществ происходит фактически во всех отделах пищеварительной системы.

Всасывание во рту

В составе слюны есть ферменты, которые расщепляют углеводы до глюкозы. Первый - птиалин или амилаза, производящий расщепление крахмала (полисахарида) до мальтозы (дисахарида). Второй фермент носит название мальтаза и должен расщеплять дисахариды до глюкозы. Но в связи с коротким периодом пребывания пищи в полости рта в течение 15 - 20 с, крахмал полностью не расщепляется до глюкозы, по этой причине всасывание фактически не осуществляется здесь, моносахариды только начинают всасываться. Свое пищеварительное действие слюна в большей степени проявляет в желудке.

Всасывание в желудке

В желудке всасывается некоторое количество аминокислот, частично глюкоза, больший объем воды и растворенных минеральных солей, хорошо всасывается .

Всасывание в тонком кишечнике

Большая часть процессов всасывания пищевых веществ затрагивают тонкую кишку. Это объясняется во многом ее строением, поскольку оно хорошо адаптировано к всасывающей функции. Абсорбция питательных веществ как процесс обусловлена величиной поверхности, на которой она осуществляется.

Внутренняя поверхность кишки составляет порядка 0,65-0,70 м2, при этом ворсинки высотой 0,1-1,5 мм еще расширяют ее поверхность. Один квадратный сантиметр содержит 2 000-3 000 ворсинок, что увеличивает фактическую площадь до 4-5 м2, в два - три раза превышающую поверхность тела человека.

Кроме того, ворсинки имеют пальцеобразные выросты - микроворсинки. Они еще преумножают всасывающую поверхность тонкого кишечника. Между микроворсинками располагается значительное количество ферментов, которые участвуют в пристеночном пищеварении.

Такой вид расщепления пищевых веществ является очень эффективным для организма, в особенности для течения процессов всасывания.

Это объясняется следующим положением вещей. Кишечник содержит значительное количество микробов. Если бы процессы расщепления питательных веществ осуществлялись только в просвете кишки, микроорганизмы использовали бы большую часть продуктов расщепления, и в кровь всасывалось бы меньшее их количество. Микроорганизмы из-за размера не способны попасть в промежуток между микроворсинками, к месту действия ферментов, где производится пристеночное пищеварение.

Всасывание в толстом кишечнике

В полости толстого кишечника процесс всасывания затрагивает воду (50 - 90% по информации ряда авторов), соли, витамины и мономеры (моносахариды, жирные кислоты, глицерин, аминокислоты и др.).

Механизмы процесса всасывания

Каким образом происходит процесс всасывания? Различные вещества всасываются с помощью разных механизмов.

Законы диффузии. Соли, небольшие молекулы органических веществ, определенное количество воды попадают в кровь по законам диффузии.

Законы фильтрации. Сокращение гладкой мускулатуры кишечника повышает давление, это запускает проникновение некоторых веществ в кровь по законам фильтрации.

Осмос. Повышение осмотического давления крови ускоряет всасывание воды.

Большие энергетические затраты. Некоторые питательные вещества требуют для процесса всасывания значительных затрат энергии, среди них - глюкоза, ряд аминокислот, жирные кислоты, ионы натрия. В процессе опытов при помощи специальных ядов нарушали или прекращали энергетический обмен в слизистой оболочке тонкого кишечника, в результате процесс всасывания ионов натрия, глюкозы прекращался.

Всасывание питательных веществ требует усиления клеточного дыхания слизистой оболочки тонкой кишки. Это указывает на необходимость нормальной жизнедеятельности эпителиальных клеток кишки.

Сокращения ворсинок также содействуют всасыванию. Снаружи каждую ворсинку покрывает кишечный эпителий, внутри нее располагаются нервы, лимфатические и кровеносные сосуды. Гладкие мышцы, расположенные в стенках ворсинок, сокращаясь, выталкивают содержимое капилляра и лимфососуда ворсинки в более крупные артерии. В промежуток расслабления мышц мелкие сосуды ворсинок забирают раствор из полости тонкой кишки. Так, ворсинка функционирует как своеобразный насос.

В течение суток всасывается примерно 10 л жидкости, из них приблизительно 8 л являются пищеварительными соками. Всасывание питательных веществ осуществляется главным образом клетками кишечного эпителия.

Как регулируется всасывание питательных веществ?

Процесс всасывания питательных веществ координируется центральной нервной системой.

Задействована и гуморальная регуляция: витамин А усиливает всасывание жиров, витамин В - всасывание углеводов. Соляная кислота, аминокислоты, желчные кислоты интенсифицируют движение ворсинок, избыток угольной кислоты - замедляет его.

Процесс всасывания белков

Процесс абсорбции (всасывания) белков осуществляется в виде растворов воды и аминокислот капиллярами ворсинок. В процентном соотношении 50 - 60% конечных продуктов белка всасывается в двенадцатиперстной кишке, 30 % - в тонком кишечнике и 10% - в толстом.

Процесс всасывания углеводов

Углеводы всасываются в кровь в виде моносахаридов, фруктозы, глюкозы, в период лактации - галактозы.

Разные моносахариды располагают различной скоростью всасывания. Наибольшую скорость имеют глюкоза и галактоза, но их транспорт замедляется или блокируется, если отсутствуют соли натрия в кишечном соке. Они усиливают этот процесс, увеличивая скорость более чем в 100 раз. Кроме того, интенсивнее всасывание углеводов проходит в верхнем отделе кишечника.

Достаточно медленно углеводы всасываются в толстом кишечнике. Однако эту возможность применяют в лечебной практике в процессе искусственного питания пациента (питательные клизмы).

Процесс всасывания жиров

Жиры всасываются в виде жирных кислот и глицерина главным образом в лимфу в тонкой кишке. Продукты расщепления свиного жира и сливочного масла среди других жиров всасываются значительно легче.

Глицерин в процессе всасывания без труда проходит сквозь эпителий слизистой кишечника. Жирные кислоты в ходе данного процесса создают комплексы, растворимые мыла, соединяясь с солями и желчными кислотами. Пройдя через клетки эпителия кишечника, комплексы рушатся, жирные кислоты вновь объединяются с глицерином, образуя жир, который свойственен человеческому организму.

Процесс всасывания воды и солей

Абсорбция воды осуществляется по законам осмоса. Процесс всасывания воды начинается в желудке, но значительно более усиленно он протекает в кишечнике - 1 л в течение 25 мин. Вода всасывается в кровь, растворенные минеральные соли также, но скорость всасывания последних обусловливается их концентрацией в растворе.

Всасывание питательных веществ

Всасывание питательных веществ является конечной целью процесса пищеварения и представляет собой транспорт пищевых компонентов из ЖКТ во внутреннюю среду организма (совокупность биологических жидкостей) - лимфу и кровь. Вещества всасываются в кровь, разносятся по организму и участвуют в обмене веществ.

Процесс всасывания питательных веществ происходит фактически во всех отделах пищеварительной системы.

Всасывание во рту

В составе слюны есть ферменты, которые расщепляют углеводы до глюкозы. Первый – птиалин или амилаза, производящий расщепление крахмала (полисахарида) до мальтозы (дисахарида). Второй фермент носит название мальтаза и должен расщеплять дисахариды до глюкозы. Но в связи с коротким периодом пребывания пищи в полости рта в течение 15 – 20 с, крахмал полностью не расщепляется до глюкозы, по этой причине всасывание фактически не осуществляется здесь, моносахариды только начинают всасываться. Свое пищеварительное действие слюна в большей степени проявляет в желудке.

Всасывание в желудке

В желудке всасывается некоторое количество аминокислот, частично глюкоза, больший объем воды и растворенных минеральных солей, хорошо всасывается алкоголь.

Всасывание в тонком кишечнике

Всасывание в толстом кишечнике

Механизмы процесса всасывания

Каким образом происходит процесс всасывания? Различные вещества всасываются с помощью разных механизмов.

Осмос. Повышение осмотического давления крови ускоряет всасывание воды.

Большие энергетические затраты. Некоторые питательные вещества требуют для процесса всасывания значительных затрат энергии, среди них – глюкоза, ряд аминокислот, жирные кислоты, ионы натрия. В процессе опытов при помощи специальных ядов нарушали или прекращали энергетический обмен в слизистой оболочке тонкого кишечника, в результате процесс всасывания ионов натрия, глюкозы прекращался.

Всасывание - процесс транспорта компонентов пищи из полости пищеварительного тракта во внутреннюю среду, кровь и лимфу организма. Всосавшиеся вещества разносятся по организму и включаются в обмен веществ тканей. В полости рта химическая обработка пищи сводится к частичному гидролизу углеводов амилазой слюны, при котором крахмал расщепляется на декстрины, мальтоолигосахариды и мальтозу. Кроме того, время пребывания пищи в полости рта незначительно, поэтому всасывания здесь практически не происходит

В желудке всасывается небольшое количество аминокислот, глюкозы, несколько больше воды и растворенных в ней минеральных солей, значительно всасывание растворов алкоголя. Всасывание питательных веществ, воды, электролитов осуществляется в основном в тонкой кишке и сопряжено с гидролизом питательных веществ. Всасывание зависит от величины поверхности , на которой оно осуществляется. Особенно велика поверхность всасывания в тонкой кишке. У человека поверхность слизистой оболочки тонкой кишки увеличена в 300-500 раз за счет складок, ворсинок и микроворсинок. На 1 мм* слизистой оболочки кишки приходится 30-40 ворсинок, а каждый энтероцит имеет 1700-4000 микроворсинок. На 1 мм поверхности кишечного эпителия приходится 50-100 млн микроворсинок.

Всасывание различных веществ осуществляется разными механизмами.

Всасывание макромолекул и их агрегатов происходит путем фагоцитоза и пиноцитоза. Эти механизмы относятся к эндоцитозу. С эндоцитозом связано внутриклеточное пищеварение, однако ряд веществ, попав в клетку путем эндоцитоза, транспортируется в везикуле через клетку и выделяется из нее путем экзоцитоза в межклеточное пространство. Такой транспорт веществ назван трансцитозом

Некоторое количество веществ может транспортироваться по межклеточным пространствам. Такой транспорт называется персорбцией. С помощью персорбции переносятся часть воды и электролитов, а также другие вещества, в том числе белки (антитела, аллергены, ферменты и т. п.) и даже бактерии.

В процессе всасывания микромолекул - основных продуктов гидролиза питательных веществ в пищеварительном тракте, а также электролитов участвует три вида транспортных механизмов:

пассивный транспорт,
облегченная диффузия,
активный транспорт.

Пассивный транспорт включает в себя диффузию, осмос и фильтрацию. Облегченная диффузия осуществляется с помощью особых мембранных переносчиков и не требует затраты энергии. Активный транспорт - перенос веществ через мембраны против электрохимического или концентрационного градиента с затратой энергии и при участии специальных транспортных систем (мембранные транспортные каналы, мобильные переносчики, конформационные переносчики). Мембраны имеют транспортеры многих типов. Эти молекулярные устройства переносят один или несколько типов веществ. Часто транспорт одного вещества сопряжен с движением другого вещества, перемещение которого по градиенту концентрации служит источником энергии для сопрягаемого транспорта. Чаще всего в такой роли используется электрохимический градиент Na+.

Скорость всасывания зависит от свойств кишечного содержимого. Так, при прочих равных условиях всасывание идет быстрее при нейтральной реакции этого содержимого, чем при кислой и щелочной; из изотонической среды всасывание электролитов и питательных веществ происходит быстрее, чем из гипо- и гипертонической среды. Активное создание в пристеночной зоне тонкой кишки с помощью двустороннего транспорта веществ слоя с относительно постоянными физико-химическими свойствами является оптимальным для сопряженного гидролиза и всасывания питательных веществ.

Повышение внутрикишечного давления увеличивает скорость всасывания из тонкой кишки раствора поваренной соли. Это указывает на значение фильтрации во всасывании и роль кишечной моторики в этом процессе. Моторика тонкой кишки обеспечивает перемешивание пристеночного слоя химуса, что важно для гидролиза и всасывания его продуктов.

Большое значение для всасывания имеют движения ворсинок слизистой оболочки тонкой кишки и микроворсинок энтероцитов. Сокращениями ворсинок лимфа с всосавшимися в нее веществами выдавливается из сжимающейся полости лимфатических сосудов. Наличие в них клапанов препятствует возврату лимфы в сосуд при последующем расслаблении ворсинки и создает присасывающее действие центрального лимфатического сосуда. Сокращения микроворсинок усиливают эндоцитоз и, возможно, являются одним из его механизмов.

Всасывание питательных веществ в толстой кишке незначительно, так как при нормальном пищеварении большая часть их уже всосалась в тонкой кишке. В толстой кишке всасывается большое количество воды, в небольшом количестве могут всасываться глюкоза, аминокислоты и некоторые другие вещества. На этом основано применение так называемых питательных клизм, т. е. введение легкоусвояемых питательных веществ в прямую кишку.

Пищеварение в тонком кишечнике осуществляется с помощью двух механизмов: полостного и пристеночного гидролиза. При полостном пищеварении ферменты действуют на субстраты, находящиеся в полости кишки, т.е. на расстоянии от энтероцитов. Они гидролизуют лишь крупномолекулярные вещества, поступившие из желудка. В процессе полостного пищеварения расщепляется всего 10-20% связей белков, жиров и углеводов. Гидролиз оставшихся связей обеспечивает пристеночное или мембранное пищеварение. Оно осуществляется ферментами адсорбированными на мембранах энтероцитов. На мембране энтероцита имеется до 3000 микроворсинок. Они образуют щеточную кайму.

На гликокаликсе каждой микроворсинки фиксируются молекулы ферментов поджелудочного и кишечного соков. Причем их активные группы направлены в просвет между микроворсинками. Благодаря этому поверхность слизистой кишки приобретает свойство пористого катализатора. Скорость гидролиза молекул пищевых веществ увеличивается в сотни раз. Кроме того, образующиеся конечные продукты гидролиза концентрируются у мембраны энтероцитов. Поэтому пищеварение сразу переходит к процесс всасывания и образовавшиеся мономеры быстро переходят в кровь и лимфу. Т.е. формируется пищеварительно-транспортный конвейер. Важной особенностью пристеночного пищеварения является и то, что оно протекает в стерильных условия, т.к. бактерии и вирусы не могут попасть в просвет между микроворсинками.

Всасывание

Всасывание - это совокупность физиологических и физико-химических процессов транспорта питательных веществ, минеральных соединений и витаминов из полости пищеварительного тракта во внутреннюю среду организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость). Всасывание веществ осуществляется на всем протяжении пищеварительного тракта. Но интенсивность этого процесса в разных ее отделах не одинакова. В ротовой полости всасывание компонентов пищи осуществляется в ничтожно малых объемах.

В желудке всасывается небольшое количество воды, минеральных солей, аминокислот, глюкозы. В значительном количестве из желудка всасывается алкоголь. Основным местом всасывания питательных веществ, минеральных солей и воды является слизистая оболочка тонкого кишечника. В толстом кишечнике всасываются вода, некоторые минеральные соли и продукты микробного гидролиза компонентов пищи. Слизистая оболочка тонкого кишечника представляет собой специализированный орган всасывания.

Высокая интенсивность всасывания из тонкой кишки тесно сопряжена с высокой эффективностью гидролиза пищевых веществ, обусловленной механизмом мембранного пищеварения и пространственной близостью встроенных в мембрану энтероцита молекул ферментов и транспортных систем продуктов гидролиза.

Моторная деятельность тонкой кишки и ее регуляция

Моторика тонкой кишки обеспечивает перемешивание ее содержимого (химуса) с пищеварительными секретами, продвижение химуса по кишке, смену его слоя у слизистой оболочки, повышение внутрикишечного давления, способствующего фильтрации растворов из полости кишки в кровь и лимфу. Следовательно, моторика тонкой кишки способствует гидролизу и всасыванию питательных веществ.

Движение тонкой кишки происходит в результате координированных сокращений продольного и циркулярного слоев гладких мышц. Принято различать несколько типов сокращений тонкой кишки: ритмическая сегментация, маятникообразные, перистальтические (очень медленные, медленные, быстрые, стремительные), антиперистальтические и тонические. Первые два типа относятся к ритмическим, или сегментирующим, сокращениям.

· Ритмическая сегментация обеспечивается преимущественно сокращениями циркулярного слоя мышечной оболочки. При этом содержимое кишки делится на части. Данными сокращениями достигаются перемешивание химуса и повышение давления в каждом сегменте.

· Маятникообразные сокращения обеспечиваются продольными мышцами и участием в сокращении циркулярных мышц. При этом происходят перемещение химуса вперед - назад и слабое поступательное движение его в каудальном направлении.

· Перистальтическая волна, состоящая из перехвата и расширения тонкой кишки, продвигает химус в каудальном направлении.

· При антиперистальтических сокращениях волна движется в обратном (оральном) направлении. В норме тонкая кишка, как и желудок, антиперистальтически не сокращаются (это характерно для рвоты).

· Тонические сокращения могут иметь локальный характер или перемещаться с очень малой скоростью. Тонические сокращения суживают просвет кишки на большом ее протяжении.

Регуляция моторики тонкой кишки .

Моторика тонкой кишки регулируется миогенными, нервными и гуморальными механизмами. Миогенные механизмы обеспечивают автоматию кишечных мышц и сократительную реакцию на растяжение кишки. Однако организованная фазная сократительная деятельность стенки кишки реализуется нейронами мышечно-кишечного миэнтерального (ауэрбахово) нервного сплетения, обладающими ритмической фоновой активностью. Кроме осцилляторов энтеральных метасимпатических узлов имеются два «датчика» ритма кишечных сокращений - первый у места впадения в двенадцатиперстную кишку общего желчного протока, второй - в подвздошной кишке. Деятельность этих «датчиков» и узлов энтерального нервного сплетения контролируется нервными и гуморальными механизмами.

Парасимпатические влияния преимущественно усиливают, симпатические тормозят моторику тонкой кишки. Моторику изменяют раздражения спинного и продолговатого мозга, гипоталамуса, лимбической системы, коры больших полушарий. Раздражения ядер передних и средних отделов гипоталамуса преимущественно возбуждают, а заднего - тормозят моторику желудка, тонкой и толстой кишки.

Акт еды тормозит, а затем усиливает кишечную моторику. В дальнейшем она определяется физическими и химическими свойствами химуса: грубая, богатая неперевариваемыми в тонкой кишке пищевыми волокнами и жирами пища ее усиливает.