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, метио- нин, 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 op- ганизме 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 рас- тигельных 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) Виды трудовой деятельности Потребность в энергии в тече­ние одних суток (в ккал) Учащиеся 8—11 лет   Учащиеся 12—14 лет   Люди умственного труда 2800-3000 Люди, занятые на механизиро­ 3000-3600 ванных видах труда   Работники физического труда, 3200-4000 в том числе частично механизи­   рованного   Люди, выполняющие тяжелую 3700-5000 физическую работу (и больше)

 

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⁺₅ О" 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 эффектор- ных 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 (НС1), 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 пери- столе 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 пилори- ческий 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.