Пищеварением называют процесс физической и химической обработки пищи и превращения её в более простые и растворимые соединения, которые могут всасываться, переноситься кровью и усваиваются организмом.
Вода, минеральные соли и витамины, поступающие с пищей всасываются в неизмененном виде.
Химические соединения, которые используются в организме в качестве строительных материалов и источников энергии (белки, углеводы, жиры), называются питательными веществами. Белки, жиры и углеводы, поступающие с пищей - это высокомолекулярные сложные соединения, которые не могут всасываться, транспортироваться и усваиваться организмом. Для этого их необходимо довести до более простых соединений. Белки расщепляются до аминокислот и их составляющих, жиры – до глицерина и жирных кислот, углеводы – до моносахаридов.
Расщепление (переваривание) белков, жиров, углеводов происходит с помощью пищеварительных ферментов – продуктов секреции слюнных, желудочных, кишечных 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, расщепляющие белки, – протеазы, расщепляющие жиры – липазы, расщепляющие углеводы – амилазы.
Пищеварение в полости рта
Механическая и химическая обработка пищи начинается в полости рта. Здесь пища измельчается, смачивается слюной, анализируются ее вкусовые качества и 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 слюнные 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 проталкивание в глотку. Помимо муцина, в слюне содержатся ферменты амилаза, мальтаза и ионы Nа, К, Са, 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 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). На сухую пищу выделяется больше слюны, чем на увлажненную. 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. Раздражение передается в продолговатый мозг к центру глотания и отсюда нервные импульсы поступают к мышцам глотки, вызывая 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.
Из ротовой полости пищевой комок попадает в ротовую часть глотки и дальше проталкивается 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, вырабатывается железами желудка. Это прозрачная бесцветная жидкость, имеющая кислую реакцию благодаря присутствию соляной кислоты (до 0,5%). Желудочный сок содержит пищеварительные ферменты пепсин, гастриксин, липазу, рН сока 1-2,5. 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 (альбумозы и пептоны), не способных всосаться в капилляры желудка. Пепсин также створаживает казеин молока, который в желудке подвергается гидролизу. Муцин предохраняет слизистую оболочку желудка от самопереваривания. Липаза катализирует расщепление жиров, однако её вырабатывается мало. Жиры, употребляемые в твердом виде (сало, мясные жиры), в желудке не расщепляются, а переходят в тонкий кишечник, где под воздействием ферментов кишечного сока расщепляются до глицерина и жирных кислот. Соляная кислота активизирует пепсины, способствует набуханию и размягчению пищи. При попадании в желудок спирта действие муцина 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) тормозят образование желудочного сока. Сильно ускоряют образование и выделение желудочного сока экстракты мяса и овощей (бульоны из мясных и овощных продуктов).
Выделение желудочного сока происходит не только во время еды, но и условно-рефлекторно при запахе пищи, ее виде, разговоре о еде.
Для переваривания пищи важную роль играет моторика 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 в виде волн распространяются к привратнику. Благодаря перистальтическим волнам пища перемешивается и продвигается к выходу из желудка в двенадцатиперстную кишку.
Сокращения мускулатуры возникают и у пустого желудка. Это «голодные сокращения», появляющиеся через каждые 60–80 минут. При попадании в желудок недоброкачественной пищи, сильно раздражающих веществ происходит обратная перистальтика (антиперистальтика). При этом возникает рвота, которая является защитной рефлекторной реакцией организма.
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 содержимогоиз желудка.Таким образом, пищевая кашица порциями из желудка выбрасывается в двенадцатиперстнуюкишку.
Переваривание пищи в желудке обычно происходит в течение 6–8 часов. Длительность этого процесса зависит от состава пищи, ее объема и консистенции, а также от количества выделившегося желудочного сока. Особенно долго в желудке задерживается жирная пища (8–10 часов и более). Жидкости переходят в кишечник сразу же после их поступления в желудок.
Пищеварение в тонкой кишке
В 12-ти перстной кишке вырабатывается кишечный сок тремя видами желез: собственными железами, бруннеровыми железами, поджелудочной железой и печенью. Ферменты, выделяемые железами двенадцатиперстной кишки, играют активную роль в переваривании пищи. Секрет этих желез содержит муцин, защищающий слизистую оболочку и свыше 20 видов ферментов (протеазы, амилазу, мальтазу, инвертазу, липазу). В сутки продуцируется около 2,5 литра кишечного сока, имеющего рН 7,2 – 8,6.
Секрет поджелудочной железы (панкреатический сок) бесцветный, имеет щелочную реакцию (рН 7,3–8,7), содержит различные пищеварительные ферменты, расщепляющие белки, жиры, углеводы.Под воздействием трипсина и химотрипсинабелки перевариваются до аминокислот. Липаза расщепляет жиры до глицерина и жирных кислот. Амилаза и мальтоза 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. В сутки вырабатывается 1,5 –2,5 л. сока.
Желчь, образующаяся в печени в промежутке между приемами пищи, поступает в желчный пузырь где, концентрируется в 7–8 раз путем всасывания воды. Во время пищеварения при поступлении пищи в двенадцатиперстную кишку, желчь выделяется в неё как из желчного пузыря, так и из печени. 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 способствуетих 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.
В тонких кишках расщепление питательных веществ происходит наиболее интенсивно в близи их стенок, так называемое пристеночное пищеварение и является заключительным этапом переваривания пищи, после чего начинается всасывание. Благодаря этому пищеварению происходит расщепление 80–90% пептидных и гликолизных связей и 55–60% –триглицеридов.
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. При этом 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, перемешивая пищевые массы 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, передвигая пищевые массы в просвете кишки то в одном, то в другом направлениях.
Пищеварение в толстой кишке
Переваривание пищи заканчивается в основном в тонком кишечнике. Из тонкой кишки не всосавшиеся остатки пищи поступают в толстую кишку. В толстой кишке всасываются вода, и остатки переваренной пищи, формируются каловые массы, которые удаляются из организма, выделяется из организма калий, магний, фосфаты и соли тяжелых металлов. Железы толстой кишки малочисленны и вырабатывают пищеварительные соки с малым содержанием ферментов. Эпителий покрывающий поверхность слизистой содержит большое количество бокаловидных клеток, представляющих собой одноклеточные слизистые железы, вырабатывающие густую, вязкую слизь, необходимой для формирования и выведения каловых масс.
Большую роль в жизнедеятельности организма и функций пищеварительного тракта играет микрофлора толстого кишечника, где обитают миллиарды различных микроорганизмов (анаэробные и молочные бактерии, кишечная палочка и др.). Нормальная микрофлора толстого кишечника принимает участие в осуществлении нескольких функций: защищает организм от вредных микробов; участвует в синтезе ряда витаминов (витамины группы В, витамин К, Е) и других биологически активных веществ; инактивирует и разлагает ферменты (трипсин, амилаза, желатиназа и др.), поступившие из тонкого кишечника, а также сбраживает и переваривает клетчатку, вызывает гниение белков. Движения толстого кишечника очень медленные, поэтому около половины времени, затрачиваемого на пищеварительный процесс (1–2 суток), идет на передвижение остатков пищи в этом отделе кишечника. И 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.