Пищеварительная система для егэ биология

Пищеварение

Мы приступаем к изучению нового раздела — пищеварительной системы, представляющей собой систему органов, деятельность
которых направлена на осуществление механического и химического пищеварения.

Пищеварение — совокупность физико-химических процессов пищеварительного тракта, в результате которых из пищи образуются питательные вещества. Механическое пищеварение заключается в измельчении пищи, а химическое — расщеплении полимеров до мономеров.

Механическая обработка пищи осуществляется с помощью зубов, а также мышечного компонента пищеварительного тракта. Химическая
обработка — за счет особых биологически активных веществ — ферментов. Ферменты образуются в клетках железистого эпителия пищеварительных
желез.

Ферменты

Ферменты (лат. fermentum — «закваска») или энзимы (греч. en — приставка, означающая нахождение внутри + zyme — закваска, дрожжи) — сложные белковые соединения, которые ускоряют химические реакции в живых системах (в пищеварительном тракте — реакции расщепления).

Каждый фермент активен в определенной среде, в зависимости от кислотности: к примеру, ферменты желудка, активные в кислой среде, попадая в кишечник — в слабощелочную среду, теряют свою активность.

Потеря ферментами активности связана с изменением конформации белковых молекул (ферментов) в зависимости от среды (лат. conformatio — форма, построение; пространственное расположение атомов в молекуле).

Денатурация (лат. de — отсутствие, отмена + лат. natura — природные свойства) — процесс нарушения нативной конформации биологических макромолекул (нативная — от лат. nativus — врoждённый) .

При нагревании ферментов (белков) начинаются процессы необратимой денатурации и потери активности: температурный оптимум ферментов организма человека 36-39°C.

Низкие температуры (даже очень низкие) вызывают обратимую денатурацию белков. После охлаждения в нормальных условиях белки способны восстановить свою структуру и активность.

Ротовая полость

Ротовая полость является началом пищеварительной системы. Верхняя стенка ротовой полости образована мягким небом (складка слизистой оболочки, разделяющая полость рта и глотку) и твердым небом (костная стенка, разделяющая ротовую и носовую полости).

Передние и задние небные дужки мягкого неба ограничивают тонзиллярную нишу (лат. tonsilla — миндалина), в которой располагается орган иммунной системы — небная миндалина, образованная лимфоидной тканью.

На границе ротовой полости и глотки имеется скопление лимфатических структур, в его состав входят различные миндалины
(небная, глоточная, трубная, язычная). Миндалины — важная часть иммунитета: они помогают бороться с микробами и могут
увеличиваться в размерах при различных заболеваниях.

В совокупности миндалины образуют лимфатическое глоточное кольцо.

Пищеварение начинается уже в ротовой полости. Здесь в результате жевательных движений нижней челюсти (относительно неподвижной верхней челюсти) пища измельчается.
Нельзя недооценивать важность этого процесса, так как именно тщательное пережевывание пищи является залогом ее
дальнейшего успешного переваривания. Жевание обеспечивает:

• Измельчение пищи
• Стимуляцию рефлекторного отделение слюны
• Перемешивание пищи и слюны, ослизнение и формирование пищевого комка
• Стимуляцию моторной и секреторной деятельности ЖКТ (опыты И.П. Павлова)

Зубы

В норме у человека от 28 до 32 зубов (отсутствие зубов мудрости является вариантом нормы: зубы мудрости — рудименты). Первый комплект зубов человека называется — молочные зубы, с 6-7 лет до 12-13 они заменяются постоянными зубами.

Зубная формула человека записывается 2123. Такая формула означает, что на одной половине (!) челюсти находятся 2 резца, 1 клык, 2 малых коренных зуба (премоляра) и 3 больших коренных
зуба (моляра — от лат. molares — коренные).

Корни зубов погружены в альвеолярные лунки верхней и нижней челюстей. Альвеола — от лат. alveolus — ячейка, углубление.

Зуб состоит из трех частей: коронки, шейки и корня. Снаружи коронка зуба покрыта эмалью, под эмалью располагается дентин — костное вещество зуба. Цемент (лат. cementum — битый камень) — специфическая костная ткань, покрывающая корень и шейку зуба человека.

Пульпа (лат. pulpa- мякоть, мясистая часть) — рыхлая волокнистая соединительная ткань. Пульпа заполняет полость зуба, содержит большое количество нервных окончаний, кровеносных и лимфатических сосудов.

Эмаль развивается из эктодермы; дентин, цемент и пульпа — из мезодермы (в рамках школьного курса), если академически точно — из мезенхимы (мезенхима частично образуется из мезодермы).

Эмаль — внешняя защитная оболочка коронковой части зубов человека, представляет собой затвердевшие выделения эпителиальных клеток, покрывающих коронку зуба. Чередование холодного и горячего может привести к нарушению целостности эмали: в ней возникают трещины.

Через дефекты эмали (стертости, повреждения) происходит инфицирование основного — костного вещества зубов — дентина; распространение инфекционного процесса ведет к развитию кариеса.

Слюнные железы

У человека имеется 3 пары крупных слюнных желез: околоушная, подчелюстная и подъязычная, выделяющие секрет — слюну.
Помимо механической обработки, пища в ротовой полости обрабатывается ферментами, содержащимися в секрете слюнных желез:
амилазой и мальтазой. Они гидролизуют углеводы, содержащиеся во рту, к примеру, амилаза расщепляет крахмал до олигосахаридов
различной длины.

Секрет слюнных желез содержит муцин — слизистый компонент, который способствует образованию пищевого комка.
Важно помнить, что ротовая полость контактирует с внешней средой, и сюда постоянно попадают микробы: вирусы, бактерии.
Для нейтрализации микробов в слюне имеется лизоцим — бактерицидное вещество.

Запомните важный момент, который пригодится в дальнейшем: если пища находится в ротовой полости и раздражает рецепторы языка, то
выделение слюны — безусловный рефлекс. Если же слюна выделяется в ответ на внешний вид, запах пищи (но ее нет в ротовой полости),
то такой рефлекс считается условным.

В ротовой полости расположен орган вкуса — вкусовые луковицы. Вкусовые луковицы — комплексы клеток, которые содержат хеморецепторы. На языке вкусовые луковицы лежат внутри вкусовых сосочков
языка.

Спешу опровергнуть миф,
который гласит, что разные участки языка различают только определенные вкусовые ощущения — сладкое, горькое, соленое, кислое.
На самом деле внутри каждого вкусового сосочка имеются разные типы вкусовых луковиц, поэтому такая точка зрения неверна.

Заболевания

Кариес (от лат. caries — гниение) — патологический процесс, заключающийся в разрушении твердых тканей зуба вследствие
дистрофического (нарушение питания) или инфекционного процесса в кости или надкостнице. Кариес зубов — одно из самых
распространенных заболеваний человека.

Широко известна ангина — инфекционное заболевание, протекающее в виде острого воспаление глоточного кольца (чаще всего
поражаются небные миндалины). Они увеличиваются в размерах, могут покрываться пленкой, гноем.

Глотка

Сформировавшийся в ротовой полости пищевой комок перемещается языком в направлении ротоглотки. Перемещаясь, пищевой
комок попадает на корень языка и раздражает его рецепторы, после чего запускается механизм глотания.

Глотание — сложно-рефлекторный мышечный акт, в результате которого пищевой комок проталкивается из ротоглотки в пищевод,
после чего достигает желудка. При глотании надгортанник рефлекторно закрывает вход в гортань, чтобы частицы пищи не попали
в дыхательную систему.

Пищеварительная система

Рисунок 1. Пищеварительная система человека

Пищеварительная система человека осуществляет переваривание пищи (путём её физической и химической обработки), всасывание продуктов расщепления через слизистую оболочку в кровь и лимфу, выведение непереваренных остатков.

Пищеварительная система человека состоит из органов желудочно-кишечного тракта и вспомогательных органов (слюнные железы, печень, поджелудочная железа, желчный пузырь и др.). Условно выделяют три отдела пищеварительной системы. Передний отдел включает органы ротовой полости, глотку и пищевод. Средний отдел состоит из желудка, тонкой и толстой кишки, печени и поджелудочной железы. Задний отдел представлен каудальной частью прямой кишки.

Ротовая полость

В ротовой полости пища опробывается, пережевывается и смачивается слюной. Опробывание пищи происходит за счет рецепторов ротовой и носовой полостей. Пережевывание ― за счет зубов и языка.

Слюна выделяется тремя парами крупных слюнных желез и множеством мелких, расположенных в эпителии ротовой полости. За сутки выделяется 0,5-2,0 л слюны. Слюна содержит 99% воды и 1% других веществ:

• муцин ― слизистый белок, склеивает пищевой комок;
• амилаза ― расщепляет крахмал;
• гидрокарбонат натрия ― создает щелочную среду для работы амилазы;
• лизоцим ― антибиотик.

Безусловно-рефлекторное выделение слюны происходит при раздражении рецепторов ротовой полости. Условно-рефлекторное ― при виде или запахе знакомой пищи, мыслях о пище, наступлении времени приема пищи и т. д.

При глотании пища проходит через глотку:

• мягкое нёбо поднимается, закрывая проход в носовую полость;
• надгортанник опускается, закрывая проход в гортань.

Из глотки пища поступает в пищевод. Его стенки выделяют слизь и совершают перистальтические сокращения.

Зубы

Зуб состоит из корня, находящегося в челюстной кости, шейки, окруженной десной, и коронки, находящейся в ротовой полости.

Основную массу зуба составляет дентин. Корень и шейка покрыты цементом, коронка ― эмалью. Внутри зуба имеется полость, заполненная пульпой ― соединительной тканью с кровеносными сосудами и нервами.

Дети рождаются без зубов, с 6 месяцев начинают расти молочные зубы, с 6 до 12 лет они заменяются на постоянные, последние 4 зуба (мудрости) вырастают в 25 лет.

У взрослого человека на каждой челюсти с каждой стороны имеется 8 зубов: 2 резца, 1 клык, 2 малых коренных и 3 больших коренных зуба.

Рисунок 2. Строение зуба

Желудок

Объем 1,5-3 л, пища проводит здесь 3 часа. Имеет три слоя мышц, которые перемешивают пищу с желудочным соком (3 л в сутки). Состав сока:

• пепсин ― расщепляет белки до аминокислот в кислой среде;
• липаза ― расщепляет до глицерина и жирных кислот эмульгированные (состоящие из мелких капелек) жиры молока и бульонов (остальные жиры расщепляются в кишечнике);
• соляная кислота ― денатурирует белки, активизирует пепсин, убивает бактерии;
• слизь (муцин) ― защищает эпителий желудка от механических повреждений и самопереваривания.

Регуляция желудочного сокоотделения:

• Условно-рефлекторная ― на вид или запах знакомой пищи, мысли о пище, наступление времени приема пищи и т. д.
• Безусловно-рефлекторная ― на раздражение пищей рецепторов ротовой полости и желудка
• Гуморальная

Печень

Рисунок 3. Схематичное строение печени

• выделяет желчь, которая не содержит ферментов, зато эмульгирует жиры (разбивает их на мелкие капельки), а так же стимулирует работу ферментов и подавляет гнилостные бактерии;
• выполняет барьерную функцию (очищает кровь от вредных веществ, полученных в процессе пищеварения).

Кишечник

Рисунок 4. Кишечник человека

Большая площадь слизистой оболочки кишечника (около 500м2) необходима для всасывания питательных веществ. Она создается за счет:

• кольцеобразных складок;
• ворсинок ― выростов эпителия, внутри которых содержатся кровеносные и лимфатические капилляры, а также гладкомышечные волокна;
• микроворсинок ― выростов мембраны эпителиальных клеток ворсинок.

Тонкий кишечник

Имеет длину 5-6 м, пища проводит в ней около 8 часов. Начальный отдел тонкой кишки называется двенадцатиперстная кишка, в неё впадают протоки печени и поджелудочной железы.

В тонком кишечнике происходит 3 процесса:

1. Моторика ― включает в себя:

• перистальтические движения (продвижение пищи вдоль кишечника);
• маятникообразные движения (перемешивание пищи);
• сокращение гладкомышечных волокон ворсинок (из ворсинки выталкиваются кровь и лимфа, а вокруг нее перемешивается пища).

1. Переваривание в кишечнике бывает 2 видов:

• полостное: идет за счет ферментов, выделяемых пищеварительными железами стенки кишечника (амилаза, липаза, трипсин) и поджелудочной железой (амилаза, липаза, трипсин):
• амилаза разлагает крахмал до глюкозы;
• липаза разлагает жиры до глицерина и жирных кислот;
• трипсин разлагает белки до аминокислот.
• пристеночное (мембранное) пищеварение идет за счет более крупных и эффективных ферментов, прикрепленных к мембране эпителия.

1. Всасывание ― это поступление веществ из полости кишки в клетки эпителия ворсинок, а оттуда ― в кровь (аминокислоты и моносахара) и лимфу (глицерин и жирные кислоты).

Толстая кишка

Имеет длину 1,5 м, диаметр 5-8 см, пища проводит там около 20 часов. Состоит из слепой кишки с червеобразным отростком, восходящей, поперечной, нисходящей, сигмовидной и прямой кишок.

Функции:

1. Всасывание воды: жидкий химус превращается в плотный кал. При нарушении работы толстого кишечника возникает понос (диарея).

2. В толстом кишечнике находится 1,5 кг бактерий. Они питаются веществами, которые не переварились в желудке и кишечнике, например, целлюлозой. Нормальная микрофлора кишечника выделяет витамин К и несколько витаминов группы В, а также обладает устойчивостью к заселению посторонними микроорганизмами (например, гнилостными), потому что тормозит их развитие. Для сохранения нормальной микрофлоры желательно:

• есть растительную пищу (целлюлоза);
• употреблять кисломолочные продукты;
• ограничить пероральное употребление антибиотиков, лекарств вообще и консервов.
  1. В прямой кишке происходит формирование каловых масс и дефекация.

Обмен веществ

Обмен веществ (метаболизм) – последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе жизнедеятельности. Позволяет им самосохраняться, развиваться и самовоспроизводиться. Напоминаем, что обмен веществ складывается из двух основных противоположных процессов: ассимиляции (реакций синтеза) и диссимиляции (реакций распада). Более подробно ознакомиться с химическими основами данных процессов можно в теоретическом блоке к прошлым занятиям «Обмен веществ».

В организме человека весь обмен веществ можно разделить на 4 вида по группам веществ: белковый, углеводный, жировой и водно-солевой. У каждого из них имеются свои системы регулирования.

Ниже в виде схемы представлены основные пути превращения органических веществ, поступающих в организм человека, а также кислорода и воды. Обратите внимание, что многие органические вещества могут превращаться друг в друга (например, избыток углеводов откладывается в виде запасного жира, из которого при необходимости получения энергетических ресурсов будет вновь синтезироваться глюкоза).

Витамины

Витамины (от лат. «вита» — жизнь) – вещества, жизненно необходимые для всех растений, животных, в том числе человека. Их биологическая роль определяется их способностью входить в состав ферментов. Именно поэтому они играют большую роль в обмене веществ, росте и развитии организмов. Витамины традиционно обозначают буквами латинского алфавита (A, B, C, D, E, K…). Всего известно около 30 витаминов, из них 20 поступают только с пищей, а остальные частично вырабатываются самим организмом (витамины D, K, группы B). Витамины делят на жиро- и водорастворимые. Для всасывания жирорастворимых витаминов необходимы жиры, поэтому, например, морковный сок, богатый витамином А, всегда подают с жирными сливками, а морковный салат заправляют маслом.

Недостаток витаминов называют авитаминозом. В зависимости от того, насколько сильно не хватает организму поступающего извне витамина и насколько велик его собственный запас, можно судить о том, насколько выражены будут признаки авитаминоза: можно увидеть как легкое недомогание, так и развитие тяжелого заболевания (цинга, бери-бери, рахит, анемия и так далее).

В представленной ниже таблице вы найдете данные о витаминах, о которых на протяжении многих лет спрашивают на экзамене.

Неорганические вещества в организме человека

В организме человека неорганические вещества представлены водой (80%, ее роль в метаболизме представлена в разделе «Обмен веществ» данного теоретического блока), солями минеральных кислот, а также соответствующими катионами и анионами (1%).

Химические элементы обычно разделяют на три категории в зависимости от их количества в организме человека. Органогены – как следует из самого названия, это именно те элементы, из которых в основном состоят органические вещества – углерод, кислород, водород и азот. Также выделяют макро- и микроэлементы.

Для экзамена нужно знать, к какой категории относится тот или иной элемент, а также биологическую роль некоторых элементов.

Роль макроэлементов на клеточном и организменном уровне организации живого:

Выделительная система

Это удаление из организма вредных продуктов жизнедеятельности (жидких продуктов распада). Удаление не переваренных остатков пищи (кала) относится к пищеварению, а не к выделению.

Вредные продукты жизнедеятельности ― это углекислый газ и аммиак, которые образуются в организме в процессе обмена веществ. В печени из углекислого газа и аммиака синтезируется мочевина.

Через легкие удаляется углекислый газ.

Через кожу удаляются вода, соли и мочевина (пот).

Через мочевыделительную систему удаляются вода, соли и мочевина (моча).

Мочевыделительная система

Состоит из почек, мочеточников, мочевого пузыря, мочеиспускательного канала.

Почки ― это бобовидные органы массой 150 г, расположены в брюшной полости на уровне I поясничного позвонка. Почка состоят из двух слоев: коркового и мозгового, внутри почки находится лоханка. В корковом веществе каждой почки находится около миллиона структурно-функциональных единиц ― нефронов, состоящих из капсулы, клубочка и извитого канальца. Мозговое вещество представлено пирамидами, состоящими из петель Генле и собирательных канальцев.

Из почечной лоханки моча поступает в мочеточник. Его стенки перистальтически сокращаются, проталкивая мочу в мочевой пузырь. Объем мочевого пузыря 250-500 мл, при его наполнении рецепторы растяжения в его стенках начинают посылать сигналы в центр мочеиспускания в мосте.

Из мочевого пузыря выходит мочеиспускательный канал. На нем имеется два сфинктера: внутренний (в месте выхода из мочевого пузыря) и наружный (образован поперечно-полосатой мускулатурой промежности).

Образование мочи

Почечная артерия распадается на приносящие артериолы, которые заходят внутрь почечных капсул и там образуют капиллярные клубочки. Выносящая артериола, которая выходит из капсулы, в 2 раза уже приносящей, поэтому в капиллярном клубочке создается повышенное давление. Из-за этого 10% плазмы крови фильтруется в полость капсулы, образуется первичная моча, 170 л в сутки. Состав: вода, соли, простые органические вещества (глюкоза, аминокислоты, мочевина и т.д.).

Из почечной капсулы выходит извитой каналец, который оплетается капиллярами, на которые распадается выносящая артерия. В извитом канальце происходит обратное всасывание полезных веществ ― воды, аминокислот, глюкозы, некоторых солей. Образуется вторичная моча, состоящая из воды, солей и мочевины, примерно 1,5 л в сутки. Извитой каналец дает петлю Генле через мозговое вещество, а затем впадает в собирательную трубочку, идущую в лоханку.

Рисунок 5. Строение нефрона