Пищеварительный канал представляет собой полую трубку
, в которой происходит пищеварение, всасывание пищи и удаления непереваренных остатков. Пищеварительный канал состоит из трех слоев. Внешняя оболочка - серозная - представлена рыхлой соединительной тканью. Средняя - мышечная - образована продольными и кольцевыми слоями мышц (в полости рта и верхней трети пищевода - поперечнополосатые, в других отделах - гладкие). Внутренняя по-верхняя - слизистая - выстлана эпителием.
Пищеварительный канал включает отделы: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник, который заканчивается прямой кишкой с анальным отверстием. Вне каналом находятся слюнные железы, поджелудочная железа и печень.
Ротовая полость начинается ротовой щелью, ограничена губами. Верхней стенкой ротовой полости является неба (мягкое и твердое), боковыми - щеки, а нижней - мышцы, на которых лежит язык. В ротовой полости находятся зубы, туда открываются протоки слюнных желез.
Зубы расположены на верхней и нижней челюстях. Зубы разной формы выполняют различные функции: резцы - разрезают, клыки - разрывают, малые коренные - измельчают, большие коренные - перетирают пищу.
В зубе выделяют коронку, шейку и корень. Вещество зуба состоит из дентина, эмали и цемента. Дентин образует основную массу зуба. Коронка снаружи покрыта эмалью, а корень - цементом. Внутри зуба находится полость - пульпа, в которой проходят нервы и сосуды.
Смачивание пищи и химическая обработка осуществляется слюнными железами. Есть три пары больших слюнных желез - околоушные, поднижнечелюстной, подъязычный - и очень много мелких (губные, щечные, небные, языковые).
Процесс слюноотделение усиливается вследствие раздражения рта вкусовыми раздражителями, носовой полости - обонятельными, благодаря приро ¬ ний безусловным слюноотделительного рефлексам.
В ротовой полости происходит определение качества пищи, ее механическая обработка, формирование пищевого комка, а также начальные этапы расщепления углеводов и липидов.
Пищевой комок, образовавшийся при помощи языка проталкивается к глотке. Пищевой комок подталкивается корнем языка в пищевод - мышечную трубку длиной около 25 см. Движение пищи по пищеводу осуществляется благодаря волнообразным сокращением его мышц. Твердая пища достигает желудка через 4-6 секунд.
Желудок - это мешковидное расширение пищеварительного канала, имеет изогнутую форму. Емкость желудка может сильно варьировать через складчатость его стенок. Мышечная оболочка желудка состоит из трех слоев мышц - продольных, круговых и косых. В слизистой оболочке находятся железы, которые выделяют различные компоненты желудочного сока.
Функции желудка:
1) пищеварительная - механическая обработка пищи за счет сокращения желудочной стенки, расщепления белков и всасывания воды и витамина B12;
2) защитная - низкое значение рН препятствует проникновению болезнетворных микроорганизмов в кишечник;
3) транспортная - частично переваренная пища порциями транспортируется в тонкий кишечник.
В состав желудочного сока входят соляная кислота (HCl) ферменты (пепсин) слизь. Пепсин расщепляет белки до пептидов. Соляная кислота выполняет следующие функции:
1) активирует пепсин и обеспечивает его функцию;
2) уничтожает микроорганизмы, попавшие в желудок;
3) денатурирует белки.
Слизь, который в значительной степени выделяется желудочными железами, обволакивает слизистую оболочку и предохраняет ее от воздействия соляной кислоты.
Тонкий кишечник имеет длину 5-7 м и состоит из трех отделов: двенадцатиперстной, полой и подвздошной кишки.
Функции тонкого кишечника:
1) пищеварительная - расщепление пептидов, углеводов и липидов и их всасывания;
2) транспортная - продвижение веществ, не всосавшихся дальше по пищеварительному каналу.
В кишечнике различают два вида пищеварения: полостное - ферменты выделяются в полость кишки, и пристеночное - ферменты содержатся в мембранах клеток слизистой оболочки.
Поджелудочная железа разделена перегородками на ряд долек. По всей длине железы проходит проток поджелудочной железы, который открывается в два ¬ надцятипалу кишку. Железистые клетки долек (экзокринной часть) производят поджелудочный сок. В состав поджелудочного сока входят:
1) бикарбонат, который нейтрализует хлорную кислоту
2) ферменты.
Выделение поджелудочного сока происходит периодически. Оно начинается через 2-3 минуты после начала еды и продолжается в течение нескольких часов. Выделение активируется как нервной системой, так и гормоном кишечной стенки - секретином.
Печень - самая крупная железа человеческого тела. Она расположена в брюшной полости под диафрагмой и участвует в различных процессах обмена веществ. Желчь выделяется печенью непрерывно и поступает в желчный пузырь, где накапливается и сгущается. Из желчного пузыря она по общем желчном протоке порциями поступает в двенадцатиперстную кишку.
Желчь выполняет следующие функции:
1) нейтрализует хлорную кислоту
2) эмульгирующей жиры;
3) выводит из организма некоторые продукты обмена, лекарственные препараты.
Кишечный сок выделяется специализированными железами, которые расположены вдоль всего тонкого кишечника в его слизистой оболочке.
Слизистая тонкого кишечника образует большое количество складок - ворсинок. Стенки ворсинки состоят из однослойного эпителия и поддерживаются продольно и поперечно ориентированными пучками гладких мышц. Внутри каждой ворсинки проходят кровеносные и лимфатические сосуды. Клетки ворсинки должны вырасти мембраны - микроворсинки. В мембране микроворсинок есть ферменты, расщепляющие дисахаридов на моносахариды и олигопептиды на аминокислоты. Пристеночное пищеварение обеспечивает тщательное расщепления питательных веществ и всасывание мономеров.
Всасывание - физиологический процесс переноса веществ из отверстия кишки во внутреннюю среду организма. Всасываются аминокислоты, олигопептиды, моносахариды, глицерин, жирные кислоты, вода, электролиты. В тонком кишечнике всасывается 90% белка, поступившего с пищей, 95% жиров и практически все моносахариды.
Пищевые остатки, которые не переварились и не всосавшихся передвигаются по тонкому кишечнику и попадают в толстый. Движение осуществляется благодаря перистальтике - ритмичным волнообразным сокращением кишечной стенки. Перистальтика регулируется нервными сплетениями (подслизистым и межмышечной), расположенными в кишечнике.
Толстый кишечник (1,5-2 м) представлен следующими отделами:
1) слепая кишка с червеобразным отростком;
2) ободочная кишка (восходящая ободочная, поперечная ободочная и нисходящая ободочная)
3) сигмовидная кишка;
4) прямая кишка, которая заканчивается анальным отверстием.
В толстом кишечнике происходит интенсивное всасывание воды (4 л / сут), формирование каловых масс и бактериальная обработка непереваренных остатков. Сли ¬ зова оболочка толстого кишечника имеет полулунные складки. Железы вырабатывают сок.
Вещества, имеющие химические связи, непригодные для их разрыва пищеварительными ферментами, расщепляются здесь бактериями.
Бактерии синтезируют некоторые витамины из группы B и витамин К, необходимые организму человека.
Обмен веществ
Обмен веществ в организме связан с превращением питательных веществ пищи в сложные составные части клетки. В каждой клетке тела молекулы постоянно обновляются: одни полностью разрушаются, и на смену им синтезируются новые, другие перестраиваются только частично. При этом часть веществ становится непригодной для дальнейшего использования и должна выводиться из организма.
Обмен веществ и обмен энергии - это две стороны единого процесса. Обмен веществ состоит из двух разнонаправленных наборов реакций: ассимиляции и диссимиляции. В ходе асим ¬ ции (пластич ¬ ного об ¬ мену) из относительно простых молекул строятся сложные органические компоненты клетки. Это реакции синтеза, которые почти всегда сопровождаются затратами энергии.
В ходе процесса диссимиляции (энергетического обмена) происходит разрушение крупных органических молекул, попадающих в организм с пищей, в простых клеточных компонентов. Это реакции распада, сопровождающиеся выделением энергии. Энергия используется организмом для поддержания роста, развития, размножения, а также превращается в другие формы - механическую, электрическую и тепловую.
Обмен белков. Белки пищи под действием ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков расщепляются на аминокислоты, которые в тонком кишечнике всасываются в кровь, которая доставляет их ко всем клеткам тела. Одновременно с этим часть белков, входящих в состав клеток и тканей, и аминокислоты, не использованные для синтеза белков, подвергаются распаду с освобождением 17,6 кДж энергии на 1 г вещества. Конечные продукты распада белков - вода, углекислый газ, аммиак, мочевая кислота и др.. Углекислый газ выводится из организма через легкие, вода - через почки, легкие и кожу.
Белки в организме практически никогда не откладываются в запас. У взрослого человека общее количество белков постоянная, поскольку их синтезируется ровно столько, сколько подвергается распаду. В случае недостаточного количества белков в пище развивается белковое голодание, опасно для организма. При чрезмерном поступле-ждении белков в организм они превращаются в жиры и гликоген.
Обмен углеводов. В пищеварительном тракте углеводами пищи (гликоген, крахмал) влияют ферменты слюны, поджелудочного и кишечного соков, вследствие чего они расщепляются до глюкозы. Глю ¬ коза всасывается в тонком кишечнике в кровь, что доставляет его в органы, в частности в печени. В печени избыток глюкозы откладывается в виде нерастворимого в воде гликогена. Углеводы - главный источник энергии в организме. При расщеплении 1 г углеводов освобождается 17,6 кДж энергии. В случае чрезмерного поступления в организм они превращаются в жиры, которые откладываются про запас, а в случае их недостатка в пище могут образовываться из белков и жиров.
Обмен жиров. Жиры пищи под действием ферментов поджелудочной и кишечного соков (при участии желчи) расщепляются на составляющие - глицерин и жирные кислоты. С глицерола и жирных кислот в эпителиальных клетках ворсинок тонкого кишечника синтезируется жир, свойственный организма. Избыточное количество откладывается в подкожной жировой клетчатке и между внутренними органами. Жиры - питательные вещества, содержащие наибольший запас энергии. При распаде 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Основным источником энергии для организма являются углеводы, а не жиры. Суточная потребность в жирах в среднем составляет 100 г.
Обмен воды и минеральных солей. Кроме органических соединений человеку необходима вода и минеральные соли. Эти вещества не являются источниками энергии, но без них обмен веществ происходить не может. Вода составляет 2/3 массы тела человека и входит в состав ее клеток, межклеточной и тканевой жидкости, плазмы и лимфы. В клетках она химически связана с белками, жирами и углеводами. Вода выполняет следующие функции: служит средой, в котором проходят химические реакции, участвует в химических реакциях (гидролиза, гидратации, окисления) необходима для формирования секретов и экскретов (выделений - пота, мочи), участвует в поддержании биологических констант (температуры - за счет высокой теплоемкости и теплопроводности, осмотического давления, рН), уменьшает трение между соприкасающимися поверхностями (суставами, внутренними органами).
Минеральные вещества поступают в организм с пищей, откладываются в виде солей и входят в состав сложных органических соединений. В наибольших количествах в организме содержатся кальций и фосфор, в меньших - железо, йод, цинк. Минеральные соли выводятся из организма с мочой, калом и потом. Суточная потребность человека в различных солях небольшая и полностью обеспечивается за счет разнообразной пищи.
Основные функции минеральных веществ: структурная - входят в состав клеток и тканей; регуляторная - входят в состав гормонов, белков, регулирующих активность ферментов другие функции - кроветворная, клеточного дыхания, обеспечение биоэлектрических процессов.
Выделительная система
К выделительной системы человека относят почки, мочеточники, мочевой пузырь и мочевыводящих канал.
Система выделения выполняет следующие функции:
1) удаление продуктов обмена веществ из организма;
2) поддержание концентрации солей в крови (т.е. регуляция осмотического давления);
3) контроль объема циркулирующей крови.
Функцию выделения частично выполняют и другие органы: легкие, кожа, кишечник.
Почки - специализированные органы выделения, основная функция которых заключается в удалении из организма избыточного количества воды, мочевины, минеральных солей. Они располагаются на задней стенке брюшной полости и покрыты жировой капсулой. В каждой почке различают внешнюю корковое и внутреннюю мозговое вещество. Основной структурно-функциональной единицей почки является нефрон. Он состоит из почечного тельца и канальцевого аппарата.
Почечное тельце нефронов расположен в корковом веществе и выполняет функцию фильтра.
В почечном тельце происходит первый этап мочеобразования - фильтрация. Оно образовано сосудистым мальпигиевых клубочком и капсулой Шумлянского-Боумена. Капсула представляет собой чашу, которая охватывает капилляры клубочка, она выглядит как две сферы, меньше из которых помещена в большую таким образом, что между их стенками имеется полость. Внутренняя стенка капсулы состоит из одного слоя эпителиальных клеток, в местах соприкосновения с капиллярами должны вырасти - ножки, что значительно увеличивает поверхность фильтрации. Капилляры мальпигиевого клубочка образуются из приносящих артериолы и собираются здесь же в выносящих артериол, которая имеет меньший диаметр, чем приносящих. Благодаря этому создается эффективное давление клубочковой фильтрации.
Фильтрации подвергаются вода, глюкоза, аминокислоты, некоторые гормоны, мочевина, ионы Na +, Ca2 +, K +. Все эти вещества образуют фильтрат, или первичную мочу. В крови, оттекающей по выносящих артериол, остаются только форменные элементы, белки и молекулы других веществ с массой не менее 68 000 кДа.
Далее с почечного тельца первичная моча попадает в канальцевый аппарат нефрона. В канальцах происходит следующий этап мочеобразования - реабсорбция, которая представляет собой АТФ-зависимый процесс всасывания большинства молекул, профильтрувалися, обратно в кровь.
Канальцевый аппарат нефрона состоит из системы прямых и извитых канальцев и петли Генле, глубоко заходит в мозговое вещество почки. Они образованы однослойным эпителием с выростами-ресничками, которые увеличивают его поверхность. В разных отделах канальцев реабсорбируются вода, ионы, глюкоза, а кон ¬ центрации мочевины все более возрастает. Реабсорбция осуществляется эпителиальными клетками канальцевого аппарата, затем секретируют поглощены ими вещества обратно в кровь. Кровь к канальцев доставляют выносящие артериолы, повторно распадаются на капилляры. Капилляры проходят вдоль канальцев и собираются дальше в венулы, вены, которые в результате образуют почечную вену.
Извилистый каналец открывается сечозбирну трубочку, где происходит дальнейшее всасывание воды. Моча по системе собирательных трубочек поступает в почечные чашечки, а затем в почечную лоханку, которая переходит в мочеточник. Передвижение мочи по мочеточнику осуществляется благодаря перистальтическим сокращением гладких мышц его стенки. Оба мочеточника открываются в мочевой пузырь - непарный полый мышечный орган, где моча накапливается. Его нижний отдел образует мочевыводящих канал. Мочевыделительная канал женщины имеет длину 3-6 см, мужчины - 16-22 см.
В процессе реабсорбции полезные вещества возвращаются в кровь, а все остальные концентрируются, и это приводит к образованию вторичной мочи. Вторичная моча выводится из организма.