Обмен веществ и энергообеспечение жизнедеятельности

Самым общим и самым характерным признаком жизни является обмен веществ. Обмен веществ предусматривает, с одной стороны, взаимодействие организма с внешней средой для приобретения из нее необходимых веществ и выведения из организма продуктов распада, другой стороны, обмен веществ состоит из сложной совокупности биохимических реакций, обеспечивающих превращение поступающих из внешней среды веществ в вещества, приемлемые для тканей организма. Обмен веществ обеспечивает также синтез структурных единиц клеток и элементов, распад устаревших тканевых элементов и замену их новыми; запасание веществ и использование их по необходимости для пластических и энергетических нужд.

При этом важно отметить, что обмену веществ в живом организме свойственно создание условий для поддержания его структурной целостности, приспособления к условиям жизнедеятельности организма и к внешней среде и для воспроизведения структур, осуществляющих процессы обмена. Это обеспечивается тем, что обмен веществ основывается на белковых структурах. Белки участвуют в обмене всех соединений в организме.

ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Обеспечение постоянного обмена веществ требует притока в организм источников энергии, материалов для построения и обновления тканевых структур, а также минеральных солей, воды и ряда витаминов. Это достигается приемом пищи и питьевой воды. Процессу усвоения необходимых веществ из пищи предшествует пищеварение – сложная физическая и химическая обработка пищи. Современная физиология пищеварения во многом основывается на исследованиях И.П.Павлова и его сотрудников, которые были проведены еще в XIX веке.

Функции пищеварительного аппарата

Пищеварение – это совокупность процессов, обеспечивающих механическое измельчение и химическое расщепление пищевых веществ на компоненты, лишенные видовой специфичности и пригодные к всасыванию в кровь и лимфу и участию в обмене веществ организма.

Пищеварение обеспечивается тремя функциями пищеварительного аппарата:

1. моторной,

2. секреторной

3. всасывающей.

Наряду с этим органы пищеварительного тракта осуществляют также экскреторную функцию, предусматривающую выделение из организма некоторых продуктов обмена.

Физические изменения пищи заключаются в ее механической обработке – размельчении, перемешивании и растворении.

Химические изменения состоят из последовательных этапов гидролитического расщепления белков, жиров и углеводов, происходящих под влиянием пищеварительных ферментов.

Выделяют три группы пищеварительных ферментов:

1) расщепляющие белки – протеазы;

2) расщепляющие жиры – липазы;

3) расщепляющие углеводы – карбоксилазы.

Ферменты образуются в секреторных клетках пищеварительных желез и выделяются в полость пищеварительного тракта в составе слюны, желудочного, поджелудочного и кишечного соков. Поступление пищеварительных ферментов в полость пищеварительного тракта в различных местах обеспечивает последовательность химических изменений пищевых продуктов. В результате гидролитического действия ферментов из белков образуются аминокислоты и низкомоле­кулярные полипептиды, из жиров ди- и моноглицериды, глицерин и жирные кислоты, из углеводов – моносахариды. Эти продукты пищеварения готовы к всасыванию в кровь и лимфу. Они проникают через слизистую оболочку желудка, тонкого и толстого кишечника в лимфатические и кровеносные сосуды. Благодаря этому процессу организм получает необходимые для жизни питательные вещества. Вода, минеральные соли и небольшое количество низкомолекулярных органических соединений могут всасываться в кровь без предварительной обработки.

Для равномерного и полного переваривания пищевой кашицы необходимо ее перемешивание и передвижение по полости пищеварительного тракта. Это обеспечивается механической активностью пищеварительного тракта за счет сокращения гладких мышц, составляющих мышечный слой стенок желудка и кишечника.

Различают маятникообразные движения, ритмическую сегментацию и перистальтику.

Маятникообразные движения кишечника совершаются благодаря ритмическим сокращениям продольных и круговых мышечных волокон кишки. Сокращение продольной мускулатуры приводит к укорочению и тем самым к расширению участка кишки. Сокращения круговых мышечных волокон суживают просвет кишки и передвигают содержимое кишечника в обе стороны от суженного участка.

Сокращения в разных участках кишки происходят неодновременно, вследствие чего возникает ритмическая сегментация, при которой содержимое кишечника то разделяется на части, то снова соединяется. Роль маятникообразных движений вместе с ритмической сегментацией заключается в перемешивании содержимого кишечника с пищеварительными соками.

Перистальтика состоит в том, что выше пищевого комка за счет сокращения круговых волокон образуется перехват, а более дистально за счет сокращения продольных мышц – расширение кишки. В результате этого содержимое кишки передвигается к расширенному участку. Затем сокращением захватывается следующий участок кишки, перистальтическая волна позволяет содержимому кишечника передвигаться только в дистальном направлении.

Все эти ритмические сокращения происходят на фоне постоянно поддерживаемого тонуса мускулатуры кишок. Соответствующее небольшое напряжение гладких мышц подвергается регуляторным изменениям, как и весь процесс моторики желудка и кишок.

Деятельность мускулатуры желудка характеризуется сокращениями двух типов. Первый тип предусматривает повторные (5-6 раз в мин) сокращения небольшой амплитуды. Они обусловливают нарастание давления в желудке лишь на 5-8мм рт. ст. Этот тип сокращений возникает через некоторое время после приема пищи. Они служат для перемешивания содержимого желудка.

Второй тип заключается в мощной, но медленной волне сокращения мускулатуры желудка. Волна сокращения начинается в области устья пищевода и через 10-30с достигает пилорического сфинктера, отделяющего желудок от двенадцатиперстной кишки. Давление в желудке повышается до 80-100мм рт. ст. Эта волна сокращения продвигает пищевую кашицу из желудка в двенадцатиперстную кишку.

Мускулатурой пищеварительного аппарата обеспечивается также жевание, глотание и как конечный этап пищеварения – удаление из организма непереваренных остатков.