Тема 10. Физиологические особенности системы органов пищеварения

Работа № 1. Ферментно-субстратные взаимоотношения, классификация пищеварительных ферментов.

Все живые организмы нуждаются в поступлении извне строительных материалов и энергии, необходимых для роста, процессов жизнедеятельности и размножения. Автотрофные организмы могут использовать непосредственно солнечную энергию для синтеза углеводов из диоксида углерода и воды. Гетеротрофные организмы, к которым принадлежит подавляющее большинство животных, получают необходимую им энергию из органических соединений, содержащихся в поглощаемой пище.

Таким образом, сущность процесса пищеварения заключается в механической и химической обработке пищи, необходимой для усвоения организмом питательных веществ.

Для обеспечения этих процессов у животных в ходе эволюции сформировалась специальная система органов пищеварения, выполняющая функции физической и химической переработки пищи.

Цель работы: Раскрыть механизмы воздействия ферментов на субстрат. Ознакомиться с классификацией пищеварительных гидролаз.

Ферменты или энзимы – это биологические катализаторы, способные значительно ускорить биохимические реакции в организме. Ферменты могут ускорять лишь те реакции, которые в какой-то степени совершались бы и без них.

Ферменты строго специфичны в отношении субстратов, что указывает на то, что эти два вещества подходят друг к другу, как «ключ к замку». По этому принципу фермент соединяется со своим субстратом, образуя комплекс «фермент-субстрат», который впоследствии распадается с освобождением фермента и продуктов реакции. В этой реакции различают 3 стадии. В первой стадии происходит концентрационный эффект, во второй – ориентационный эффект и в третьей – полифункциональный катализ.

Ферменты в свою очередь по характеру выполняемых функций и по структуре делятся на следующие классы: лигазы, лиазы, синтетазы, трансферазы, гидролазы и др. Структурные компоненты белков, жиров, углеводов соединены в полимере ангидридными связями. Эти связи разрываются в результате присоединения ионов Н и ОН. Такой процесс называется гидролитическим расщеплением, а ферменты, участвующие в нем, гидролазами. По роду действия пищеварительные ферменты разделяются на 3 группы: гликолитические – действующие на глюкозидные соединения, протеолитические – действующие на петидные связи и липолитические – действующие на эфирные связи.

Схема классификации пищеварительных энзимов.

Гидролазы
Гликолитические	Протеолитические	Липолитические
Амилаза, декстриназа, глюкозидаза, галактозидаза, фруктофуронидаза	Пепсин, катепсин, ренин-трипсин, зимотрипсин, панкреатопептидаза, энтеропептидаза, коллагеназа, карбокси-пептидаза В, карбокси-пептидаза А, аминотрипептидаза	Липаза, фосфолипаза А, щелочная фосфатаза, дезоксирибонуклеаза

Задание: Изучить механизмы воздействия ферментов на субстрат. Ознакомиться с классификацией пищеварительных гидролаз (А.Н. Голиков, 1991; Н.Н., Максимюк и др., 2004; Н.К. Гайнанова и др., 2004).

Контрольные вопросы:

1. Что такое ферменты, их роль и значение?

2. Современные теории, объясняющие механизмы действия ферментов.

3. Факторы, действующие на активность ферментов.

4. Классификация пищеварительных ферментов.

5. Классификация гликолитических ферментов и их действие.

6. Классификация протеолитических ферментов и их действие.

7. Классификация липолитических ферментов и их действие.

Работа № 2. Методы изучения выделения слюны и желудочного сока.

Цель работы: Ознакомиться с методами и техникой получения слюны и желудочного сока у животных.

Пищеварение - это физиологический процесс, заключающийся в превращении питательных веществ корма из сложных химических соединений в более простые, доступные для усвоения организмом животного.

В процессе выполнения различной работы организм животных постоянно теряет свои энергетические ресурсы и поэтому требует постоянного их пополнения. Восстановление энергетических и пластических процессов происходит путем приема корма, обеспечивающего организм такими жизненно необходимыми веществами, как белки, углеводы, жиры, витамины, энзимы, вода, минеральные соли и т. д. Большинство белков, жиров и углеводов являются высокомолекулярными соединениями, которые без предварительной подготовки не могут всасываться из пищеварительного канала в кровь и лимфу в такой сложной форме и быть освоены клетками и тканями организма.

В пищеварительном канале они подвергаются физическим, химическим, биологическим воздействиям и превращаются в иизкомолекулярные, растворимые в воде, легковсасываемые вещества.

Для изучения секреции слюны и желудочного сока пользовались и пользуются различными методами. Так, например, еще Геолиор Спланцпни для получения желудочного сока вводил в желудок губку или полые металлические трубки, заполненные пищей, затем их извлекали и изучали состав и свойства сока.

В последующем И.П. Павловым и другими учеными были разработаны классические фистульные и другие методики получения чистых пищеварительных соков. Такие как:

1. Методика изучения слюноотделения на собаке с выведенными протоками слюнных желез (Павлов и Глинский).

2. Методика образования анастамозов на протоке околоушной слюнной железы с\х животных.

3. Методика образования Басовской фистулы.

4. Методика «мнимого кормления», разработанная И.П.Павловым и О.Е. Шумиловой-Симаковской (эзофаготомия).

5. Методика и техника образования изолированных желудочков у животных по методам И.П.Павлова и Гейденгайна.

Кроме того, применяются современные методы исследования секреции слюнных и желудочных желез у человека и животных.

Задание: Изучить механизм выделения слюны и желудочного сока у животных (А.Н. Голиков, 1991; Н.Н., Максимюк и др., 2004; Н.К. Гайнанова и др., 2004).

Контрольные вопросы:

1. Для чего изучают секрецию пищеварительных соков у с\х животных и ее значение?

2. Методика и техника подготовки животных с выведенным протоком околоушной слюнной железы.

3. Методика и техника подготовки образования анастомозов на протоке околоушной слюнной железы у с\х животных.

4. Сущность метода «мнимого кормления» в изучении секреции желудочного сока у животных.

5. Техника образования «Басовской фистулы».

6. Основные отличия образования изолированных желудочков по Гейденгайну и по И.П.Павлову.

7. Современные методы исследования секреции пищеварительных соков у животных.

Работа № 3. Моторика кишечника и методы ее исследования.

Цель работы: Путем самостоятельной проработки материалов учебников и литературных источников ознакомится с двигательными явлениями в кишечнике и методами их исследования.

Для изучения движений кишок применяются различные методики:

1) наблюдение за движением кишок у животного со вскрытой брюшной полостью, погруженного в теплую ванну с физиологическим раствором;

2) наблюдение за движением кишечника через целлулоидное окошечко, вживленное в брюшную стенку животного;

3) графическая регистрация движения кишечника с помощью резинового баллончика, введенного через фистулу в кишку;

4) наблюдение или фотографирование кишечника при помощи рентгеновых лучей после наполнения кишки контрастными массами (например, сернокислым барием);

5) запись движения изолированного отрезка кишки, помещенного в раствор Рингера.

Движение тонких кишок происходит в результате сокращения продольных и круговых (поперечных) гладких мышц. Различают следующие виды движений кишечника: маятникообразное, ритмическое сегментирование и перистальтическое.

Движение тонкого кишечника происходит в результате сокращения продольных, спиралеобразных и круговых (поперечных) гладких мышц. Различают следующие виды движений кишечника: маятникообразное, ритмически сегментированное и перистальтическое.

1. Маятникообразное движение характеризуется тем, что на концах короткого участка кишечника образуется вследствие сокращения кольцевой мускулатуры узкие перехваты. В участке, ограниченном, этими перехватами, сокращаются продольные мышцы – укарачивается и расширяется; при расслаблении этих мышц она удлиняется и суживается. В результате этого химус передвигается то взад, то вперед.

2. Ритмически сегментированные движения характеризуются тем, что в результате сокращений круговых мышц образуются многочисленные сегменты. Следовательно, при этом они способствуют перемешиванию содержимого и тесному соприкосновению его со стенкой кишечника.

3. Перистальтическое сокращение вызывает поступательное движение химуса по кишечнику, при этом сокращаются круговые мышцы, образуя кольцевой перехват, впереди него полость кишки расширяется. Благодаря таким сокращениям содержимое кишки выжимается из суженного участка и передвигается в расширенный.

Перистальтические сокращения следуют одно за другим с определенным ритмом и скоростью, при этом химус продвигается только в одном направлении.

Кроме того, характерной особенностью двигательной функции кишечника является автоматия. Она проявляется в способности кишечника сокращаться до полного изолирования его от организма. Существует еще антиперистальтика, которая больше характерна для толстого отдела кишечника.

Для изучения моторики кишечника существуют ряд методик:

1. Непосредственное наблюдение за движением кишечника через целлулоидное окошечко, вшитое в брюшную стенку, а также наблюдение за движением петли кишечника, вшитой под кожу.

2. Графическая регистрация движения кишечника при помощи вставленного в кишку баллончика – баллоно-графический метод.

3. Наблюдение за движением кишечника с помощью лучей Рентгена при наполнении кишки контрастными массами (например, сернокислым барием).

Задание: С помощью материалов учебников и литературных источников изучить двигательные явления в кишечнике и методы их исследования. (А.Н. Голиков, 1991; Н.Н., Максимюк и др., 2004; Н.К. Гайнанова и др., 2004).

Контрольные вопросы:

1. Виды движения кишечника, их характеристика и функциональное значение.

2. Маятникообразное движение кишечника и его значение.

3. Ритмическая сегментация и ее значение.

4. Перистальтическое движение и его значение.

Методика изучения двигательной активности кишечника.