Биология в таблицах и схемах / Сидоров Е.П. Анатомия и физиология человека, пособие для подготовки к ЕГЭ и ГИА,

51

IV.ФУНКЦИИ КИШЕЧНИКА147.

1.Тонкий кишечник имеет длину — 3 — 3,5 м148.

а.Двенадцатиперстная кишка — начальный участок тонкого кишечника149. 1.Ее длина равна ширине 12 пальцев, сложенных вместе.

2.В эту кишку впадают протоки поджелудочной железы150 и печени. 3.Ферменты поджелудочной железы действуют в щелочной среде и активируются желчью.

4.В двенадцатиперстной кишке расщепляются жиры, углеводы и белки.151 5.Желчь, вырабатываемая печенью, не содержит ферментов, способствует эмульгированию жиров (превращение их в мельчайшие капли). Жиры становятся доступными для их расщепления ферментами.

б.Двенадцатиперстная кишка без резких границ переходит в другие отделы тонкого кишечника152.

1.Движение пищевой кашицы происходит под действием волнообразных (перистальтических) движений стенок кишечника.

2.В эпителии кишечника находится большое количество пищеварительных желёз, выделяющих в просвет кишечника ферменты.

.Трипсин и химотрипсин расщепляют белки до аминокислот..Жиры расщепляет липаза до жирных кислот и глицерина..Углеводы расщепляет амилаза до глюкозы153.

146 Желудочно-кишечный тракт продуцирует большое количество гормонов, характерных для желез внутренней секреции: гипоталамуса, гипофиза, коры надпочечников, щитовидной железы и т.д.

147Деятельность кишечника управляется вегетативной нервной системой, а также гуморальной системой.

148Мышечная оболочка тонкого кишечника имеет внутренний — кольцевой и наружный — продольный слой гладких мышечных волокон.

149Из желудка пища поступает в двенадцатиперстную кишку маленькими порциями, которые дозирует привратник. Привратник закрывает вход в кишечник из желудка, как только содержимое кишечника за ним приобретает кислую среду. Постепенно среда становится щелочной, и привратник снова открывается.

150Павлов вывел у собаки наружу один из 2 — х протоков поджелудочной железы для изучения регуляции ее секреции.

151 При различных рационах питания в просвете двенадцатиперстной кишки формируется среда близкая по составу к плазме крови. Это достигается транспортом веществ из плазмы крови в просвет кишки и обратно. При быстром поступлении питательных веществ из желудка, транспортная функция кишечника тормозится гормонами двенадцатиперстной кишки, это позволяет сохранить постоянство внутренней среды организма. При удалении во время хирургических операций желудка и участка двенадцатиперстной кишки возникает демпинг — синдром, когда прием пищи ведет к обморочному состоянию из — за нарушения состава внутренней среды.

152Далее идут тощая и подвздошные кишки. Наибольшее значение имеет тощая кишка, ее поверхность — 37 м (у двенадцатиперстной — 1,3, а у подвздошной — 5,3 м ). Основные процессы переваривания и всасывания происходят в тощей кишке.'

51

52

в.В слизистой оболочке кишечника находятся лимфатические узлы, входящие в иммунную систему организма.

1.Лимфатические узлы защищают кишечник от микроорганизмов, а также участвуют в пищеварительных и обменных процессах.

2.Лимфоузлов много в червеобразном отростке слепой кишки (аппендиксе)..Аппендицит — воспаление аппендикса154 (червеобразного отростка).

.Причины аппендицита — ангины и кишечные инфекции, которые способны вызвать воспаление в лимфатических узлах кишечника.

.В аппендиксе и в толстом кишечнике обитает бактерия — кишечная палочка.

1.Препятствует размножению болезнетворных бактерий.

2.Участвует в образовании некоторых витаминов155.

2.Всасывание.

а.Слизистая оболочка внутренней поверхности тонкого кишечника образует

ворсинки.

1.Ворсинки увеличивают поверхность всасывания (2500 ворсинок на 1 см ). 2.Стенки ворсинок состоят из однослойного эпителия.

3.В каждую ворсинку входит артерия, разветвляющаяся на капилляры, и слепо заканчивающийся лимфатический сосуд156.

4.Всасывание происходит за счет диффузии и сложных биохимических процессов, заключающихся в активном переносе веществ через мембраны клеток, т.е. на это затрачивается энергия АТФ157.

5.Ворсинки препятствуют всасыванию ядов (защитная функция).

3.Защитная функция печени (в печени образуется запас гликогена, витамина В12, железа связанного с ферретином).

а. Вся кровь, оттекающая от кишечника, обезвреживается печенью158.

153Это не точно. На самом деле в просвете тонкого кишечника белки расщепляются до ди — и трипептидов, углеводы до три — и дисахаридов, а жиры до ди — и моноглицеридов жирных кислот. Дальнейший гидролиз (расщепление) идет на поверхности клеток эпителия тонкого кишечника под действием мембранных ферментов — так называемое "мембранное пищеварение".

154Особенно опасны гнойные воспаления лимфоузлов аппендикса Разорвавшийся гнойник изливает гной с микроорганизмами в брюшную полость, возникает перитонит, обычно ведущий к смерти через 6 — 9 часов. Более легкие виды воспаления аппендикса неопасны.

155Способна сбраживать молочный сахар — лактозу.

156В клетках ворсинок из глицерина и солей жирных кислот синтезируются молекулы жира (триглицериды), поступающие в лимфатический сосуд. Аминокислоты и моносахариды попадают в кровеносный сосуд*.'

157Внешняя мембрана ворсинки образует складчатую поверхность — щеточную каемку. Ферменты, находящиеся в мембране щеточной каемки заканчивают гидролиз белков, жиров и углеводов. Этот процесс, сопровождающийся всасыванием, получил название мембранного (или пристеночного) пищеварения.

52

53

б.Обезвреживается до 95% ядов, образующихся при пищеварении. в. В печени уничтожаются старые эритроциты.

г. В печени образуются многие белки плазмы (альбумин, макроглобулин, липопротеины, протромбин, трансферрин).

д. В печени образуются некоторые формы витамина D (холекальциферол), витамин А, а также различные биологически активные вещества.

е. В печени проходит метаболизм аминокислот с образованием мочевины. ж. В печени могут образовываться гормоны (гепседин).

4.Функции толстого кишечника.

а. Непереваренная пища проходит толстый кишечник159 в течение 12 часов. 1.Эпителий толстого кишечника не имеет ворсинок.

2.Железы толстого кишечника выделяют мало ферментов, но много слизи (смазка для передвижения непереваренных остатков).

3.Бактерии160 толстого кишечника образуют некоторые витамины.

4.Эпителий толстого кишечника всасывает до 95% воды, электролиты, глюкозу, а также витамины и аминокислоты, продуцируемые бактериями.

5.Каловые массы формируются в прямой кишке, их накопление вызывает акт дефекации.

V.ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ. 1.Инфекционные заболевания.

а.Несвежая пища может содержать микроорганизмы (бактерии, грибки) и продукты их жизнедеятельности, которые могут быть ядовитыми.

1.При признаках пищевого отравления необходимо удалить недоброкачественную пищу из желудка.

a.Выпить 1 л теплой воды и вызвать рвоту.

b.Рвотный рефлекс вызывается при раздражении корня языка.

2.Наиболее опасным для человека является ботулинический токсин ("колбасный яд"), который вырабатывается анаэробной бактерией "клостридиум бутулинум", поселяющейся внутри больших кусков рыбы, колбасы, ветчины и в консервах. Этот токсин полностью разрушается при кипячении в течение 15 мин.

б.Болезнетворные бактерии в основном гибнут под влиянием слюны, желчи и желудочного сока.

158Кровь от кишечника собирается в воротную вену, которая разветвляется в печени на капилляры, окруженные печеночными клетками. Вещества из этих капилляров проходят через печеночные клетки, где происходит обезвреживание, и попадают в капилляры, собирающиеся в печеночную вену, идущую в нижнюю полую вену. В печени образуется мочевина из ядовитого аммиака, продукта расщепления аминокислот.

159Толстый кишечник состоит из нескольких отделов: слепой, ободочной, сигмовидной и прямой кишок.

160Под действием бактерий образуются различные ядовитые вещества, обезвреживающиеся в печени.

53

54

1.Устойчивые бактерии размножаются в кишечнике и вызывают инфекционные заболевания, например, брюшной тиф, дизентерию, холеру и др. (эти заболевания очень заразны).

2.Яды, выделяемые этими бактериями, отравляют организм. 3.Заражение чаще наступает при употреблении зараженной воды. 4.Переносчиками этих бактерий могут быть мухи и тараканы. 5.Возможна передача через предметы обихода и грязные руки.

в.Излечение наступает под действием антибиотиков.

1.Антибиотики убивают не только вредные, но и полезные бактерии, что может привести к нарушению пищеварения и авитаминозам.

2.После употребления антибиотиков рекомендуется употребление кисломолочных продуктов и хлеба грубого помола, нормализующих процессы пищеварения.

2.Глистные заболевания (гельминтозы) возникают при заражении яйцами глистов, которые могут попасть в организм с непрожаренной рыбой, мясом, плохо вымытыми овощами и фруктами.161 3.Предупреждение кишечных заболеваний.

а.Мыть руки перед едой. Тщательно мыть овощи и фрукты.

б.Держать еду, закрытой от тараканов и мух (уничтожать этих насекомых). в.Не пить сырую воду, не употреблять плохо прожаренное мясо и рыбу. г.Применять прививки против дизентерии и брюшного тифа.

д.Проводить в школах обследования на наличие у детей яиц глистов. 4.Влияние курения и алкоголя на пищеварение.

а.Алкоголь и никотин возбуждают пищеварительные железы, увеличивается сокоотделение.

б.При частом употреблении этих веществ нарушается регуляция деятельности этих желёз, т.к. железы не могут адекватно отвечать на регуляторные воздействия нервной и гуморальной систем.

1.Пропадает аппетит, затрудняется пищеварение и усвоение пищи.

2.Часто развивается воспаление слизистой желудка (гастрит), приводящий к образованию язвы.

в.Уксусный альдегид, образующийся в печени при обезвреживании этанола, отравляет и губит клетки печени, возникает неизлечимое мучительное заболевание

— цирроз печени.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

I. ОБМЕН ОРГАНИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ. 1.Значение обмена веществ.

161 При глистных инвазиях и заболеваниях желудочно — кишечного тракта поток чужеродных белков в кровь из пищеварительного тракта увеличивается. это может привести к пищевым аллергиям, которые вызывают в свою очередь бронхиальную астму, крапивницу, заболевания сердца, почек и т.д.

54

55

а.Между организмом и средой постоянно происходит обмен энергией и веществом.

1.В организм поступают воздух, вода и пища. 2.В организме эти вещества преобразуются.

3.Из организма выделяются излишки тепла, продукты обмена и непереваренные остатки.

б.Обмен веществ — сложная цепь превращений веществ в организме, начиная с момента поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распа-

да162.

1.Совокупность процессов биосинтеза, когда из более простых веществ синтезируются более сложные с накоплением энергии химической связи, называется

ассимиляцией.

2.Совокупность ферментативных процессов расщепления сложных органических веществ в организме называется диссимиляцией.

3.Ассимиляция и диссимиляция связаны между собой в единый процесс — обмен веществ.

2.Обмен белков (недостаток белков в рационе может вызвать опасное состояние

— белковую недостаточность). а.Функции белков в организме.

1.Строительный материал (вещество соединительной ткани). 2.Транспортная функция (гемоглобин переносит О2). 3.Защитная функция (антитела участвуют в иммунном процессе). 4.Каталитическая функция (ферменты — белки). 5.Двигательная функция (сократительные белки актин и миозин)

6.Информационная функция (многие гормоны — белки). Белковые гормоны переносят информацию из желез внутренней секреции к исполнительному органу..

7.Энергетическая (1 г белка при расщеплении дает 17,6 кДж).

б.Белки построены из 20 различных аминокислот, связанных между собой пептидной связью.

1.Структура белков кодируется в генах, состоящих из нуклеотидов.. 2.Каждый организм имеет свойственные для него белки.

в.Белки распадаются в организме с выделением энергии на воду, H2S, углекислый газ и аммиак, обезвреживающийся в печени до мочевины, которая выделяется через почки и кожу с потом.

г.Белки не откладываются в запас.

д.Скорость синтеза белков у взрослого человека равна скорости их распада. 3.Обмен углеводов.

а. Функция углеводов163.

162Более точное определение: обмен веществ — последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе жизни, позволяющие им самосохраняться, расти, развиваться и самовоспроизводиться. '

55

56

1.Источник энергии, они разлагаются до СО2 и Н2О, выделяя энергию, необходимую организму (1 г глюкозы дает при расщеплении — 17,6 кДж). 2.Структурная функция (углеводы входят в состав нуклеиновых кислот и полисахаридов гликокаликса).

3.Глюкоза в крови участвует в регуляции осмотического давления. б.Содержание глюкозы в крови в норме — 0,1 — 0,12%164.

1.Под действием гормона поджелудочной железы инсулина глюкоза накапливается в клетках, концентрация ее в крови при этом уменьшается.

2.Под действием гормона поджелудочной железы глюкагона гликоген печени превращается в глюкозу и выходит в кровь.

3.При поражениях поджелудочной железы может возникнуть сахарный диабет (недостаток инсулина в крови)

.Сахарный диабет (раньше смертельное заболевание) излечивается инъекциями инсулина и ограничением углеводов в рационе больного.

.При сахарном диабете в крови повышен уровень глюкозы, что сопровождается выделением ее с мочой165.

в.Углеводов много в растительных продуктах, богатых крахмалом и сахаром. 4.Обмен жиров.

а.Функции жиров.

1.Жир в соединительнотканных оболочках выполняет функцию механической защиты организма.

2.Слой жира в подкожной жировой клетчатке служит для теплоизоляции.

3.При расщеплении жира освобождается в 2 раза больше энергии, чем при расщеплении белков или углеводов (1 г жира может дать 38,9 кДж). Поэтому жиры используются организмом как энергетический запас.

б.Жиры растительного происхождения жидкие, а жиры животного — твердые (при комнатной температуре).

1.Животные и растительные жиры содержат незаменимые вещества (например, жирорастворимые витамины и непредельные жирные кислоты, необходимые для правильного функционирования организма).

5.Превращения в организме органических веществ.

а.Различные классы органических веществ в организме могут взаимно превращаться друг в друга.

1.Это происходит на ферментных системах в клетках печени.

163Возможно, старение организма связано с присоединением глюкозы альдегидной группой к аминогруппам белков сосудов, в этих местах увеличивается вероятность образования атеросклеротических бляшек, затрудняющих кровообращение.

164В воротной вене, идущей от кишечника к печени, концентрация глюкозы может достигать 0,5%. В печени лишняя глюкоза запасается в виде гликогена.

165У больных сахарным диабетом развивается обезвоживание тканей за счет высокого осмотического давления крови, когда вода начинает двигаться из тканей в кровь. Это может привести к потере сознания и смерти. Повышенное содержание глюкозы в крови, приводит к сосудистым нарушениям, ведущим к преждевременному старению.

56

57

2.Белки могут превращаться в жиры и углеводы166. 3.Некоторые углеводы могут превращаться в жиры. 4.Жиры могут превращаться в углеводы.

б.Жиры и углеводы не способны превращаться в белки, т.к. они не содержат аминогрупп.

1.Человек с пищей получает 20 аминокислот, некоторые из них организм может синтезировать, однако 8 аминокислот не могут синтезироваться организмом. При их отсутствии наступает белковое голодание.

2.Многие белки растений не содержат всех необходимых человеку аминокислот.

3.Продукты животного происхождения содержат полноценные белки, однако в них мало некоторых витаминов.

6.Обмен воды и минеральных солей.

а.Вода составляет около 2/3 массы тела человека167.

1.Вода выводится из организма с потом, мочой, калом, с парами выдыхаемого воздуха.

2.Без поступления воды человек может прожить не более 14 дней. б.Соли168 необходимы для поддержания постоянства внутренней среды169.

1.Соли кальция участвуют в свертывании крови и в др. процессах. 2.Фосфат кальция — основное вещество костной ткани.

3.Все минеральные вещества содержатся в пище (только NaCl необходимо специально вводить в рацион).

4.Минеральные соли выводятся из организма с потом, калом и мочой. II.РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ.

1.Гормональная регуляция обмена веществ. а.Щитовидная железа170.

1.Гормоны щитовидной железы регулируют процессы роста, развития и дифференцировки тканей, повышают интенсивность обмена веществ171.

166Это происходит при их избыточном поступлении в организм.

167Вода создаёт объем клеток, участвует в химических реакциях гидролиза, является средой многих ферментативных реакций клетки.

168Общее количество минеральных солей в организме — 4,5% его массы.

169Постоянство буферной емкости, осмотического давления и ионного состава жидкостей организма жизненно важно. Некоторые ионы входят в состав ферментов, участвуя в образовании их активного центра.

170Выделяет три гормона — тироксин и трииодтиронин, увеличивающие скорость обменных процессов, и кальцитонин, уменьшающий концентрацию ионов фосфата и кальция в крови. Кальцитонин выделяется ультимобранхиальными железами, включенными в толщу щитовидной железы.

171Рядом со щитовидной железой находится паращитовидная железа, выделяющая паратгормон — антагонист кальцитонина, участвующий в обмене ионов фосфата и кальция.

57

58

2.Микседема — нарушение обмена веществ при снижении активности щитовидной железы.

.Снижается скорость окислительных процессов в организме. 1.Падает температура тела. 2.Снижается частота пульса. 3.Развивается тучность.

4.Уменьшается возбудимость нервной системы..Необходимы препараты из щитовидной железы животных..Лечение проводится в течение всей жизни.

.В детском возрасте микседема ведет к кретинизму.

3.Базедова болезнь — увеличение уровня обменных процессов в результате повышения активности щитовидной железы.

.Увеличивается скорость окислительных процессов.

1.Повышается частота пульса, артериальное давление и возбудимость нервной системы.

2.Появляется раздражительность, плаксивость, быстрая утомляемость. 3.Больные быстро худеют, испытывают сильный голод, много едят. 4.Внешний вид: худоба, увеличена щитовидная железа, выпучены глаза.

.Лечение — удаление части щитовидной железы и применение препаратов, угнетающих образование ее гормонов.

б.Надпочечники состоят из 2-х частей: коры и мозгового вещества. 1.Мозговое вещество выделяет адреналин и норадреналин.

2.Кора надпочечников выделяет кортикостероиды, контролирующие жировой, углеводный, белковый и солевой обмен, и половые гормоны.

III.ВИТАМИНЫ — органические вещества, поступающие с пищей в микроколичествах, необходимые для нормального обмена веществ и жизнедеятельности172 и несинтезируемы самим организмом.

1.Значение витаминов.

а.Недостаток и избыток витаминов вызывает заболевания.

б.Водорастворимые витамины часто являются небелковыми частями ферментов. в.Витамины содержатся как в животной, так и в растительной пище.

2.Витамин С — аскорбиновая кислота (водорастворим). а.Содержится во многих плодах и зеленых частях растений.

б.Авитаминоз С — цинга развивается при суточной дозе меньше 50 мг. 1.Кровоточивость десен, язвы на слизистой рта, расшатывание и выпадение зубов.

2.Кости становятся хрупкими, развивается малокровие, угнетается иммунитет. 3.Аскорбиновая кислота является витамином только у приматов и некоторых других млекопитающих. Другие животные синтезируют это вещество сами.

3.Витамин А (жирорастворим) содержится в животной пище.

172Открыл витамины русский врач Н.И.Лунин в опытах по питанию животных чистыми жирами, углеводами и белками. Без витаминов животные погибали. Витамины в отличие от этих веществ, не являются источником энергии и материалом для биосинтеза.

58

59

а.Каротин — предшественник витамина А — содержится в растительной пище (моркови, помидорах и др).

б.Витамин А необходим для роста организма. в.Авитаминоз А (суточная доза — 1 мг.).

1.Дети при авитаминозе А плохо растут, нарушается формирование зубов, волос, поражаются кишечник и легкие.

2.У взрослых в сумерках ослабевает зрение (куриная слепота). 4.Витамины группы В — водорастворимые витамины.

а.В1 влияет на процессы обмена углеводов.

1.Важен для работы нервной и мышечной системы.

2.Содержится в неочищенных зернах злаков, в семенах бобовых и в яичном желтке, а также в овощах и фруктах.

3.Авитаминоз В1 (болезнь бери — бери) описана в Южной Азии (болезнь богатых), возникала при питании полированным рисом.

.Начинались судороги, заканчивающиеся параличом и смертью..Суточная доза В1 — 2 — 3 мг.

б.В2 (рибофлавин) участвует в энергетическом обмене. 1.Содержится в зерне, печени, мясе, молоке, яйцах.

2.При авитаминозе В2 у взрослых нарушается зрение и повреждаются слизистые оболочки полости рта.

5.Витамин D (жирорастворимый) участвует в кальциевом обмене. а.Содержится в рыбьем жире, печени, желтке.

б.Авитаминоз D у детей — рахит. 1.Понижается содержание кальция в костях. 2.Рост ребенка замедляется.

3.Неправильно формируется скелет: ноги искривлены, голова и живот увеличены, изменена грудная клетка.

4.Повышается восприимчивость к инфекциям.

в.Под действием ультрафиолетовых лучей в коже образуется витамин D173 , поэтому этот витамин, может рассматриваться как гормон, который поступает в организм с пищей.

6.Передозировка витаминов вызывает гипервитаминозы, проявляющиеся как тяжелые отравления организма.

7.Сохранение витаминов в пище зависит от кулинарной обработки, условий и длительности ее хранения.

а.Наименее устойчивы витамины А и группы В.

1.Витамин А быстро разрушается во время варки и сушке.

173 Витамин D (кальциферол) малоактивное вещество, однако, его окисленные формы, образующиеся в организме особенно активно при облучении ультрафиолетовыми лучами, в тысячи раз активнее. Поэтому длительное хранение витамина D, вызывающее его окисление на воздухе, может привести к отравлению*.

59

60

2.Термическая обработка пищи ведет к снижению в ней витаминов группы В до 60% в мясе и до 20% в растительной пище.

3.Витамин С быстро разрушается при нагревании и соприкосновении с воздухом и металлическими поверхностями.

.Овощи необходимо очищать перед варкой..Варить недолго в закрытой посуде..Употреблять сразу после варки.

.Не использовать металлическую посуду. IV.ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН. 1.Превращение энергии в организме.

а.Для жизнедеятельности организма необходима энергия 10500 кДж (2500 ккал) в сутки.

1.Источник энергии — химические связи в органических молекулах пищи. 2.Энергия химических связей преобразуется в организме в электрическую, механическую и тепловую энергию.

3.Организм человека подчиняется закону сохранения энергии. Энергия не возникает и не исчезает, она только видоизменяется174.

2.Расход энергии у человека зависит от вида труда.

а.Чем больше доля физического труда в деятельности человека, тем больше он тратит энергии.

1.Умственный труд требует затрачивать 3500 кДж в сутки. 2.Механизированный труд — 15000 кДж в сутки. 3.Немеханизированный труд — 17300 кДж в сутки. 4.Тяжелый немеханизированный труд — 20000 кДж в сутки.

б.Утомляемость не связана с энергозатратами, она зависит от интенсивности нервных процессов во время труда.

1.Знание суточного расхода энергии, зависящего от профессии, позволяет установить нормы питания.

3.Определение норм питания.

а.Пища должна полностью восстанавливать трудозатраты человека.

1.Для составления норм питания определяют запас энергии в пище различных типов.

2.При этом учитывают потребность организма не только в энергетическом эквиваленте пищи, но в ее качественном составе.

.Пища должна содержать белки, углеводы, жиры, витамины и минеральные соли.

.Взрослому человеку необходимо потреблять 85175 г в сутки белков (из них 48 г животного происхождения), 100 г жиров (из них 30 г растительного происхождения) и около 380 г углеводов.

174В соответствии со вторым началом термодинамики любая энергия в конце концов рассеивается в виде тепловой энергии, что справедливо для неравновесных процессов, которые протекают в организме человека.

60