Тема 7. физиология системы пищеварения

Цель занятия:) теоретические сведения о физиологических процессах, находящихся в основе пищеварения и усвоения организмом питательных веществ.

Задачи занятия:

1. Экспериментально исследовать активность пепсина желудочного сока.

2. Изучить влияние желчи на активность панкреатической липазы.

Теоретические сведения

Пищеварение – совокупность процессов физической и химической переработки пищи в пищеварительном тракте, в результате которой её компоненты при сохранении энергетической ценности утрачивают видовую специфичность и приобретают свойства, благодаря которым могут усваиваться организмом и включаться в обмен веществ.

Физические изменения пищи заключаются в её измельчении, набухании, растворении; химические – в последовательной трансформации питательных веществ под действием пищеварительных ферментов. Расщеплению подвергаются все питательные вещества за исключением воды, минеральных солей и витаминов, которые остаются неизменёнными.

В зависимости от происхождения участвующих в переваривании пищи ферментов выделяют три типа пищеварения: собственное, симбионтное и аутолитическое.

Собственное пищеварение осуществляется ферментами, синтезированными пищеварительными железами и энтероцитами (клетками тонкого кишечника) – это основной тип пищеварения.

В симбионтном пищеварении принимают участие ферменты, синтезированные симбионтами (микроорганизмами), обитающими в желудочно-кишечном тракте. По этому типу переваривается клетчатка в толстой кишке.

Аутолитическое пищеварение происходит благодаря экзогенным ферментам, поступившим в пищеварительный тракт в составе пищи.

В зависимости от того, где протекает процесс расщепления питательных веществ, выделяют внутриклеточное и внеклеточное пищеварение. Последнее, в свою очередь, может быть полостным и мембранным.

Полостное (дистантное) пищеварение является начальным этапом этого процесса. Оно осуществляется ферментами пищеварительных желёз в полости рта, желудке и кишечнике.

Дальнейшее переваривание пищи происходит под действием ферментов, фиксированных на мембранах энтероцитов – клеток эпителия тонкой кишки. Этот процесс называется мембранным ( пристеночным) пищеварением.

Внутриклеточное пищеварение имеет значение только у детей.

Пищеварение в полости рта, в желудке и кишечнике происходит благодаря работе пищеварительных желёз, сократительной деятельности мышц жевательного аппарата, глотки, гладкой мускулатуры желудка и кишечника, протоков пищеварительных желёз, желчевыделительной системы, а также благодаря всасыванию, которое представляет собой активный и пассивный транспорт компонентов содержимого пищеварительного тракта через его слизистую оболочку.

Желудочное пищеварение совершается в кислой среде, кишечное – в щелочной.

Процесс переваривания начинается в полости рта, где пища в результате жевания измельчается и смешивается со слюной. Затем пищевой комок через пищевод попадает в желудок. Время пребывания его в желудке определяется эффективностью пищеварения в нём.

Всасывание пищевых веществ осуществляется в основном в верхних отделах тонкого кишечника. Перемещение химуса (смеси пищевого содержимого с соком поджелудочной железы, кишечным соком и желчью) происходит благодаря перистальтическим сокращениям кишечной трубки. Другие типы сокращений кишечника (маятникообразные, тонические) вызывают перемешивание химуса и повышение внутрикишечного давления, что способствует перевариванию. В толстой кишке всасывается основное количество воды и формируется кал.

Гидролиз полисахаридов пищи начинается в полости рта ферментами слюны (главным образом амилазой), и продолжается в желудке и кишечнике, где под воздействием кишечных сахаридаз завершается гидролиз углеводов до моносахаридов, всасывающихся из тонкого кишечника в кровь.

В переваривании белков принимают участие ферменты протеазы. Гидролиз пищевых белков начинается в кислой среде желудка под действием пепсинов желудочного сока. Их принято делить на две группы: собственно пепсин, обладающий наибольшей активностью при рН 1,5–2,0, и гастриксин, максимальная активность которого проявляется при рН 3,0–4,0. С наибольшей скоростью гидролиз белков происходит вблизи слизистой оболочки желудка, где имеется более кислая среда. В тонкой кишке нерасщеплённые белки гидролизуются в процессе полостного и пристеночного пищеварения при участии ферментов поджелудочной железы и тонкой кишки.

Ведущую роль в гидролизе жиров, поступающих с пищей преимущественно в форме триглицеридов, играет фермент липаза. Интенсивность гидролиза жиров увеличивается при эмульгировании жира желчью. Последняя активирует липазу.

Роль корригирующих стимуляторов, ингибиторов и модуляторов пищеварительных функций в ходе пищеварения выполняют вегетативная нервная система, а также регуляторные пептиды эндокринного аппарата желудочно-кишечного тракта. Так, гастрин, вырабатываемый G-клетками желудка, 12-перстной кишки и поджелудочной железы, стимулирует секрецию желудка и поджелудочной железы, а также двигательную активность желудочно-кишечного тракта; секретин, продуцируемый S – клетками 12-перстной кишки, тормозит секреторную и моторную функции желудка, но усиливает двигательную активность кишечника; холецисто-кинин, выделяемый I-клетками 12-перстной кишки, стимулирует секрецию ферментов поджелудочной железы и моторику желчного пузыря.

Системный характер стимулирующих и тормозных влияний на деятельность пищеварительных желёз представлен тремя фазами: первая фаза характеризуется влиянием на органы пищеварения соответствующих отделов головного мозга по типу условных и безусловных рефлексов; вторая фаза включает рефлекторные влияния со стороны рецепторов желудка и действие его гормонов; для третьей фазы характерны рефлекторные и гормональные влияния из тонкой кишки.

Чрезмерные физические нагрузки приводят к снижению кислотообразующей функции желудка и к угнетению деятельности пищеварительных желёз.

Современные данные о потребности организма в пищевых веществах обобщены в учении о сбалансированном питании: для хорошего усвоения пищи и обеспечения жизнедеятельности организма необходимо снабжение его пищевыми веществами в определённых соотношениях.

В суточном рационе белки должны составлять 11–13 % с равным количеством растительных и животных белков. Животные белки содержат незаменимые аминокислоты в наиболее благоприятных соотношениях. А растительные белки регулируют содержание белков и жиров в крови.

Биологическая ценность жира заключается в ЕГО? энергоёмкости (калорийности). В суточном рационе жиры должны составлять 33 %. Животные и растительные жиры должны соотноситься как 70 % и 30 %. Вместе с животными жирами усваиваются жирорастворимые витамины А, Д, Е, К.

Углеводы – основной источник энергии: за счёт них обеспечивается более половины суточного рациона. Основным источником углеводов является растительная пища, и только лактоза и гликоген содержатся в животных продуктах (лактоза – в молочных, гликоген – в мясных).

Важный компонент пищи – неперевариваемые углеводы (пищевые волокна), они способствуют усилению моторики кишечника, выведению из желудочно-кишечного тракта ядов, канцерогенов, избытка холестерина. В сутки человеку необходимо 25 г пищевых волокон.

Витамины – биологически активные вещества, регулирующие обмен веществ. Они образуются в организме человека в недостаточных количествах и поэтому относятся к незаменимым пищевым веществам. Авитаминозы – полное истощение запасов витаминов в организме – несовместимы с жизнью. Дефицит витаминов характеризуется нарушениями обмена веществ и функций отдельных органов и систем. Во время спортивных тренировок потребность в витаминах повышается на 30–50 %.

Источниками в пище микроэлементов (селена, цинка, йода, марганца, молибдена и др.) являются более 300 видов растений. Дефицит микроэлементов в организме приводит к снижению защитных сил организма.

Распределение пищи по калорийности и по объёму в течение дня должно быть следующим: завтрак – 25 %, обед – 35 %, полдник или второй завтрак – 15 %, ужин – 25 %.

При составлении суточного рациона питания, с одной стороны, нужно ограничивать объём потребляемой пищи для достижения соответствия между калорийностью рациона и энергозатратами, с другой стороны, необходимо расширение ассортимента потребляемых пищевых продуктов для профилактики дефицита микроэлементов.

Материальное обеспечение

1. Ацетатный буфер с рН 4,9

2. Молочно-ацетатная смесь;

3. Хлористоводородная кислота;

4. Стандартный раствор пепсина (100 мг кристаллического пепсина в 100 мл 0,2% раствора хлористоводородной кислоты);

5. Панкреатин, 5% раствор;

6. Фенолфталеин, 0,5% спиртовой раствор;

7. Едкий натр, 0,05н р-р;

8. Термостат;

9. Водяная баня;

10. Секундомер;

11. Термометр;

12. Пипетки вместимостью 1, 2 и 10 мл;

13. Микропипетки вместимостью 0,1 мл;

14. Микробюретки;

15. Молоко, прокипячённое и разведённое кипячёной водой 1 : 1;

16. Желудочный сок.

Последовательность выполнения задания

1. Качественное определение активности пепсина желудочного сока.

В основе метода лежит способность пепсина створаживать белок молока – казеиноген. За единицу активности пепсина принимают его количество, которое при рН 4,9 и температуре 25 ºС створаживает 5 мл молочно-ацетатной смеси за 60 с. Желудочный сок человека в норме содержит в 1 мл 40–60 ед. пепсина. Активность пепсина в желудочном соке можно сравнить с активностью эталонного раствора пепсина.

На дно пробирки микропипеткой вливают 0,1 мл желудочного сока, а в другую пробирку наливают 5 мл молочно-ацетатной смеси. Обе пробирки помещают в водяную баню, нагретую до 25 ºС, на 5мин. Быстро переливают молочно-ацетатную смесь в пробирку с испытуемым желудочным соком и одновременно включают секундомер, а пробирку встряхивают. Пробирку со смесью держат НА? водяной бане и следят за появлением на её стенках первых хлопьев казеина. В момент их появления секундомер останавливают и записывают время створаживания в секундах. Число 60 делят на количество секунд и таким образом определяют число единиц пепсина в 0,1 мл желудочного сока.

2. Влияние желчи на активность липазы.

Скорость действия липазы на жиры, которые содержатся в молоке, можно узнать по количеству жирных кислот, образующихся при расщеплении жира за определённый промежуток времени. Количество жирных кислот определяют титрованием щёлочью в присутствии фенолфталеина. В случае добавления в пробу желчи липаза активируется, и расщепление (гидролиз) жиров протекает с большей скоростью. Результаты определения выражают в миллилитрах титрованного раствора щёлочи и строят график, где на оси ординат откладывают количество 0,05 н раствора щёлочи, пошедшей на нейтрализацию жирных кислот (в мл), а на оси абсцисс – время в минутах.

В два стакана или колбы наливают по 10 мл молока и по 1 мл 5% раствора панкреатина. В один стакан добавляют 1 мл воды, а в другой –1 мл желчи. Жидкость в стаканах быстро перемешивают. Затем из каждого стакана отбирают по 1 мл смеси в колбу, добавляют 1-2 капли 0,5% раствора фенолфталеина и сразу титруют 0,05 н раствором едкого натра до слабо-розовой окраски, не исчезающей в течение 30 сек. Затем оба стакана с оставшейся смесью помещают в термостат при 38 ^оС. Через каждые 10 минут из стакана отбирают по 1 мл смеси и титруют 0,05 н раствором едкого натра в присутствии фенолфталеина до слабо-розовой окраски. Проводят 5–6 таких определений и на основании полученных данных строят два графика, отражающих процесс гидролиза жира под действием фермента липазы В ЗАВИСИМОСТИ ОТ времени и от наличия или отсутствия желчи.

Протокола выполнения задания

1.Сравнить активность пепсина в желудочном соке с активностью эталонного раствора пепсина.

2. Построить два графика, отражающих процесс гидролиза жира под действием фермента липазы в зависимости от времени и от наличия или отсутствия желчи.

Сделать выводы.

Контрольные вопросы

1. Дать определение ПОНЯТИЯ «пищеваренияЕ».

2. В чем ЗАКЛЮЧАЮТСЯ? физические изменения пищи в процессе пищеварения?

3. Назвать три типа пищеварения.

4. В чём суть основного процесса пищеварения?

5. Где и как осуществляется симбионтное пищеварение?

6. Благодаря чему происходит аутолитическое пищеварение?

7. Где осуществляется дистантное пищеварение?

8. Что называется мембранным пищеварением?

9. Где и каким образом начинается процесс пищеварения?

10. Как и благодаря чему происходит движение химуса?

11. Каким образом осуществляется гидролиз пищевого белка?

12. Как происходит переваривание пищевого жира?

13. Где и каким образом осуществляется гидролиз полисахаридов, поступающих с пищей?

14. Что служит корригирующими стимуляторами, ингибиторами и модуляторами процесса пищеварения?

15. Назвать фазы деятельности пищеварительных желёз.

16. Какова роль желчи в процессе пищеварения?

Задачи

1. Сколько процентов в суточном рационе питания должны составлять углеводы?

2. Какое количество ржаного хлеба в среднем необходимо съедать в течение суток, чтобы удовлетворить суточную потребность организма в растительном белке, если в 100 г ржаного хлеба содержится 6,6 % белка?

3. Какое количество рыбы, в среднем, необходимо съедать в течение дня, чтобы удовлетворить потребность организма в животном белке, если в 100 г рыбы содержится 14 % белка?

4. Сколько граммов овсяной крупы необходимо потребить в течение дня, чтобы удовлетворить суточную потребность организма в пищевых волокнах, если в 100 г овсяной крупы их содержится 2,8 %?

5. Суточная потребность мужского организма в витамине С составляет 100 мг. Какой станет потребность в нем при интенсивной физической нагрузке?

Тесты

1. Процесс пищеварения начинается В…

а) полости рта;

б) желудке;

в) 12-перстной кишке.

2~~. В~~ собственном пищеварении участвуют ферменты…

а) ферменты, синтезированные микробами – симбионтами;

б) ферменты пищеварительных соков;

в) ферменты, входящие в состав пищевых продуктов.

2. В симбионтном пищеварении участвуют ферменты…

а) ферменты, синтезированные микробами-симбионтами;