Желудочно кишечный тракт большинства животных и человека
Организм человека не приспособлен к перевариванию целлюлозы, так как не имеет ферментов, необходимых для разрыва связей между остатками б-глюкозы в макромолекуле целлюлозы. Переваривание целлюлозы в организмах травоядных происходит за счёт наличия в их желудке (чаще в рубцевом отделе) простейших организмов (инфузории), и амилолитических бактерий, имеющих ферменты для расщепления целлюлозы.
За счет чего происходит расщепление клетчатки в организме травоядных животных? Какое это имеет для них значение?
В желудке травоядных содержится множество микробов и простейших, которые и помогают им переваривать разрушить целлюлозные клеточные стенки растений и расщепить на отдельные мономеры целлюлозу. Для жвачных животных углеводы нужны чтобы обеспечить жизнедеятельность микрофлоры рубца (микроорганизмы, инфузории, простейшие), которая зависит от углеводного состава рациона и требует разных форм углеводов – иногда легко- и быстроусвояемых и интенсивно ферментируемых, таких, как сахар, крахмал, а иногда, наоборот, с умеренной скоростью усвояемости или трудноусвояемых, таких, как клетчатка, декстрин, инулин
Хитин – структурный полисахарид, составляющий основу клеточных стенок грибов, покровов членистоногих. С каким из известных вам полисахаридов он должен иметь сходное строение? В чем должно проявляться это сходство? Ответ проиллюстрируйте примерами.
Хитин является веществом, очень близким по строению, физико-химическим свойствам и биологической роли к целлюлозе. Он выполняет защитную и опорную функции, содержится в клеточных стенках грибов, некоторых водорослей, бактерий
Объясните, почему жиры плохо растворяются в воде. Какая часть молекулы при растворении обращена к поверхности воды. А какая внутрь «жирной капли»?
Длинные радикалы кислот неполярны и обладают гидрофобными свойствами. Именно они и определяют многие свойства жиров в частности их нерастворимость в воде. Карбоксильная группа кислоты полярна, поэтому обладает гидрофильными свойствами. Но она очень мала по сравнению с радикалом, В водном растворе гидрофильные части обращены к поверхности воды, а гидрофобные хвосты выступают над поверхностью
32. В воде фосфолипиды формируют двухслойную структуру. Нарисуйте схему строения фосфолипида. Объясните, как образуется билипидный слой в воде? Зарисуйте схему.
Гидрофобные хвосты липидных молекул связываются друг с другом и образуют билипидный слой. Гидрофильные головки билипидного слоя соприкасаются с внешней или внутренней средой. Билипидная мембрана, а точнее ее глубокий гидрофобный слой, выполняет барьерную функцию, препятствуя проникновению воды и растворенных в ней веществ, а также крупных молекул и частиц.
В организме животных, обитающих в холодном климате, например, рыб арктических морей, обычно содержится больше ненасыщенных жиров, чем у обитателей южных широт. Как это можно объяснить? С какими свойствами ненасыщенных жиров это связано? Какое значение для организма имеет содержание таких жиров?
Жиры необходимы для поддержания температуры тела, то есть терморегуляции. Это особенно важно в холодных широтах, где высоки риски переохлаждения. Толстая жировая прослойка, состоящая из ненасыщенных жиров, позволяет лучше сохранять тепло. Так, именно такую прослойку имеют внутренние органы. Поэтому у видов, живущих в холодном климате, ненасыщенных жиров больше.
Ненасыщенные жирные кислоты отличаются от насыщенных тем, что содержат двойные связи и в них меньше водорода. Отсюда вытекает одно из их свойств – они плавятся при более низкой температуре, чем насыщенные, начинают затвердевать при таких температурах. Если бы в организме арктических животных было больше насыщенных жиров, при низких температурах они бы теряли гибкость, жировая подкожная прослойка теряла бы текучесть. Также ненасыщенные жиры состоят в мембранах клеток, которые при преобладании в них насыщенных жиров – теряли бы гибкость
В клетках пойкилотермных («холоднокровных») животных содержание ненасыщенных жирных кислот обычно выше, чем в клетках гомойотермных («теплокровных») животных. Как вы это объясните?
У теплокровных температура тела выше температуры окружающей среды и всегда положительна. Им не грозит перемерзание зимой.
У хладнокровных такого механизма нет. Для исключения перемерзания клетки зимой, когда содержащаяся в клетке вода замерзнет, а кристаллик льда разорвет клеточную мембрану, у хладнокровных в клеточной жидкости увеличенное содержание жирных кислот. Это снижает температуру льдообразования, так как ненасыщенные жиры имеют низкую температуру затвердевания, (выше написал, почему так) и позволяет животному выжить суровой зимой. Также ненасыщенные жиры мощный источник энергии и защитных покровов, что, впрочем, полезно для всех организмов.
Жир, которым заполнен горб верблюда, служит в первую очередь не источником энергии, а источником воды. А) Какой метаболический процесс обеспечивает получение воды из жира? Б) Посредством того же процесса вода может быть получена и из углевода. В чем преимущество жира перед углеводом?
А) липолиз (метаболический процесс расщепления жиров на составляющие их жирные кислоты под действием липазы (Водорастворимый фермент, который катализирует гидролиз нерастворимых эстеро-липидных субстратов, помогая переваривать, растворять и фракционировать жиры) В результате работы этих ферментов образуются конечные продукты липолиза — глицерин и жирные кислоты)
Б) углеводы сгорают быстро и дают сразу много ЭНЕРГИИ, а жир дает воду и АТФ и расщепляется медленнее (жир даёт в 2 раза больше энергии)
При окислении 1г жира выделяется 38,9 кДж, а при окислении 1г углеводов – 17.6кдж. Объясните. Почему энергоемкость жиров в 2 раза выше энергоемкости углеводов. Воспользуйтесь для этого химическими формулами триглицерида и глюкозы.
В жирах атомы углерода более восстановленные, нежели в углеводах или белках (по-другому, в жирах больше атомов водорода приходится на один атом углерода). Поэтому окисление жиров более выгодно, чем окисление углеводов и белков
Жиры и углеводы выполняют энергетическую функцию в организме и являются запасными питательными веществами. Почему животные и человек запасают жиры, а не углеводы? Почему растения запасают и жиры, и углеводы?
1 грамм жира даёт энергии более чем в 2 раза больше, чем 1 грамм углеводов. Растения получают энергию от фотосинтеза.
Источник
Пищеварительная система — система внутренних органов, выполняющих функцию механической и химической обработки пищи.
Функции пищеварительной системы
моторная: механическое измельчение и перемешивание пищи; продвижение пищевого комка по пищеварительному тракту;
секреторная: выделение ферментов для химической обработки пищи;
всасывательная: всасывание питательных веществ ворсинками тонкого кишечника и поступление питательных веществ в кровь и лимфу.
выделительная: выведение из пищеварительного тракта непереваренных веществ и некоторых продуктов метаболизма.
Органы пищеварительной системы
Пищеварительная система включает пищеварительный канал и пищеварительные железы.
Пищеварительный канал:
ротовая полость;
глотка;
пищевод;
желудок;
тонкая кишка;
толстая кишка.
Пищеварительные железы:
слюнные железы;
желудочные железы;
кишечные железы;
поджелудочная железа;
печень.
Рис. Пищеварительная система человека
Эмбриональное развитие пищеварительной системы
Пищеварительная система человека образуется в процессе эмбрионального развития из кишечной трубки.
Кишечный эпителий и железы пищеварительной система развиваются из энтодермы первичной кишки, остальные слои стенок имеют мезодермальное происхождение. Эктодерма участвует в развитии эпителия и желез полости рта и конечного отдела прямой кишки.
У первичной кишки выделяют головную и туловищную части.
Головная часть кишки дает начало ротовой полости и глотке.
Туловищная часть кишки делится на передний, средний и задний отделы.
Передний отдел кишечной трубки образует пищевод, желудок и начальную часть двенадцатиперстной кишки.
Средний отдел кишечной трубки образует конечную часть двенадцатиперстной кишки, остальную часть тонкой кишки, часть ободочной кишки, печень и поджелудочную железу.
Задний отдел кишечной трубки образует нисходящую ободочную, сигмовидную и прямую кишку.
Рис. Эмбриональное развитие пищеварительной системы человека
органы ротовой полости
Началом пищеварительной системы является ротовая полость, сверху ограниченная твердым и мягким нёбом.
Нёбо отделяет ротовую полость от носовой полости и носоглотки.
Мягкий язычок, которым заканчивается мягкое небо, закрывает вход в носоглотку во время проглатывания пищи.
У входа в глотку находятся миндалины — органы лимфатической системы, осуществляющие иммунную защиту организма.
Рис. Ротовая полость
Язык — это мышечный орган, образованный поперечно-полосатой мышечной тканью.
Мышечные волокна расположены в разных направлениях, поэтому язык может выполнять самые разнообразные движения при жевании и речи, а также участвует в проталкивании пищевого комка в глотку при глотании.
Слизистая языка имеет огромное количество вкусовых рецепторов, поэтому он является и органом вкуса. Язык прикрепляется к нижней челюсти и подъязычной кости корнем языка. Передняя свободная часть языка называется верхушкой.
зубы
В ротовой полости взрослого человека располагается 32 зуба.
Человек , как и все млекопитающие, имеет гетеродонтную зубную систему: зубы различаются по строению и выполняемым ими функциям, т.к. человек является полифагом (питается разнообразной пищей).
На каждой челюсти взрослого человека:
4 резца;
2 клыка;
4 премоляра (малых коренных зуба);
6 моляров (больших коренных зубов).
Рис. Зубы
Резцы и клыки предназначены для откусывания пищи, а коренные зубы — для ее пережевывания и перетирания.
Зуб состоит из коронки, шейки и корня.
Рис. Внешнее строение зуба Рис. Внутреннее строение зуба
Коронка возвышается над десной, а корень погружен в зубную лунку (альвеолу) челюстной кости и удерживает в ней зуб.
Между корнем и тканью десны расположена соединительная ткань — периодонт, фиксирующая зуб в зубной лунке. Основным компонентом периодонта являются коллагеновые волокна. Они соединяют цемент зуба с костной тканью альвеолы. Несмотря на отсутствие эластичности, волокна коллагена обеспечивают некоторую подвижность зуба в лунке.
Коронка зуба покрыта зубной эмалью — самым прочным материалом в организме человека. Твёрдость зубной эмали определяется высоким содержанием в ней неорганических веществ (до 97 %), содержащих кальций, фосфор и магний.
Зубная эмаль может разрушаться под влиянием микроорганизмов и кислот, образующихся в ротовой полости в результате распада остатков пищи. Наиболее губительно на эмаль действует молочная кислота — основной продукт брожения углеводов в ротовой полости.
Дентин образует твердую ткань зуба.
Внутри зуба имеется полость, заполненная мягким веществом — пульпой, в которой содержатся нервы и кровеносные сосуды.
Шейка — более суженная часть зуба на границе коронки и корня.
Корень и шейку снаружи покрывает слой цемента. Он служит для плотного закрепления зуба в костной альвеоле.
У человека наблюдается две смены зубов: молочные и постоянные.
Молочные зубы начинают прорезаться на первом году жизни, примерно с 6-месячного возраста.
Количество молочных зубов в норме равно двадцати: на каждой челюсти 4 резца, 2 клыка, 4 больших коренных зуба.
После 6 лет начинается смена молочных зубов на постоянные, которая заканчивается приблизительно к 12-13 годам. Однако, последние (восьмые) зубы в ряду (“зубы мудрости”) могут появиться значительно позже, или не появиться совсем. Это связано стем, что челюсти человека в процессе эволюции уменьшаются, и последние моляры часто не помещаются в зубном ряду.
Рис. Схема роста молочных и постоянных зубов
слюнные железы
В ротовую полость открываются выводные протоки трех пар крупных слюнных желез: околоушной, подчелюстной и подъязычной, находящихся за пределами ротовой полости. Кроме них в слизистой оболочке ротовой полости располагаются многочисленные мелкие слюнные железы: щечные, небные, язычные.
Рис. Слюнные железы
Слюнные железы вырабатывают секрет — слюну.
Состав слюны: вода, пищеварительные ферменты, лизоцим. Слюна обладает выраженными бактерицидными свойствами и ферментативной активностью.
У взрослого человека за сутки выделяется до 2, 5 л слюны.
глотка
Полость глотки выстлана многослойным плоским эпителием. Слизистая глотки непосредственно переходит в слизистую пищевода. В слизистой глотки, как и в слизистой ротовой полости, находятся многочисленные слизистые железки.
Носовая часть глотки (носоглотка) посредством двух отверстий (хоан) сообщается с полостью носа.
С боковых сторон в носоглотку открываются глоточные отверстия слуховых (евстахиевых) труб, соединяющих полость среднего уха с полостью глотки.
У входа в глотку как со стороны рта, так и со стороны носа имеются скопления лимфоидной ткани — миндалины: две небные, одна язычная, две около отверстий слуховых труб и одна глоточная. Это лимфоидное кольцо называется кольцом Пирогова, по имени великого русского хирурга, описавшего это кольцо впервые.
Пищевод
Пищевод — отдел пищеварительного тракта, соединяющий глотку с желудком.
Длина пищевода взрослого человека 26 см, толщина стенки составляет 5 мм.
Пищевод проходит в средостении грудной полости и через отверстие диафрагмы выходит в брюшную полость.
Рис. Строение пищевода и его оболочек
В пищеводе расположены два замыкающих клапана: верхний и нижней пищеводные сфинктеры. Они препятствуют обратному току пищевых масс по пищеварительному тракту и не допускают попадания агрессивного содержимого желудка в верхние отделы пищеварительного канала.
Стенка пищевода состоит из трех оболочек:
слизистая оболочка (внутренняя): покрыта многослойным плоским эпителием с многочисленными слизистыми железами; подслизистая оболочка состоит из соединительной ткани с пучками коллагеновых волокон;
мышечная оболочка: состоит из двух слоев мышечных волокон — продольных (снаружи) и циркулярных (внутри);
В верхней части пищевода мышечная оболочка образована поперечно-полосатыми мышечными волокнами. Примерно на уровне одной трети пищевода (считая сверху) поперечно-полосатые мышечные волокна постепенно заменяются гладкомышечными. В нижней части мышечная оболочка состоит только из гладкомышечной ткани.адвентиция.
БРЮШНАЯ ПОЛОСТЬ
Желудок и кишечник расположены в брюшной полости.
Брюшная полость отделена от грудной полости диафрагмой.
Брюшная полость выстлана брюшиной — тонкой серозной соединительнотканной оболочкой. Брюшина покрывает внутренние органы полости и образует у мужчин замкнутый мешок (брюшинную полость). У женщин полость брюшины сообщается со внешней средой через органы половой системы.
Полость брюшины увлажняет серозная жидкость, уменьшающая трение между органами.
Брюшина образует многочисленные складки, брыжейки и сальники (большой и малый).
Желудок как и другие органы брюшной полости фиксируются брыжейкой — складкой брюшины — к задней стенки брюшной полости.
Желудок
Желудок — расширенная часть пищеварительного канала.
Это полый мышечный орган, расположенный в левом подреберье.
Объём пустого желудка составляет около 500 мл. Стенка желудка способна к сильному растяжению.
Содержимое желудка имеет сильнокислую реакцию, и для защиты стенок желудка от разъедания кислотой специальные железы вырабатывают слизь, покрывающую стенки желудка.
Стенка желудка образована тремя оболочками: слизистой, мышечной и серозной.
Рис. Желудок
Слизистая оболочка желудка имеет многочисленные складки. Она покрыта однослойным цилиндрическим эпителием с многочисленными слизистыми железками и железами, вырабатывающими пищеварительные ферменты и соляную кислоту. Слизь покрывает стенки желудка и защищает их от агрессивного воздействия внутренней кислой среды. Покровный эпителий полностью обновляется в течение трех суток.
В слизистой оболочке есть собственный слой соединительной ткани, пронизанной многочисленными кровеносными и лимфатическими сосудами.
Слизистая оболочка содержит собственную тонкую мышечную пластинку, образованную тремя слоями гладкомышечных волокон.
Мышечная оболочка образована тремя толстыми слоями гладкой мышечной ткани.
Наружная очень прочная серозная оболочка желудка образована соединительной тканью.
Тонкая кишка
Длина тонкой кишки составляет приблизительно 5 — 6 м.
Тонкая кишка разделена на 3 отдела: двенадцатиперстную, тощую и подвздошную кишку.
В двенадцатиперстную кишку впадают протоки поджелудочной железы и печени.
Железы стенок двенадцатиперстной кишки нейтрализуют кислоту, содержащуюся в вышедшей из желудка пищевой кашице.
Слизистая оболочка тонкой кишки образует ворсинки — выросты, выступающие в просвет кишечника. Кишечные ворсинки покрыты каемчатыми клетками, выросты их плазматической мембраны формируют множество микроворсинок, благодаря чему резко увеличивается всасывающая поверхность тонкой кишки.
В каждую кишечную ворсинку входит кровеносный и лимфатический сосуд. Именно в них попадают питательные вещества, а затем разносятся по организму.
Рис. Ворсинки кишечника
толстая кишка
Толстая кишка является конечной частью пищеварительного тракта человека.
Стенки толстой кишки состоят из трех оболочек: слизистой, мышечной и соединительнотканной.
Рис. Строение оболочек кишечной трубки
Мышечная оболочка состоит из гладкомышечных волокон, которые волнообразно сокращаются (перистальтика) и не подчиняются воле человека.
Стенки толстой кишки толще стенок тонкой за счет большей толщины мышечного и соединительнотканного слоев. Диаметр ее внутренней полости больше диаметра внутреннего просвета тонкой кишки.
На границе толстой и тонкой кишок расположен сфинктер.
Рис. Толстая кишка
В его состав входят:
слепая кишка с червеобразным отростком (аппендиксом);
ободочная кишка, которая имеет восходящий, поперечный, нисходящий и сигмовидный отделы;
На границе слепой кишки и восходящего отдела ободочной кишки в толстую кишку впадает подвздошная кишка.
Рис. Переход тонкой кишки в толстую кишку
прямая кишка, заканчивающаяся анальным сфинктером и анальным отверстием.
Общая длина толстой кишки у человека составляет около 2 метров.
Поджелудочная железа
Поджелудочная железа — орган, состоящий из железистой ткани, весом 60 — 80 г.
Большая часть железы расположена позади желудка.
Поджелудочная железа секретирует поджелудочный сок.
Это альвеолярно-трубчатая железа, состоящая из гроздевидных собраний долек, отделенных друг от друга соединительной тканью. Дольки железы расположены вокруг проходящего по длине железы ветвящегося выводного протока, в которой открываются мелкие протоки долек.
Проток поджелудочной железы, соединяясь с общим желчным протоком, впадает в двенадцатиперстную кишку, куда и изливает поджелудочный сок.
Железа состоит из двух видов железистых клеток: основных клеток железистых долек и клетки железистых островков Лангерганса , выделяющих в кровь гормон инсулин.
Таким образом, поджелудочная железа выделяет в двенадцатиперстную кишку пищеварительный сок и гормон инсулин, участвующий в углеводном обмене.
Рис. Поджелудочная железа
печень
Печень — самая большая железа в организме человека (вес до 3000 г).
Печень расположена в правой половине брюшной полости под куполом диафрагмы. Находясь под защитой ребер, печень в норме не выступает за нижние ребра.
Печень имеет дольчатое строение. Поверхность печени покрыта соединительнотканной капсулой. Своей верхней выпуклой поверхностью печень плотно прилегает к куполу диафрагмы.
Печень постоянно секретирует желчь, которая накапливается в желчном пузыре.
От печени к двенадцатиперстной кишке отходит общий желчный проток, в который впадают протоки поджелудочной железы и желчного пузыря.
Желчный пузырь имеет грушевидную форму. Его длина около 8 см, вместимость 30-50 мл.
Желчный пузырь служит резервуаром и “конденсатором” желчи. Внутренняя слизистая оболочка пузыря имеет многочисленные ворсинки, осуществляющие всасывание воды из желчи. Таким образом регулируется концентрация желчи, необходимая для пищеварения.
Рис. Печень
Источник