Пищеварительная система
Пищеварительная система является как бы первым посредником между отдельным живым организмом и всей остальной живой природой. В живой организм должны непрерывно поступать различные вещества извне, из окружающей среды. Далее эти вещества должны усвоиться и претерпеть многообразные изменения, в результате которых образуются продукты распада — вещества, уже не нужные организму, которые должны быть выведены. Весь этот сложный, непрерывный процесс мы и называем обменов веществ, и именно он является главным отличием живого от неживого.
Из чего же состоит и как работает наш «химический завод» (так образно называл пищеварительную систему И. П. Павлов)?
Как известно каждому, процесс усвоения пищи начинается в ротовой полости. Вы откусываете передними зубами (к которым относятся 8 резцов и 4 клыка) кусок бифштекса, затем тщательно пережевываете его коренными зубами. Их у взрослого человека 20, и они специально приспособлены именно для пережевывания пищи — в отличие от «кусательных» передних зубов, имеющих острую поверхность, поверхность коренных зубов плоская и неровная. О том, что бифштекс вкусный, вы узнаете благодаря специальным сосочкам, имеющимся на языке. Те, что расположены на кончике языка, «настроены» на восприятие сладкого вкуса, на корне — горького, а кислое распознают сосочки на середине и боковых поверхностях языка. Получив информацию о качестве пищи, чувствительные сосочки передают сообщение в мозг, чтобы нервная система смогла привести все пищеварительные органы в «боевую готовность».
Пока вы пережевываете бифштекс, слюнные железы, расположенные внутри полости рта, выделяют слюну, в которой содержатся ферменты. Под их воздействием содержащийся в пище крахмал превращается в дисахарид — мальтозу, а она, в свою очередь (и тоже под действием фермента), преобразуется в виноградный сахар (глюкозу). Таким образом, процесс переваривания пищи начинается уже в ротовой полости.
Затем вы совершаете глотательное движение, и частично переваренный и смоченный слюной пищевой комок из ротовой полости через глотку попадает в пищевод. Это трубка, состоящая из трех слоев сильно развитых мышц, при сокращении которых пища проталкивается в желудок. Изнутри пищевод (так же как и ротовая полость, и глотка) покрыт слизистой оболочкой; в ней содержится множество мелких желез, выделяющих слизь, — эта слизь обволакивает пищевой комок, благодаря чему он легче проскальзывает по пищеводу.
Пройдя по пищеводу, пища попадает в желудок — самую большую полость в пищеварительной системе. Желудок располагается слева под краем ребер и в подложечной области. Он имеет хорошо развитые мышечные стенки, которые у входа и выхода из желудка образуют особые валики — сфинктеры; они удерживают пищу в желудке, а когда она уже готова к переходу в кишечник, сфинктер у выхода открывается, и мышцы желудка выталкивают пищевой комок в кишку.
Внутренняя поверхность желудка также покрыта слизистой оболочкой, в которой содержится множество желез, выделяющих желудочный сок. Процесс выделения желудочного сока начинается еще до еды, при виде и запахе пищи, и усиливается при попадании пищи в ротовую полость. Именно поэтому привлекательный, аппетитный вид и запах еды — вовсе не роскошь, а важное условие хорошего переваривания пищи.
Желудочный сок содержит пепсин — сильнодействующий фермент, который переваривает белки. Пепсин работает только в присутствии соляной кислоты, которая также входит в состав желудочного сока. Другой важной функцией соляной кислоты является уничтожение болезнетворных микробов, попадающих в организм с пищей. Состав и количество желудочного сока зависят от качества пищи, поэтому одни продукты перевариваются в желудке быстрее, другие медленнее. Наиболее «активный» сок вырабатывается на хлеб, мясо переваривается медленнее, а больше всего времени требуется на переваривание жирной пищи.
Помимо обработки желудочным соком проглоченный вами бифштекс измельчается и перемешивается из-за сокращения мышц желудка. На самом деле к этому времени он уже перестает быть бифштексом — пройдя положенную «желудочную» обработку, пищевая кашица, бывшая когда-то аппетитным куском мяса, постепенно, маленькими порциями переходит в тонкий кишечник, а точнее, в верхнюю его часть — двенадцатиперстную кишку.
Двенадцатиперстная кишка укреплена почти неподвижно на задней стенке брюшной полости. Свое любопытное название эта часть кишечника получила после того, как кто-то заметил, что длина ее в среднем равняется ширине двенадцати пальцев. Несмотря на сравнительно небольшие размеры, двенадцатиперстная кишка является одним из важнейших отделов желудочно-кишечного тракта: в нее открываются протоки двух больших и очень важных пищеварительных желез — печени и поджелудочной железы. Под влиянием соков этих желез, а также кишечного сока бывший бифштекс превращается в такие соединения, которые уже могут быть усвоены организмом.
Печень расположена в правой верхней части живота. В печени вырабатывается желчь, необходимая для переваривания жиров. На нижней поверхности печени расположен желчный пузырь, и, пока в кишечнике нет пищи, которую необходимо переваривать, желчь накапливается в желчном пузыре. По мере необходимости желчь из печени и желчного пузыря поступает в кишечник, где принимает участие в обработке жира: она способствует раздроблению его до мельчайших капелек (эмульгирует его) и обеспечивает всасывание продуктов расщепления жира.
Функции печени не ограничиваются производством желчи. Печень является настоящим фильтром организма, поскольку здесь происходит обезвреживание ядовитых продуктов (токсинов), образующихся в кишечнике из остатков пищи. Именно в печени происходят обезвреживание лекарств, переработка продуктов распада гемоглобина (желтого пигмента под названием билирубин), образование белков, витаминов и некоторых других веществ.
Вторая важнейшая пищеварительная железа — поджелудочная, по объему она значительно меньше печени. Поджелудочная железа расположена ниже желудка, сзади него. Она вырабатывает сок, в котором содержится целый ряд ферментов, действующих на все пищевые вещества: трипсин расщепляет белки, амилаза — крахмал, липаза — жиры. Сок поджелудочной железы имеет щелочную реакцию, в его состав входит большое количество соды. Поджелудочная железа начинает вырабатывать ферменты одновременно с желудком или даже чуть-чуть раньше, но особенно активно она включается в работу после получения сигнала о том, что в кишечник попала порция пищи, пропитанная кислым желудочным соком. Стоит упомянуть, что количество сока, вырабатываемого поджелудочной железой, зависит не только от состава пищи (как и в желудке, на разные пищевые вещества вырабатывается разное количество сока), но и от состояния нервной системы. Под действием стрессов, переживаний и негативных эмоций выделение пищеварительного сока поджелудочной железой может снижаться.
Пройдя ферментную обработку в двенадцатиперстной кишке, пищевая кашица продвигается дальше по тонкой кишке. Часть тонкой кишки, следующую за двенадцатиперстной, называют тощей кишкой; за ней следует подвздошная кишка. Общая длина тонкой кишки у взрослого человека составляет 5-7 м.
Внутренняя слизистая оболочка тонкой кишки образует многочисленные круговые складки, которые могут расправляться и образовываться вновь. Вся поверхность слизистой оболочки покрыта крошечными выростами (высотой около 1 мм) — ворсинками. Внутри каждой ворсинки проходят мышечные волоконца, лимфатические и кровеносные сосуды и нервные волокна. Под слизистой находится следующая оболочка тонкой кишки — мышечная, а снаружи кишка покрыта особой оболочкой, выстилающей всю брюшную полость, — брюшиной.
Во время процесса пищеварения в кишечнике происходит интенсивное перемешивание пищи благодаря непрерывному движению мышц, расположенных в стенке кишки. При этом пищевая кашица медленно продвигается по кишечнику к его нижнему концу. Одновременно под действием желчи, сока поджелудочной железы и кишечного сока (в котором содержится более десятка пищеварительных ферментов) происходит окончательное переваривание пищи, и ворсинки начинают всасывать питательные вещества. Сахара, аминокислоты (продукты распада белков), соли и вода всасываются непосредственно в кровеносные капилляры, имеющиеся в ворсинках, а жиры (в виде мельчайших капелек) — в лимфатические сосуды. При этом мышцы, расположенные в ворсинках, сокращаются и расслабляются, усиливая ток крови и лимфы.
Наиболее активный процесс всасывания питательных веществ происходит в тонком кишечнике через 1-2 часа после приема пищи. К тому времени, как пищевая кашица оказывается у нижнего отдела тонкой кишки, в ней можно обнаружить лишь незначительное количество азотистых веществ, немного белков, входивших в состав пищеварительных соков. На 95% эта кашица состоит из воды. Теперь бывшему бифштексу остается пройти лишь последнюю часть пути — толстую кишку.
В самом начале толстой кишки расположены слепая кишка и червеобразный отросток (аппендикс). До сих пор еще ученые не пришли к полному согласию в вопросе о том, каково значение этих органов; имеется лишь целый ряд гипотез.
Толстая кишка у человека имеет длину около 1,5 м, ширина ее — 6-7 см. Толстая кишка начинается справа в нижней части живота, оттуда она поднимается наверх, поворачивает налево и по левой боковой стенке живота спускается вниз. Самый нижний ее отдел называется прямой кишкой. Внутренняя поверхность толстой кишки (как и тонкой) покрыта слизистой оболочкой, под ней находятся мышцы; лучше всего они развиты именно в прямой кишке.
В толстой кишке происходит окончательная «доработка» продуктов пищеварения: вода и оставшиеся в пищевой кашице полезные для организма вещества всасываются, а из непереваренных остатков пищи формируются каловые массы. В их состав входят также большое количество различных бактерий, различные соли (например, соли кальция, меди, железа) и некоторые другие вещества, от которых организму необходимо избавляться.
В толстой кишке живет и размножается множество разнообразных микроорганизмов, чрезвычайно важных для нормальной жизнедеятельности человека. Они не дают развиваться в кишечнике болезнетворным микробам, помогают переваривать остатки пищи и пищеварительных ферментов и даже снабжают организм своего хозяина некоторыми необходимыми витаминами.
Последний отдел кишечника, прямая кишка, оканчивается сильным мышечным сфинктером. Закрытый сфинктер не позволяет остаткам непереваренной пищи постоянно выделяться наружу. Сфинктер этот открывается по нашей воле. Одновременно с открытием сфинктера происходит усиленное сокращение мышц прямой кишки и передней стенки живота, в результате чего кишечник опорожняется, и вы навсегда расстаетесь с тем, что несколько часов назад было таким вкусным бифштексом.