Новосибирский государственный медицинский университет
Кафедра нормальной физиологии
Учебно-методическое пособие
ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ.
ПИТАНИЕ.
Новосибирск 2008
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Новосибирский государственный медицинский университет
Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (ГОУ ВПО НГМУ Росздрава)
Кафедра нормальной физиологии
Учебно-методическое пособие
ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРЕНИЯ.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ.
ПИТАНИЕ.
(Учебно-методическое пособие по дисциплине «Нормальная физиология» для студентов медицинских факультетов)
Авторы:
д.м.н., профессор Куликов В.Ю.
к.м.н. Кузнецова Л.Я.
Издание четвёртое,
дополненное
Новосибирск 2008
Физиология пищеварения. Обмен веществ и энергии. Питание. Учебно-методическое пособие. Новосибирск: Новосибирский государственный медицинский университет, 2008 - 59 с.
Настоящее учебное пособие составлено в соответствии с требованиями учебных программ по нормальной физиологии и предназначено для самостоятельной работы студентов при подготовке к занятиям и экзаменам, при решении тестовых и ситуационных задач.
Издание рассчитано на студентов всех факультетов университета.
Печатается по постановлению ЦМК по физиологическим дисциплинам от 12 февраля 2008 г., протокол № 3.
Рецензенты:
Заведующий кафедрой биохимии НГМУ, доктор медицинских наук, профессор Шарапов В.И.
Доктор медицинских наук, профессор кафедры патологической физиологии с курсом клинической патофизиологии Самсонова Е.Н.
ã Новосибирский государственный медицинский университет, 2008
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Глава | Страница |
| 1. Предисловие | |
| 2. План 1 занятия | |
| 3. Пищеварение | |
| 4. Основные типы пищеварения | |
| 5. Основные функции пищеварительной системы | |
| 6. Защитные системы ЖКТ | |
| 7. Общие принципы регуляции функций пищеварительной системы | |
| 8. Пищеварение в полости рта | |
| 9. Пищеварение в желудке | |
| 10. Регуляция желудочного сокоотделения | |
| 11. Пищеварение в ротовой полости и желудке в раннем постнатальном периоде | |
| 12. План 2 занятия | |
| 13. Пищеварение в тонкой и толстой кишке | |
| 14. Пищеварение в 12-перстной, тонком и толстом кишечнике в раннем постнатальном периоде | |
| 15. План 3 занятия | |
| 16. Двигательная и всасывательная функции пищеварительной системы | |
| 17. Двигательная и всасывательная функция пищеварительного тракта в раннем постнатальном периоде. | |
| 18. План 4 занятия | |
| 19. Обмен веществ и энергии | |
| 20. Энергетический обмен | |
| 21. Основной обмен | |
| 22. Питание | |
| 23. Теории питания | |
| 24. Физиологические основы рационального питания и суточные нормы потребления пищевых веществ | |
| 25. Питание новорожденных и детей раннего постнатального периода. | |
| 26. Регуляция потребления пищи | |
| 27. Вопросы к контрольному занятию |
Предисловие
Настоящее учебно-методическое пособие объединяет три взаимосвязанных раздела физиологии: пищеварение, обмен веществ и энергии, питание.
В разделе «Пищеварение» изложены общие вопросы: типы пищеварения, общие принципы регуляции пищеварительных функций, защитные механизмы пищеварительной системы. Во всех отделах пищеварительной системы рассматриваются состав пищевых соков, гидролиз пищи, регуляция секреции, всасывание. Понимание этих механизмов поможет Вам грамотно оценивать причины их повреждения при развитии заболеваний. Каждый раздел также дополняется онтогенетическими особенностями пищеварительной системы, что особенно важно для студентов педиатрического факультета.
Обмен энергии и количественное определение его расхода необходимо знать для организации рационального питания. Проблема питания в настоящее время очень актуальна, так как нерациональное питание привело к снижению физического развития детей и ухудшению здоровья населения.
В пособии имеются вопросы к практическим занятиям и коллоквиуму.
При подготовке к занятиям, обращайте, пожалуйста, внимание на вопросы плана. Вопросы – это главное в теме, что Вы должны изучить на уровне знания и умения, особенно это касается рефлекторных дуг.
Желаем успеха!
Занятие 1
Тема: СЕКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОГО ТРАКТА ПИЩЕВАРЕНИЕ В РОТОВОЙ ПОЛОСТИ И ЖЕЛУДКЕ
План занятия
| Название работы | Источник |
| 1. Исследование вкусовых полей языка. | Методическое руководство. |
| 2. Гидролиз крахмала амилазой слюны. | Методическое руководство. |
Вопросы к занятию
1.Функции пищеварительной системы. Значение метода хронического эксперимента для изучения регуляции секреторной функции желез пищеварительного тракта (И.П.Павлов).
2.Суточное количество, состав и физиологическая роль слюны. Регуляция слюноотделения, значение симпатических и парасимпатических нервов в регуляции секреции слюны. Приспособительный характер слюноотделения к различным пищевым и отвергаемым веществам.
3.Суточное количество, состав и свойства желудочного сока. Роль ферментов, соляной кислоты и слизи в гидролизе пищевых веществ. Продукты гидролиза.
4.Регуляция желудочной секреции. Методы изучения.
Фазы регуляции желудочной секреции:
а) мозговая (цефалическая) фаза. Опыт мнимого кормления. Значение “запального” сока в пищеварении. Рефлекторная дуга безусловного рефлекса.
б) желудочная фаза. Роль механорецепторов желудка, гуморальные возбудители сокоотделения. Регуляция секреции гастрина.
в) кишечная фаза. Роль мешано - и хеморецепторов 12-перстной кишки в регуляции секреции желудочных желез. Гуморальные возбудители и ингибиторы секреции.
Дополнительно для студентов педиатрического факультета
1.Роль слюны в пищеварении грудного ребенка.
2.Ферментативный состав и кислотность желудочного сока у детей.
Основная литература
1. Физиология человека/под ред. В.М.Покровского, Коротко Г.Ф., 2003г, с.386-411, 413-419.
2. Основы физиологии человека / Под ред. Б.И.Ткаченко, 1994. Т.1, с.385-388, 392-409, т.2, с.107-110.
Дополнительная литература.
3. Общий курс физиология человека и животных / Под ред. А.Д.Ноздрачева, 1991. Т.2.
4. Физиология человека / Под ред. Р.Шмидта, Г.Тевса, 1996. Т.3, с.752-754, 756-763.
5. Физиология плода и детей. / Под ред. Глебовского, 1988. с.87-100.
6. Методическое пособие «Физиология пищеварения»,2008. с.7-15.
Пищеварение
Основные типы пищеварения
В обменные процессы организма могут включатся только такие компоненты пищи, которые всасываются из пищеварительного тракта во внутреннюю среду. Поэтому пища, состоящая из белков, жиров и углеводов должна подвергнутся в системе пищеварения как механической так и химической обработке.
Твердая пища подвергается механическому дроблению, измельчению с помощью зубов в ротовой полости человека. Для дальнейшего пищеварения очень важно, чтобы измельчение пищи осуществлялось тщательно, так как при этом мелкие компоненты пищи становятся более доступны для воздейстия ферментов. Многочисленные ферменты обеспечивают расщепление полимерных пищевых веществ до мономеров. Различают следующие виды ферментов: протеазы (или протеолитические ферменты) осуществляют поэтапный гидролиз пептидных связей в малекулах белков различной сложности. Эндопептидазы гидролизуют внутренние связи белковой молекулы, экзопептидазы отщепляют аминокислоту с концевой части молекулы. Как правило, ферменты-протеазы секретируются в неактивной форме. Липазы производят гидролиз жиров и жироподобных веществ (липидов) до жирных кислот и глицерина. Амилолитические ферменты ( амилаза, мальтаза, сахараза и др.) осуществляют гидролиз простых сахаров, полисахаридов растительного и животного происхождения до глюкозы, фруктозы, галактозы.
По способу действия ферментов на субстрат различают два типа пищеварения: внутриклеточное и внеклеточное. При внутриклеточном пищеварении субстрат подвергается гидролизу внутри клетки ее ферментами, при этом возможны 2 типа гидолиза: молекулярный и везикулярный. Молекулярный тип связан с транспортом небольших молекул в клетку (ди-, трипептидов) и их гидролизом ферментами цитозоля. Таким способом пептиды гидролизуются в кишечном и почечном эпителии у детей раннего грудного периода. Везикулярный тип пищеварения связан с эндоцитозом. Субстрат вызывает впячивание части плазматической мембраны клетки с последующим отшнуровыванием и погружением вакуоли в цитоплазму клетки. Гидролиз содержимого везикулы происходит с помощью лизосомальных ферментов в кислой среде (вакуоль + лизосома ® фагосома). Конечные продукты гидролиза всасываются через мембрану фагосом, остатки фагосом путем экзоцитоза выбрасываются из клетки (рис.1). Такой тип пищеварения является важным механизмом питания и выполняет одновременно защитные функции, большое значение имеет в раннем постнатальном периоде. Есть данные, что он частично сохраняется у взрослых.
Внеклеточное пищеварение подразделяется на полостное, пристеночное и мембранное. Полостное пищеварение осуществляется в полости какого-либо отдела пищеварительного тракта с помощью пищеварительных соков, содержащих различные ферменты. Взаимодействие фермента с субстратом происходит при случайном их столкновении, чему способствует двигательная активность пищеварительного тракта. В полостях образуются промежуточные продукты гидролиза, всасывание которых невозможно. Особым видом полостного гидролиза пищевых веществ является аутолитический тип переваривания. Он наблюдается при вскармливании новорожденных грудным молоком. В материском молоке имеются неактивные ферменты (липаза, лактаза, гидролазы), которые активируются в желудке ребенка. Полостное пищеварение нельзя недооценивать. Особенно оно важно тогда, когда пища состоит из крупных полимерных соединений.
Пристеночное пищеварение осуществляется в слое слизи и гликокаликсе тонкого кишечника ферментами, адсорбированными из поджелудочного и кишечного соков (А.М.Уголев, 1960г.).
Рисунок 1. Везикулярный тип пищеварения
1-везикула с субстратом,
2-лизосома,
3-фагосома.
Гликокаликс образован многочисленными тончайшими филаментами, состоящими из кислых мукополисахаридов, связанных кальциевыми мостиками. Сеть нитей тонким слоем (0,1-0,5 мкм) покрывает щеточную каемку энтероцитов и заполняет пространство между микроворсинками. Гликокаликс быстро обновляется (сбрасывается), этим обеспечивается эффективное функционирование мембранных ферментов. Слизь и гликокаликс выполняют следующие функции:
1. служат буферным барьером и образуют надэпителиальную среду, в которой ионный состав, рН, химические и физические характеристики отличаются от кишечной среды,
2. обеспечивают защиту клетки от механических и химических повреждений,
3. представляют собой молекулярное сито, через которое проникают только низкомолекулярные пищевые вещества и ионы,
4. обеспечивают избирательный перенос некоторых веществ(витаминов, железа и т.д.) за счёт специфических связывающих белков.
5. служат биологическим барьером (антигенным, антибактериальным) за счет адсорбированных в нем ферментов,
Пристеночное пищеварение занимает промежуточное положение между полостным и мембранным и в значительной степени определяет взаимодействие между ними. Происходит на огромной переваривающей и всасывающей поверхности.
Мембранное пищеварение осуществляется ферментами, локализованными в апикальной мембране энтероцита на микроворсинках. Синтез ферментов происходит в энтероците. Ферменты являются составной частью апикальной мембраны и представляют собой чаще всего интегральные гликопротеины мембраны микроворсинок. Активные центры ферментов всегда направлены в просвет кишечника, поэтому субстрат неизбежно сталкивается с ферментом. Этим мембранное пищеварение отличается от полостного. Оно является заключительным этапом гидролиза пищевых веществ, так как крупные молекулы не могут проникать через гликокаликс и щеточную каемку. Благодаря слою гликокаликса мембранное пищеварение происходит в зоне недоступной бактериям. Это обеспечивает стирильность заключительного этапа гидролиза и сдерживает чрезмерное развитие микрофлоры кишечника, поскольку бактерии не могут поглощать мономеры. Мембранное пищеварение сопряжено с транспортом питательных веществ (нутриентов), так как фермент и транспортная система представляют собой единый структурно-функциональный комплекс (рис. 2) Скорость всасывания мономеров при мембранном гидролизе значительно выше, чем при полостном.
Изложенные типы переваривания пищи, кроме аутолитического, относятся к собственному пищеварению. Во всех случаях ферменты синтезирует сам организм, потребляющий пищу. В кишечнике, особенно толстом, имеется многочисленная микрофлора (симбионты организма хозяина), которая своими ферментами переваривает пищевые остатки. В результате образуется дополнителный поток в организм хозяина питательных веществ (аминокислот; витаминов группы В, К, Е; молочной, янтарной кислот). Этот тип переваривания получил название симбионтное переваривание и имеется у многих животных и человека.
Рисунок 2. Ступени взаимодействия мембранного фермента и переносчика в пищеварительно-транспортном конвейере:
М – мембрана, Ф – фермент, П - переносчик, С – субстрат.
1 – исходное состояние
2 - образование комплекса субстрат-переносчик
3 - транслокация.
4 - распад комплекса
5, 6 – возвращение переносчика.