Регуляция дыхания
Регуляция дыхания – это изменение режима работы дыхательной системы, направленное на точное и своевременное удовлетворение организма в кислороде. Осуществляется она рефлекторными и гуморальными механизмами.
Нервная регуляция дыхания контролируется дыхательным центром, находящимся в продолговатом мозге. При вдохе за счет растяжения легких в рецепторах стенок альвеол возникает возбуждение, которое по парасимпатическому нерву поступает в дыхательный центр, происходит торможение центра вдоха и возбуждение центра выдоха. В результате этого дыхательные мышцы расслабляются, грудная клетка опускается, объем ее уменьшается и происходит выдох, т. е. вдох рефлекторно вызывает выдох. В регуляции дыхания участвует также кора головного мозга. С корой головного мозга связаны предстартовые изменения дыхания у спортсменов, произвольное изменение частоты и глубины дыхания у человека.
Гуморальная регуляция дыхания осуществляется: 1) за счет прямого воздействия углекислого газа крови на дыхательный центр; повышенное содержание СО2 в крови увеличивает возбудимость дыхательного центра; 2) при изменении химического состава крови (увеличение концентрации СО2, повышение кислотности крови и др.) возбуждаются рецепторы сосудов, и импульсы от них поступают в дыхательный центр, соответственно меняя его работу.
Гигиена дыхания
Она направлена на создание условий нормальной деятельности дыхательной системы. Прежде всего следует предупредить проникновение в дыхательные пути болезнетворных бактерий. Для этого необходимо содержать помещения в чистоте, проводить проветривание и влажную уборку. При контакте с инфицированными больными надевать марлевую повязку. Большой вред органам дыхания наносит курение, т. к. табачный дым раздражает дыхательные пути и способствует возникновению различных воспалительных заболеваний (бронхит, пневмония, астма и др.). Алкоголь, значительная часть которого выделяется через легкие, повреждает альвеолы и бронхи, угнетает дыхательный центр и способствует проявлению заболеваний легких в особо тяжелой форме.
При работе с ядохимикатами или в условиях повышенного загрязнения воздуха необходимо использовать ватно-марлевые повязки, респираторы, противогазы.
Дышать следует только носом, а не ртом.
Органы пищеварения
Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо регулярное поступление пищи, представляющей совокупность органических и неорганических веществ, получаемых человеком из окружающей среды и используемых им для поддержания жизнедеятельности. С пищей человек получает питательные вещества – жизненно необходимые составные части пищи: белки, жиры, углеводы, витамины, воду, минеральные соли. Они используются организмом для построения и возобновления клеток, тканей и восполнения расходуемой энергии. Питательные вещества содержатся в пищевых продуктах растительного (мука, крупа, фрукты, овощи) и животного (мясо, молоко, яйца, масло сливочное и др.) происхождения.
Пищеварение – это процесс механической и химической (ферментативной) переработки пищи, в результате которого питательные вещества всасываются и усваиваются в пищеварительном канале, а непереваренные остатки и продукты распада выводятся из организма. Химическая обработка пищи происходит с помощью ферментов пищеварительных соков (слюны, желудочного, панкреатического и кишечного сока, желчи). Ферменты по химическому составу являются белками, активными лишь при определенных условиях: температуре, кислотности среды и др. Например, пепсин (фермент желудочного сока) активен только в кислой среде, а фермент кишечного сока мальтаза – в щелочной среде. В биохимических процессах ферменты выполняют функцию катализаторов.
Различают полостное (внеклеточное – дистальное), внутриклеточное и мембранное (пристеночное, контактное) пищеварение. Полостное пищеварение протекает в системе органов пищеварения.
Система органов пищеварения состоит из пищеварительного канала и пищеварительных желез (слюнных, печени, поджелудочной, кишечных – в составе стенки кишечной трубки и др.) (pис.79). Пищеварительный канал разделен на отделы: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, тонкая и толстая кишка. Общая длина пищеварительного канала у человека составляет около 8-10 м.
Ротовая полость ограничена костями верхней и нижней челюстей и мышцами. Ее верхнюю границу образуют твердое и мягкое небо, нижнюю – челюстно-подъязычные мышцы, по бокам располагаются щеки, а спереди – десны с зубами и губы. Твердое небо имеет плотную слизистую оболочку, сращенную с надкостницей. Сзади твердое небо переходит в мягкое, образованное мышцами, покрытыми слизистой оболочкой. Задний отдел мягкого неба образует язычок. При глотании мышцы мягкого неба, сокращаясь, отделяют носовую часть глотки от ротовой. В боковых складках мягкого неба лежат небные миндалины (скопления лимфоидной ткани, выполняющие защитные функции). Миндалины также есть у корня языка и в носоглотке. За счет них образуется лимфоидное глоточное кольцо, которое задерживает проникающие с пищей бактерии и участвует в иммунитете. В ротовой полости располагаются язык и зубы.
Язык – подвижный мышечный орган, образован поперечно-полосатыми мышцами, покрыт слизистой оболочкой, снабженной сосудами и нервами. В языке различают переднюю свободную часть (тело) и заднюю (корень). В слизистой оболочке языка расположены нитевидные, грибовидные, листовидные и желобоватые сосочки, в которых оканчиваются вкусовые рецепторы. Вкусовые рецепторы кончика языка воспринимают ощущения сладкого, корня языка – горького, боковые поверхности – кислого и соленого. Язык участвует в механической обработке пищи, перемешивая ее и образуя пищевой комок, а также в определении вкуса и температуры пищи. Язык вместе с губами и челюстями участвует в образовании речи. 3убы расположены в ячейках челюстей и принимают участие в механической обработке пищи. У взрослого человека имеется 32 зуба, которые дифференцированы на резцы (8), клыки (4), малые коренные (8) и большие коренные (12). Каждый зуб образован коронкой, выступающей из десны, шейкой, находящейся в десне и переходящей в корень, который погружен в ячейку челюсти. Зуб состоит из дентина (разновидность костной ткани). В области коронки дентин покрыт эмалью, а в области коpня – зубным цементом. Внутри зуба имеется полость, заполненная пульпой – рыхлой соединительной тканью с нервами и кровеносными сосудами. Зачатки зубов закладываются в период эмбрионального развития. К двум годам ребенок имеет 20 зубов, называемых молочными, которые с шестилетнего возраста начинают заменяться постоянными. Этот процесс заканчивается, как правило, к 16 годам.
Слизистая оболочка рта богата железами, выделяющими слизь. В ротовую полость открываются протоки трех пар крупных слюнных желез: околоушных, подъязычных и подчелюстных и множества мелких.
Слюна – первый пищеварительный сок слабощелочной реакции, действующий на пищу. Ежедневно у человека продуцируется 0,5-2 л слюны, которая представляет собой вязкую, слегка мутную жидкость. Слюна человека содержит 99,4-99,5% воды и 0,5-0,6% плотного остатка, который состоит из неорганических (ионы К,Na, Ca, Mg, Fe, Cl, соединения фосфата, хлорида, сульфата и др.) и органических веществ (белки – альбумины, глобулины; азотосодержащие соединения небелковой природы – мочевина, аммиак; бактериоцидные вещества – лизоцим; ферменты – амилаза, мальтаза). Вязкость и ослизняющие свойства слюны обусловлены наличием мукополисахарида – муцина. Амилаза расщепляет крахмал и гликоген до мальтозы и сахарозы. Мальтаза расщепляет мальтозу и сахарозу до моносахаридов. В ротовой полости пища, измельченная зубами, смачивается слюной, обволакивается муцином и превращается в пищевой комок, который с помощью языка продвигается в глотку. За счет рефлекторного сокращения мышц глотки происходит акт глотания, и пища поступает в пищевод. При этом надгортанник опускается, закрывая вход в гортань, а мягкое небо преграждает путь в носоглотку.
Стенка пищевода состоит из слизистой оболочки, подслизистой основы, мышечной и соединительнотканной оболочек. Со стороны просвета пищевод покрыт многослойным плоским неороговевающим эпителием. В толще слизистой оболочки и в подслизистой основе находятся слизистые железы пищевода и одиночные лимфоидные узелки. По пищеводу пища продвигается в желудок за счет волнообразного сокращения мышц стенки пищевода.
Желудок – расширенная толстостенная часть пищеварительного канала, лежащая в брюшной полости под диафрагмой. В нем различают дно, тело и пилорическую область. Снаружи желудок покрыт серозной оболочкой. Тонкая подсерозная оболочка отделяет серозную оболочку от мышечной, которая состоит из слоев мышц: продольных, круговых и косых, затем следует подслизистая основа и слизистая оболочка, покрытая однослойным призматическим (цилиндрическим) эпителием. Особенность этого эпителия – его железистый характер; все поверхностные клетки эпителия постоянно выделяют слизеподобный секрет.
В разных отделах желудка находятся железы, имеющие неодинаковое строение. Различают три вида желез: собственные (оксинтные) железы желудка, пилорические и кардиальные.
Собственные железы желудка наиболее многочислены и содержат несколько видов железистых клеток: главные (пептические), париетальные (обкладочные), слизистые (добавочные), эндокринные и др.
Главные клетки секретируют пепсиноген, который в присутствии соляной кислоты превращается в пепсин. Предполагают, что реннин (химозин), расщепляющий белки молока, также вырабатывается главными клетками. Желудочный сок содержит ряд непротеолитических ферментов. Это – желудочная липаза, расщепляющая эмульгированные жиры. У детей она расщепляет до 59% жира молока. В желудочном соке взрослых людей липазы мало.
Лизоцим – в желудочном соке обладает антибактериадным действием. Уреаза – расщепляет мочевину. Освобождающийся при этом аммиак нейтрализует HCl.
Париетальные клетки вырабатывают хлориды, из которых образуется соляная кислота.
Слизистые клетки выделяют слизь. Эндокринные железы желудка секретируют гормоны: серотонин (стимулирует секрецию пищеварительных ферментов, выделение слизи, двигательную активность), мелатонин (регулирует фотопериодичность функциональной активности), гастрин (стимулирует секрецию пепсиногена, соляной кислоты; моторику желудка), гистамин (регулирует секреторную деятельность париетальных клеток) и др.
За сутки у человека при обычном пищевом режиме выделяется 1,5-2,5 л желудочного сока, который представляет собой бесцветную, прозрачную жидкость кислой реакции. Содержание воды в желудочном соке 99,0-99,5% и 1,0-0,5%- плотных веществ (хлориды, сульфаты, фосфаты, биокарбонаты Na, R, Ca, Mg, ферменты, слизь, мочевина, молочная кислота и др.)
Пища в желудке подвергается механической и химической обработке в течение 4-8 часов и затем проходит в тонкую кишку. Располагается тонкая кишка в средней области живота и у живого человека ее длина колеблется от 2,2 м до 4,4 м. Она делится на три отдела: двенадцатиперстную кишку, тощую кишку и подвздошную. В тонкой кишке происходит химическая обработка всех видов питательных веществ: белков, жиров и углеводов, т.е. осуществляется полостное и пристеночное пищеварение, процесс всасывания продуктов расщепления питательных веществ и выработка биологически активных веществ. Стенка тонкой кишки включает в себя серозную оболочку, мышечную оболочку, подслизистую основу и внутреннюю оболочку. Слизистая оболочка имеет своеобразный рельеф, состоящий из циркулярных складок, ворсинок и крипт (кишечных желез). Ворсинки – это выпячивания слизистой оболочки, покрытые однослойным призматическим эпителием. Внутри каждой ворсинки находится лимфатический капилляр, артериола, венула и кровеносные капилляры.
Среди эпителиальных клеток, покрывающих тонкую кишку, в большом количестве встречаются бокаловидные клетки, выделяющие слизь, и между ворсинками открываются многочисленные трубчатой формы кишечные железы, выделяющие кишечный сок.
Двенадцатиперстная кишка – начальный отдел тонкой кишки длиной 17-21 см у живого человека. В просвет двенадцатиперстной кишки открываются общим отверстием желчный проток и проток поджелудочной железы, кроме того, открываются дуоденальные железы, которые располагаются в подслизистой основе стенки кишки.
Поджелудочная железа – железа смешанной секреции, располагается позади желудка на уровне II поясничного позвонка. Она состоит из головки, тела и хвоста. Головка лежит справа и охвачена 12-перстной кишкой, а хвост заходит в левое подреберье и прилежит к селезенке. Поджелудочная железа за сутки вырабатывает 1,5-2,5 л поджелудочного сока, который по системе выводных протоков поступает в главный выводной проток, открывающийся в 12-перстную кишку. Поджелудочный сок имеет щелочную реакцию, обусловленную наличием в нем ионов бикарбоната, нейтрализующих кислое желудочное содержимое и обеспечивающих щелочную среду, оптимальную для действия панкреатических ферментов. Кроме того, в состав панкреотического сока входят катионы Na+,K+,Ca++; анионы Cl-,HCO3--,HPO4--; ферменты: энтерокиназа, трипсиноген, химотрипсиноген, эластаза, липаза, мальтаза, сахараза, лактаза, нуклеазы и др.
Ферменты, вырабатываемые в поджелудочной железе, находятся в неактивном состоянии. Они активируются в двенадцатиперстной кишке. Так, трипсиноген превращается в активный трипсин под действием энтерокиназы. Трипсин воздействует на химотрипсиноген и проэластазу, переводя их в активные ферменты: химотрипсин и эластазу. Последние расщепляют белки до пептидов и аминокислоты.
Липаза расщепляет жиры до жирных кислот и моноглицеридов. Ее действие усиливается в присутствии желчных кислот и ионов кальция.
Амилаза расщепляет крахмал и гликоген до ди- и моносахаридов. Дисахариды под влиянием мальтазы и лактазы превращаются в моносахариды.
Нуклеазы расщепляют нуклеиновые кислоты. Содержание ферментов в поджелудочном соке может меняться в зависимости от характера пищи. Например, при приеме пищи, богатой жирами, в поджелудочном соке увеличивается количество липазы, а при углеводистой – количество амилазы и т. д. Эти явления отражают приспособительный характер системы пищеварения к меняющимся условиям среды.
Печень – самая крупная железа организма, расположена в правом подреберье, масса ее до 1,5 кг. В печени различают две поверхности: передневерхнюю (диафрагмальную) и нижнюю. На нижней поверхности находится поперечная борозда – ворота печени. Через них в орган входят печеночная артерия, воротная вена и нервы, а выходят лимфатические сосуды, общий желчный проток. Печень делится на две доли: правую (большую) и левую (меньшую), на нижней поверхности печени лежит желчный пузырь грушевидной формы. Шейка пузыря переходит в узкий пузырный проток. От слияния пузырного и печеночного протоков образуется общий желчный проток, который впадает в 12-перстную кишку. Снаружи печень покрыта соединительнотканной оболочкой, которая врастает внутрь органа и разделяет его паренхиму на печеночные дольки. Печеночные дольки состоят из печеночных клеток, обpазующих печеночные балки. В них идет синтез желчи.
Печеночная желчь представляет собой золотистую жидкость, которая содержит 97,5% воды и 2,5% сухого остатка. Составными частями ее являются желчные кислоты; желчные пигменты; холестерин; соли натрия, калия, кальция, магния; жирные кислоты; лецитин, мочевая кислота; витамины А, В, С; ферменты (амилаза, протеаза и др.); аминокислоты, гликопротеиды.
Печеночная желчь выделяется в просвет желчных капилляров, затем – в желчные ходы, желчные протоки, общий печеночный проток, из которого поступает через пузырный проток в желчный пузырь, либо через общий желчный проток в двенадцатиперстную кишку.
Желчь инактивирует пепсин, нейтрализует кислоту желудочного содержимого, обеспечивает всасывание в тонкой кишке нерастворимых в воде жирных кислот, холестерина, витаминов Д, Е, К и солей кальция; усиливает гидролиз белков, углеводов и всасывание продуктов их расщепления; стимулирует двигательную функцию тонкой кишки и секрецию поджелудочной железы; предупреждает развитие гнилостных процессов, оказывая бактериостатическое действие на кишечную флору.
Кишечный сок содержит ферменты: полипептидазы, нуклеазы, липазу, амилазу, мальтазу, энтерокиназу (всего около 20 ферментов). Они расщепляют органические вещества до моносахаров, аминокислот, глицерина, жирных кислот, воды. Железы тонкой кишки начинают выделять ферменты в ответ на механические (пищевой комок) и химические раздражения (желудочный сок, продукты расщепления белков и углеводов).
Кроме полостного пищеварения, может происходить расщепление пищевых веществ на внешней стороне клеточной мембраны кишечного эпителия – пристеночное пищеварение, которое завершает расщепление в кишечнике (внеклеточное) с помощью фиксированных ферментов.
В результате действия пищеварительных ферментов все питательные вещества превращаются в растворимые соединения, и в таком виде они всасываются в желудочно-кишечном тракте. Наиболее интенсивно идет этот процесс в тощей и подвздошной кишках. Всасывание представляет собой сложный физиологический процесс, в результате которого питательные вещества проходят через слои клеток стенки пищеварительного тракта в кровь и лимфу. Оно обеспечивается фильтрацией, диффузией и активным перемещением растворенных веществ. Интенсивность всасывания зависит от температуры, снабжения тканей кислородом и других факторов нормальной жизнедеятельности клеток.
В процессе всасывания аминокислоты поступают в венозные части капилляров ворсинок, затем в воротную систему печени и в общий кровоток. Глюкоза, фруктоза, галактоза всасываются путем активного транспорта более интенсивно в 12-перстной кишке (в отличие от других веществ). Если концентрация их в воротной вене не превышает 0,1%, то они проходят в общий кровоток, если выше 0,1%, то часть глюкозы откладывается в печени в виде гликогена, что обеспечивает сохранения сахара в крови на нормальном уровне. Глицерин хорошо растворим в воде и поэтому легко всасывается. Жирные кислоты образуют со щелочами мыла, растворимые в воде. Однако в желудочно-кишечном тракте расщепляется лишь 45-75% жиров. Всасываться могут и нерасщепленные жиры, но после эмульгирования под влиянием желчи. Жиры и продукты их расщепления поступают в лимфатические сосуды ворсинок. При всасывании продуктов распада жиров уже в эпителии ворсинок происходит синтез нейтральных жиров. Через 3-4 часа после приема пищи лимфатические сосуды наполняются большим количеством жира и лимфа становится белой.
Человек за сутки потребляет около 2 л воды. Кроме того, в желудочно-кишечный тракт поступает в среднем 1 л слюны, 1,5-2 л желудочного сока, 1 л поджелудочного сока, 0,5 л желчи, 1-2 л кишечного сока, т.е. всего – около 6-8 л жидкости поступает в кишечник, а выводится с калом 150 мл. Остальное количество воды поступает в кровь. Всасывание воды начинается в желудке и интенсивно проходит в тонкой и толстой кишках. Растворенные в воде минеральные соли всасываются преимущественно в тонкой кишке путем активного транспорта.
Толстая кишка – конечная часть пищеварительного тракта человека, заканчивающаяся анальным отверстием. Слизистая оболочка толстой кишки выделяет кишечный сок, содержащий очень мало ферментов и не имеющий существенного значения в переваривании пищи, и много слизи. В толстой кишке живут многочисленные бактерии, вызывающие сбраживание углеводов, гниение остатков непереваренных белков, расщепление клетчатки, что сопровождается образованием ядовитых для организма веществ, но отравления организма не происходит, т.к. они обезвреживаются в печени. В толстой кишке происходит интенсивное всасывание воды и формирование каловых масс, котоpые выводятся наpужу.