ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА - Питание: автотрофы, гетеротрофы, миксотрофы и пищеварение - Жизнь и жизнедеятельность

Одноклеточные организмы переваривают пищу внутриклеточно. У подавляющего большинства многоклеточных животных пищеварение происходит вне клетки — в пищеварительной полости, стенки которой являются продолжением внешней оболочки организма.

У примитивных многоклеточных все клетки пищеварительной системы выполняют одинаковые функции и, таким образом, сама система не разделена на органы. Пища попадает внутрь через ротовую полость, через неё же выходят наружу экскременты. Так устроены пищеварительные системы кишечнополостных и плоских червей. У более развитых форм (например, кольчатых червей) клетки дифференцируются, и пищеварительная система состоит из нескольких частей: ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, анального отверстия. Ещё более сложное строение имеет пищеварительная система позвоночных, например, млекопитающих. К её повторению мы сейчас и перейдём.

Пищеварительная система млекопитающих представляет собой желудочно-кишечный тракт — трубку, соединяющую ротовое отверстие с анальным. На всём своём протяжении стенка тракта состоит из четырёх слоев:

1) слизистой оболочки — облегчение процесса продвижения пищи, защита тракта от пищеварительных ферментов;

2) подслизистой основы — волокна коллагена и эластина;

3) наружной мышечной оболочки — кольцевые и продольные слои мышц, между которыми находится ауэрбахово нервное сплетение, контролирующее перистальтику;

4) серозной оболочки — рыхлая соединительная ткань и мейснерово сплетение, которое располагается под мышечными слоями и контролирует секрецию пищеварительных желёз.

Снаружи пищеварительный тракт покрыт брюшиной. Брюшина также выстилает внутреннюю поверхность брюшной полости, где образует брыжейку - плёнку, которая поддерживает желудок и кишечник.

Измельчение пищи происходит в ротовой полости при пережёвывании (у птиц — в мускульном желудке, который мы традиционно называем “желудочек”). Благодаря жеванию увеличивается доступная воздействию ферментов поверхность пищи.

Для пережёвывания пищи, большинство позвоночных имеют челюсти, снабжённые зубами. Хотя тут тоже не всё так просто: рыбы и рептилии относятся к гомодонтным организмам — все зубы у них одинаковы и имеют, как правило, конусовидную форму. Млекопитающие гетеродонтны: так, у человека имеются 8 резцов, 4 клыка, 8 ложнокоренных (премоляры) и 12 коренных (моляры) — всего 32 постоянных зуба, которые сменяют 20 молочных зубов, выросших в детстве (дифиодонтизм). Резцы, расположенные в передней части ротовой полости, имеют ровные острые края и используются для откусывания. Конусовидные клыки предназначены для захватывания жертвы и разрывания её на куски.

Зубы растительноядных животных, как правило, имеют более плоскую форму, пригодную для перетирания растительной пиши, у хищников наоборот наиболее выделяются длинные и изогнутые клыки.

Коренные зубы имеют несколько корней и несколько бугорков, они необходимы для дробления и перетирания пищи.

Зуб удерживается в ротовой полости благодаря своим корням, погружённым в челюстную кость. Снаружи корень покрыт цементом. Над корнем находится шейка зуба, окружённая десной. Верхнюю часть зуба составляет твердый дентин, внутри которого находится пульпарная полость. В этой полости содержатся нервы, кровеносные сосуды и одонтобласты— клетки, образующие дентин. Снаружи дентин покрыт эмалью — самым твёрдым веществом организма, которая образует коронку.

Челюсти образуют ротовую полость. В её стенках находятся три пары слюнных и множество щёчных желез, выделяющих слюну (у человека — 1,5 литра в день). Слюна — это водянистый секрет, содержащий слизь, пищеварительные ферменты, различные соли и ионы. Она выделяется не постоянно, а под действием рефлексов, безусловных (наличие пищи во рту) и условных (на вкус и запах пищи). В ротовой полости также находится язык — мышечный орган, переворачивающий пищу во рту и формирующий пищевой комок для проглатывания. Вкусовые сосочки на поверхности языка помогают определить вкус пищи.

Пережёванная и полупереваренная во рту пища — комок — обволакивается слизью и через пищевод попадает в глотку. У человека длина глотки составляет около 25 см. Благодаря перистальтике (ритмическим движениям и сокращениям мышечных стенок, вызываемых балластными веществами пищи — например, клетчатки) пища быстро проходит узкую трубку пищевода и попадает в желудок.

Желудок человека располагается в левой части брюшной полости под диафрагмой. Его основное назначение — хранение и частичное переваривание пищи — дефрагментация.

Оболочка желудка состоит из трёх слоев мускулатуры и легко растягивается — полный желудок может вмещать до 5 литров пищи. Секрет желудка — желудочный сок (слизь, пищеварительные ферменты и 0,05 % раствор соляной кислоты (НСI)) — выделяется клетками, находящимися в стенках желудка, и перемешивается с пищей, образуя полужидкую смесь — химус. Покрывающая стенки слизь защищает желудок от переваривания.

У жвачных истинному желудку предшествует рубец, в котором симбиотические бактерии выделяют фермент целлюлазу, переваривающую целлюлозу. Без него животное не способно переварить растительную пищу. Полупереваренная пища отрыгивается обратно, а затем заглатывается вновь, после чего её переваривание осуществляется, как и у всех млекопитающих.

Химус через пилорический сфинктер попадает в двенадцатиперстную кишку. В эту 20-сантиметровую кишку открываются также протоки поджелудочной железы и желчного пузыря. Вместе с пятиметровой подвздошной кишкой она образует тонкий кишечник. Его подслизистая основа собрана в многочисленные складки, а слизистая складок образует множество подвижных ворсинок, увеличивающих всасывающую поверхность.

Слизистая тонкого кишечника выделяет кишечный сок, в который входят разнообразные пищеварительные ферменты. Вместе с желчью и соком поджелудочной железы он активно переваривает пищу, после чего та всасывается через микроворсинки эпителиальных клеток, расположенных на ворсинках подвздошной кишки. Через кровеносные капилляры воротной вены печени питательные вещества поступают в печень. Там они откладываются прозапас или поступают в кровеносную систему, где и разносятся по клеткам организма, а токсичные вещества обезвреживаются.

В следующем отделе пищеварительной системы — толстом кишечнике — благодаря бактериям-симбионтам синтезируются некоторые аминокислоты и витамины. Все они, а также вода и некоторые электролиты, всасываются в кровь. Оставшаяся непереваренной пища твердеет и обволакивается слизью, становясь каловой массой. В конце концов, она поступают в прямую кишку и, пройдя через пару сфинктеров, выводится из организма через анальное отверстие. Внешний сфинктер контролируется центральной нервной системой, у маленьких детей этот контроль осуществляется недостаточно хорошо.

Желудочный, и кишечный соки вырабатываются не постоянно, а только под действием специальных гормонов. Поглощение пищи также происходит только в те моменты, когда у организма пробуждается аппетит. У людей аппетит контролируется центрами голода и насыщения, распложенными в гипоталамусе. Контроль производится при помощи изменения концентрации глюкозы в крови. На аппетит также влияют дополнительные факторы: растяжение стенок желудка, физиологическое состояние организма, повреждение головного мозга (наркотики, алкоголь и т.п.).