Как работает пищеварительная система человека?
Пищеварительная система человека представляет собой непрерывную длинную мышечную трубку, начинающуюся у рта и заканчивающуюся анусом. Система расщепляет пищу механическими и химическими средствами, а затем поглощает питательные вещества.
В среднем человек съедает 1,5 килограмма в день, что составляет около 550 килограммов пищи в год. Это больше, чем вес двух медведей!
Вся пища, которую мы едим, поступает в голодные клетки нашего тела. Однако ваши клетки не могут съесть целый салат, поэтому организм должен преобразовать его в более мелкие молекулы, которые клетки могут использовать. Это основная функция нашей пищеварительной системы. Наряду с системой кровообращения пищеварительная система представляет собой программу "еды на колесах" для клеток вашего тела.
Если бы не пищеварение, у нас не было бы энергии работать и играть. Более того, пищеварение позволяет организму использовать питательные вещества, содержащиеся в пище, для роста и обновления.
Что такое пищеварительная система?
Пищеварительная система подобна биологической фабрике со множеством органов, желез и тканей, которые выполняют задачу по питанию нас. Она расщепляет пищу, которую мы едим, на ее основные питательные вещества - углеводы, белки, жиры и нуклеиновые кислоты из таких молекул, как ДНК и РНК, которые организм может усвоить.
В пищеварительной системе 7 основных органов - рот, пищевод, желудок, тонкий кишечник, толстый кишечник, прямая кишка и задний проход. Ото рта до ануса все эти органы связаны друг с другом перекрученной и запутанной трубкой, состоящей из мягких тканей и мышц. Эта трубка называется пищеварительным каналом или желудочно-кишечным трактом, но чаще всего она известна как кишечник.
Этим 7 органам помогают 3 дополнительные железы - печень, поджелудочная железа, желчный пузырь, каждая из которых содержит железы, выделяющие химические вещества и способствующие пищеварению.
Рот - введение болюса
Процесс пищеварения начинается еще до того, как вы кладете еду в рот. Увидев, понюхав или даже подумав об обеде, ваш мозг начнет готовить кишечник к еде. Ваш рот наполнится слюной в преддверии еды, а ваш желудок приготовит свой арсенал пищеварительных соков.
Однако как только вы откусите кусочек, именно тогда начинается самое действо. Зубы усердно рвут и перемалывают пищу, разбивая ее на мелкие кусочки.
Это называется механическим перевариванием - физическое измельчение пищи на более мелкие кусочки.
В то же время присутствующие во рту слюнные железы выделяют слюну - водянистую жидкость, содержащую различные ферменты. Ферменты - это белки, которые ускоряют данную реакцию. Слюна содержит амилазу, расщепляющую углеводы, а также липазу языка, которая воздействует на жиры.
Сочетание жевания и слюны превращает пищу во рту в пастообразный комок, называемый болюсом. Мы проглатываем болюс, который проходит по пищеводу в мешок с кислотой, известный нам как желудок.
Пищевод проталкивает болюс посредством непроизвольных движений гладких мышц. Мышцы сокращаются и расслабляются, подобно тому, как движется слизняк или гусеница, сокращая все свое тело, толкая болюс вниз в живот. Это мышечное движение происходит по всему кишечнику и формально называется перистальтикой.
Это мышечное движение гарантирует, что пища попадает только в желудок, а не наоборот, поэтому, даже если мы перевернуты вверх ногами, содержимое нашего желудка останется там, где оно есть.
Желудок - желудочная фаза пищеварения
Пройдя через пищевод, болюс достиг желудка.
Помните, как мы говорили, что пищеварительный канал - это непрерывная мышечная трубка? Что ж, здесь, в желудке, эта трубка принимает форму мышечного мешка. Желудок выполняет несколько функций: он забирает пищу из пищевода, расщепляет ее желудочным соком (желудочная кислота + ферменты), а затем передает ее в тонкий кишечник. Фактически, желудок вырабатывает около 4 литров желудочного сока в день!
После того как болюс попадает в желудок, орган выделяет большое количество соляной кислоты, выделяемой париетальными клетками, выстилающими внутреннюю стенку желудка. Эта желудочная кислота настолько сильна, что может растворять даже металл! Кроме того, желудок производит толстый слой слизи, чтобы защитить себя от кислоты.
Соляная кислота химически сжигает пищу и убивает все присутствующие патогены.
Низкий pH из-за кислоты также активирует пепсин, фермент, секретируемый клетками желудка. Этот фермент помогает расщеплять белки на более мелкие части, называемые пептидами. Неактивной формой пепсина является пепсиноген. Почему он имеет неактивную форму? Это для того, чтобы пепсин не переваривал и не расщеплял белки вашего собственного организма в отсутствие пищи.
Наряду с соляной кислотой париетальные клетки также выделяют "внутренний фактор", который помогает клеткам усваивать витамин B12. Без этого наше тело не могло бы производить ДНК!
Желудок чувствует пищу и начинает выбрасывать смесь. Перистальтика подбрасывает и сжимает пищу еще больше. Он работает как маслобойка, где пища измельчается и смешивается с желудочной кислотой, гарантируя, что все будет одинаково перевариваться.
Желудку требуется от 1 до 4 часов, чтобы переварить пищу, после чего поступивший в желудок комок превратился в химус. Теперь желудок открывает сфинктерный клапан, называемый пилорическим клапаном, и постепенно выделяет химус в тонкий кишечник.
Тонкий кишечник - кишечная фаза пищеварения
Здесь биологический коктейль, состоящий из всех наших различных ферментов, пищеварительных соков и других биомолекул, образует и расщепляет пищу. Теперь более мелкие молекулы пищи поглощаются по мере продвижения по тонкой кишке, которая простирается почти на 6 метров!
Тонкая кишка состоит из трех анатомически разных частей - двенадцатиперстной кишки, тощей кишки и подвздошной кишки.
Как только желудок начинает опорожнять свое содержимое в двенадцатиперстную кишку, двенадцатиперстная кишка сигнализирует через гормоны о прекращении переваривания.
Двенадцатиперстная кишка также будет сигнализировать печени, поджелудочной железе и желчному пузырю, чтобы окончательно разрушить химические вещества пищи.
В двенадцатиперстную кишку, через проток поджелудочной железы, поджелудочная железа выделяет пищеварительные ферменты для расщепления белков в их наименьший блок, аминокислоты, вместе с жирами.
Желчный пузырь выделяет желчь, которая вырабатывается в печени. В желчи есть определенные соли, которые превращают жир в эмульсию, поэтому она растворяется в водянистых пищеварительных соках. Это помогает ферментам поджелудочной железы быстрее переваривать жир.
По мере того как перистальтика продвигает химус дальше, тонкий кишечник продолжает поглощать питательные вещества и воду.
Например, двенадцатиперстная кишка поглощает большую часть железа, тощая кишка поглощает большую часть витамина фолиевой кислоты, а подвздошная кишка реабсорбирует соли желчных кислот.
Выстилающие внутреннюю поверхность кишечника очень маленькие выступы называются ворсинками. Это пальцевидные структуры, которые растут из внутренней оболочки кишечника. Считайте, что это ваш собственный ворсистый ковер, внутри вашего тела, который ловит всю пищу, перемещающуюся по кишечнику.
Ворсинки увеличивают площадь поверхности тонкой кишки, что позволяет еще большему количеству питательных веществ всасываться в кровоток.
Толстый кишечник - приготовление фекалий
Через мышечное отверстие, называемое илеоцекальным клапаном, все питательные вещества, которые не могут быть поглощены тонкой кишкой, проходят в толстую кишку.
Работа толстой кишки заключается в первую очередь в абсорбции воды, но ей также помогают наши микроскопические кишечные друзья - кишечные бактерии. Кишечные бактерии, присутствующие в толстом кишечнике, помогают расщеплять трудно перевариваемые молекулы пищи, такие как клетчатка, и при этом синтезировать витамины.
Пища полностью проходит через толстую кишку примерно за 36 часов.
Наконец, после прохождения через толстую кишку оставшаяся неперевариваемая пища или отходы оседают в прямой кишке.
Как только она проходит через кишечник, отходы покидают наш организм из ануса.
Пищеварение имеет решающее значение для нашего организма, потому что оно расщепляет все сложные биомолекулы, присутствующие в пище, до простых материалов, с которыми клетки нашего тела лучше всего приспособлены для работы. Этот процесс выполняется как механически, так и химически.
Кишечник также играет ключевую роль в вашем настроении, поскольку он связан с нервной системой. Вы не поверите, но кишечные бактерии помогают вашей иммунной системе способами, которые мы еще не полностью понимаем!