人體消化系統
主要功能:攝入、消化食物,吸收營養物質,排除食物殘渣,此外還有一定的內分泌功能。
消化系統的組成:
1、消化道:口腔、咽、食管、胃、小腸(十二指腸、空腸和回腸)和大腸(盲腸、闌尾、結腸、直腸、肛管)——臨床上通常把口腔到十二指腸這一段消化道稱為上消化道,空腸及其以下的消化管稱下消化道。
2、消化腺:大消化腺、小消化腺。
(1)大消化腺:獨立于消化管管壁之外,包括大唾液腺、肝和胰,所分泌的消化液經導管排入消化管。
(2)小消化腺:分布于消化管管壁內,如舌腺、食管腺、胃腺和腸腺等。
消化:食物在消化管內分解成可被吸收的小分子物質的過程
吸收:消化管內的物質透過消化道黏膜進入血液和淋巴的過程
食物中的維生素、無機鹽和水可直接被吸收,而蛋白質、脂肪和糖等大分子營養物不能被人體直接利用,需經消化后才能被吸收。不能被消化和吸收的食物殘渣,最后以糞便的形式排出體外。
機械性消化:通過消化管肌肉的活動將食物磨碎,使其與消化液充分混合,并將其推送到下段消化管的消化方式
化學性消化:通過消化液中消化酶的化學作用,把糖類、脂肪和蛋白質分解成為可吸收利用的小分子物質的消化方式。
這兩種消化方式互相配合、緊密聯系,缺一不可。
一、消化系統的組成與功能:
(一)口腔:位于消化道最前端,是食物進入消化道的門戶。口腔內參與消化的器官:牙齒、舌、唾液腺。
唾液為無色、無味近于中性的低滲液體。其中水分約占99.5%,有機物主要為粘蛋白,還有唾液淀粉酶、溶菌酶等,無機物主要有鈉、鉀、鈣、硫、氯等。
唾液的作用:
1、濕潤與溶解食物,引起味覺
2、清潔和保護口腔,有害物質進入口腔時,起沖洗、稀釋及中和作用,溶菌酶可殺滅進入口腔內的微生物
3、可使食物細胞粘成團,便于吞咽
4、淀粉酶可對淀粉進行簡單的分解,但作用很弱,且唾液淀粉酶僅在口腔中起作用,當進入胃與胃液混合后,pH值下降,此酶迅速失活。
食物在口腔內主要進行的是機械性消化,伴隨少量的化學性消化,且能反射性地引起胃、腸、胰、肝、膽囊等器官的活動,為以后的消化作準備。
(二)咽與食管
吞咽食物時,咽后壁前移,封閉氣管開口,防止食物進入氣管而發生嗆咳。
食團進入食管后,在食團的機械刺激下,位于食團上端的平滑肌收縮,推動食團向下移動,而位于食團下方的平滑肌舒張,這一過程的往復,便于食團的通過。
(三)胃
位于左上腹,是消化道最膨大的部分,上端通過賁門與食管相連,下端通過幽門與十二指腸相連。胃的肌肉由縱狀肌肉和環狀肌肉組成,內襯粘膜層。肌肉的舒縮形成胃的運動,粘膜層分泌胃液。
1、胃的運動
(1)胃的受容性舒張:胃在充盈狀態下體積可增大到1000-1500ml。
(2)緊張性收縮:胃被充滿后,開始較長時間的緊張性收縮。在消化過程中,緊張性收縮逐漸加強,使胃腔內有一定壓力,這種壓力有助于胃液滲入食物,并能協助推動食物向十二指腸移動。
(3)胃的蠕動:作用是使食物與胃液充分混合,以利胃液的消化作用,并把食物以最適合小腸消化和吸收的速度向小腸排放。
2、胃液:透明、淡黃色的酸性液體,pH為0.9-1.5。主要由以下成分組成:
(1)胃酸:由鹽酸構成,由胃粘膜的壁細胞分泌。胃酸的主要功能:
A、激活胃蛋白酶原,使之轉變為有活性的胃蛋白酶
B、維持胃內的酸性環境,為胃內的消化酶提供最合適的pH,并使鈣、鐵等礦物質處于游離狀態,利于吸收
C、殺死隨同食物進入胃內的微生物
D、造成蛋白質變性,使其更容易被消化酶所分解
(2)胃蛋白酶:由胃粘膜的主細胞以不具活性的胃蛋白酶原的形式分泌,胃蛋白酶原在胃酸的作用下轉變為具有活性的胃蛋白酶。胃蛋白酶可對食物中的蛋白質進行簡單分解,當食糜被送入小腸后,隨pH升高,此酶迅速失活。
(3)粘液:主要成分糖蛋白。覆蓋在胃細胞膜的表面,形成一個厚約500um的凝膠層,具有潤滑作用,使食物易于通過;粘液還保護胃黏膜不受食物中粗糙成分的機械損傷;粘液為中性或偏堿性,可降低HCI胃酸酸度,減弱胃蛋白酶活性,從而防止酸和胃蛋白酶對胃細胞膜的消化作用。
(4)內因子:由壁細胞分泌,可以和維生素B12結合成復合體,有促進回腸上皮細胞吸收維生素B12的作用。
(四)小腸
食物消化的主要器官。在小腸,食物受胰液、膽汁及小腸液的化學性消化。絕大部分營養成分也在小腸吸收,未被消化的食物殘渣,由小腸進入大腸。
小腸位于胃的下端,長5-7米,從上到下分為十二指腸、空腸和回腸。十二指腸長約25cm,在中間偏下處的腸管稍粗,稱為十二指腸壺腹,該處有膽總管的開口,胰液及膽汁經此開口進入小腸,開口處有環狀平滑肌環繞,起括約肌作用,防止腸內容物返流入膽管。
1、小腸的運動
(1)緊張性收縮
(2)節律性分節運動:向前推進作用小,主要作用:
A、使食糜與消化液充分混合,便于進行化學性消化。
B、使食糜與腸壁緊密接觸,為吸收創造條件。
C、擠壓腸壁,有助于血液和淋巴的回流。
(3)蠕動:把食糜向著大腸方向推進的作用。由于小腸的蠕動很弱,通常只進行一段短距離后即消失,所以食糜在小腸的推進速度很慢,為1-2cm/min.
2、進入小腸的消化液
(1)胰液:無色無嗅的弱堿性液體,pH值為7.8-8.4,作用是中和進入十二指腸的胃酸,使腸細胞膜免受強酸的侵蝕,也時也提供了小腸內多種消化酶活動的最適pH值。
A、胰淀粉酶
B、胰脂肪酶類
C、胰蛋白酶類
胰腺細胞最初分泌的各種蛋白酶都是以無活性的酶原形式存在的,進入十二指腸后被腸致活酶所激活。除上述三類主要的酶外,胰液中還含有核糖核酸酶和脫氧核糖核酸酶。
胰液中的所有酶類的最適pH值為7.0左右。
(2)膽汁:由肝細胞合成,儲存于膽囊,經濃縮后由膽囊排出至十二指腸。膽汁是一種金黃色或橘棕色有苦味的濃稠液體,除含有水分和鈉、鉀、鈣、碳酸氫鹽等無機成分外,還含有膽鹽、膽色素、脂肪酸、磷脂、膽固醇和細胞蛋白等有機成分。
膽鹽是由肝臟利用膽固醇合成的膽汁酸與甘氨酸或牛磺酸結合形成的鈉鹽或鉀鹽,是膽汁參與消化與吸收的主要成分。一般認為膽汁中不含消化酶。
膽汁的作用:
A、膽鹽可激活胰脂肪酶,使后者催化脂肪分解的作用加速
B、膽汁中的膽鹽、膽固醇和卵磷脂等都可作為乳化劑,使脂肪乳化呈細小的微粒,增加了胰脂肪酶的作用面積,使其對脂肪的分解作用大大加速
C、膽鹽與脂肪的分解產物如游離脂肪酸、甘油一酯等結合成水溶性復合物,促進脂肪的吸收
D、通過促進脂肪的吸收,間接幫助了脂溶性維生素的吸收。
此外,膽汁還是體內膽固醇和膽色素代謝產物排出體外的主要途徑。
(3)腸液:小腸液由十二指腸腺細胞和腸腺細胞分泌的一種弱堿性液體,pH約7.6。小腸液中還含有腸致活酶,可激活胰蛋白酶原。
(五)大腸
人類的大腸內沒有重要的消化活動,大腸的主要功能是吸收水分,大腸還為消化后的食物殘渣提供臨時儲存場所。一般大腸內不進行消化,大腸中物質的分解也多是細菌作用的結果,細菌可利用腸內較為簡單的物質合成B族維生素和維生素K,但更多的是細菌對食物殘渣中未被消化的碳水化合物、蛋白質與脂肪的分解,所產生的代謝產物大多對人體有害。
1、大腸的運動:少而慢,對刺激的反應也較遲緩,這些有利于對糞便的暫時儲存
(1)袋狀往返運動
(2)分節或多袋推進運動
(3)蠕動
2、大腸內的細菌活動
大腸中的細菌來自于空氣和食物,它們依靠食物殘渣而生存,同時分解未被消化吸收的蛋白質、脂肪和碳水化合物。
蛋白質首先被分解為氨基酸,氨基酸或是再經脫羥產生胺類,或是再經脫氨基形成氨,這些可進一步分解產生苯酚、吲哚、甲基吲哚和硫化氫等,是糞便臭味的主要來源;
碳水化合物可被分解產生乳酸、醋酸等低級酸及二氧化碳、沼氣等;
脂肪被分解產生脂肪酸、甘油、醛、酮等,這些成分大部分對人體有害,有的可以引起人類結腸癌。
可溶性膳食纖維可加速這些有害物質的排泄,縮短它們與結腸的接觸時間,有預防結腸癌的作用。
二、食物的吸收
吸收absorption是指食物成分在消化道(主要)上皮細胞吸收進入血液或淋巴從而進入肝臟的過程。
(一)吸收部位
食物吸收的主要部位是小腸上段的十二指腸和空腸。回腸主要是吸收功能的儲備,用于代償時的需要,大腸主要吸收水分和鹽類。
小腸內壁上布滿了環狀皺褶、絨毛和微絨毛。經過這些環狀皺褶、絨毛和微絨毛的放大作用,使小腸的吸收面積可達200平方米。且小腸的這種結構使其內徑變細,增大了食糜流動時的摩擦力,延長了食物在小腸內的停留時間,為食物在小腸內的吸收創造了有利條件。
(二)吸收形式
小腸細胞膜的吸收作用主要依靠被動轉動與主動轉動來完成。
1、被動轉運:主要包括被動擴散、易化擴散、濾過、滲透等作用
(1)被動擴散:通常物質透過細胞膜,總是和它在細胞膜內外的濃度有關。不借助載體,不消耗能量,物質從濃度高的一側向濃度低的一側透過稱被動擴散。由于細胞膜的基質是類脂雙分子層,脂溶性物質更易進入細胞。物質進入細胞的速度決定于它在脂質中的溶解度和分子大小,溶解度越大,透過越快;如果在脂質中的溶解度相等,則較小的分子透過較快。
(2)易化擴散:指非脂溶性物質或親水物質如鈉、鉀、葡萄糖和氨基酸等,不能透過細胞膜的雙層脂類,需在細胞膜蛋白質的幫助下,由膜的高濃度一側向低濃度一側擴散或轉運的過程。
(3)濾過作用:消化道上皮細胞可以看作是濾過器,如果胃腸腔內的壓力超過毛細血管時,水分和其他物質就可以濾入血液。
(4)滲透:滲透可看作是特殊情況下的擴散。當膜兩側產生不相等的滲透壓時,滲透壓較高的一側將從另一側吸收一部分水過來,以求達到滲透壓的平衡。
2、主動轉運:在很多情況下,某種營養成分必須要逆著濃度梯度(化學的或電荷的)的方向穿過細胞膜,這個過程稱主動轉運。
主動轉運的特點:載體在轉運營養物質時,需有酶的催化和提供能量,能量來自三磷酸腺苷的分解;這一轉運系統可以飽和,且最大轉動量可被抑制;載體系統有特異性,即細胞膜上存在著幾種不同的載體系統,每一系統只運載某些特定的營養物質。