Цель. Изучить совокупность процессов, обуславливающих питание, типы питания и пищеварения. Уметь обосновать формирование филогенетически обусловленных пороков развития пищеварительной системы человека, создать познавательную основу нахождения вариантов их устранения и корреляции в ходе дальнейшего изучения этих пороков на клинических дисциплинах и дальнейшей профессиональной деятельности.
Питание, совокупность процессов, включающих поступление в организм пищи, переваривание, всасывание и усвоение организмом пищевых веществ. Благодаря питанию организмы получают различные химические соединения, которые они используют для жизнедеятельности, роста, развития и воспроизводства.
По типу питания различают: автотрофные, гетеротрофные и миксотрофные организмы. Все они создают себе подобные органические вещества, одни — автотрофы — из неорганических веществ, другие — гетеротрофы — из готовых органических веществ, а миксотрофы — из тех и других веществ, в зависимости от условий жизни.
Первичные гетеротрофы использовали простые органические вещества абиогенного происхождения и ассимилировали их в своих клетках в вещества биогенного происхождения. Первичные гетеротрофы и позже возникшие автотрофные организмы, особенно фототрофы, увеличили и разнообразили пищевые органические вещества за счет веществ биогенного происхождения. Это обеспечило возможность возникновения вторичных гетеротрофов, которые использовали как осмотрофный (через всю поверхность тела), так и голозойный (через специальное отверстие) способы поступления пищи в их организм.
Наличие более сложного пищевого субстрата вызвало потребность формирования ферментативной системы, служащей для расщепления пищи. В связи с чем возник такой механизм питания, как пищеварение.
Пищеварение — это совокупность процессов механической, физической и химической (ферментативной) обработки пищи, конечным этапом которого является образование неспецифических мономеров, которые используются для ассимиляции — синтеза веществ, специфических для данного организма.
Различают три основных типа пищеварения: внеклеточное, внутриклеточное, мембранное. Кроме того, существуют аутолитическое и симбионтное типы пищеварения.
У беспозвоночных животных, от плоских червей до кольчатых и членистоногих, пищеварительная система развивалась в направлении дифференцировки отделов, выполняющих разные функции. Появляются ротовой аппарат, пищеварительне железы. У хордовых — дифференцируется кишечная трубка, появляются различные приспособления к удлинению пути, проходимого пищей, увеличению всасывающей поверхности, развитию пищеварительных желез.
Задание для студентов
Работа 1. Типы пищеварения
Изучите материал, приведенный в таблице, учитывая, что сочетание двух или даже трех механизмов пищеварения, находящихся во взаимодействии с аутолитическим и симбионтным воздействием на пищу, обеспечивает эффективность и экономичность переваривания.
Перепишите таблицу.
|
Тип пищеварения |
Ферменты, участвующие в пищеварении |
Примеры организмов |
|
Внутриклеточное: — цитоплазматическое; — везикулярное |
Ферменты цитоплазмы Ферменты лизосом и пищеварительных вакуолей |
Одноклеточные, некоторые низшие многоклеточные — губки и высшие животные в период раннего постнатального развития |
|
Внеклеточное: — внеполостное; |
Ферменты собственной пищеварительной системы, выделяемые в тело жертвы или окружающую среду |
Бактерии, нематоды — паразиты растений, пауки, насекомые |
Окончание табл.
|
Тип пищеварения |
Ферменты, участвующие в пищеварении |
Примеры организмов |
|
— полостное |
Ферменты различных отделов пищеварительной системы, выделяемые в их полость. Ферменты симбиотических организмов, живущих в полости кишечника. Аутолитические ферменты пищи |
Кишечнополостные, плоские, кольчатые черви, ракообразные, некоторые паукообразные, некоторые моллюски, бесчерепные, позвоночные. Некоторые насекомые, жвачные животные, человек. Высшие позвоночные |
|
Мембранное |
Ферменты поверхностного аппарата клетки, а также адсорбированные на нем ферменты пищеварительных желез |
У всех групп организмов |
Работа 2. Виды транспорта веществ через плазматическую мембрану
Плазматическая мембрана создает возможность поглощения необходимых веществ и ограничивает потерю их клеткой в силу ее избирательной проницаемости.
Изучите и перепишите таблицу.
Виды транспорта и транспортируемых веществ
|
Пассивный (без участия АТФ) |
Активный транспорт Активный захват |
|
|
(с участием АТФ) |
||
|
1. Осмос (вода) 2. Диффузия (ионы, O2, CO2) 3. Фильтрация (H2O, соли, мочевина, мочевая кислота, креатинин) |
Транспорт с помощью специальных транспортных белков (протоны — протонный насос, неорганические ионы — ионный насос, мономеры, высокомолекулярные вещества) |
1. Фагоцитоз (поглощение твердых частиц, бактерий) 2. Пиноцитоз (поглощение капелек растворов |
Работа 3. Осмотические явления в клетках как пример пассивного транспорта
Применение в стоматологической практике изотонического и гипертонического растворов хлорида натрия (NaCl) и гипохлорита натрия (NaОС1) основано на пассивном транспорте веществ через мембрану клеток ротовой полости.
Заполните таблицу исходя из следующих возможных характеристик осмотических явлений в клетке:
1) отток воды в окружающую среду;
2) выведение растворимых в воде веществ из клеток очага воспаления;
3) транспорт воды в сторону повышенной концентрации веществ;
4) создание среды, необходимой для сохранения жизнеспособности клеток.
|
Вид раствора |
Применение в стоматологии |
Биологический смысл использования |
|
Изотонический раствор (NaCl) |
1. Обработка корневых каналов 2. Промывка полости зуба при вскрытия рога пульпы 3. Обработка препарированного зуба при протезировании |
|
|
Гипертонический раствор (NaCl) |
Промывка при периодонтите (воспаление верхушки корня ) |
Работа 4. Функции пищеварительной системы
Перепишите функции пищеварительной системы.
1. Двигательная или моторная — пережевывание пищи, перемещение пищевого комка по пищеварительному тракту, удаление непереваренных остатков пищи.
2. Секреторная — выработка железистыми клетками пищеварительных соков: слюны, желудочного сока, сока поджелудочной железы, желчи, кишечного сока, содержащих биологически активные вещества, расщепляющие пищу.
3. Инкреторная — образование гормонов, влияющих на моторную и секреторную функции.
4. Экскреторная — выделение пищеварительными железами продуктов обмена: аммиака, мочевины и др., солей тяжелых металлов, лекарственных веществ в пищеварительный тракт.
5. Всасывательная — проникновение неспецифических мономеров — продуктов расщепления пищи через стенку пищеварительного тракта в кровь и лимфу.
Работа 5. Основные эволюционные преобразования пищеварительной системы хордовых
Пищеварительный канал хордовых почти целиком имеет энтодермальное происхождение, кроме переднего и заднего отделов пищеварительного тракта, развивающихся из эктодермы.
У хордовых на базе пищеварительной системы развивается дыхательная система. На первых этапах эволюции дыхательная система функционирует совместно с пищеварительной, что сказывается на формировании морфофункциональных изменений начального отдела пищеварительной системы в ходе эмбрио- и филогенеза.
Используя материалы лекций, учебника и методических пособий, перепишите основные эволюционные преобразования пищеварительной системы хордовых животных.
1. Усиление главной функции:
а) развитие в переднем отделе органов захвата и механической обработки пищи: челюстей, зубов, языка;
б) увеличение секретируемой поверхности пищеварительного тракта за счет удлинения и дифференцировки кишечной трубки на отделы;
в) развитие пищеварительных желез, их секреторной эффективности;
г) увеличение всасывающей поверхности пищеварительного тракта за счет развития структур, обеспечивающих наиболее интенсивное усвоение питательных веществ (продольные и поперечные складки, ворсинки, микроворсинки тонкого кишечника);
д) развитие мышечного слоя стенок пищеварительного тракта, обеспечивающих перемещение химуса, жомов, отделяющих один отдел от другого.
2. Разделение органов и функций:
— разделение ротовой полости на отделы: дыхательный и пищеварительный.
3. Расширение количества выполняемых функций: пищеварительной, защитной, гормональной, синтеза витаминов, терморегуляторной.
Работа 6. Онтофилогенетически обусловленные пороки развития пищеварительной системы человека
Запишите и обоснуйте филогенетическую обусловленность пороков развития пищеварительной системы человека.
Пороки начальных отделов пищеварительной трубки:
— односторонняя или двусторонняя расщелина верхней губы, верхней челюсти;
— незаращение твердого нёба;
— наличие дополнительных зубов, трем, диастем, конических зубов, сильно развитых клыков, нарушение прикуса;
— отсутствие, недоразвитие барабанной полости, слуховых косточек, низкое расположение слуховых проходов;
— латеральные кисты шеи;
— эзофаготрахеальные свищи.
Пророки среднего и заднего отделов пищеварительной трубки:
— гипоплазия — недоразвитие различных отделов пищеварительной системы:
• укорочение пищевода, тонкого и толстого кишечника с ап пен диксом;
• недоразвитие печени и поджелудочной железы;
— наличие маккелева дивертикула;
— неполное разделение клоаки на прямую кишку и мочеполовые протоки;
— наличие фрагментов тканей поджелудочной железы в стенке желудочно-кишечного тракта, печени, желчном пузыре и его протоке как следствие гетеротопии.
Вопросы для самоподготовки
1. Что такое питание?
2. На какие группы делятся организмы по типу питания?
3. Назовите способы проникновения веществ в клетку.
4. Чем различаются активный и пассивный транспорт веществ? Виды пассивного транспорта.
5. Применение в медицине изотонических, гипотонических и гипертонических растворов.
6. Виды активного транспорта веществ.
7. Как работают биологические насосы на примере переноса ионов Na+ и K+?
8. Как осуществляется пиноцитоз и фагоцитоз?
9. Что такое пищеварение? Типы пищеварения и их характеристики.
10. Каковы функции пищеварительной системы? Почему пищеварительная система характерна только для животных и не характерна для растений?
11. Каковы основные эволюционные преобразования пищеварительной системы хордовых животных?
12. Каковы морфофункциональные особенности ротовой полости хордовых животных?
13. Каковы основные эволюционные преобразования ротовой полости млекопитающих?
14. Какие структуры увеличивают активную поверхность пищеварительного тракта у млекопитающих?
15. Укажите морфофункциональные особенности пищеварительных желез (слюнные, печень, поджелудочная) хордовых животных и человека.
16. Перечислите и обоснуйте онтофилогенетически обусловленные пороки пищеварительной системы.
Тестовые задания
Выберите один правильный ответ.
1. МЕМБРАННОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ ФЕРМЕНТАМИ:
1. Лизосом и пищеварительных вакуолей
2. Пищи
3. Гликокаликса
4. Симбионтов
2. АССИМИЛЯЦИЯ — ЭТО:
1. Расщепление веществ до мономеров
2. Синтез веществ специфических данному организму
3. Процесс, сопровождающийся синтезом АТФ
3. ГЕТЕРОДОНТНАЯ ЗУБНАЯ СИСТЕМА ВПЕРВЫЕ
ПОЯВЛЯЕТСЯ У:
1. Амфибий
2. Рептилий
3. Низших млекопитающих
4. ОФОРМЛЕННЫЕ ВНЕЭПИТЕЛИАЛЬНЫЕ СЛЮННЫЕ ЖЕЛЕЗЫ ПОЯВЛЯЮТСЯ ВПЕРВЫЕ У ПОЗВОНОЧНЫХ:
1. Рыб
2. Амфибий
3. Рептилий
4. Птиц
5. ВТОРИЧНОЕ ТВЕРДОЕ НЁБО ХАРАКТЕРНО:
1. Бесчерепным и рыбам
2. Рыбам и амфибиям
3. Амфибиям и рептилиям
4. Рептилиям и млекопитающим
6. ВТОРИЧНОЕ ТВЕРДОЕ НЁБО ЧЕЛОВЕКА ФОРМИРУЕТСЯ НА НЕДЕЛЕ ЭМБРИОГЕНЕЗА:
1. 4-й
2. 5-й
3. 6-й
4. 7-й
5. 8-й
Выберите несколько правильных ответов.
7. В ЭВОЛЮЦИИ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ПОЗВОНОЧНЫХ ПРОСЛЕЖИВАЮТСЯ:
1. Перемещение ротового отверстия на головной конец тела
2. Появление приспособлений для измельчения пищи — челюстей
3. Разделение ротовой полости на дыхательный и пищеварительный отделы
4. Появление мышечных элементов в стенке пищеварительной трубки
8. ПРОГРЕССИВНЫМИ ЧЕРТАМИ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МЛЕКОПИТАЮЩИХ ПО СРАВНЕНИЮ
С РЕПТИЛИЯМИ ЯВЛЯЮТСЯ:
1. Преддверие полости рта
2. Частичное разделение ротовой полости на дыхательный и пищеварительные отделы
3. Полное разделение ротовой полости на дыхательный и пищеварительный отделы
4. Гомодонтная зубная система
5. Гетеродонтная зубная система
6. Клоака
9. РОЛЬ БАКТЕРИЙ-СИМБИОНТОВ ТОЛСТОЙ КИШКИ
ЧЕЛОВЕКА:
1. Синтез витаминов
2. Синтез углеводов
3. Синтез жиров
4. Гниение белков
5. Синтез белков
6. Брожение углеводов
10. ТРАНСПОРТ ЧЕРЕЗ БИОЛОГИЧЕСКУЮ МЕМБРАНУ:
1. Пиноцитоз
2. Фагоцитоз
СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА:
а) Переход молекул воды из области с низкой концентрацией веществ в область с высокой концентрацией веществ
б) Поглощение коллоидных растворов, суспензий
в) Активный захват клетками твердых частиц
г) Переход молекул вещества из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией веществ.
Установите соответствие.
11. ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ:
1. Осмос
2. Диффузия
СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА:
а) Движение молекул или ионов из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией веществ
б) Активный захват растворенных веществ
в) Активный захват твердых частиц
г) Перенос веществ против градиента концентрации
д) Транспорт веществ с затратой энергии ж)Переход молекул воды из области с низкой концентрацией веществ в область
с высокой концентрацией веществ
Установите правильную последовательность.
12. СТАДИИ ПРЕВРАЩЕНИЯ В ОРГАНИЗМЕ БЕЛКОВ ПИЩИ:
1. Короткие пептиды
2. Полипептиды
3. Белки пищи
4. Аминокислоты
5. Специфические белки
Дополните утверждение.
13. ЗУБНАЯ ФОРМУЛА yjyf ХАРАКТЕРНА ДЛЯ……….
14. ДИВЕРТИКУЛ МЕККЕЛЯ ЕСТЬ НЕЗАРАЩЕНИЕ ЧАСТИ………
ПРОТОКА И ВЫПЯЧИВАНИЕ СТЕНКИ………КИШКИ.
Литература
Основная
Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. — М.: Высшая школа, 2001. —
Кн. 2. — С. 76, 106-113.
Пехов А.П. Биология и общая генетика. — М.: Изд-во РУДН, 1993. —
С. 374, 375.
Дополнительная
Чебышев Н.В., Козарь М.В., Беречикидзе И.А. Филогенез систем органов. — М.: Изд. дом «Русский врач», 2000. — С. 190-220.