1. Пищеварение, роль пищеварительных желез. Значение всасывания питательных веществ
Пищеварение включает механическую переработку пищи, ее расщепление с помощью пищеварительных ферментов, всасывание питательных веществ и выведение из организма непереваренных остатков. Все эти процессы идут в пищеварительном тракте.
В пище содержатся все необходимые для организма питательные вещества: белки, жиры, углеводы, минеральные соединения, вода, витамины. Питательные вещества необходимы для построения клеток и тканей организма, служат источником энергии. Вода, минеральные соли и витамины входят в состав клеток и тканей, участвуют в различных процессах обмена веществ.
Пищеварительная система человека
В пищеварительном тракте различают ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник, прямую кишку. В начальный отдел тонкого кишечника – двенадцатиперстную кишку – впадают протоки двух крупных пищеварительных желез: печени и поджелудочной железы. В ротовую полость открываются протоки трех пар крупных слюнных желез (околоушной, подъязычной и подчелюстной) и множество мелких желез. В стенках желудка и кишечника также имеется множество мелких пищеварительных желез. Пищеварительные железы выделяют секреты – пищеварительные соки. В них содержатся ферменты – биологические катализаторы белковой природы. Под влиянием пищеварительных ферментов и некоторых других соединений происходит расщепление пищи – сложные органические соединения расщепляются до простых.
В ротовой полости происходит механическая переработка пищи: пища пережевывается зубами. У человека 32 зуба. Та часть зуба, которая выступает над поверхностью челюсти, называется коронкой. Она состоит из дентина и покрыта эмалью. Эмаль – это плотное вещество, она защищает зуб от повреждения.
На языке находится множество вкусовых рецепторов: у корня языка расположены рецепторы, воспринимающие горький вкус, на кончике языка – рецепторы сладкого вкуса, по бокам языка – рецепторы кислого и соленого вкусов.
В ротовой полости выделяется слюна. На 98–99% она состоит из воды и пищеварительных ферментов – амилазы (расщепляет углеводы до мальтозы) и мальтазы (расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы). Ферменты слюны активны только в щелочной среде. В состав слюны входят также муцин (слизистое вещество) и лизоцим (бактерицидное вещество). В сутки выделяется от 600 до 1500 мл слюны.
В желудке продолжается расщепление пищи. В стенке желудка есть клетки, которые выделяют пищеварительный фермент в неактивной форме – пепсиноген. Эти клетки называют главными. Пепсиноген переходит в активную форму – пепсин – под влиянием соляной кислоты, которая выделяется обкладочными клетками. Третий вид клеток стенки желудка – добавочные – выделяют мукоидный секрет, который защищает стенки желудка от действия на них пепсина.
Пепсин – это фермент, который расщепляет белки до пептидов. Кроме того, в желудочном соке есть фермент (липаза), который расщепляет жир молока; особенно важно наличие этого фермента у грудных детей. Ферменты желудочного сока не влияют на углеводы. Но какое-то время расщепление углеводов продолжается под действием ферментов слюны, оставшейся внутри пищевого комка. Ферменты желудочного сока активны в кислой среде. Объем желудка у взрослого человека равен примерно 3 л.
Пища в желудке находится в течение 3–4 ч, затем она порциями переходит в тонкий кишечник. В двенадцатиперстной кишке на пищу действует поджелудочный сок. Это бесцветная жидкость со щелочной реакцией. Он содержит ферменты, которые действуют на разные виды пищи. Липазы действуют на эмульгированные жиры, расщепляя их до жирных кислот и глицерина, амилаза и мальтаза – на углеводы, расщепляя их до глюкозы, трипсин – на пептиды, расщепляя их до аминокислот.
Эмульгирование жиров (дробление их на мельчайшие капли, увеличивающее поверхность взаимодействия жиров с ферментами) достигается за счет желчи, которая синтезируется в печени. Желчь скапливается в желчном пузыре, а затем по желчному протоку поступает в двенадцатиперстную кишку. Желчь также активирует липазы и усиливает моторику кишечника.
В слизистой тонкого кишечника есть множество желез, которые выделяют кишечный сок. Ферменты этого сока действуют на разные виды пищи.
Вслед за перевариванием пищи начинается ее всасывание. Всасывание происходит в основном в тонком кишечнике, на слизистой оболочке которого имеются ворсинки. Внутри ворсинок проходят кровеносные и лимфатические сосуды. На 1 см2 поверхности слизистой находится до 2,5 тыс. ворсинок, это увеличивает поверхность всасывания до 400–500 м2.
Аминокислоты, глюкоза, витамины, минеральные соли в виде водных растворов всасываются в кровь, а жирные кислоты и глицерин, образовавшиеся при расщеплении жиров, переходят в эпителиальные клетки ворсинок. Здесь из них образуются свойственные человеческому организму молекулы жира, которые поступают сначала в лимфу, а потом уже в кровь. В толстом кишечнике главным образом всасывается вода. Здесь в симбиозе с человеком живет огромное количество бактерий. В кишечнике человека имеется микробная флора (микрофлора) – это бактерии (кишечная палочка, бифидобактерии, лактобактерии), которые подавляют развитие патогенных бактерий, синтезируют витамины (например, кишечная палочка синтезирует необходимый для свертывания крови витамин К), способствуют перевариванию пищи. При их участии расщепляется целлюлоза, которая проходит весь пищеварительный тракт без изменений. При подавлении микрофлоры антибиотиками может развиться тяжелое состояние – дисбактериоз.
Значение всасывания заключается в том, что благодаря этому процессу в организм поступают все необходимые органические вещества, минеральные соли, вода и витамины.
2. Основные систематические категории растений и животных. Признаки вида
Все многообразие живых организмов изучает систематика. Животные и растения относятся к надцарству Ядерные организмы (Эукариоты). В этом надцарстве выделяют царство Растения, царство Животные и царство Грибы. В царстве Растения выделяют подцарства (например, подцарство Высшие растения). В подцарствах различают отделы (например, отдел Покрытосеменные растения в подцарстве Высшие растения). Отделы делят на классы (например, в отделе Покрытосеменные растения есть два класса: Двудольные и Однодольные). Классы делят на порядки (например, порядок Розоцветные в классе Двудольные), порядки – на семейства (например, семейство Крестоцветные в порядке Каперсовые). Семейства делят на роды, а роды – на виды.
Царство Животные делится на подцарство Простейшие и подцарство Многоклеточные. В пределах этих подцарств различают типы (например, тип Хордовые), которые могут делиться на подтипы (в типе Хордовые различают три подтипа: Оболочники, Головохордовые и Позвоночные). Типы и подтипы делятся на классы (например, в подтипе Позвоночные различают классы Круглоротые, Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные, Пресмыкающиеся, Птицы, Млекопитающие). Классы, в свою очередь, делятся на отряды (в ботанике им соответствуют порядки), отряды – на семейства, семейства – на роды, роды – на виды.
Существуют и дополнительные систематические единицы (надклассы, подклассы, надотряды, подотряды и т.д.). Вид – это совокупность популяций, все особи в которых имеют сходные морфологические, физиологические и биохимические характеристики. Все особи данного вида способны свободно скрещиваться и давать плодовитое потомство.
Чарлз Дарвин определял вид как совокупность сходных по строению особей, дающих плодовитое потомство. Позднее были добавлены следующие критерии вида: генетический (одинаковый набор хромосом у всех особей вида); физиологический (сходство физиологических процессов); биохимический (сходство биохимических процессов, т.е. сходство обмена веществ в организме); географический (ареал, который занимает данный вид); экологический (условия, в которых существует вид), морфологический (сходство строения).
Особи одного вида должны отвечать всем этим критериям, т.к. по какому-то одному или нескольким признакам нельзя определить, один и тот же это вид или нет. Так, например, существуют морфологически неотличимые виды-двойники (например, два вида полевки: полевка обыкновенная и полевка восточно-европейская); в природе есть виды, которые скрещиваются и дают плодовитое потомство (например, некоторые виды канареек), и т.д.
Элементарная структура вида – это популяция: совокупность свободно скрещивающихся особей вида, живущих длительно на определенной территории обособленно от другой популяции того же вида. Можно сказать, что популяция – это открытая генетическая система, а вид – закрытая генетическая система.