Травлення в ротовій порожнині і шлунку

Травлення — це процес механічного подрібнення й хімічного розщеплення їжі ферментами до речовин, які можуть всмоктатися в кров або лімфу. Травна система людини складається з травного каналу (ротова порожнина → глотка → стравохід → шлунок → тонкий кишечник → товстий кишечник) і травних залоз (слинні, печінка, підшлункова залоза, дрібні залози стінок каналу). Перший етап травлення починається в ротовій порожнині, де їжа проходить механічну обробку зубами.

Будова зуба

Кожен зуб має три частини: коронку (виступає над яснами), шийку (охоплена яснами) і корінь (занурений у лунку щелепи). Тверді тканини зуба: емаль (найтвердіша тканина організму, вкриває коронку), дентин (основна маса зуба, розташований під емаллю) і цемент (вкриває корінь). Усередині зуба міститься пульпа — м'яка тканина з нервами й кровоносними судинами, яка забезпечує живлення зуба.

Види зубів і зубна формула

За формою й функцією зуби поділяють на чотири групи: різці (відкушують їжу), ікла (відривають шматки), малі кутні, або премоляри, і великі кутні, або моляри (подрібнюють і розтирають їжу). У дорослої людини 32 постійні зуби. Зубна формула для половини щелепи записується як 2–1–2–3: два різці, одне ікло, два малі кутні, три великі кутні.

Молочних зубів у дитини 20, і серед них немає малих кутніх. Приблизно з 6–7 років молочні зуби поступово змінюються постійними. Треті великі кутні (зуби мудрості) прорізаються пізно, часто після 18–20 років, або не прорізаються зовсім.

Гігієна зубів і карієс

Карієс — це руйнування емалі й дентину кислотами, які утворюють бактерії з цукрів. Для профілактики варто чистити зуби двічі на день пастою з фтором, обмежувати споживання солодкого й регулярно відвідувати стоматолога. Хворий зуб не тільки погано подрібнює їжу, а й стає осередком хронічної інфекції в організмі.

У ротовій порожнині їжа не тільки подрібнюється зубами, а й змочується слиною — секретом слинних залоз. Три пари великих слинних залоз (привушні, піднижньощелепні, під'язикові) та багато дрібних залоз слизової оболонки виділяють за добу близько 1–1,5 л слини, на 98–99 % якої припадає вода.

Склад слини

Слина містить кілька важливих компонентів:

• амілаза — фермент, що розщеплює крохмаль до мальтози;

• мальтаза — фермент, що розщеплює мальтозу до глюкози;

• муцин (слиз) — склеює харчову грудку, робить її слизькою для ковтання;

• лізоцим — знешкоджує бактерії в ротовій порожнині.

Ферменти слини діють у нейтральному або слабколужному середовищі (pH близько 6,8–7,4). Їжа перебуває в роті лише 15–20 секунд, тому крохмаль розщеплюється не повністю — процес триває в шлунку всередині харчової грудки, доки її не просочить кислий шлунковий сік.

Дослід із крохмалем і слиною

Візьми дві пробірки з розчином крохмального клейстеру. В одну додай свіжу слину, в іншу — слину, попередньо прокип'ячену. Витримай обидві пробірки за температури тіла (близько 37 °C) 10–15 хвилин, а потім додай розчин йоду. У першій пробірці суміш не посиніє — крохмаль розщепився ферментами слини. У другій пробірці суміш посиніє — кип'ятіння зруйнувало ферменти, і крохмаль залишився незмінним.

Регуляція слиновиділення

Слиновиділення — рефлекторний процес. Безумовний рефлекс: їжа подразнює рецептори ротової порожнини → нервовий імпульс надходить до центру слиновиділення в довгастому мозку → звідти сигнал іде до слинних залоз. Умовний рефлекс: слина виділяється вже на вигляд, запах їжі або звуки, пов'язані з годуванням.

Ковтання і стравохід

Ковтання — складний рефлекторний акт. Язик проштовхує харчову грудку в глотку. М'яке піднебіння підіймається й закриває носоглотку, а надгортанник закриває вхід у гортань, щоб їжа не потрапила в дихальні шляхи. Далі грудка потрапляє в стравохід — м'язову трубку завдовжки близько 25 см. Хвилеподібні скорочення стінки стравоходу (перистальтика) просувають грудку до шлунка навіть у положенні вниз головою.

Шлунок — розширена частина травного каналу місткістю 2–3 л. У ньому розрізняють такі відділи: вхідна (кардіальна) частина, дно, тіло й пілорична частина, яка закінчується м'язовим сфінктером — воротарем. Воротар порціями пропускає харчову кашку (хімус) у дванадцятипалу кишку. Стінка шлунка складається зі слизової оболонки з мільйонами залоз, трьох шарів гладеньких м'язів і серозної оболонки.

Шлунковий сік і його компоненти

За добу шлункові залози утворюють 2–2,5 л шлункового соку з pH 1,5–2 (сильнокисле середовище). Клітини шлункових залоз поділяються на три типи:

Ферменти шлункового соку

Пепсин — головний фермент шлункового соку. Він розщеплює білки до поліпептидів (але не до окремих амінокислот — це завершується в тонкому кишечнику). Ліпаза шлунка розщеплює лише емульговані жири молока, тому в дорослих її роль незначна. Важливо: шлунковий сік не містить ферментів, що розщеплюють вуглеводи.

Чому крохмаль не розщеплюється в шлунку до глюкози?

Амілаза слини, яка потрапляє в шлунок разом із харчовою грудкою, ще деякий час продовжує діяти всередині грудки. Однак щойно кислий шлунковий сік просочує грудку, pH знижується, і амілаза інактивується (вона діє лише в нейтральному або слабколужному середовищі). Шлунковий сік вуглеводів не розщеплює, тому крохмаль у шлунку до глюкози не перетворюється.

Перебування їжі в шлунку та хвороби

Їжа перебуває в шлунку від 2 до 6 годин (жирна — найдовше). У шлунку всмоктуються вода, деякі солі, спирт, але основне всмоктування поживних речовин відбувається в тонкому кишечнику. Захворювання шлунка — гастрит (запалення слизової) і виразка (ушкодження слизової). Основні чинники: бактерія хелікобактер пілорі, нерегулярне харчування, алкоголь, куріння, деякі ліки.

Іван Петрович Павлов (1849–1936) — видатний російський фізіолог, який 1904 року отримав Нобелівську премію за праці з фізіології травлення. До Павлова досліди на тваринах були переважно «гострими»: тварину знерухомлювали, розтинали й одразу спостерігали, але вона гинула. Павлов запровадив хронічний експеримент — тривале спостереження за здоровою твариною після операції.

Метод фістули

Фістула — це операційно виведена назовні протока залози або отвір органа. Павлов навчився накладати фістули так, що тварина залишалася здоровою. Фістула протоки слинної залози показала: кількість і склад слини залежать від виду їжі (на сухий корм слини виділяється більше, ніж на вологий). Фістула шлунка (уперше її наклав В. О. Басов 1842 року) дала змогу брати шлунковий сік у будь-який момент, але з домішками їжі; чистий сік Павлов отримав за допомогою уявного годування та ізольованого шлуночка.

Дослід з уявним годуванням

Найвідоміший дослід Павлова. У собаки перерізали стравохід, вивели його кінці назовні на шию, а в шлунок вставили фістулу. Коли собака їв, їжа випадала назовні через отвір стравоходу, не потрапляючи в шлунок. Однак шлунковий сік через фістулу виділявся! Це довело, що секрецію шлункового соку запускають рефлекси з ротової порожнини, а не сама їжа в шлунку. Сік, що виділяється вже на вигляд і запах їжі, Павлов назвав «апетитним», або «запальним».

Ізольований шлуночок (шлуночок Павлова)

Павлов розробив операцію, під час якої від основного шлунка відокремлювали невелику ділянку, але зберігали її нервові зв'язки. Цей «ізольований шлуночок» мав власну фістулу. Їжа в нього не потрапляла, однак сік виділявся так само, як у всьому шлунку. Це довело, що секрецію регулюють не тільки нерви, а й речовини, які надходять із кров'ю (гуморальна регуляція).

Фази шлункової секреції

Павлов виділив дві фази шлункової секреції:

• Складнорефлекторна фаза — запускається умовними рефлексами (вигляд, запах їжі, обстановка) і безумовними (їжа в роті подразнює рецептори). Сік виділяється ще до того, як їжа потрапила в шлунок.

• Нейрогуморальна (шлункова) фаза — їжа подразнює стінку шлунка, а продукти перетравлення (м'ясні бульйони, овочеві відвари) стимулюють виділення гормону гастрину, який посилює секрецію шлункового соку.

Умовні рефлекси, відкриті Павловим, стали основою вчення про вищу нервову діяльність.

Розгляньмо типові завдання НМТ з теми травлення в ротовій порожнині й шлунку.

Приклад 1. Логічні пари: фермент — субстрат

Установи відповідність між ферментом (1–4) і речовиною, яку він розщеплює (А–Д):

Розв'язання: амілаза розщеплює крохмаль до мальтози (1–А). Мальтаза розщеплює мальтозу до глюкози (2–Б). Пепсин розщеплює білки до поліпептидів (3–В). Ліпаза шлункового соку діє на емульговані жири молока (4–Г). Варіант Д (поліпептиди до амінокислот) — зайвий, це функція ферментів тонкого кишечника (підшлункового й кишкового соків).

Приклад 2. Умови дії ферментів

До суміші крохмального клейстеру зі слиною додали хлоридну кислоту до pH 2 і витримали за температури 37 °C. Чи посиніє суміш від йоду?

Розв'язання: Так, посиніє. Амілаза слини активна лише в нейтральному або слабколужному середовищі. За pH 2 (як у шлунку) вона інактивується, тому крохмаль не розщеплюється, і йод дає синє забарвлення. Хлоридна кислота не розщеплює крохмаль, а пепсин діє на білки, а не на вуглеводи.

Приклад 3. Дослід Павлова з уявним годуванням

У досліді з уявним годуванням їжа не потрапляє в шлунок собаки, а шлунковий сік виділяється. Що доводить цей дослід?

Розв'язання: Дослід доводить, що секрецію шлункового соку запускають рефлекси з ротової порожнини (нервова регуляція). Сік виділяється рефлекторно, ще до потрапляння їжі в шлунок. Це спростовує думку, що для секреції обов'язкове розтягнення шлунка їжею або дія гастрину (гастрин діє в другій, нейрогуморальній фазі).

Приклад 4. Будова зуба

Розглянь будову зуба в розрізі. Яка тканина вкриває коронку зуба й є найтвердішою тканиною в організмі людини?

Розв'язання: Емаль. Вона вкриває коронку зуба й справді є найтвердішою тканиною організму. Дентин — основна маса зуба, але він м'якший за емаль. Цемент вкриває корінь, а пульпа — це м'яка тканина всередині зуба з нервами й судинами.

• Вважають, що в шлунку крохмаль розщеплюється до глюкози. Насправді шлунковий сік не містить ферментів, які розщеплюють вуглеводи. Амілаза слини інактивується в кислому середовищі шлунка.

• Вважають, що пепсин розщеплює білки до амінокислот. Насправді пепсин розщеплює білки лише до поліпептидів. До амінокислот білки розщеплюють ферменти підшлункового соку (трипсин, хімотрипсин) і кишкового соку (пептидази).

• Приписують хлоридній кислоті роль ферменту, що розщеплює білки. Насправді HCl не є ферментом. Вона створює кисле середовище, активує пепсиноген (перетворює його на пепсин), спричиняє набухання й денатурацію білків, але не розщеплює їх.

• Плутають дентин з емаллю. Найтвердіша тканина організму — емаль, а основна маса зуба — дентин. Емаль вкриває коронку, дентин розташований під емаллю.

• Вважають, що в дорослої людини 20 зубів (це кількість молочних), або записують зубну формулу для всієї щелепи замість її половини. Правильна формула половини щелепи: 2–1–2–3, загалом 32 зуби.

• Приписують досліди з фістулами й уявним годуванням І. І. Мечникову, а не І. П. Павлову. Мечников відомий працями з імунітету та фагоцитозу, а Павлов — з фізіології травлення.

Тема 4.8 програми НМТ з біології («Травлення») вимагає знати зубну формулу, склад слини й шлункового соку, травні ферменти (пепсин, амілаза, мальтаза, ліпаза), перистальтику, візуально розпізнавати органи травлення, будову й види зубів та співвідносити ферменти з травними соками.

У демоваріанті НМТ-2026 тему 4.8 представляє завдання № 30 — вибір трьох відповідей із трьох груп (по три варіанти в групі, відповідь — тризначне число), 0–3 бали, за рисунком органа травлення. Групи поєднують тему 4.8 з темами 4.3 (гуморальна регуляція) і 4.1 (тканини).

Логічні пари (завдання 25–28): 1–4 → А–Д, по 1 балу за пару — «фермент → субстрат чи продукт», «частина зуба → функція». Вибір однієї відповіді (завдання 1–24) — для умов дії ферментів і дослідів Павлова.

Стратегія для завдання «три групи»: кожна група оцінюється окремо (по 1 балу), тож відповідай у кожній групі, навіть якщо в іншій не впевнений. Не залишай жодну групу без відповіді.

• Зубна формула дорослого для половини щелепи: 2–1–2–3; загалом 32 зуби. Молочних зубів — 20.

• Емаль — найтвердіша тканина організму, вкриває коронку. У пульпі — нерви й кровоносні судини.

• Слина: амілаза (крохмаль → мальтоза), мальтаза (мальтоза → глюкоза), муцин, лізоцим. Середовище — нейтральне або слабколужне.

• Шлунковий сік: HCl, пепсин (білки → поліпептиди), ліпаза (жири молока), слиз. pH 1,5–2.

• У шлунку крохмаль до глюкози не розщеплюється — амілаза інактивується кислим середовищем.

• І. П. Павлов: фістули, уявне годування, ізольований шлуночок — довели рефлекторну й нейрогуморальну регуляцію секреції.

• Слиновиділення і ковтання — рефлекторні акти. Надгортанник закриває вхід у гортань під час ковтання.

• Перистальтика — хвилеподібні скорочення стінки стравоходу, що просувають харчову грудку до шлунка.