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第 5 章 消化与吸收 Digestion and Absorption. 1. 概述 Introduction. 2. 摄食 Food intake. 3. 口腔内消化 Digestion in oral cavity. 4. 胃内消化 Digestion in stomach. 5. 小肠内消化 Digestion in small intestine. 6. 吸 收 Absorption. 1 Introdusction.
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第5章 消化与吸收 Digestion and Absorption 1.概述 Introduction 2.摄食 Food intake 3.口腔内消化 Digestion in oral cavity 4.胃内消化 Digestion in stomach 5.小肠内消化 Digestion in small intestine 6.吸 收 Absorption
1 Introdusction Digestion:food are dissolved and broken down into small molecules in digestive tract.(录象) Absorption:The molecules production by digestion then move from the lumen of gastrointestinal tract across a layer of epithelial cells and enter the blood or lymph.
Ingestion • Digestion: enzymatic • Motility • Secretion • Absorption • Elimination • (Self protection)
1.1 消化方式(Ways of digestion) 物理消化(physical digestion):通过消化管的运动,将食物粉碎、搅拌和推进的过程。(录象) 化学消化(chemical digestion):通过消化酶将食物大分子分解成小分子的过程. 微生物消化(microbial digestion) :消化道内的微生物对食糜进行消化而被动物自身利用的过程。
1.2 消化道平滑肌特性(Characteristics of gut smooth muscle) 1.2.1 消化道平滑肌的一般特性 1)兴奋性(Excitability): low, slow contraction 2)伸展性(Extensibility): bigger. 3)紧张性(Tensity) :tonic contraction. 4)自动节律性(Automaticity): slow rhythm. 5)敏感性(Sensitivity):sensitive to chemical, stretch and temperature stimuli. 1.2.2 电生理特性(electrical characteristics) ●静息电位(Resting potential) 钾离子平衡电位,膜电位值-55~60毫伏
●基本电节律(basic electrical waves,慢波电位,slow wave) spontaneous, slow and recurring depolarization. Intesity:5~15mV,Time:1~4s Frequency:stomac-5/min;intestin:10/min ●动作电位(Action potential, spike) 当慢波电位超过一定临界值时,可触发一个或多个动作电位。 动作电位的数目越多,肌肉收缩的幅度就越大。
慢波、动作电位和肌肉收缩的关系: 1)平滑肌的收缩是继动作电位发生以后产生的 2)动作电位是在慢波去极化的基础下发生的。 3)慢波电位作用:
1.3 胃肠道机能的调节 1.3.1 胃肠道的神经调节 1.3.1.1 外来神经:交感神经和副交感神经 交感神经 抑制胃肠运动和消化液分泌。 副交感神经 兴奋胃肠运动和消化液分泌。
外来N支配 躯体N:口腔、食道上端和肛门外括约肌为躯体N支配 植物性神经 副交感N: 迷走N、盆N 交感N 神经节 壁内N丛 壁内N丛 + - - 两端:副交感N 中间:交感N 副交感N:兴奋作用为主 交感N:抑制作用为主 血 管 平 滑 肌 分泌细胞 内分泌细胞 血 管 平 滑 肌 分泌细胞 内分泌细胞 双重N支配
1.3.1.2 内在神经丛 1)肌间神经丛(殴氏神经丛) 位于纵行肌和横行肌之间 2)粘膜下神经(麦氏神经丛) 位于环行肌和粘膜之间 作用:和外来神经纤维形成神经网络,是一个完整的局部神经反应系统,可单独完成消化道的局部反射。
1.3.2 体液调节 1)胃肠激素 (1)胃肠的内分泌细胞 在胃肠道粘膜下存在着数十种内分泌细胞,合成和释放多种生物活性物质,统称为胃肠激素。 胃肠内分泌细胞的特点 a.分布分散 b.数量巨大 c.分为开放型细胞和闭合型细胞 d.都具有摄取胺前体、进行脱羧而产生肽类或活性胺的能力。将具有这种能力的细胞统称为APUD细胞
2)胃肠激素作用的形式 (1)激素进入血液循环而起作用(内分泌方式) (2)作为旁分泌物而起作用(旁分泌方式) (3)作为外分泌物进入肠腔而起作用(腔内分泌方式) 3)胃肠激素的生理作用 (1)调节消化道的运动和消化腺的分泌 (2)调节其它激素的分泌 (3)营养作用
2 摄食 2.1 摄食 2.1.1 摄食方式 2.1.2 摄食的调控 2.1.2.1 食物中枢 摄食中枢:下丘脑外侧部引起动物狼吞虎咽样的食欲 饱觉中枢:位于下丘脑的内侧部,刺激下丘脑内侧部引起动物产生饱感而拒食
2.1.2.2 摄食调节 1)营养的调节 (1)血糖浓度:血糖浓度降低会引起饥饿 (2)氨基酸:血中氨基酸浓度减少,引起食欲。 (3)脂肪酸:血中脂肪酸浓度增加,抑制食欲。 总之:当动物体内营养物储备减少,下丘脑的摄食中心就兴奋起来,引起食欲,开始进食。
2)反射性调节 (1)习惯对进食的影响 (2)胃肠道的充胀程度的影响:抑制食欲 实质性充胀 气性充胀 (3)环境对进食的影响 3)体温 体温升高,饱感中枢兴奋,食欲降低
3.口腔内消化 3.1 唾液分泌 3.1.1 唾液的性质和成分 pH:6.6~7.1(无色无味近于中性的液体) 成分:水(占99%) 有机物(唾液淀粉酶、粘蛋白、球蛋白、溶 菌酶等) 无机物(Na+、k+、HCO3-、Cl-等) 3.1.2 唾液的生理功能 润湿、滑润、中和、分解、灭菌、散热
3.1.3 唾液分泌的调节 睡眠 疲劳 失水 恐惧 咀嚼 味觉 嗅觉 1.条件反射 - + 延髓唾液分泌中枢 副交感N Ⅶ Ⅺ ACh M受体 2.非条件反射 交感N 分泌增加 肌样上皮收缩 血管扩张 代谢增加 IP3 Ca2+ cAMP β受体 唾液腺 NE 3.后段消化道的影响:食道扩张、胃扩张会引起唾液分泌
3.2 咀嚼 咀嚼的作用 碎裂粗大食物,破坏植物细胞的纤维素壁,和唾液混合而作初步消化,刺激下段消化道消化液的分泌 3.3 吞咽 吞咽动作 第一期:口腔→咽部(随意动作) 第二期:咽→食管上端(反射动作) 第三期:食管→胃(食管蠕动 吞咽的神经支配
4.胃内消化 4.1 胃液分泌 4.1.1 胃液分泌的部位 贲门腺-粘液 胃底腺区 主细胞:胃蛋白酶原、凝乳酶、脂肪酶 壁细胞:盐酸、内因子 粘液细胞:粘液 幽门腺--碱性粘液
4.1.2 胃液的成分和生理作用 性质:无色,pH0.5~1.5,是体内pH最低的液体 成分:盐酸、胃蛋白酶原、粘液、内因子和HCO3-等无机物 盐酸 1)来源:壁细胞 2)形式:游离酸:110~135mmol/L 结合酸:15~ 30mmol/L 总 酸:125~165mmol /L
3)作用: ①激活胃蛋白酶原,提供胃蛋 白酶适宜环境 ②使蛋白质变性,利于蛋白质 的水解 ③促进胰液、胆汁和小肠液的 分泌 ④有助于小肠对铁和钙的吸收 ⑤抑制和杀死细菌
4)胃酸分泌机制 离子泵已被证实是各种因素引起胃酸分泌的最后通路,选择性抑制质子泵的药物(如奥美拉唑又叫洛赛克)可有效的抑制胃酸的分泌。
胃消化酶 1)胃蛋白酶原 来源:主细胞分泌(主要) 作用: 胃蛋白酶原 胃蛋白酶→水解蛋白 胃酸 特点: ①胃蛋白酶原无活性 ②最适pH=2.0,pH>6.0则失活 ③对蛋白消化并非必需(小肠的蛋白酶作用为主) ④安静时:少量、恒定的速率分泌;刺激时:大量、迅速分泌
2)胃凝乳酶 使乳在胃中能停留较长时间 3)胃脂肪酶 将脂肪分解成甘油和脂肪酸 粘液 润滑、保护,防止胃消化液对胃壁的自身消化 内因子 1)来源:壁细胞分泌 2)成分:糖蛋白(有2个亚单位) 亚单位A+B12→复合物:防B12被水解酶破坏 亚单位B+结合特异受体:吸收B12 3)作用:促进回肠末端维生素B12的吸收
4.1.2 胃液分泌的调节 由动物实验(假饲、巴氏小胃、海氏小胃)发现,进食后胃液的分泌机制,可按感受食物刺激的部位,人为的划分为头期、胃期、肠期来分析。实际上这3个时期几乎同时开始,互相重叠的。 假饲实验示意图 巴氏小胃(左)和海氏小胃(右)
头期 1)分泌机制: 条件与非条件反射:迷走N为共同传出N,其末梢递质Ach引起胃腺分泌 迷走-胃泌素:迷走N的末梢递质GRP(胃泌素释放肽)引起胃窦部G细胞分泌胃泌素 2)分泌特点: 分泌量、酸度和消化力(胃蛋白酶量)都很高 口腔机械、化学刺激
胃期 1)分泌机制: 扩张胃体和胃底→迷走-迷走长反射和壁内N丛短反射→胃腺分泌。 扩张胃窦部→壁内N丛短反射→G细胞释放胃泌素;或迷走-迷走长反射→胃腺分泌。 食物的化学成分→G细胞释放胃泌素。 2)分泌特点: 分泌量和酸度很高。消化力(胃蛋白酶量)<头期
肠期 1)分泌机制: 与胃期相似:即机械、化学刺激量方面发挥作用,但以体液调节为主。 体液调节因素有:胃泌素、缩胆囊素、肠泌酸素(尚未提纯) 2)分泌特点: 分泌量、酸度和胃蛋白酶含量均较低(与同时产生的抑制性体液因素-胰泌素等有关)。
头 期 食物刺激 眼、耳、鼻 口、舌、咽、食管 中 枢 Ⅰ、Ⅱ、Ⅷ Ⅹ Ⅴ、Ⅻ、Ⅸ、Ⅹ Ⅹ 胃 腺 胃 液 胃 期 壁内N丛 胃底、胃体机械刺激 胃幽门部机械刺激 壁内N丛 幽门部 G细胞 胃幽门部化学刺激 胃 泌 素 12指肠 G细胞 肠 期 机械 小肠 刺激 化学 小肠 I细胞 缩胆囊素 消化期胃液分泌的调节
4.2 微生物的消化作用 4.2.1 瘤胃内微生物及其作用(录象) 1)纤毛虫及其作用 (1 )纤毛虫的种类 8个属 33个品种 原生动物门-纤毛纲-纤毛虫-全毛目和贫毛目 (2)纤毛虫的作用 ①纤毛虫具有分界多种营养物质的能力; 含有多种酶,可分解糖类、蛋白质和脂类。 ②虫体成为畜体蛋白质的来源。
(3)影响纤毛虫数量和品系的因素 ①瘤胃内的PH值:如瘤胃内PH值低于5.5,胃内的纤毛虫数目会大量减少。 ②饲料的品质 ③动物年龄
2)细菌及其作用 (1)种类:29属 63种 (2)作用 发酵糖类:纤维素、半纤维素、淀粉 糖类→VFA(乙酸、丙酸、丁酸) →被细菌利用而成为细菌自身的糖原 降解蛋白质: 蛋白质→肽类;氨基酸→氨→被瘤胃壁吸收和被细菌利用而成为细菌自身的蛋白质 对非蛋白含氮物质的作用 尿素→氨→被微生物利用→氨基酸→细菌自身蛋白 分解脂类:甘油→丙酸
对维生素的合成作用: 瘤胃内细菌能合成B族维生素和维生素K 3)真菌 (1)分解纤维素 (2)发酵糖类 (3)分解蛋白质 共生 瘤胃内微生物之间彼此存在相互制约的共生关系
4.2.2瘤胃内微生物的生存条件 1)温度:38--41 ℃ 瘤胃内微生物的种属和温度相关 2)PH:5.5—7.5之间 3)含水量:相对稳定 4)厌氧环境 5)渗透压:与血浆相近
4.2.3 瘤胃内的消化代谢过程 1)糖类的分解和利用 纤维素→纤维二糖→葡萄糖→ -乙酸--70% →肌肉氧化供能;合成脂肪的原料 -丙酸--20% →血糖--约占动物血糖来源的50-60% -丁酸--10% →瘤胃上皮作为能源-可转变为乙酸,乳酸
2)蛋白质的分解和合成 (1)饲料蛋白→氨基酸→氨→血氨→尿素→氨(瘤胃)(尿素再循环) (2)饲料蛋白→氨基酸→氨→菌体蛋白→皱胃 (3)饲料蛋白→皱胃
3)脂肪的消化和代谢 脂肪 甘油+脂肪酸 丙酸 4)微生素的合成 B族微生素;微生素K 5)气体的产生和 嗳气 主要气体是甲烷和CO2
4.3 胃运动 4.3.1胃运动的形式 容受性舒张 进食时反射性引起胃壁 平滑肌的舒张 紧张性收缩 胃壁平滑肌缓慢而持续 的收缩。 蠕动 蠕动波起自胃体中部,逐步向幽门部推进
4.3.2 胃运动的调节 1)神经调节 迷走神经--兴奋胃的运动 交感神经-抑制胃的运动 壁内神经丛的感受器能感受胃内容物的刺激 条件反射参与胃运动的调节 2)体液调节 胃泌素--能刺激胃的运动 促胰液素、促胰酶素--能抑制胃的运动
4.3.3 胃的排空 概念:食糜由胃排入十二指肠的过程 动力:直接动力:胃与十二指肠的压力差 原 动 力:胃的运动 胃排空的影响因素 胃内容物的量 胃内容物的种类 胃内压和十二指肠内压的差 来自十二指肠的信息--神经信息、激素信息而到达胃,抑制胃的排空
胃排空的调节 反射性调节--肠胃反射:食糜对十二指肠的刺激(物理和化学的刺激)会抑制胃的排空 激素调节--小肠释放促胰液素、促胰酶素、抑胃多肽进入血液循环 4.3.4 呕吐、嗳气、反刍 将胃和肠内容物从口腔驱出的动作。
迷走-迷走反射 胃内食物 机械扩张 壁内N丛局部反射 胃内压 ∨ 十二指 肠内压 胃排空 胃泌素 胃窦 G.C 胃蠕动↑ 紧张性↑ 蛋白质 分解产物 胃排空暂停 胃内压 ∧ 十二指 肠内压 高渗溶液 十二 指肠 食糜 肠-胃反射 胃蠕动↓ 紧张性↓ 肠抑胃素 盐酸、脂肪 再次胃排空 胃内压 ∨ 十二指 肠内压 抑制因素解除 胃蠕动↑ 紧张性↑ 食糜在肠内吸收 影响胃排空的因素
5.1 胰液分泌 5.小肠内消化 5.1.1胰液的性质、成分和作用 胰液为无色透明的碱性液体,pH7.8~8.4,渗透压≈血浆。 1)水和碳酸氢盐:由小导管管壁细胞分泌,主要作用为中和胃酸,保护肠粘膜不受胃酸的侵蚀;为小肠内多种消化酶活动的提供最适pH环境。 2)碳水化合物水解酶:胰淀粉酶水解淀粉为麦芽糖和葡萄糖,效率高、速度快。
3)脂类水解酶:胰脂肪酶是消化脂肪的主要消化酶,必须在辅脂酶和胆盐的协同作用下才能发挥作用。3)脂类水解酶:胰脂肪酶是消化脂肪的主要消化酶,必须在辅脂酶和胆盐的协同作用下才能发挥作用。 4)蛋白质水解酶:主要有胰蛋白酶和糜蛋白酶,腺细胞分泌,刚分泌出来是无活性的酶原。 糜蛋白酶原 胰蛋白酶原 胰蛋白酶 肠致活酶、胃酸、 组织液、胰蛋白酶 糜蛋白酶 胰蛋白酶 月示、胨 胰蛋白酶 糜蛋白酶 蛋白质 多肽和氨基酸
5)其他酶类: 羧基肽酶原(胰蛋白酶激活)--水解多肽为氨基酸 核糖核酸酶--水解核糖核酸为单核苷酸 脱氧核糖核酸酶--水解脱氧核糖核酸为单核苷酸
5.1.2 胰液分泌的调节 头期、胃期、肠期 胃泌素 神经调节 调节机制: 食物→条件与非条件反射 ①纯神经机制; ②迷走-胃泌素机制→胰腺→胰液分泌。 调节特点: ①迷走N对胰液分泌的影响是酶多水盐少。 ②交感N对胰液分泌的影响不明显。
体液调节 调节因素: ①促胰液素; ②CCK; ③胃泌素; 调节特点: ①促胰液素对胰液分泌的影响是酶少水盐多,CCK和胃泌素则是酶多水盐少 ②有协同作用:胰泌素与Ach、CCK与胰泌素间 ③CCK-释放肽与胰酶间存在反馈性调节 胃泌素