Пищеварение происходит в пищеварительном канале, посредством химических и физических изменений потребляемых веществ, что делает их доступными для всасывания, последующей ассимиляции.
В итоге этих изменений сложные, в большинство случаев нерастворимые, пищевые вещества превращаются в более простые, растворимые соединения, поступающие в кровь, разносятся ею по всему телу и поглощаются из крови клетками, но этом заканчивается физиология пищеварения.
Питательные вещества, введенные в организм высших животных помимо пищеварительного аппарата (например, прямо в кровь), обычно не используются клетками организма; организм относится к ним, как к инородным телам. Однако искусственно обработанные питательные вещества могут быть в некоторых случаях использованы в организме, будучи введены непосредственно в кровь благодаря изучению физиологии пищеварения.
Физиология пищеварения у одноклеточных
Одноклеточные организмы, соприкасаясь всей своей поверхностью с окружающей средой, воспринимают из этой среды питательные вещества и перерабатывают их в своей протоплазме (внутриклеточное пищеварение). При этом частички питательного материала втягиваются псевдоподиями из окружающей среды непосредственно внутрь клетки, где можно наблюдать процесс растворения воспринятых частичек в пищеварительной вакуоли. Это растворение совершается химическим путем, при помощи ферментов, которые имеются в протоплазме у всех одноклеточных.
Способность захватывать и расщеплять частички питательных веществ в физиологии пищеварения сохраняют некоторые клетки и у животных на всех ступенях зоологической лестницы, включая и человека. К числу таких клеток относятся, например, лейкоциты. Поглощение чуждых телу частичек и их растворение в протоплазме лейкоцитов носят название фагоцитоза.
Физиология пищеварения у многоклеточных и человека
У всех многоклеточных организмов (кроме низших кишечнополостных) пищеварение совершается внеклеточно — в полости, получившей название пищеварительной трубки.
Как и при внутриклеточном пищеварении, химическая обработка при внеклеточном пищеварении происходит при участии ферментов, выделяемых с различными секретами в пищеварительную трубку. Ферменты можно разделить на три группы: протеолитические, липолитические и амилолитические. Как показывают сами названия, эти ферменты расщепляют либо белки, либо жиры, либо полисахариды (в отдельных пищеварительных соках встречаются и другие ферменты, например, оксидазы и амидазы).
Данные ферменты в физиологии пищеварения вырабатываются в железистых образованиях пищеварительного тракта вместе с различными пищеварительными соками — секретами, причем ферменты, обладающие сходным действием, все же не тождественны друг другу. Так, например, протеолитический фермент, вырабатываемый железами желудка, отличается от протеолитического фермента поджелудочного сока: первый фермент активен только в кислой среде, второй — только в щелочной и нейтральной.
Расщепление белков, жиров, полисахаридов происходит в пищеварительном тракте под воздействием ферментов, которые не только содержатся в пищеварительных соках, вырабатываемых железами, но и выделяются одноклеточными организмами, находящимися у жвачных животных в огромном количестве в пищеварительном канале.
Помимо химической обработки, в пищеварительном канале производится механическая обработка пищи. Механическая обработка обеспечивает измельчение пищи; в процессе этой обработки происходит передвижение пищи от одного участка пищеварительного тракта к другому, перемешивание ее с пищеварительными соками; затем следует выбрасывание в наружную среду остатков неусвоенной пищи, слущившихся клеток эпителия и микроорганизмов.
Секреторный аппарат пищеварительных желез подвергается в процессе эволюции значительным превращениям. В своей простейшей форме он является производным слизистой оболочки, выстилающей внутреннюю поверхность пищеварительной полости. В дальнейшем эпителий слизистой оболочки погружается вглубь стенки этой полости, дифференцируется и образует либо трубочку, либо пузырек — простейший секреторный аппарат. В позднейшей стадии эти примитивные железистые приборы превращаются в ряде мест в сложные образования, в целые комплексы сецернирующих элементов в виде крупных желез нужных для физиологии пищеварения. Последние располагаются вблизи пищеварительной полости и соединяются с нею выводными протоками, через которые и происходит выделение продукта деятельности желез, т. е. секрета, в пищеварительную трубку.
В процессе филогенетического развития уже у моллюсков и членистоногих появляются различные железистые органы, у насекомых связанные с дифференциацией передней и средней кишки. У некоторых представителей насекомых на брюшке появляются слюнные железы, протоки каких открываются во рту и секрет которых содержит ферменты для расщепления углеводов. У членистоногих из средней кишки образуется орган железистого характера со слепо заканчивающимися трубками (pancreas). Этот орган сообщается с полостью кишки, куда и поступает вырабатываемый им пищеварительный сок, содержащий ферменты.
Двигательная функция пищеварительного аппарата в физиологии пищеварения также изменяется в процессе эволюционного развития.
На низких ступенях развития, например, у гидры, полость для пищеварения имеет только одно отверстие, сквозь которое происходит и поступление пищи, и выбрасывание непереваренных остатков. Уже у червей пищеварительная полость приобретает характер трубки (кишки), располагающейся по всей длине животного. В начале и конце канала имеются отверстия — ротовое (оральное) и выходное (анальное). Все части кишки на данной стадии развития обладают одинаковой, еще не дифференцированной функцией.
У высших животных первоначальный канал усложняется зависимо от характера их питания и биологических особенностей. При этом передний отрезок кишки дифференцируется в направлении формирования ротового отверстия и прилегающих к нему слюнных желез, глотки и пищевода (у некоторых животных происходит расширение этих образований в виде зоба или в виде мускульного желудка); из среднего кишечного отрезка образуются необходимые для физиологии пищеварения желудок, двенадцатиперстная, а также тонкая кишка, поджелудочная железа и печень.