§ 37. Как питательные вещества попадают в клетки

Определения и обозначения

Всасывание — переход продуктов переваривания из пищеварительного тракта во внутреннюю среду организма. Иными словами, вещества после расщепления проходят через стенку кишечника и становятся доступными для переноса по телу. Без всасывания они остались бы в пищеварительном тракте и не могли бы снабжать ткани.

Ворсинка кишечника — вырост слизистой оболочки тонкой кишки, увеличивающий поверхность всасывания. Множество таких выростов помогает кишечнику принимать больше продуктов пищеварения. Внутри ворсинки расположены сосуды, куда вещества поступают после прохождения через её тонкую оболочку.

Кровеносный капилляр — тонкий сосуд внутри ворсинки, в который поступают многие растворимые продукты пищеварения. Через кровь они могут перемещаться от кишечника к органам и тканям. Капиллярная сеть тесно расположена у поверхности ворсинки, поэтому всосавшиеся вещества попадают в транспортную систему организма.

Лимфатический капилляр — сосуд внутри ворсинки, принимающий преимущественно продукты расщепления жиров. Он направляет их в лимфатическую систему, а оттуда они позднее достигают крови. Этот путь нужен потому, что жиры всасываются не так, как глюкоза и аминокислоты.

Как это устроено

Основное всасывание происходит в тонкой кишке, потому что её поверхность приспособлена к обмену веществами. Большая длина и складки создают дополнительную площадь, а ворсинки и микроворсинки увеличивают её ещё сильнее. Чем больше площадь контакта содержимого кишки с её стенкой, тем больше участков, через которые могут пройти продукты пищеварения. Поэтому тонкая кишка особенно эффективно передаёт вещества во внутреннюю среду организма.

Устройство ворсинки сокращает путь от содержимого кишки до сосудов. Её тонкая оболочка служит границей, через которую проходят всасывающиеся вещества, а сразу за ней находится густая сеть кровеносных капилляров и лимфатический сосуд. Благодаря близкому расположению сосудов вещества быстро попадают в транспортные пути организма. Кровь и лимфа при этом принимают разные группы продуктов пищеварения.

Углеводы и белки после переваривания дают простые растворимые вещества: например, глюкозу и аминокислоты. Они проходят через стенку тонкой кишки и попадают в кровеносные капилляры ворсинок. С током крови вещества разносятся к органам и тканям. Там они могут перейти из крови во внутреннюю среду ткани и стать доступными клеткам.

Продукты расщепления жиров преимущественно направляются в лимфатические капилляры ворсинок. Поэтому их путь начинается не с кровеносного сосуда, а с лимфатической системы. Лимфа переносит эти вещества, а затем впадает в кровь. После этого продукты расщепления жиров также могут быть доставлены к тканям.

Кровь и лимфа доводят вещества до тканей, но сами клетки не омываются непосредственно содержимым сосудов. Сначала вещества переходят во внутреннюю среду тканей — тканевую жидкость, которая заполняет промежутки между клетками. Затем они проходят через клеточную мембрану, отделяющую клетку от окружающей среды. Так продукты пищеварения оказываются внутри клеток и могут использоваться ими.

Путь продуктов пищеварения от тонкой кишки к клеткам

Читайте таблицу слева направо: сначала определите, какие продукты пищеварения рассматриваются, затем найдите сосуд, в который они поступают в ворсинке. Последний столбец показывает дальнейший путь к тканям. Для глюкозы и аминокислот начальным сосудом будет кровеносный капилляр, а не лимфатический.

Разбор задач

Задача 1

Ученик проследил путь глюкозы от просвета тонкой кишки до клетки мышцы. Нужно расположить этапы: кровеносный капилляр ворсинки, кровь, тканевая жидкость, клетка. Сначала выясним, куда всасывается глюкоза, а затем проследим её движение к мышечной ткани.

1. Глюкоза проходит через стенку кишки в кровеносный капилляр ворсинки.
2. Из капилляра она попадает в кровь, которая переносит её к мышце.
3. Из крови глюкоза переходит в тканевую жидкость, а затем проходит через мембрану в клетку.

Ответ: кровеносный капилляр ворсинки → кровь → тканевая жидкость → клетка. Такой порядок отражает переход от места всасывания к внутренней среде ткани и затем внутрь клетки. Клетка оказывается последним этапом пути.

Задача 2

Объясните, почему повреждение ворсинок тонкой кишки может ухудшить поступление питательных веществ в организм. Нужно связать строение этих выростов с переносом веществ. Для этого сравним поверхность кишки и доступность сосудов при сохранных и повреждённых ворсинках.

1. Ворсинки увеличивают площадь поверхности, через которую всасываются продукты пищеварения.
2. Внутри них проходят кровеносные капилляры и лимфатические сосуды, принимающие всосавшиеся вещества.
3. Если ворсинки повреждены, площадь всасывания уменьшается, и переход веществ в кровь и лимфу может стать менее эффективным.

Ответ: повреждение ворсинок может ухудшить всасывание, потому что сокращается поверхность контакта и нарушается нормальная работа участков, связанных с сосудами. В результате меньше продуктов пищеварения может попасть во внутреннюю среду организма. Причина связана не с тем, что пища перестала перевариваться, а с её последующим переходом через стенку кишки.

Задача 3

После переваривания пищи образовались глюкоза, аминокислоты и продукты расщепления жиров. Определите, куда они поступят из ворсинки и каким путём достигнут клеток. Важно сначала разделить вещества по пути всасывания, а затем указать общее продолжение движения к тканям.

1. Глюкоза и аминокислоты поступают в кровеносные капилляры ворсинки, затем переносятся кровью.
2. Продукты расщепления жиров преимущественно попадают в лимфатические капилляры и движутся с лимфой.
3. Лимфа доставляет их к крови; далее вещества переходят к тканям, в тканевую жидкость и через мембрану в клетки.

Ответ: глюкоза и аминокислоты идут через кровь, а продукты расщепления жиров — сначала через лимфу, потом к крови. После доставки к тканям вещества переходят во внутреннюю среду и поступают через клеточную мембрану в клетки. Различается начальный сосудистый путь, но конечный этап для всех — переход из тканевой жидкости в клетку.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что все питательные вещества из кишечника сразу попадают в кровь. Так думают, потому что кровь переносит многие вещества, однако продукты расщепления жиров преимущественно сначала поступают в лимфу. Проверяйте себя вопросом: в какой капилляр ворсинки попадает данная группа веществ?

Пищеварение и всасывание — не одно и то же: первое расщепляет крупные молекулы, второе переносит образовавшиеся вещества через стенку кишки. Путаница возникает потому, что оба процесса происходят в пищеварительной системе и следуют один за другим. Чтобы проверить себя, выясните, описывается ли изменение молекул или их перемещение.

Нельзя представлять путь как переход питательных веществ из кишечника прямо в клетки. Между ними находятся кровь или лимфа, а у тканей — ещё и тканевая жидкость. Такая ошибка пропускает этапы переноса; восстановите маршрут по порядку: сосуд, внутренняя среда ткани, клеточная мембрана.

Ворсинки — не отдельные клетки, а выросты слизистой оболочки тонкой кишки. Их можно ошибочно принять за клетки из-за небольшого размера и множества на поверхности кишки. Проверьте себя: внутри ворсинки проходят кровеносный и лимфатический сосуды, значит, это часть ткани, а не самостоятельная клетка.

Связь с другими темами

Чтобы понять всасывание, нужно знать, как пищеварительная система расщепляет пищу до простых растворимых веществ. Строение тонкой кишки объясняет, почему её стенка хорошо приспособлена к переходу этих веществ. Их дальнейшее перемещение связано с работой кровеносной и лимфатической систем. Путь от внутренней среды до клетки пригодится при изучении клеточного обмена веществ и дыхания.

Что запомнить

• Основное всасывание питательных веществ происходит в тонкой кишке.
• Ворсинки и микроворсинки увеличивают поверхность всасывания.
• Глюкоза и аминокислоты из ворсинок поступают в кровь.
• Продукты расщепления жиров преимущественно поступают в лимфатические капилляры.
• Кровь и лимфа переносят вещества к тканям.
• Из внутренней среды вещества поступают в клетки через клеточную мембрану.