Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое пищеварение, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое пищеварение , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Пищевая химия.
Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в
организме веществ, входящих в состав пищи называется пищеварением. Пища,
является для организма источником энергии и пластических материалов. Она
поступает из внешней среды в виде продовольственного сырья или продуктов,
подвергшихся технологической обработке. Продовольственное сырье и продукты
питания включают множество пищевых веществ, а также непищевые соединения и
чужеродные примеси.
Отбор и извлечение из пищи необходимых для организма веществ и
превращение их в ту форму, которая будет доступна для усвоения тканями,
осуществляется пищеварительной системой. В результате ее деятельности пища
подвергается перевариванию, т. е. физическим, физико-химическим и химическим
превращениям, которые способствуют образованию из полимеров мономеров,
всасывающихся и усваивающихся организмом. Физические изменения пищи
заключаются в ее измельчении, перемешивании, образовании суспензий и эмульсий
и частичном растворении. Химические изменения заключаются в расщеплении
белков, жиров и углеводов на более мелкие соединения.
Различают пищеварение полостное, мембранное:
полостное пищеварение → мембранное пищеварение → всасывание
Полостным называется пищеварение, которое происходит в пищеварительных
полостях организма – ротовой, желудочной, кишечной. Этот вид пищеварения
обеспечивает интенсивное начальное переваривание.
Мембранное (пристеночное) пищеварение осуществляется с помощью
ферментов, сконцентрированных на микроворсинках в тонком кишечнике. Мембранное
пищеварение осуществляет промежуточные и заключительные стадии гидролиза
компонентов пищи, а также переход конечных этапов переваривания в начальные
этапы всасывания.
В состав пищеварительной системы входят пищеварительный канал или
желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), поджелудочная железа и печень (рисунок 36).
Рисунок 36 – Строение желудочно-кишечного тракта
Пищеварительный канал состоит из отдельных полостей и проходит через все
тело; он начинается ротовой полостью и заканчивается отверстием прямой кишки –
анальным отверстием.
Желудочно-кишечный тракт можно условно разделить на три части:
1. Ротовая полость – переходит в глотку, из которой пища поступает в
пищевод.
2. Желудок.
3. Кишечник состоит из двух отделов:
- тонкий кишечник – состоит из двенадцатиперстной кишки, тощей кишки,
подвздошной кишки); длина тонкого кишечника составляет 5-7 м, диаметр
3,0-3,5 см;
- толстый кишечник – состоит из слепой кишки с аппендиксом, ободочной
кишки (восходящий отдел толстого кишечника, поперечный отдел толстого
кишечника, нисходящий отдел толстого кишечника), сигмовидной кишки, прямой
кишки, анального отверстия; длина толстого кишечника 1,5-2 м, диаметр в
верхних отделах 7 см, в нижних около 4 см.
10.3 Ферменты желудочно-кишечного тракта
Процесс разрушения природных биополимеров (белков, жиров, углеводов)
осуществляется в организме путем ферментативного гидролиза с помощью
пищеварительных ферментов, относящихся к 3 классу ферментов – гидролазам.
Деполимеризуются (разрушаются до мономеров) только макронутриенты. В
деполимеризации участвуют три группы ферментов класса гидролаз:
- протеазы (ферменты, расщепляющие белки);
- липазы (ферменты, расщепляющие жиры);
- амилазы (ферменты, расщепляющие углеводы).
Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищеварительных
желез и поступают внутрь пищеварительного тракта вместе со слюной и
пищеварительными соками – желудочным, поджелудочным и кишечным, объем
выделения которых составляет около 7 литров в сутки.
Для эффективного пищеварения необходим набор ферментов, обеспечивающих
комплексное действие. Они вырабатываются пищеварительными железами. Перечень
пищеварительных ферментов ЖКТ представлен в таблице 10.
Таблица 10 – Пищеварительные ферменты ЖКТ
Пищеварительные
ферменты
Оптимальное
значение рН Субстрат
Ферменты, переваривающие белки
пепсин 1,0-1,5 большинство белков
глобулярной природы
гастриксин 2,0-3,0 большинство белков
глобулярной природы
трипсин 8,0 большинство белков
глобулярной природы
химотрипсин 8,0 большинство белков
глобулярной природы
аминопептидаза 8,0 пептиды с N-концевого
аминокислотного остатка
карбоксипептидаза 8,0 пептиды с С-концевого
аминокислотного остатка
дипептидазы 8,0 дипептиды
Ферменты, переваривающие углеводы
α-амилаза 7,0 крахмал, гликоген, декстрины
дисахаридазы 6,5-7,5 дисахариды
Ферменты, переваривающие жиры
липаза 8,0 ацилглицерины
Переработка пищи начинается в ротовой полости. Здесь пища измельчается в
процессе жевания и смачивания слюной, в результате чего формируется пищевой
комок. В полости рта пища должна находиться не менее 20-30 с.
В ротовой полости происходят процессы измельчения пищи (гомогенизация),
что увеличивает поверхность контакта пищеварительных ферментов слюны с
пищевыми веществами и облегчает продвижение пищевого комка по пищеводу.
Слюна вырабатывается слюнными железами. В сутки слюны вырабатывается
0,5-2,0 л. В слюне человека содержатся ферменты, вызывающие расщепление
углеводов. Под действием фермента α-амилазы происходит частичное превращение
крахмала в декстрины и олигосахариды:
амилаза амилаза
крахмал → декстрины → мальтоза
Функции слюны заключаются также в смачивании пищи, растворении
веществ, смазывании твердых частиц, склеивании их в скользкий комок (пищевой
комок), благодаря чему облегчается его продвижение по пищеварительному каналу.
Слюна обеспечивает также возможность удаления из пищи вредных примесей
путем выброса, отмывания, разбавления.
Хотя ферменты слюны обладают высокой активностью, в ротовой полости
происходит не полное расщепление крахмала до глюкозы из-за слишком короткого
пребывания пищи во рту. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Слюна обладает нейтральной реакцией, и это соответствует
оптимальному действию α-амилазы и мальтазы. Содержащий соляную кислоту
желудочный сок прекращает действие ферментов слюны в желудке, так как в
кислой среде они теряют свою активность. Тем не менее, ферменты α-амилаза и
мальтаза могут некоторое время продолжать свое действие в желудке, поскольку
пищевой комок пропитывается желудочным соком постепенно.
Прожеванная, смоченная слюной и ставшая более скользкой пища в виде
комка перемещается на корень языка, попадает в глотку, затем в пищевод и
желудок.
Желудок представляет собой мускулистый мешок (полость), расположенный
под диафрагмой.
Вся пища, съеденная за один прием, попадает в желудок, и некоторое время
там находится, подвергаясь дальнейшим превращениям. Пищеварение в желудке
происходит 4-8 ч и дольше. Пища, богатая углеводами, проходит желудок быстрее,
чем богатая белками; жирная пища задерживается в желудке на 8-10 ч.
В желудке происходят химические изменения пищевых веществ под действием
желудочного сока. Чистый желудочный сок представляет собой бесцветную
прозрачную жидкость, которая содержит соляную кислоту. Концентрация соляной
кислоты в желудочном соке человека обычно составляет 0,4-0,5 % (рН 1-3). В сутки
выделяется 1,5-2,5 л желудочного сока.
Роль соляной кислоты в желудке заключается в следующем:
- создает кислую среду, являющуюся оптимальной для действия желудочных
пищеварительных ферментов;
- вызывает денатурацию и набухание белков, тем самым облегчает процесс их
гидролиза протеазами желудочного сока;
- способствует обеззараживанию пищевого комка;
- способствует усвоению железа.
В желудке активны три группы ферментов:
- амилазы (ферменты слюны) – действуют первые 30 мин, пока нейтральная
реакция пищевого комка не смениться на кислую; продолжается гидролиз углеводов,
начавшийся в ротовой полости:
амилаза амилаза
крахмал → декстрины → мальтоза
- протеазы (ферменты желудочного сока) – пепсин и гастриксин расщепляют
белки до полипептидов:
гастриксин гастриксин гастриксин
пепсин пепсин пепсин
белок → альбумозы → пептоны → полипептиды
Желатиназа расщепляет желатин – белок, содержащийся в соединительной ткани
(хрящи, сухожилия);
- липазы (ферменты желудочного сока), расщепляющие жиры; под влиянием
липазы желудочного сока жиры пищи частично расщепляются на глицерин и
жирные кислоты:
липаза липаза
триацилглицерин → диацилглицерин + жирная кислота →
липаза
моноацилглицерин + жирная кислота → глицерин + жирная кислота
У взрослых людей желудочная липаза не имеет существенного значения в
пищеварении, так как она действует только на эмульгированные жиры. У грудных
детей желудочная липаза может расщеплять до 25 % жира молока.
10.6 Процессы, протекающие в тонком кишечнике
Содержимое желудка переходит в кишечник. В двенадцатиперстной кишке
пища подвергается действию поджелудочного сока (вырабатывается
поджелудочной железой), кишечного сока, желчи. Пока двенадцатиперстная кишка
не участвует в процессе пищеварения, содержимое ее имеет слабощелочную
реакцию (рН 7,2-8,0). При поступлении в эту кишку содержимого желудка реакция в
ее полости становится кислой, но через непродолжительный период происходит
восстановление щелочной среды в результате нейтрализации соляной кислоты
поджелудочным и кишечным соками. Получается, что у человека рН среды в
двенадцатиперстной кишке меняется от 4,0 до 8,5 единиц.
Поджелудочный сок представляет собой бесцветную прозрачную жидкость
щелочной реакции. Значение рН чистого поджелудочного сока человека равно
7,8-8,4. Такое щелочное значение рН объясняется присутствием в нем
гидрокарбонатов. Выработка поджелудочного сока начинается через 2-3 минуты после
приема пищи и продолжается 6-14 часов.
Поджелудочный и кишечный сок содержат следующие пищеварительные
ферменты:
Ферменты, расщепляющие белки и полипептиды до α-аминокислот (трипсин,
химотрипсин, карбоксипептидазы, аминопептидазы). Трипсин, химотрипсин в
щелочной среде расщепляют как сами белки, так и продукты их гидролиза –
полипептиды. При этом образуются олигопептиды и дипептиды. Эти ферменты
взаимно дополняют друг друга. Под действием карбоксипептидаз и
аминопептидаз происходит отщепление от обоих концов молекул полипептидов
концевых α-аминокислот. Дипептидазы расщепляют дипептиды до α-аминокислот.
Схема гидролиза белка в тонком кишечнике:
химотрипсин карбоксипептидазы
трипсин аминопептидазы дипептидазы
полипептиды → олигопептиды → дипептиды → α-аминокислоты
Таким образом, в тонком кишечнике завершается, начавшийся в желудке, гидролиз
белков.
Липаза, расщепляющая жиры. Липаза поджелудочного сока расщепляет
эмульгированные желчными кислотами жиры па глицерин и жирные кислоты;
стимулятором ее действия является желчь, поступающая в двенадцатиперстную
кишку из желчного пузыря. Суточное выделение желчи у взрослого человека
составляет 500-700 мл. Жирные кислоты образуют с желчными кислотами,
содержащимися в желчи, растворимые в воде комплексы (сами жирные кислоты
нерастворимы в воде), т.е. желчь обладает эмульгирующим действием. Схема
гидролиза жиров:
липаза липаза
триацилглицерин → диацилглицерин + жирная кислота →
липаза
моноацилглицерин + жирная кислота → глицерин + жирная кислота
Амилаза завершает полное расщепление крахмала до мальтозы:
амилаза амилаза
крахмал → декстрины → мальтоза
Таким образом, в тонком кишечнике завершается, начавшийся в ротовой полости,
гидролиз крахмала и гликогена до мальтозы.
Дисахаридазы, расщепляющие дисахариды до моносахаридов (сахараза
(инвертаза), мальтаза, лактаза). Сахараза ускоряет процесс гидролиза сахарозы;
мальтаза – мальтозы, образовавшейся из крахмала; лактаза – лактозы. В результате
образуются моносахариды, которые после всасывания в кишечнике поступают в
кровоток и попадают в печень.
сахараза
сахароза → α-глюкоза + β-фруктоза
мальтаза
мальтоза → 2 α-глюкоза
лактаза
лактоза → β-галактоза + α-глюкоза
Рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, расщепляющие соответственно
рибонуклеиновые (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).
Кишечный сок содержит энтерокиназу, которая является активатором всех
протеолитических ферментов поджелудочного сока. Активация трипсина происходит
в полости двенадцатиперстной кишки под действием энтерокиназы. Затем трипсин
активирует все остальные протеолитические ферменты.
Кроме полостного пищеварения, осуществляемого ферментами в полости
тонкого кишечника, большое значение имеет пристеночное пищеварение,
осуществляемое теми же ферментами, но находящимися на внутренней поверхности
тонкой кишки. Этот вид пищеварения называется мембранным пищеварением.
Особенно большую роль оно играет в расщеплении дисахаридов до моносахаридов
и в расщеплении олигопептидов и дипептидов до α-аминокислот.
Передвижение пищевого комка в тонком кишечнике происходит в результате
сокращений мышечных волокон, расположенных в стенке кишок. Бывают движения
двух типов: маятникообразные, когда пищевой комок передвигается поочередно в
обе стороны вдоль кишки, и перистальтические, когда пищевой комок двигается
только в одну сторону, т.е. от желудка к анальному отверстию.
В тонком кишечнике происходит заключительный этап пищеварения –
всасывание питательных веществ (продуктов расщепления макронутриентов,
микронутриентов и воды).
В кишечнике может всасываться за 1 ч до 2-3 л жидкости, содержащей
растворенные в ней пищевые вещества. Это возможно потому, что общая
всасывающая поверхность кишечника очень велика благодаря большому
количеству особых складок и выпячиваний слизистой оболочки, которые
называются ворсинками. На поверхности ворсинок расположены микроворсинки.
Наличие ворсинок и микроворсинок увеличивает всасывающую поверхность
слизистой оболочки кишечника до 200 м2.
10.7 Процессы, протекающие в толстом кишечнике
В толстом кишечнике пищеварение практически отсутствует.
Толстый кишечник является местом обитания и активного размножения
микроорганизмов, потребляющих не переваренные остатки пищи, в результате чего
образуются органические кислоты (молочная, пропионовая, масляная), газы (оксид
углерода (IV), метан, сероводород), а также некоторые ядовитые вещества (фенол,
индол). Кишечная микрофлора необходима для вторичного переваривания пищи и
формирования каловых масс.
Микрофлора толстого кишечника снабжает организм человека некоторым
количеством энергии в виде выделяемых в полость кишечника и всасываемых в
кровь органических кислот (уксусной, пропионовой и масляной). Эти кислоты
являются конечными продуктами жизнедеятельности кишечной микрофлоры, но для
организма человека эти кислоты являются дополнительным источником энергии
(энергетическая ценность этих кислот показана в таблице 1). За счет микрофлоры
толстого кишечника организм человека получает 6-9 % от общей потребности в
энергии. Эта энергия образуется в основном за счет пищевых волокон, которые не
расщепляются пищеварительными ферментами, но используются микрофлорой.
Функции толстого кишечника:
Всасывание воды (составляет 0,4-0,5 л/сутки). Недостаточное содержание
пищевых волокон в остатках пищи приводит к чрезмерному обезвоживаю не
переваренных компонентов, что приводит к атонии кишечника (запор). Атония
является причиной отравления организма. Поэтому необходимо потреблять не менее
25 г пищевых волокон в сутки, которые обладают высокой влагоудерживающей
способностью.
Извлечение некоторых продуктов обмена - соли, глюкозы, некоторых
витаминов и аминокислот.
Выведение не перевариваемых остатков пищи. В толстых кишках в результате
всасывания воды происходит постепенное формирование каловых масс, которые
накапливаются в сигмовидной кишке. При опорожнении кишечника они
выделяются из организма через прямую кишку.
Угнетение посторонней патогенной микрофлоры собственной полезной
микрофлорой. Молочнокислые бактерии, присутствующие в кисломолочных
продуктах, могут существовать и в кишечнике человека. Они выделяют значительно
меньше ядовитых веществ, чем обычные кишечные (большей частью гнилостные)
микроорганизмы. Более того, молочнокислые бактерии уничтожают гнилостные
микроорганизмы кишечника, выделяющие наибольшее количество ядовитых
веществ.
Синтез фолиевой (витамин В9) и пантотеновой кислот (витамин В3), биотина
(витамин Н) и филлохинона (витамина К).
Метаболизм желчных кислот с образованием, в отличие от патогенной
микрофлоры, нетоксичных метаболитов.
Утилизация в качестве питательного вещества некоторых токсичных для
организма продуктов пищеварения.
Стимуляция защитной функции организма (иммунитет).
Пять последних функций выполняет собственная микрофлора кишечника.
Таким образом, в каждом отделе ЖКТ перевариваются разные виды
макронутриентов (рисунок 37).
Рисунок 37 – Переваривание макронутриентов в отделах ЖКТ
Переваривание белка:
гастриксин гастриксин гастриксин химотрипсин карбоксипептидазы
пепсин пепсин пепсин трипсин аминопептидазы
белок → альбумозы → пептоны → полипептиды → олигопептиды →
дипептидазы
дипептиды → α-аминокислоты
Переваривание углеводов (например, гидролиз крахмала):
амилаза амилаза мальтаза
крахмал → декстрины → мальтоза → 2 α-глюкоза
Переваривание жиров:
липаза липаза
триацилглицерин → диацилглицерин + жирная кислота →
липаза
моноацилглицерин + жирная кислота → глицерин + жирная кислота
Контрольные вопросы
1. Что такое пищеварение?
2. Какое пищеварение называют полостным?
3. Какое пищеварение называют мембранным? В каком отделе
желудочно-кишечного тракта оно осуществляется?
4. Назовите основные полости желудочно-кишечного тракта.
5. Перечислите отделы тонкого кишечника.
6. Перечислите отделы толстого кишечника
7. Как называются ферменты, способствующие гидролизу белков?
Перечислите их.
8. Как называются ферменты, способствующие гидролизу углеводов?
Перечислите их.
9. Как называются ферменты, способствующие гидролизу жиров?
10. Чему равно значение рН в ротовой полости?
11. Какие ферменты содержатся в слюне?
12. Какие пищеварительные процессы протекают в ротовой полости?
13. Назовите значение рН в желудке.
14. Какие ферменты содержатся в желудочном соке?
15. Какие пищеварительные процессы протекают в желудке?
16. Перечислите функции соляной кислоты в желудочном соке.
17. Назовите значение рН в кишечнике.
18. Какие ферменты активны в кишечнике?
19. Какие пищеварительные процессы протекают в тонком кишечнике?
20. В чем заключается значение желчи?
21. Назовите функции толстого кишечника.
22. Какие функции в толстом кишечнике выполняет кишечная микрофлора?
Исследование, описанное в статье про пищеварение, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое пищеварение и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Пищевая химия
Ответы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.
Комментарии
Оставить комментарий
Пищевая химия
Термины: Пищевая химия