Физиология пищеварения. Сущность процессов, происходящих в желудочно-кишечном тракте

Содержание

Физиология пищеварения. сущность процессов, происходящих в желудочно-кишечном тракте

Типы пищеварения

Всасывание

Регуляция всасывания

Этапы гидролиза и всасывания углеводов

Гидролиз белков

Гидролиз жиров

Моторика и секреция в пищеварительном  тракте, передвижение химуса

Пищеварение в различных отделах  пищеварительного тракта. Пищеварение  в полости рта

Желудочный сок

Сок поджелудочной железы

Кишечный сок

Печень

Непищеварительные функции печени

Физиология питания

Энергетическая ценность продуктов  питания

Защитные компоненты пищевых продуктов

Компоненты пищи, неблагоприятно влияющие на организм

 

 

 

Сущность пищеварения заключается  в том, что после необходимой  механической обработки, т.е. размельчения и растирания пищи во рту, желудке  и в тонком кишечнике происходит гидролиз белков, углеводов и жиров. Он проходит в два этапа - вначале  в полости пищеварительного тракта происходит разрушение полимера до олигомеров, а затем - в области мембраны энтероцита (пристеночное, или мембранное пищеварение) - происходит окончательный гидролиз до мономеров - аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, моноглицеридов. Молекулы-мономеры с помощью специальных механизмов всасываются, т.е. реабсорбируются через апикальную поверхность энтероцитов и переходят в кровь или лимфу, откуда поступают в различные органы, проходя первоначально через систему воротной вены печени.

 

Типы пищеварения

В зависимости от происхождения  гидролитических ферментов различают:

 

1) собственное пищеварение - оно  идет за счет ферментов, вырабатываемых  человеком или животным;

 

2) симбионтное - за счет ферментов симбионтов, например, ферментов микроорганизмов, населяющих толстый кишечник;

 

3) аутолитическое - за счет ферментов, вводимых вместе с пищей. Это, например, характерно для молока матери, в нем содержатся ферменты, необходимые для створаживания молока и гидролиза его компонентов. У взрослого человека главное значение в процессах пищеварения имеет собственное пищеварение.

 

 

В зависимости от локализации процесса гидролиза питательных веществ  различают:

 

1) внутриклеточное и 2) внеклеточное  пищеварение, причем внеклеточное  делится на: а) дистантное, или полостное, и б) контактное, или пристеночное, пищеварение.

 

Внутриклеточное пищеварение представляет собой процесс, происходящий внутри клетки. Как правило, внутриклеточное пищеварение осуществляется с помощью гидролаз, расположенных в лизосомах. В процессе собственного (истинного) пищеварения у человека основная роль принадлежит полостному и пристеночному пищеварению.

 

Полостное пищеварение. Оно совершается  в различных отделах ЖКТ, начиная  с ротовой полости, но его выраженность различна.

 

Пристеночное (мембранное) пищеварение. Пристеночное пищеварение осуществляется на апикальной поверхности энтероцита. Здесь, в его мембране, встроены ферменты-гидролазы, которые совершают окончательный гидролиз питательных веществ, например, мальтаза, расщепляющая мальтозу до двух молекул глюкозы, инвертаза, расщепляющая сахарозу до глюкозы и фруктозы, дипептидазы.

 

Всасывание

Всасывание питательных веществ  является конечной целью процесса пищеварения. Этот процесс осуществляется на всем протяжении ЖКТ - от ротовой полости до толстого кишечника, но его интенсивность различна: в ротовой полости, в основном, всасываются моносахариды, некоторые лекарственные вещества, например, нитроглицерин; в желудке, в основном, всасываются вода и алкоголь; в толстом кишечнике - вода, хлориды, жирные кислоты; в тонком кишечнике - все основные продукты гидролиза. В 12-перстной кишке всасываются ионы кальция, магния, железа; в этой кишке и в начале тощей кишки идет преимущественно всасывание моносахаридов, более дистально происходит всасывание жирных кислот, моноглицеридов, а в подвздошной кишке - всасывание белка, аминокислот. Жирорастворимые и водорастворимые витамины всасываются в дистальных участках тощей кишки и в проксимальных участках подвздошной.

 

 

Регуляция всасывания

 

Она осуществляется за счет изменений  процессов кровотока через слизистую  кишечника, желудка, лимфотока, энергетики, а также за счет синтеза "транспортеров" (насосов и специфических переносчиков).

 

При усилении функциональной активности ЖКТ он может возрастать в 8-10 раз. Это способствует не только увеличению продукции пищеварительных соков, моторной активности, но и повышает процесс всасывания.

 

Интенсивность кровотока и, особенно, лимфотока может также регулироваться за счет сократительной активности ворсинки: имеющиеся в ней ГМК при выделении в кровь интестинальных гормонов активируются и вызывают периодическое сокращение ворсинки, происходит выдавливание содержимого кровеносного и лимфатического сосудов, что способствует удалению нутриентов от энтероцита. Считается, что таким гуморальным веществом является вилликинин, продуцируемый в тонком кишечнике.

 

Активность продольной и циркулярной  мускулатуры тонкого кишечника  способствует перемешиванию химуса, созданию оптимального внутрикишечного  давления - все это тоже облегчает  процесс всасывания. Поэтому все  факторы, положительно влияющие на моторную активность кишечника, повышают эффективность  всасывания.

 

Этапы гидролиза и всасывания углеводов

 

С пищей за сутки организм получаст около 400 г углеводов. Это полисахариды: крахмал, гликоген, целлюлоза, пектиновые вещества, декстрины, декстраны; дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза; моносахариды: глюкоза, фруктоза, галактоза, ксилоза, арабиноза. Однако не все эти углеводы усваиваются организмом, так как не ко всем из них имеются необходимые глюкозидазы, или карбогидразы. Хорошо усваиваются глюкоза, сахароза, мальтоза, галактоза, лактоза, рафиноза (трисахарид), инулин, крахмал, декстрины. Не усваиваются целлюлоза, пектиновые вещества, декстраны (у коров целлюлоза в рубце под влиянием микроорганизмов разлагается до глюкозы и потому используется организмом, у человека в толстом кишечнике под влиянием микроорганизмов целлюлоза разлагается не до глюкозы, а до летучих жирных кислот - уксусной, пропионовой, масляной). Наиболее распространенный продукт питания - сахар. Он представляет собой 99,8% р-р сахарозы (димер глюкоза+фруктоза). Сладость углеводов различна. Если сладость сахарозы принять за 100 единиц, то относительная сладость фруктозы - 173 ед., глюкозы - 74, сорбита - 48, ксилозы -40, мальтозы -32, галактозы -32, рафинозы - 23, лактозы - 16.

 

 Гидролиз углеводов проводится  с участием таких ферментов  как альфа-амилаза, мальтаза, инвертаза, изомальтаза, лактаза, трегалаза. Альфа-амилаза секретируется слюнными железами, панкреатической железой, кишечными железами, а также энтероцитами, принимающими участие в пристеночном пищеварении.

 

 

Гидролиз белков

 

В среднем ежесуточный прием  белка должен составлять 80-100 г, из них  до 30 - белки животного происхождения. Основные источники белка - это мясные, рыбные, молочные и зернобобовые продукты. Больше всего белка содержится в  сырах (25%), горохе и фасоли (22-23%), в  различных видах мяса, рыбы и птицы (16-20%), в яйцах (13%), жирном твороге (14%), макаронах (10-11%), пшеничном хлебе (8%), молоке (2,9%). В белках пищевых продуктов  имеется около 80 различных аминокислот, но основная их масса - это 20 аминокислот, из которых 8 являются незаменимыми (они  не синтезируются в организме  человека и потому обязательно должны содержаться в пищевых продуктах). К ним относятся валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, фенилаланин, триптофан.

 

При температурной обработке белок  денатурирует, и это способствует его перевариванию в ЖКТ. Однако следует иметь в виду, что при  длительной или высокотемпературной  обработке, например, жарений часть  белка вступает в реакцию с  углеводами и другими веществами, и образуются меланоиды, которые не усваиваются организмом. Следовательно, нерациональная

кулинарная обработка белков может  снизить биологическую ценность этих компонентов пищи.

 

 

Гидролиз белков.

Гидролиз белков происходит под  влиянием ферментов - пептидгидролаз.

В желудочном соке содержится соляная  кислота, создающая высокую концентрацию ионов водорода и вызывающая денатурацию  белка, что повышает его гидролиз. HCI также активирует ферменты желудочного  сока. В составе желудочного сока содержатся пепсины - 8 типов. Ферменты вырабатываются в неактивном виде (пепсиногены), но под влиянием HCI они активируются.

 

Итак, в желудке из белков образуются полипептидные цепочки, которые  в дальнейшем под влиянием экэопептидаз (карбоксипептидаз, аминопептидаз) превращаются в дипептиды. Это происходит в 12-перстной кишке и тощей кишке. Сюда изливаются сок панкреатической железы, желчь, желудочный сок.

 

В панкреатической железе вырабатываются в неактивном виде такие ферменты как трипсиногем, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидазы А и В, аминопсптидаза. Выйдя в полость 12-перстной кишки, они активируются. Процесс начинается с активации трипсиногена. Под влиянием фермента, продуцируемого в кишечнике, - энтерокиназы (энтеропептидазы) трипсиноген переходит в трипсин. В дальнейшем под влиянием трипсина все остальные белки переходят в активную форму (химотрипсиноген → химотрипсин, прокарбоксипептидаза → карбоксипептидаза, проэластаза → эластаза). Итак, трипсин, химотрипсин, эластаза как эндопептидазы расщепляют белки, которые не расщепились пепсинами в желудке, до полипептидов, а карбоксипептидазы А и В, аминопептидаза - до пептидов и дипсптидов. В железах топкого кишечника вырабатываются, главным образом, карбоксипептидазы, аминопептидазы и дипептидазы. Все эти ферменты осуществляют внутриполостное пищеварение (гидролиз внутри кишки).

 

Гидролиз жиров

Жиры, или липиды, представлены в  пищевых продуктах в виде триглицеридов (глицерин +3 жирные кислоты), фосфолипидов (глицерин + жирная кислота + фосфорная  кислота + аминоспирты), гликолипидов (глицерин + жирная кислота + углеводы), холестерина, стероидов.

 

Гидролиз жира происходит, главным  образом, с помощью полостного пищеварения  с участием липаз и фосфолипаз. Липаза гидролизует жир до жирных кислот и моноглицерида (обычно до 2-моноглицерида).

 

Небольшое количество липазы образуется мелкими слюнными железами корня  языка (лингвальная липаза). Железы желудка тоже продуцируют липазу, однако она неактивна в кислой среде. У новорожденных липаза желудочного сока способна расщеплять молочный жир. Ведущую роль в переваривании пищевого жира играет панкреатическая липаза, а также кишечная липаза. Липазы совершают гидролиз в полости кишки, но для эффективного гидролиза поверхность жира должна быть максимальной - это достигается эмульгированием жира с помощью желчных кислот и их солей

 

 

Гидролиз жиров. С - кровеносный сосуд, ЛК - лимфатический капилляр, Г - глицерин, Ж - жирная кислота, Х - холестерин, Ф - фосфорная кислота.

 

 

ВОДА. В ЖКТ за сутки с пищей  и питьем поступает около 2-2,5 л  воды. Кроме того, в ЖКТ вода выделяется в составе соков - объемом до 6-7 литров. Итого, в полость ЖКТ поступает  до 9,5 л/сутки. Небольшое количество этой воды всасывается в желудке, большая часть - в тонком и толстом  кишечнике.

 

НАТРИЙ. Суточная потребность в  натрии составляет около 2-3 г.

 

КАЛИЙ. Суточная потребность составляет 2-3 г., столько же, сколько натрия. Концентрация калия в крови в  среднем 4,5 ммоль/л. Всасывание осуществляется в тонком и толстом кишечнике  за счет пассивного транспорта и с  помощью калий-натриевого насоса.

 

КАЛЬЦИЙ. Суточная потребность кальция  составляет 0,7-0,8 г. Всасывание кальция  происходит весьма медленно и требует  наличия специального кальциевого  переносчика ("транспортера") –  кальций-транспортирующего белка. Его  синтез контролируется рядом факторов, в том числе витамином Д.

 

МАГНИЙ. Суточная потребность в  магнии - 0,22-0,26 г. Транспортируется тем  же механизмом, что и ионы кальция. Регуляция - аналогична.

 

ЖЕЛЕЗО. В организме содержится около 3-6 г железа. Из них 800 мг способно мобилизоваться, т.е. быть использованным для синтеза железосодержащих структур, например, гемоглобина. Из 3-6 г железа 65-70% находится в составе гемоглобина  эритроцитов, около 20% в мышцах - в  составе миоглобина, 10-15% - в печени и селезенке и около 1% - в составе  геминовых ферментов и белков, содержащих негеминовое железо. В среднем за сутки в результате разрушения эритроцитов высвобождается 26 мг железа, из которых 25 мг вновь поступает на синтез гема, а 1 мг выводится, в основном, с желчью. Таким образом, необходимо потребление 1 мг железа в сутки. В тонком кишечнике, где всасывается железо, из пищи извлекается только 10% железа, поэтому суточная потребность с пищей в железе составляет 10-20 мг.

 

ЙОД, ФТОР. Потребность в йоде - 150 мг/сутки. При недостатке - развитие эндемического зоба (гипотиреоз). Потребность  во фторе 1 мг в сутки. Передозировка  наступает при поступлении 5 мг в  сутки, она вызывает интоксикацию.

 

ФОСФОР. Суточная потребность в  нем составляет 0,7-0,8 г.

 

ХЛОР. Потребность в нем составляет около 3-5 г в сутки.

 

ВИТАМИНЫ. Водорастворимые витамины всасываются в дистальном отделе тощей кишки и проксимальном  отделе подвздошной кишки, а жирорастворимые  витамины (A, D, E, K) - в средней части  тощей кишки. При этом для жирорастворимых  витаминов важно наличие желчных  кислот.

 

Моторика и секреция в пищеварительном  тракте, передвижение химуса