Физиология пищеварения

Физиология пищеварения

25

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
• Секреторная функция желудка
• Регуляция желудочной секреции
• 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
• Витамины
• Некоторые практические рекомендации

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

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. КС - кровеносные сосуды

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

Передвижение пищевого комка (химуса) по желудочно-кишечному тракту - процесс, который осуществляется на оральном и аборальном концах с участием произвольных поперечно-полосатых мышц, а на остальных этапах - с участием гладкой мускулатуры.

СЕКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ЖКТ

Секреция различных соков, слюны - важнейшая функция ЖКТ. Слюнные железы, панкреатическая железа - это обособленные железы, в которых вырабатываются секреты. Эти секреты идут в полость ЖКТ. Существует множество железистых клеток, которые находятся в толще слизистой ротовой полости, желудка, тонкого и толстого кишечника, в которых осуществляется секреция, продукты которой выделяются в полость ЖКТ через специальные мелкие выводные протоки. Секреция в ЖКТ обеспечивает наличие в секретах гидролитических ферментов, создание оптимальной рН среды, наличие защитных факторов (слизь, бактерицидные вещества). Секреторные клетки ЖКТ выполняют и роль экскреторных структур.

Пищеварение в различных отделах пищеварительного тракта. Пищеварение в полости рта

Здесь имеются три большие парные слюнные железы - околоушная (продуцирует серозную слюну, богатую ферментами, но с малым содержанием слизи - муцина), подъязычная и подчелюстная (обе смешанные, продуцируют серозную и слизистую слюну) и масса мелких слюнных желез, расположенных в слизистой ротовой полости. В сумме за сутки выделяется 0,5-2 литра, из них 30% приходится на долю околоушной железы. Так как слюнные железы являются также и органами выделения, то в слюне всегда имеются продукты, выводимые пачками и другими органами выделения: мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатинин, их уровень существенно повышается при нарушении функции почек. В слюне содержатся муцин, лизоцим (мурамидаза), различные гидролазы: альфа-амилаза (расщепляет крахмал до декстринов и мальтазы) и альфа-глюкозидаза, или мальтаза. Эти ферменты при рН 6,8-7,4 способны начать гидролиз углеводов. Слюна также содержит про теазы: катенсин, гландулаин, саливаин, липазу, щелочную и кислую фосфатазы, РНК-азу, нуклеазы.

Регуляция слюноотделения - это сложнорефлекторный процесс, совокупность безусловных и условных рефлексов. Раздражение рецепторов ротовой полости, также как и органов обоняния, зрения вызывает активацию центров, регулирующих слюноотделение. Центр слюноотделения - это совокупность нейронов коры, подкорковых образований, гипоталамуса, продолговатого и спинного мозга.

Секреторная функция желудка

За сутки выделяется 2-2,5 литра. Натощак секретируется незначительное количество (вариант запального сока). В момент начала приема пищи и после тою, как пища попала в желудок, секреция желудочного сока постепенно возрастает и держится на сравнительно высоком уровне 4-6 часов от момента приема нищи. Наибольшее количество желудочного сока выделяется на белковую пищу, меньше - на углеводную и еще меньше - на жирную. Следовательно, характер выделения желудочного сока и его объем зависят от вида и объема пищи.

В норме желудочный сок богат ионами водорода, поэтому его рН = 1,5-1,8. Это обусловлено содержанием в соке соляной кислоты.

Помимо HCI, желудочный сок содержит воду (995 г/л), хлориды (5-б г/л), сульфаты, фосфаты, бикарбонаты, ионы натрия, калия, кальция. Главным компонентом являются ферменты - пепсины (около 8 видов), гидролизующие белки до крупных полипептидов, липаза (она здесь неактивна) и, конечно, муцин, благодаря которому организуется слизистый барьер - важнейший механизм, предотвращающий разрушение слизистой желудка под влиянием HCl и пепсинов.

Основное назначение желудочного сока - это обезвреживание пищи за счет разрушения микроорганизмов с помощью HCl, подготовка белков к гидролизу путем денатурации под влиянием HCl, первичный гидролиз белков с помощью пепсинов, которые активируются HCI (возникают из пенсиногенов). Осуществление депонирующей функции желудка невозможно при отсутствии HCl.

Регуляция желудочной секреции

Центр регуляции желудочной секреции - это совокупность нейронов, локализованных в коре больших полушарий, гипоталамусе и в продолговатом мозге, где они представлены нейронами вагуса.

Сок поджелудочной железы

За сутки вырабатывается 1,5-2,5 литра сока. С момента начала пищеварения и в течение 4-6 часов происходит интенсивное выделение этого сока, в дальнейшем (если нет следующего приема) интенсивность секреции снижается. Количество сока и его состав зависят от вида пищи. Имеется четкая зависимость - меняется рацион, меняется состав сока.

Сок имеет щелочную среду: рН = 7,5-8,8. Это обеспечивается огромным количеством бикарбонатов. Помимо бикарбонатов сок имеет набор всех гидролаз: амилаза, мальтаза, инверта-за, липаза, протеазы (трипсиноген, химотрипсиноген), проэластаза, аминопептидаза, кар-боксипептидазы А и В, дипептидазы, нуклеазы, фосфолипаза А, эстераза.

Кишечный сок

За сутки продуцируется около 2,5 л кишечного сока, принимающего участие в полостном гидролизе белков, углеводов, жиров.

В 12-перстной кишке продукция осуществляется за счет бруннеровых желез, расположенных в криптах, а в дистальной части этой кишки и па протяжении тощей и частично подвздошной - за счет либеркюновых желез, рН сока = 7,2-8,6. В нем присутствуют свыше 20 различных видов ферментов, в том числе протеазы (карбоксипсптидазы, аминопептидазы, дипсптидазы), амилаза, мальтаза, инвертаза, липаза.

В регуляции кишечного сокоотделения влияние ЦНС, вагуса, симпатических волокон выражено слабо.

Ведущее место принадлежит местным механизмам, в том числе местным рефлекторным дугам и гормонам. За счет рецепции содержимого кишечника, в том числе за счет определения продуктов гидролиза, рН, температуру, возникают местные и активизируется продукция гормонов, что, в конечном итоге, и усиливает продукцию сока.

Печень

Печень контролирует различные функции в организме.

Функции печени

В полость двенадцатиперстной кишки печень выделяет желчь.

Функции желчи:

эмульгирует жиры в 12-перстной кишке, растворяет продукты гидролиза жиров;

способствует всасыванию и ресинтезу триглицеридов (участвует в образовании мицелл и хиломикронов);

повышает активность ферментов панкреатического сока, особенно липазы;

усиливает гидролиз и всасывание белков и углеводов;

стимулирует желчеобразование (холерез);

стимулирует желчевыделение (холекинез);

стимулирует моторную деятельность тонкого кишечника;

стимулирует пролиферацию и слущивание энтероцитов;

инактивирует пепсин в 12-перстной кишке;

оказывает бактерицидное действие.

Образование и состав желчи. За сутки секретируется 500-1500 мл желчи. Ее образование происходит в гепатоцитах. Желчь содержит три ингредиента:

1) желчные кислоты,

2) желчные пигменты,

3) холестерин.

Желчные кислоты. В печени из холестерина образуются хенодезоксихолевая и холевая кислоты. Их называют первичными желчными кислотами. После выведения желчи в кишечник из этих кислот под влиянием микроорганизмов образуются более 20 различных вторичных желчных кислот.

Желчные пигменты. (билирубин).

Холестерин. До 80% холестерина, содержащегося в организме, синтезируется в гепатоцитах, 10% его образуется в клетках тонкого кишечника и около 5% - в клетках кожи. В среднем за сутки синтезируется около 1 г холестерина. Если с пищей поступило много холестерина (2-3 г), то синтез собственного холестерина почти полностью прекращается.

Ежесуточно с пищей поступает около 0,5 г холестерина. Сюда же, в кишечник, поступает с желчью около 1,5-2,0 г холестерина. Он необходим для образования мицелл, хиломикронов, синтеза стероидных гормонов.

Непищеварительные функции печени

Печень выполняет множество важных для организма функций.

Страницы: 1, 2