Пищеварение – совокупность процессов, обеспечивающих механические измельчение и химическое расщепление пищевых веществ на компоненты, лишенные видовой специфичности, пригодные к всасыванию из пищеварительного тракта в кровь и лимфу, участию в обмене веществ и энергии.
Типы пищеварения
Внеклеточное (дистантное) пищеварение – основной вид пищеварения.Здесь синтезированные секреторными клетками ферменты выделяются во внеклеточную среду, где реализуется их гидролитический эффект (т.е. расщепление происходит с присоединением воды). Секреторные клетки располагаются далеко от полостей.
Внутриклеточное – нерасщепленные или частично расщепленные вещества проникают внутрь клетки, где подвергаются гидролизу ферментами цитоплазмы. Внутриклеточное пищеварение может происходить в пищеварительных вакуолях или с участием лизосом.
Мембранное – это тип пищеварения, осуществляющееся с участием ферментов, локализованных на структуре клеточной мембраны и ее дериватов.
Питательные вещества – жизненно необходимые составные части пищи используемые организмом как пластический материал для построения живых клеток и служащие источником энергии, необходимой для жизнедеятельности.
Пищевые продукты – продукты животного и растительного происхождения, используемые в обработанном виде в питании человека.
Пищеварительные ферменты
Ферменты – белковые вещества, играющие роль высокоспецифичных катализатора, представляемые живыми клетками. Имеют молекулярную массу от 10 тыс. до 1 млн и более дальтонов. В состав ферментов может входить небелковая часть – коферменты – ионы металлов, небольшие органические молекулы типа витаминов и т.п. Ферменты увеличивают скорость химической реакции в млн или в млрд раз: например, уреаза (рН = 8,0 и 20 °С) ускоряет гидролиз мочевины в 1014 раз.
Классификация ферментов
Каждому ферменту присваивается четырехзначный код:
– первая цифра обозначает класс фермента;
– вторая цифра обозначает подкласс фермента;
– третья цифра обозначает подподкласс фермента;
– четвертая цифра обозначает порядковый номер фермента в подподклассе.
Все ферменты ЖКТ относятся к классу «гидролазы» (проходит расщепление с участием Н2О). Ферменты пищеварительной системы находятся в самой системе ЖКТ человека, а также к ним относятся внутриклеточные ферменты лизосом.
По субстратной специфичности пищеварительные ферменты делятся на:
– протеазы (пептидазы) – расщепляющие белки до коротких пептидов и аминокислот;
– липазы – расщепляющие липиды (жиры) до жирный кислот и глицерина;
– карбогидразы – гидролизируют углеводы (крахмал, сахарозу) до простых сахаров (глюкозы);
– нуклеазы – расщепляющие нуклеотидные кислоты до нуклеотидов.
Основные стадии переработки пищи
1 – Ротовая полость
Пищеварение начинается в ротовой полости: механическое измельчение путем жевания и первоначальной химической обработки под действием слюны, которая смачивает пищеварительную массу, обеспечивая формирования пищевого комка. Слюнные железы секретируют в полости рта α-амилазу, которая расщепляет высокомолекулярный крахмал до коротких фрагментов и до отдельных растворимых сахаров (декстринов, мальтозы, мальтриозы).
Глотание запускает машину по переработке пищи. Когда глотаем, то рефлексы не дают нам дышать – небо поднимается и отводится надгортанник.
Три пары слюнных желез вырабатывает ежедневно 1 л слюны.
2 – Пищевод
Проглатываемая пища поступает в пищевод – мышечную трубку, стенки которой сокращаются и продвигают пищевой комок (перельстатикой).
3 – Желудок
Затем пища поступает через пищевод в желудок. Желудок – мышечный мешок по обработке пищи, там растворяется и расщепляется пищевой комок, пропитываясь кислым желудочным соком. В желудке происходит гидролиз пищевых белков пепсином (рН = 1,5 – 2,5) и гастриксином (рН = 3,0).
В полости желудка из неактивного пепсиногена под действием соляной кислоты НСl образуется активный пепсин. Соляная кислота облегчает гидролиз белков благодаря денатурирующего действия, вызывает их набухание, что приводит к увеличению контакта с ферментами. НСl оказывает также бактерицидный эффект, способствует усвоению железа Fe, стимулирует деятельность нижерасполагающих отделов ЖКТ, а именно секрецию гормонов их стенок. Кроме того, соляная кислота вызывает денатурацию α-амилазы, находящаяся в небольшом количестве в желудке.
Для защиты стенок желудка от агрессивной кислотной среды клетки слизистой вырабатывают муцин (гликопротеид) и ионы бикарбоната.
Фермент желатиназа расщепляет желатин и коллаген, основные протеагликаны мяса.
4 – Тонкий кишечник
Далее пища поступает в тонкий кишечник, среда которая нейтральная и слабощелочная. Там нерасщепленные белки и пептиды гидролизируются протеазами поджелудочного сока:
– трипсином (аналог пепсина, только дествует в 12-перстной кишке);
– химотрипсином (расщепляет белки);
– карбоксипептидазой (расщепляет пептидную связь в аминокислотах по связи С=О);
– эластазой (расщепляет эластин – белок соединительной ткани).
В тонком кишечнике, помимо всего прочего, происходит расщепление жиров с помощью желчи, выделяемой печенью. Желчь эмульгирует липазу поджелудочной железы, которая гидролизирует жиры на триглицериды, ди- и моноглицириды, незначительное количество жирных кислот и глицерин.
Далее остатки пищи перевариваются с помощью мембранного пищеварения посредством выделения: α-амилазы (выделяемая поджелудочной железой), липазы, трипсина и др. ферментов поджелудочного сока. Кроме того, в этом переваривании принимают участия ферменты кишечного сока: γ-амилаза, олиго- и дисахаридазы, тетра-, три- и дипептидазы, аминопептидаза, щелочная фосфитаза и ее изомеры.
Основным образуемым моносахаридом здесь является глюкоза: она постоянно извлекается из русла крови клетками, в которых происходит ее окисление в аэробных условиях (при наличии кислорода) до конечных продуктов: СО2 и Н2О. В анаэробных условиях (в отсутствии кислорода) глюкоза распадается до молочной кислоты:
Когда ткань снабжается кислородом, то молочная кислота превращается в пировиноградную.
Кишечный сок – секрет желез слизистой оболочки кишечника. Секретируется он либеркюновыми железами (трубчатое углубление эпителия слизистой оболочки кишечника) и выделяется ими в тонкий кишечник. Кишечный сок состоит из 2,5 % твердых веществ, белков (свертывающихся от жара), ферментов и солей (особенно соды, придающей соку щелочную среду). При попадании к кишечному соку кислот он закипает, и образуются пузырьки углекислот.
Брункеровы железы – трубчатые железы 12-перстной кишки, принимающие участие в продуцировании кишечного сока, а именно муцина (близок к муцину желудочного сока) с рН = 7-8. Этот секрет нейтрализует кислоты желудочного сока, защищая слизистую оболочку тонкой кишки.
