Пищеварение и транспорт питательных веществ

Пищеварение представляет собой сложный процесс, при котором пища в пищеварительном тракте подвергается физическим и химическим изменениям, способствующим всасыванию питательных веществ в кровь.

Физические изменения пищи заключаются в ее измельчении, перемешивании, набухании, частичном растворении, образовании суспензий и эмульсий.

Химические изменения связаны с рядом последовательных стадий расщепления основных нутриентов (белков, жиров, углеводов).

Пищеварительные ферменты человека

Процесс разрушения природных полимеров осуществляется в организме путем ферментативного гидролиза с помощью пищеварительных ферментов – гидролаз. Деполимеризуются только макронутриенты.

В этом процессе участвует три группы гидролаз: протеазы – участвуют в гидролизе белка, липазы – в гидролизе жира, амилазы - расщепляют углеводы.

Ферменты образуются в специальных секреторных клетках пищеварительных желез и поступают внутрь пищеварительного тракта вместе со слюной, желудочным, поджелудочным и кишечным соком.

Пищеварительный тракт человека включает: ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, двенадцатиперстную кишку (верхняя часть тонкого кишечника), тонкий и толстый кишечник.

Перемещаясь по пищеварительному тракту, пищевые вещества последовательно подвергаются действию различных ферментов и в конечном итоге, в основном, расщепляются до минимальных размеров.

Процесс пищеварения может осуществляется тремя способами: основным является внеклеточное (полостное) переваривание, происходящее главным образом в пищеварительном тракте. Вместе с ним в организме осуществляется внутриклеточное и пристеночное (мембранное) пищеварение, которое происходит на внутренней поверхности тонкой кишки.

Основные этапы переваривания и всасывания

1. В ротовой полости основным процессом переработки пищи являются механические (измельчение) и коллоидные (смачивание слюной и набухание) процессы. В результате этих процессов из пищи формируется пищевой комок. Помимо этих процессов здесь начинаются и химические процессы. В слюне человека (рН слюны близка к нейтральной) содержатся ферменты, расщепляющие углеводы. Но в ротовой полости крахмал не расщепляется до глюкозы, т.к. пища находится здесь короткое время, поэтому образуется слизь, состоящая из мальтозы, глюкозы, олигосахаридов.

Продолжительность переработки пищи в ротовой полости составляет 15 – 18 секунд.

Пищевой комок с корня языка через глотку и пищевод попадает в желудок.

2. В желудке пищеварение продолжается в течение 6 – 12 часов.

Здесь происходят коллоидные (смачивание, набухание), физико-химические (проникновение желудочного сока в пищевой комок, свертывание белков, створаживания молока и др.) и химические процессы, в которых участвуют ферменты желудочного сока.

Чистый желудочный сок представляет собой бесцветную прозрачную жидкость, содержащую соляную кислоту в концентрации 0,4 – 0,5% (рН 1,5 – 2,5). Соляная кислота создает среду, которая активирует кислые протеазы (пепсин и гастриксин) и способствует денатурации и набуханию белков, что облегчает их гидролиз.

В желудке работает три группы ферментов:

- ферменты слюны – амилазы, которые действуют первые 30 – 40 секунд до появления кислой среды;

- ферменты желудочного сока – протеазы (пепсин, гастриксин, желатиназа). Они расщепляют белки до полипептидов и желатина, и липазы, расщепляют жиры. Так как липазы обычно действуют только на эмульгированные жиры в слабощелочной среде, продолжительность и активность их действия невелика. Продуктами деполимеризации жиров являются ацилглицерины.

3. В кишечнике содержимое желудка переходит после того, как консистенция пищи становится жидкой или полужидкой. Верхняя часть тонкого кишечника называется двенадцатиперстной кишкой. В ней пища подвергается действию поджелудочного сока, который содержит комплекс ферментов и бикарбонаты, создающие слабо щелочную среду (рН 7,8 – 8,2). Кроме того, на пищу действует желчь и кишечный сок, находящийся в слизистой оболочке кишки.

А) По мере поступления поджелудочного сока в двенадцатиперстную кишку идет нейтрализация соляной кислоты и повышение значения рН. У человека рН среды в двенадцатиперстной кишке колеблется от 4,0 до 8,5. Здесь работают ферменты поджелудочного сока: протеазы (трипсин, химотрипсин, аминопептидазы, карбоксипептидазы), липазы, эмульгированные желчными кислотами, амилазы, а также рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, расщепляющие РНК и ДНК.

Секреция поджелудочного сока начинается через 2 – 3 минуты после приема пищи и продолжается 6 – 14 часов.

Б) Помимо поджелудочного сока в двенадцатиперстную кишку из желчного пузыря поступает желчь, которую вырабатывают клетки печени. Она имеет слабощелочную рН и начинает поступать через 5 – 10 минут после приема пищи. Суточное выделение желчи 500 – 700 мл.

Желчь повышает активность липазы, эмульгирует жиры, что способствует их лучшему взаимодействию с липазой, усиливает перистальтику кишечника, участвует во всасывании жирных кислот.

В) Кишечный сок, содержит фермент энтерокиназу, который активирует все протеолитические ферменты, содержащиеся в поджелудочном соке в неактивной форме. Кроме этого, в кишечном соке содержатся ферменты, расщепляющие дисахариды до моносахаридов.

Из двенадцатиперстной кишки пища попадает в тонкий кишечник. В этом участке пищеварительной системы завершается расщепление основных компонентов пищи.

Кроме полосного пищеварения в полости тонкого кишечника начинаются процессы пристеночного переваривания, которое осуществляется теми же ферментами, но находящимися на внутренней поверхности тонкой кишки. Длина тонкого кишечника 4 – 4,5 м, площадь поверхности 180 м².

Эффективное всасывание образовавшихся низкомолекулярных соединений обеспечивается за счет того, что на внутренней поверхности кишечника расположено множество складок с большим количеством выступов – ворсинок. Каждая ворсинка покрыта эпителиальными клетками, несущими многочисленные микроворсинки.

Через поверхность ворсинок продукты переваривания транспортируются в эпителиальные клетки, а из них в капилляры кровеносной системы и в лимфатические сосуды, расположенные в стенках кишечника.

За один час в тонком кишечнике может всасываться до 2 – 3 л жидкости, содержащей растворенные питательные вещества.

В толстом кишечнике, длина которого 1,5 – 4,0 м, всасывание пищевых веществ продолжается, но оно не велико и составляет 0,4 – 0,5 л в сутки. Здесь в основном всасывается вода, благодаря чему в организме сохраняется определенный уровень вводно-солевого обмена.

Толстый кишечник – место обитания различных микроорганизмов, которые используют для своего питания непереваренные остатки пищи человека.

Основные функции микрофлоры связаны:

1. С защитой организма от болезнетворных микроорганизмов;

2. Синтезом некоторых витаминов (В₆, К, пантотеновая кислота);

3. Участвуют в кругообмене стероидных гормонов.

Кроме того, доказано, что микрофлора толстого кишечника снабжает организм человека определенным количеством энергии (6 – 9% от общей потребности) в виде выделенных в полость кишечника и всасываемых в кровь, так называемых летучих жирных кислот, которые являются конечными продуктами жизнедеятельности кишечной микрофлорой. Эта энергия образуется главным образом за счет пищевых волокон, которые не расщепляются организмом человека, но используются микрофлорой кишечника.