Пищеварительная система и обмен веществ: ферменты, этапы расщепления нутриентов

Пищеварение — механическое измельчение и химическое ферментативное расщепление макромолекул пищи (белков, жиров, углеводов) на мономеры, способные всасываться в кровь и лимфу.

Ротовая полость:

• Зубы (32 постоянных зуба у взрослого: 8 резцов, 4 клыка, 8 премоляров, 12 моляров) — измельчают пищу;

• Слюнные железы (околоушные, поднижнечелюстные, подъязычные) выделяют слабощелочную слюну (pH 7.4-7.8);

• Ферменты слюны:

1. Амилаза (птиалин) — начинает первичное расщепление крахмала до дисахарида мальтозы;

2. Мальтаза — расщепляет мальтозу до глюкозы;

3. Лизоцим — бактерицидный фермент, разрушающий клеточные стенки микроорганизмов;

4. Муцин — слизистый белок, склеивающий пищевой комок для легкого проглатывания.

Желудок — мешковидное мышечное расширение ЖКТ емкостью 1.5-3 л. В слизистой оболочке желудка залегают миллионы трубчатых желез трех типов:

• Главные клетки — вырабатывают профермент пепсиноген;

• Обкладочные (париетальные) клетки — секретируют концентрированную соляную кислоту (HCl, обеспечивая pH 1.5-2.0);

• Добавочные клетки — выделяют защитную слизь, предохраняющую эпителий желудка от самопереваривания.

Функции соляной кислоты:

1. Активирует неактивный пепсиноген, превращая его в активный протеолитический фермент пепсин;

2. Создает оптимальную кислую среду (pH 1.5-2.0) для действия пепсина;

3. Денатурирует белки пищи, облегчая их расщепление;

4. Обладает мощным бактерицидным действием, уничтожая патогенную микрофлору;

Пепсин расщепляет сложные полипептидные цепи белков на более короткие пептиды (альбумозы и пептоны).

Двенадцатиперстная кишка — ключевой химический перекресток пищеварения, куда открываются протоки двух крупнейших желез:

• Поджелудочная железа выделяет щелочной панкреатический сок (pH 7.8-8.4), нейтрализующий кислый химус желудка. Ферменты панкреатического сока расщепляют ВСЕ классы нутриентов:

1. Трипсин и химотрипсин — дорасщепляют пептиды до аминокислот;

2. Панкреатическая липаза — расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты;

3. Панкреатическая амилаза и мальтаза — расщепляют полисахариды до моносахаридов (глюкозы);

4. Нуклеазы — расщепляют ДНК и РНК до нуклеотидов;

• Печень — главная метаболическая фабрика организма: непрерывно вырабатывает желчь, депонирующуюся в желчном пузыре. ЖЕЛЧЬ НЕ СОДЕРЖИТ ФЕРМЕНТОВ! Функции желчи: эмульгирует нерастворимые капли жира на микроскопические мицеллы, резко увеличивая площадь контакта для липазы, активирует панкреатическую липазу, стимулирует моторику кишечника и подавляет гнилостную флору.

Тонкий кишечник (тощая и подвздошная кишки, длина 5-6 м) идеально приспособлен для полостного, пристеночного (мембранного) пищеварения и всасывания:

• Слизистая собрана в круговые складки, усеянные миллионами микроскопических пальцевидных выростов — кишечных ворсинок (до 3000 на 1 см²), покрытых щеточной каемкой микроворсинок. Это увеличивает площадь всасывания до 250-300 м²;

• Строение ворсинки:

1. Внутри проходит слепо заканчивающийся лимфатический капилляр (млечный синус) и сеть кровеносных капилляров;

2. Продукты расщепления углеводов (ГЛЮКОЗА) и белков (АМИНОКИСЛОТЫ) всасываются непосредственно В КРОВЬ капилляров ворсинки и направляются по воротной вене в печень для детоксикации и депонирования;

3. Продукты расщепления жиров (глицерин и жирные кислоты) в эпителии ворсинки ресинтезируются в специфические жиры организма человека и всасываются В ЛИМФУ.

Обмен веществ (метаболизм) состоит из взаимосвязанных процессов ассимиляции (синтез структур организма с затратой АТФ) и диссимиляции (окислительный распад нутриентов с выходом энергии):

• 1 г белков при окислении выделяет 17.2 кДж (4.1 ккал);

• 1 г углеводов выделяет 17.2 кДж (4.1 ккал) — главный экспресс-источник энергии;

• 1 г липидов (жиров) выделяет 38.9 кДж (9.3 ккал) — самый энергоемкий резерв.

Витамины — незаменимые низкомолекулярные органические регуляторы, входящие в состав активных центров коферментов:

• Водорастворимые: C (аскорбиновая кислота — дефицит вызывает цингу), B₁ (тиамин — дефицит вызывает болезнь бери-бери), B₁₂ (цианокобаламин — дефицит вызывает анемию);

• Жирорастворимые: A (ретинол — «куриная слепота» / гемералопия при гиповитаминозе), D (кальциферол — рахит у детей при дефиците солнца и Ca), E (токоферол), K (филлохинон — коагуляция крови).