Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

Цель занятия: изучить процессы пищеварения.

Основные вопросы:

1 Изучить схему переваривания белков

2 Изучить схему переваривания углеводов

3 Изучить схему  переваривания жиров

4  Метаболизм макронутриентов

Задание : начертить в тетради схемы переваривания нутриентов.

Методические рекомендации к выполнению задания:

1  Схема переваривания белков

Белки пищи расщепляются ферментами в желудочно-кишечном тракте до составляющих их аминокислот:

Переваривание белков осуществляется в результате последовательного действия сначала пепсина в кислой среде желудка, а затем трипсина и химотрипсина в тонком кишечнике при рН 7-8. Далее, короткие пептиды гидролизуются под действием ферментов карбоксипептидазы и аминопептидазы до свободных аминокислот, которые проникают в капил­ляры ворсинок и переносятся кровью в печень.

Пепсин, трипсин, химотрипсин и карбоксипептидаза секретируются в желудочно-кишечный тракт в виде неактивных зимогенов. Ак­тивация пепсина в желудочном соке происходит путем автокатализа. Активация трипсина осуществляется в тонком кишечнике под дей­ствием фермента энтерокиназы, содержащегося в кишечном соке. Трипсин в активной форме активирует в тонком кишечнике другие зимогены протеаз.

В здоровом организме зимогены, выделяемые поджелудочной желе­зой, активируются только в тонком кишечнике, в противном случае воз­никает заболевание, именуемое острый панкреатит.

2 Схема переваривания углеводов

Основными конечными продуктами гидролитического расщепления высокомолекулярных веществ, содержащихся в пище, являются моно­меры. Каждый из трех видов макронутриентов имеет свою схему процес­са переваривания.

Из углеводов у человека перевариваются, в основном, полисахариды — крахмал, содержащийся в растительной пище, и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Этапы переваривания этих полисахаридов сходны и иллюстрируются на примере переваривания крахмала:

Оба полисахарида полностью расщепляются ферментами желудочно-кишечного тракта до составляющих их структурных блоков, а имен­но — до свободной D-глюкозы. Процесс начинается во рту под действи­ем амилазы слюны с образованием смеси, состоящей из мальтозы, глю­козы и олигосахаридов, а продолжается и заканчивается в тонком ки­шечнике под действием амилазы поджелудочной железы, поступающей в двенадцатиперстную кишку.

Гидролиз пищевых дисахаридов — сахарозы, лактозы и мальтозы — катализируют ферменты, находящиеся в наружном слое эпителиальных клеток, выстилающих тонкий кишечник:

У многих взрослых азиатов и африканцев с возрастом часто пропада­ет лактатная активность. В этом случае молочный сахар не расщепляется в кишечнике, а частично сбраживается микроорганизмами с образова­нием газов, что вызывает диарею.

В эпителиальных клетках тонкого кишечника D-фруктоза, D-галактоза, а также D-манноза частично превращаются в D-глюкозу. Смесь про­стых гексоз поглощается выстилающими тонкий кишечник эпителиаль­ными клетками и доставляется кровью в печень.

3 Схема переваривания жиров

Этот процесс осуществляется, главным обра­зом, в тонком кишечнике липазой поджелудочной железы, поступаю­щей в виде зимогена (пролипазы), который только в кишечнике превра­щается в активную липазу.

В присутствии желчных кислот и специального белка, имеющего наи­менование колипаза, активная липаза катализирует гидролиз триацилглицерина с отщеплением крайних ацилов и образованием смеси свободных высших жирных кислот в виде мыл (калиевых и натриевых со­лей) и 2-моноацилглицеринов, которые эмульгируются при помощи жел­чных кислот и всасываются кишечными клетками. Процесс может быть описан следующей схемой:

Соли желчных кислот (производные холиевой кислоты) поступают из печени в желчь, а с ней — в верхнюю часть тонкого кишечника. После всасывания кислот и 2-моноацилглицеринов из эмульгированных капе­лек жира в нижнем отделе тонкого кишечника, происходит обратное вса­сывание солей желчных кислот, которые возвращаются в печень и ис­пользуются повторно. Таким образом, желчные кислоты постоянно цир­кулируют между печенью и тонким кишечником. Причем, они играют важную роль в усвоении не только триацилглицеринов, но и всех других жирорастворимых компонентов пищи. Так, недостаток желчных кислот может привести к пищевой недостаточности витамина А. Желчные кис­лоты нужны также для всасывания ионов Са⁺², Mg⁺², Fe⁺².

Кроме указанных, продуктами переваривания липидов являются легко всасывающиеся глицерин, фосфорная кислота, холин и другие раство­римые компоненты. Продукты деполимеризации всасываются в лимфу, а оттуда попадают в кровь.

Водорастворимые витамины всасываются из тонкого кишечника в кровь, где образуют комплексы с соответствующими белками, и в таком виде транспортируются к различным тканям.

Во всасывании воды и минеральных веществ значительную роль иг­рает их активный транспорт через мембраны кишечной стенки, состав­ляющий 8—9 л воды. Основной источник воды — пищеварительные соки пищеварительной системы и лишь 1,5 л воды поступает извне. Это важ­ный путь сохранения водного баланса в организме.

За исключением большей части триацилглицеридов, питательные ве­щества, поглощенные в кишечном тракте, поступают в печень, которая является основным центром распределения питательных веществ, где са­хара, аминокислоты и некоторые липиды подвергаются дальнейшим пре­вращениям и распределяются между разными органами и тканями,

4  Метаболизм макронутриентов

Основными конечными продуктами гидролитического расщепления содержащихся в пище макронутриентов являются мономеры (сахара, аминокислоты, высшие жирные кислоты), которые, подвергаясь всасы­ванию на уровне пищеварительно-транспортных комплексов, являют­ся, в большинстве случаев, основными элементами метаболизма (про­межуточного обмена) и из которых в различных органах и тканях орга­низма вновь синтезируются сложные органические соединения.

Под метаболизмом (от греч. metaboli — перемена) подразумевают в данном случае превращение веществ внутри клетки с момента их поступ­ления до образования конечных продуктов. При этих химических пре­вращениях освобождается и поглощается энергия.

Основная масса питательных веществ, поглощенных в пищеваритель­ном тракте, поступает в печень, представляющую собой главный центр их распределения в организме человека. Возможны пять путей метабо­лизма в печени основных питательных веществ, схематичное отображе­ние которых представлено на рис.

Метаболизм углеводов связан с образованием глюкозо-6-фосфата, происходящим при фосфорилировании с помощью АТФ поступающей в печень свободной D-глюкозы. Основной путь метаболизма через D-глюкозу-6-фосфат связан с его превращением в D-глюкозу, поступающую в кровь, где ее концентрация должна поддерживаться на уровне, необходимом для обеспечения энер­гией мозга и других тканей. Концентрация глюкозы в плазме крови в нор­ме должна составлять 70—90 мг/100 мл. Глюкозо-6-фосфат, который не был использован для образования глюкозы крови, в результате действия двух специфических ферментов превращается в гликоген и запасается в печени.

Избыток глюкозо-6-фосфата, не преобразованный в глюкозу крови или гликоген, через стадию образования ацетил-КоА может быть преоб­разован в жирные кислоты (с последующим синтезом липидов) или хо­лестерин, а также подвергнуться распаду с накоплением энергии АТФ или образованием пентозофосфатов.

Метаболизм аминокислот может происходить по путям, включающим:

• транспорт через систему кровообращения в другие органы, где осуще­ствляется биосинтез тканевых белков;
• синтез белков печени и плазмы;
• преобразование в глюкозу и гликоген в процессе глюконеогенеза;
• дезаминирование и распад с образованием ацетил-КоА, который мо­жет подвергаться окислению с накоплением энергии, запасаемой в фор­ме АТФ, либо превращаться в запасные липиды; аммиак, образующий­ся при дезаминировании аминокислот, включается в состав мочевины;
• превращение в нуклеотиды и другие продукты, в частности гормоны.

Метаболизм жирных кислот по основному пути предусматривает их использование в качестве субстрата энергетического обмена в печени.

Свободные кислоты подвергаются активации и окислению с образо­ванием ацетил-КоА и АТФ. Ацетил-КоА окисляется далее в цикле ли­монной кислоты, где в ходе окислительного фосфорилирования вновь образуется АТФ.

Избыток ацетил-КоА, высвобождаемый при окислении кислот, мо­жет превращаться в кетоновые тела (ацетоацетат и p-D-гидроксибутират), представляющие собой транспортную форму ацетильных групп к периферическим тканям, или использоваться в биосинтезе холестери­на — предшественника желчных кислот, участвующих в переваривании и всасывании жиров.

Два других пути метаболизма жирных кислот связаны с биосинтезом липопротеинов плазмы крови, функционирующих в качестве перенос­чиков липидов в жировую ткань, или с образованием свободных жирных кислот плазмы крови, транспортируемых в сердце и скелетные мышцы в качестве основного «топлива».

Таким образом, выполняя функции «распределительного центра» в организме, печень обеспечивает доставку необходимых количеств питательных веществ в другие органы, сглаживает колебания в обмене ве­ществ, обусловленные неравномерностью поступления пищи, осуществ­ляет превращение избытка аминогрупп в мочевину и другие продукты, которые выводятся почками.

Помимо превращения и распределения макронутриентов, в печени активно протекают процессы ферментативной детоксикации.

Рис. Схематичное представление о системах биотрансформации чужеродных веществ

Детоксикация состоит в том, что относительно нерастворимые соеди­нения подвергаются биотрансформации, в результате чего становятся бо­лее растворимыми, легче расщепляются и выводятся из организма. Боль­шинство процессов биотрансформации связано с реакциями фермента­тивного окисления с участием фермента цитохрома Р 450. В общем виде процесс биотрансформации включает две фазы: образование метаболи­тов и их последующее связывание в различных реакциях с образованием растворимых конъюгатов.

Форма контроля: конспект и ответы на контрольные вопросы

Контрольные вопросы       

1. В какой среде и под действием какого фермента происходит переваривание белков в желудке?
2. Под действием каких ферментов пептиды белков гидролизуются до аминокислот?
3. Какие ферменты и в каком виде секретируются в ЖКТ?
4. Роль трипсина в тонком отделе кишечника?
5. Когда возщникает заболевание острый панкреатит?
6. Под действием какого фермента гидролизируется крахмал?
7. До какого мономера гидролизуется полисахариды?
8. Какие ферменты гидролизую пищевые дисахариды?
9. Где и какими ферментами осуществляется процесс гидролиза жиров?
10. Опишите циркулящию желчных кислот и их роль в организме?
11. Какова роль печени в организме человека?
12. Что понимают под метаболизмом?
13. В чем суть детоксикации организма?
14. В каком виде всасываются сложные пищевые вещества пищи?

Из каких противоположных процессов складывается обмен веществ