Продукт расщепления углеводов: Назовите конечные продукты расщепления белков, жиров и углеводов. Что из них всасываешься в
Обмен веществ
Сущность и значение обмена веществ в жизни человека. Обязательным условием существования всех живых организмов, в том числе и человека, является постоянный обмен веществами и энергией с внешней средой. Из окружающей среды в организм человека поступают питательные вещества, кислород, вода, минеральные соли, витамины, необходимые для построения и обновления структурных элементов клеток и образования энергии, обеспечивающей протекание жизненных процессов. В клетках организма непрерывно происходят процессы химических превращений веществ: синтез свойственных организму белков, жиров и углеводов, одновременное расщепление сложных органических соединений с высвобождением энергии, выделение во внешнюю среду образующихся продуктов распада — воды, углекислого газа, аммиака, мочевины. Таким образом,
Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция— совокупность реакций синтеза сложных органических молекул из более простых с накоплением энергии.Диссимиляция — совокупность реакций расщепления сложных органических веществ (в том числе и пищевых) до более простых, сопровождающихся выделением энергии. Процессы ассимиляции и диссимиляции неразрывно связаны между собой, так как синтез веществ невозможен без затрат энергии, которая высвобождается при расщеплении сложных органических молекул до простых. Органические вещества пищи — основной строительный материал и единственный источник энергии для организма. Нарушение баланса между этими двумя процессами жизнедеятельности неизбежно приводит крас-стройству обмена веществ в организме.
Обмен белков. Белки пищи под действием ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков расщепляются до аминокислот, которые в тонком кишечнике всасываются в кровь, разносятся ею и становятся доступными для клеток организма. Из аминокислот в клетках разного типа синтезируются свойственные им белки. Аминокислоты, не использованные для синтеза белков организма, а также часть белков, входящих в состав клеток и тканей, подвергаются распаду с высвобождением энергии. Конечные продукты расщепления белков — вода, углекислый газ, аммиак, мочевая кислота и др. Углекислый газ выводится из организма легкими, вода — почками, легкими, кожей. Ядовитый аммиак током крови доставляется в печень, где преобразуется в менее ядовитую мочевину, выводимую из организма почками и кожей (с потом).
Белки в организме не откладываются в запас. У взрослого человека общее количество синтезируемых белков равно количеству расщепляемых. Только у детей в связи с ростом их тела синтез белков превышает их распад. Суточная потребность в белках составляет около 100 г. Белки пищи называют полноценными, если они содержат все 20 протеиногенных аминокислот, и неполноценными, если в них отсутствует хотя бы одна аминокислота. Особенно важно присутствие в пище незаменимых аминокислот (их 10), которые в организме человека не синтезируются. Полноценными являются белки животного происхождения. Для обеспечения нормального белкового обмена в рационе человека должны присутствовать белки как животного, так и растительного происхождения, соотношение которых зависит от возраста: у старшевозра-стных групп доля растительного белка должна возрастать.
Обмен углеводов. Сложные углеводы в пищеварительном тракте под действием ферментов слюны, поджелудочного и кишечного соков расщепляются до глюкозы, которая всасывается в тонком кишечнике в кровь. В печени ее избыток откладывается в виде нерастворимого в воде (как и крахмал в растительной клетке) запасного материала—
Суточная потребность в них у взрослого человека составляет около 500 г. Основным источником углеводов являются продукты растительного происхождения (картофель, хлеб, фрукты и др.). Уровень глюкозы в крови относительно постоянный и близок к 0,12%. Конечные продукты расщепления глюкозы в клетках — вода и углекислый газ. При избытке потребления углеводы превращаются в жиры, откладываемые в запас, при недостатке они образуются из белков и жиров.
Обмен жиров. Жиры пищи под действием ферментов желудочного, поджелудочного и кишечного соков (при участии желчи) расщепляются на глицерин и ясирные кислоты (последние подвергаются омылению). Из глицерина и жирных кислот в эпителиальных клетках ворсинок тонкого кишечника синтезируется жир, свойственный организму человека. Жир в виде эмульсии поступает в лимфу, а вместе с ней — в общий кровоток. Суточная потребность в жирах в среднем составляет 100 г. Избыточное количество жира откладывается в соединительнотканной жировой клетчатке и между внутренними органами. При необходимости эти жиры используются как источник энергии для клеток организма. При расщеплении 1 г жира выделяется наибольшее количество энергии—38,9 кДж. Конечными продуктами распада жиров являются вода и углекисльш газ. Жиры могут синтезироваться из углеводов и белков.
Минеральные соли необходимы для поддержания постоянства величины осмотического давления крови и тканевой жидкости, активной реакции среды, для обеспечения нормальной свертываемости крови (кальций), транспортировки газов кровью (железо в составе гемоглобина), построения костной ткани (кальций, фосфор), возникновения и проведения возбуждения в мышечных и нервных клетках (кальций, натрий, калий), для синтеза гормонов щитовидной железы (иод) и т. д. Минеральные соли выводятся из организма с мочой, калом, потом. При избыточном поступлении с водой и пищей возможно их накопление в различных opганах. Общее количество минеральных веществ в организме составляет около 4,5% его массы. При правильном и сбалансированном питании суточная потребность в различных солях невелика и полностью обеспечивается (за исключением поваренной соли) за счет разнообразной пищи.
Нормы питания. Потребляемая пища восполняет расходуемые в процессе жизнедеятельности организма вещества и энергию. Суточные величины этих затрат зависят от пола, возраста, характера работы и интенсивности ее выполнения, состояния здоровья человека и других факторов. Для сохранения здоровья и работоспособности необходимо потреблять таюе количество пищи, которое полностью компенсировало бы энергетические затраты. На основании данных о суточных затратах энергии людьми разных профессий составлены нормы питания, выраженные в энергетических единицах (калориях иди джоулях). Чтобы воспользоваться разработанными нормами, нужно знать энергетическую ценность потребляемых продуктов.
Витамины и их роль в обмене веществ. Кроме углеводов, жиров, белков и неорганических веществ, человеку необходимы также витамины. Они представляют собой органические вещества различной химической природы, которые поступают с растительной и животной пищей, реже синтезируются в организме. Витамины не являются пластическим материалом или источником энергии, а служат исходными веществами для синтеза ферментов клетки. Вот почему организм человека так чувствителен к недостатку хотя бы одного из витаминов. Суточная потребность в витаминах мала. При длительном их отсутствии в пище развиваются
В витаминах нуждаются все живые клетки, но лишь некоторые организмы способны сами их синтезировать. Так, ряд бактерий и дрожжей производят все витамины из простых химических соединений. Такой же способностью обладает и большинство высших растений.
В настоящее время описано несколько десятков витаминов. Их принято обозначать заглавными буквами латинского алфавита.
По растворимости все витамины подразделяются на две группы : жирорастворимые и водорастворимые (табл. 13.2). Всасывание витаминов происходит главным образом в тонком кишечнике.
Табл. 13.2. Витамины.
|
Название |
Проявление авитаминоза |
Пищевые продукты, содержащее витамины |
Суточная потребность, мг |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Жирорастворимые витамины |
|||
|
А (ретинол) |
Замедление роста молодого организма, повреждение роговицы глаза, поражение эпителия кожи, нарушение зрения — «куриная слепота» |
Животные жиры, рыба; яйца, молоко; печень; морковь, томаты и др. |
1,5 |
|
D (эргокальциферол) |
Развитие рахита у детей |
Рыбий жир, мясо жирных рыб, печень, яичный желток и др. |
0,025 |
|
Е (токоферол) |
Дистрофия скелетных мышц, ослабление половой функции |
Растительные масла, зеленые листья овощей; яйца и др. |
10—12 |
|
К (филлохинон) |
Нарушение свертываемости крови, желудочно-кишечные кровотечения, подкожные кровоизлияния |
Синтезируется кишечными микроорганизмами. |
В норме не требуется |
|
Водорастворимые витамины |
|||
|
с (аскорбиновая кислота) |
Заболевание цингой; поражаются стенки кровеносных сосудов, кровоизлияния в коже, кровоточивость десен, быстрая утомляемость, ослабление иммунитета |
Перец, лимоны, черная смородина, плоды шиповника, зеленый лук; молоко и др. |
50—100 |
|
В 1 (тиамин) |
Заболевание берибери (ножные оковы): паралич конечностей, атрофия мышц, поражение нервной системы |
Оболочки и зародышевая часть зерен риса, пшеницы, ржи; печень, почки, сердце и др. |
2—3 |
|
B 2 (рибофлавин) |
Задержка роста молодого организма, поражение глаз (катаракта), слизистой оболочки полости рта |
Пивные дрожжи, пшеничные отруби; печень, сердце; молоко, яйца; томаты, шпинат, капуста и др. |
2 |
|
B 6 (пиридоксин) |
Дерматиты на лице, потеря аппетита, повышенная раздражительность, сонливость |
Зерновые и бобовые культуры; говядина, печень, свинина, баранина; сыр; рыба — треска, тунец, лосось и др. Синтезируется микрофлорой кишечника |
1—2 |
|
В 12 (цианкобаламин) |
Злокачественная анемия |
Печень рыб, свиней, крупного рогатого скота. Синтезируется микрофлорой кишечника |
0,001 — 0,003 |
|
РР (никотиновая кислота) |
Заболевание пеллагрой, воспаление кожи, понос, поражение слизистых оболочек полости рта и языка, нарушение психики |
Говядина, печень, почки, сердце; рыба — лосось, сельдь; зародыши зерен пшеницы и др. |
15 |
Витамины должны поступать в организм постоянно и в достаточном количестве. Однако их содержание в пищевых продуктах непостоянно (в зависимости от сроков хранения и технологии приготовления пиши) и не всегда обеспечивает потребности организма. При длительном хранении овощей и фруктов содержание в них витаминов снижается. Разрушаются витамины в продуктах и под воздействием высоких температур. Витамин С, например, разрушается при контакте даже с атмосферным воздухом.
Дня предупреждения авитаминозов, повышения устойчивости организма к инфекционным заболеваниям необходимо в зимне-весенний период принимать специальные витаминные препараты.
Расщепление углеводов — Справочник химика 21
Известны также способы получения ацетона путем бактериального расщепления углеводов (крахмала, сахаров, мелассы), причем в качестве побочных продуктов образуются бутиловый или этиловый спирт [2—4]. Ацетон и бутиловый спирт получаются в мольном соотношении от 2 1 до 3 1. [c.140]
С помощью изотопной техники были получены также новые важные данные о механизме действия энзимов. При биологическом расщеплении углеводов после лимоннокислого цикла получается в качестве промежуточного продукта лимонная кислота, которая затем превращается в а-кетоглутаровую кислоту (ср. стр. 413). Как было указано [c.1147]
Второй метод расщепления углеводов был разработан Руффом (1899). Метод состоит в окислении альдоновой кислоты до 2-кетоаль-доновой кислоты (альдозулоновой), которая превращается далее в альдозу, содержащую на один атом углерода меньще, чем исходная альдоза,. [c.543]
Указанный механизм крекирующего воздействия катионов на полиоксисоединения должен быть, очевидно, общим и для щелочного расщепления углеводов с образованием молочной кислоты [50, 54]. В этом случае расщепление происходит в растворе под действием больших количеств гидроокиси щелочноземельного металла (например, 4—6 моль крекирующего агента на 1 моль сахарозы [53]), и гидроокись является стехиометрическим компонентом реакции. Вопрос о соотношении гомогенных и гетерогенных стадий при получении молочной кислоты из углеводов обычно не ставится (однако при 20%-ной концентрации глюкозы в растворе в нем растворяется всего около 0,4 моль СаО на 1 моль глюкозы [65] остальная гидроокись находится в виде суспензии, и поэтому не исключено воздействие частиц как твердого катализатора реакции). [c.93]
Нахождение в природе. Ацетон содержится в продуктах сухой перегонки дерева, продуктах бактериального расщепления углеводов, высшие кетоны — в эфирных маслах, сыре, прогорклых маслах. [c.288]
При расщеплении углеводов с целью получения водородсодержащего газа берут 2,5— 10 молей водяного пара на I г атом углерода [c.125]
Таким образом, при гидрогенолизе и при щелочном расщеплении углеводов катион координируется, очевидно, с грео-располо-женными гидроксилами и оттягивает на себя заряд с кислородных атомов, чем способствует дальнейшему уменьшению электронной [c.89]
Основной путь, по которому происходит расщепление углеводов, — это путь Эмбдена — Мейергофа — Парнаса , или гликолиз (на рис. [c.85]
Альтернативный механизм — комплексообразование с катионом и расщепление углевода происходит в растворе, осколки адсорбируются на гидрирующем катализаторе и гидрируются до низших полиолов [66]. [c.93]
Содержание АТФ и креатинфосфата в сердечной мышце ниже, чем в скелетной мускулатуре, а расход АТФ велик. В связи с этим ресинтез АТФ в миокарде должен происходить намного интенсивнее, чем в скелетной мускулатуре. Для сердечной мышцы теплокровных животных и человека основным путем образования богатых энергией фосфорных соединений является путь окислительного фосфорилирования, связанный с поглощением кислорода. Регенерация АТФ в процессе анаэробного расщепления углеводов (гликолиз) в сердце человека практического значения не имеет. Именно поэтому сердечная мышца очень чувствительна к недостатку кислорода. Характерной особенностью обмена веществ в сердечной мышце по сравнению со скелетной является также то, что аэробное окисление веществ неуглеводной природы при работе сердечной мышцы имеет большее значение, чем при сокращении скелетной мышцы. Только 30—35% кислорода, поглощаемого сердцем в норме, расходуется на окисление углеводов и продуктов их превращения. Главным субстратом дыхания в сердечной мышце являются жирные кислоты. Окисление неуглеводных веществ обеспечивает около 65—70% потребности миокарда в энергии. Из свободных жирных кислот в сердечной мышце особенно легко подвергается окислению олеиновая кислота. [c.656]
Существует много бактерий, способных разлагать сахар с образованием молочной кислоты. Бухнер показал, что они содержат энзимы, лактацидазы, вызывающие расщепление углеводов. При этом в зависимости от природы бактерии и сахара образуется либо рацемат, либо одна из двух оптически активных форм молочной кислоты. [c.323]
Следует отметить, что для получения максимального выхода глицерина предпочтительнее 1-й или 3-й вариант, так как появление в растворе осколков от щелочного расщепления углевода приведет к образованию наряду с глицерином также и дополнительных количеств пропиленгликоля и молочной кислоты. [c.94]
Вопрос о влиянии природы крекирующего агента подробно рассмотрен в гл. 3 там же показано, что максимальный выход глицерина достигается при добавлении 0,07—0,13 моль гидроокиси щелочноземельного металла на 1 моль глюкозы это соответствует 2—4% СаО или 6—11% ВаО к углеводам. Оптимальная дозировка крекирующего агента может изменяться в зависимости от других факторов, определяющих скорость гидрирования. Общим правилом является необходимость достижения баланса скоростей расщепления углеводов и гидрирования образующихся осколков [31, 49, 50]. Поскольку на скорость гидрирования воздействуют все рассматриваемые факторы, в том числе и дозировка щелочных крекирующих агентов (через pH среды), то заранее предсказать оптимальные концентрации гидроокиси кальция или бария невозможно они определяются при экспериментальной оптимизации процесса гидрогеиолиза. [c.121]
Для этой цели ему нужны горючее и кислород. Роль горючего выполняют продукты расщепления углеводов и жиров, а кислород организм получает из воздуха. [c.447]
Процессы брожения имеют большое значение в промышленности. Биохимические процессы, происходящие под влиянием ферментов, в ряде производств используются с практической целью. В организмах высших животных непрерывно протекают процессы биохимического расщепления и синтеза моносахаридов. При мышечном сокращении, в результате расщепления углеводов, образуется молочная кислота, а также ряд других продуктов. [c.338]
Основной характерной особенностью процесса расщепления углеводов по Смиту является более высокая чувствительность к кислотному гидролизу гликозидной связи в восстановленных продуктах периодатного окисления, чем в исходных соединениях. [c.112]
Поскольку при полном обороте цикла трикарбоновых кислот расход каждой молекулы щавелевоуксусной кислоты компенсируется генерированием новой ее молекулы, убыли щавелевоуксусной кислоты при работе цикла в конечном итоге не происходит. Однако щавелевоуксусная кислота активно включается в другие метаболические пути. Происходящие при этом потери щавелевоуксусной кислоты могут быть компенсированы ее синтезом из пирувата и СО2 в реакции, использующей АТР в качестве источника энергии. На рис. 7-1 реакция показана штриховой линией, направленной от пирувата в правый угол внизу. Сам же пируват образуется при расщеплении углеводов, таких, как глюкоза. [c.84]
Уксусная кислота, включенная в цикл трикарбоновых кислот, полностью окисляется в двуокись углерода и воду, а щавелевоуксусная кислота вновь регенерируется. Уксусная кислота образуется при различных процессах метаболизма и включается в ацетил-КоА при участии АТФ (см. выше). Другими источниками образования ацетил-КоА является пировиноградная кислота — важнейший продукт окислительного расщепления углеводов в организме—или высшие жирные кислоты, подвергающиеся р-окислительному расщеплению. [c.90]
Общая схема третьего пути расщепления углеводов эубактериями представлена на рис. 67. [c.259]
ГЛИКОЛИЗ (от греч. gly kys-сладкий и lysis-разложение, растворение, распад), анаэробное (без участия Oj) негидро-литич. расщепление углеводов (гл. обр. глюкозы) в цитоплазме под действием ферментов, сопровождающееся синтезом АТФ и заканчивающееся образованием молочной к-ты (см. рис.). [c.580]
В отличие от термического процесса, в котором, как указывалось выше, основной реакцией является расщепление углеводо-]1одов, каталитический процесс характеризуется преобладанием дегидрогенизации, при которой получаются непредельные углеводороды с тем же числом атомов, что и у исходного углеводорода. Роль реакций, сопровождающихся разрывом связи С—С, в случае каталитического процесса незначительна, в связи с чем выход непредельных углеводородов приближается к теоретическому. [c.64]
Синтетически это соединение получепо путем фосфорилирования тиамина. Витаминозное действие аневрина, его незаменимость для организма тоже связаны с тем, что он необходим для расщепления углеводов. Антиневритное действие кокарбоксилазы приблизительно вдвое сильнее антиневритного действия самого аневрина. [c.893]
ЕНОЛАЗА — фермент, широко распространенный в природе, присутствует во всех клетках, способен осушествлять анаэробное расщепление углеводов, снабжающее энергией живые клетки, ЕНОЛЫ (от окончаний ей и ол , [c.93]
В процессах к талихи.ческога крекинга расщепление углеводо- родов происходит на катализаторах при более низких температурах (450—500 °С), чем газофазный крекинг, и при давлении, близ- [c.68]
Расщепление углеводов. — Четыре общих метода расщепления углеводов иллюстрируются на примере превращения D-глюкозы в D-арабинозу, приведенном ниже. Первый метод был открыт В олем (1893) и упрощен Земпленом (1927). [c.541]
Оксимы углеводов, используемые при расщеплении углеводов по методу Воля, могут быть также с успехом получены из тидрохлорида гидройсиламппа в присутствии ппридина [863]. [c.479]
Как правило, неоднозначно протекает в тех же условиях расщепление вторич- ных спиртов, так как первично образующиеся альдегиды легко подвергаются дальней-, ишм превращениям. Удобный препаративный способ расщепления углеводов заклто- чается в обработке гидразином продуктов окислекия тиоапеталей углеводов — сулъфо- иов при этом расщепление вторичных спиртов под действием гидразина протекает с хорошими выходами [43] [c.827]
Следует отметить, что D-глюкозо-б-фосфат (LIV) является общим промежуточным соединением как для пентозного цикла, так и для гликолитического расщепления углеводов. Д-Рибулозо-5-фосфат (LVII) далее окисляется в двуокись углерода или используется для синтеза D-рибозы, входящей в структуру рибонуклеиновых кислот (РНК), НАД, НАДФ, ФАД, КоА, АМФ, АДФ, АТФ и др. [c.322]
Е. Г. Торопова (1978) провела сравнительное изучение ферментов углеродного метаболизма, обеспечивающих работу гликолитического, гексозомонофосфатного (ГМФ) путей и цикла трикарбоновых кислот у продуцента нистатина и его неактивного мутанта. Оказалось, что активность ферментов ГМФ-пути (глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, фосфоглюконат-дегидрогеназы и транскетолазы) у продуцента нистатина в 2—4 раза выще, чем у неактивного мутанта. Особенно эта разница велика во вторую фазу роста культур, когда начинается образование и накопление нистатина в мицелии. Автор считает, что высокая активность ферментов ГМФ-пути расщепления сахаров является одним из необходимых условий для биосинтеза нистатина. Предполагается, что связующим звеном между механизмами диссимиляции сахаров и образованием антибиотика может быть восстановленный НАДФ. Управление биосинтезом нистатина, по мнению автора, может осуществляться изменением соотнощения активности ферментов, принимающих участие в расщеплении углеводов, что позволяет в 1,5—2 раза увеличить выход антибиотика. [c.179]
Для аэробных организмов основной путь накопления АТФ состоит в окислительном расщеплении углеводов, приводящем в конце концов к образованию двуокиси углерода и воды. При этих процессах в биологических системах в качестве окислителей выступают никотинамидаденин-динуклеотид (НАД) или его фосфат (НАДФ), переходящие в соответствующие восстановленные нуклеотиды (НАД-На, НАДФ-На) [c.364]
Алифатические аминокислоты синтезируются из продуктов биохимического расщепления углеводов — триоз (глицин, серин), пировиноградной кислоты (аланин, валин) или а-кетоглутаровой кислоты (глутаминовая кислота). В биосинтезе ароматических аминокислот участвует шикимовая кислота. Наконец, при биосинтезе аминокислот, содержащих гетероциклическое ядро, два углеродных атома ядра возникают из С, и Са атомов 5-фосфорибозилпнрофосфата (см. стр. 394). [c.403]
Но на этом пути эволюционное развитие окислительного пентозофосфатного пути расщепления углеводов не остановилось. Была сформирована последовательность реакций, замыкающая этот путь в цикл, в результате чего стала возможной полная деградация молекулы сахара. Исходными субстратами на этом пути служат пентозы, образующиеся из рибулозо-5-фосфата, ксилулозо-5-фосфата и рибозо-5-фосфата (см. рис. 64). При участии двух дополнительных ферментов — транскетолазы и трансальдолазы — осуществляется перенос j- и Сз-фрагментов между изомерными пентозо-5-фосфатами и продуктами их взаимопревращений (рис. 66). Сначала транскетолаза переносит С2-фрагмент от молекулы ксилулозо-5-фосфата на молекулу рибозо-5-фосфата, в результате чего образуется С7-сахар и Сз-сахар — 3-ФГА. 3-ФГА, образующийся в транскетолазной реакции и, как известно, пред- [c.256]
Кислые мукогюлисахариды в соединительной ткани связаны с белка- ми (см. стр. 602), поэтому для их выделения, как правило, проводят предварительное разрушение белков протеолитическими ферментами или расщепление углевод-белковых связей щелочами, после чего полисахариды экстрагируют растворами солей . Белки, также переходящие при этом в раствор, удаляют с помощью денатурирования. Смеси мукополисахаридов можно разделить на компоненты фракционированным осаждением спиртом в виде солей с различными катионами , но лучшие результаты дает фракционированное осаждение цетавлоном или ионообменная хроматография . Особенности химического поведения мукополисахаридов сделали чрезвычайно сложной задачу установления их строения. Даже идентификация моносахаридов после полного кислотного гидролиза (обычно одна из самых простых операций) является в мукополисахаридах трудной проблемой. Наличие в одной молекуле уроновых кислот и аминосахаров приводит к тому, что полисахариды гидролизуются лишь в жестких условиях, при которых освобождающиеся уроновые кислоты подвергаются интенсивному разрушению. Поэтому в последнее время работу по установлению строения этих веществ проводят на модифицированных полисахаридах, в которых сульфатные группы удалены, а все карбоксильные группы уроновых кислот восстановлены в первичноспиртовые. Ряд других классических методов установления строения полисахаридов применим к мукополисахаридам с трудом это относится к перйодат ному окислению, вызывающему разрушение остатков уроновых кислот вследствие сверхокисления, к метилированию, в применении которого успехи достигнуты сравнительно недавно. Основными методами, позволившими выяснить строение мукополисахаридов, послужили методы частичного гидролиза и частичного ферментативного расщепления. [c.541]
Витамины группы В. Витамин Bi (тиамин) —гетероциклическое соединение состава i2H]gON4S 2 — участвует в жировом обмене и тонизирует нервную систему. В организме он соединяется с двумя молекулами фосфорной кислоты и образует активную группу фермента карбоксилазы, способствующего разложению промежуточного продукта расщепления углеводов — пировиноградной кислоты. Витамин Bi устойчив при нагревании в кислой среде, но быстро инактивируется в щелочной. Содержится в дрожжах, семенах злаковых и бобовых культур (в наружной оболочке и зародышах семян), в печени жи- [c.133]
После очень сложных процессов переваривания пищевьи веществ происходит всасывание в лимфу и в кровь образовавшихся низкомолекулярных соединений аминокислот, полученньн при расщеплении белков, моносахаридов (глюкозы, фруктозы, галактозы и др.), полученных при расщеплении углеводов глицерина и жирных кислот, образовавшихся при расщеплении жиров, и некоторых других. [c.194]
В течение длительного времени считали, что единственным путем сбраживания углеводов является гликолитический путь с различными вариантами метаболизирования пирувата. Однако постепенно накапливались данные, которые определенно указывали на существование иных, чем гликолиз, путей расщепления углеводов. Гликолитическая схема в одних случаях не могла объяснить использования эубактериями пентоз в качестве энергетического субстрата, а также того, каким путем они синтезируют необходимую для нуклеиновых кислот рибозу, в других — распределения С в конечных продуктах брожения. [c.251]
Пищеварение
Пища — источник энергии и строительного материала
Для поддержания своей жизнедеятельности человек должен употреблять пищу. Пищевые продукты содержат все необходимые для жизни вещества: воду, минеральные соли и органические соединения. Белки, жиры и углеводы синтезируются растениями из неорганических веществ с помощью солнечной энергии. Животные строят своё тело из питательных веществ растительного или животного происхождения.
Питательные вещества, поступающие в организм с пищей, — это строительный материал и одновременно источник энергии. При распаде и окислении белков, жиров и углеводов выделяется разное, но постоянное для каждого вещества количество энергии, характеризующее их энергетическую ценность.
Пищеварение
Попав в организм, пищевые продукты подвергаются механическим изменениям — измельчаются, смачиваются, расщепляются на более простые соединения, растворяются в воде и всасываются. Совокупность процессов, в результате которых питательные вещества из окружающей среды переходят в кровь, называется пищеварением.
Огромное значение в процессе пищеварения играют ферменты — биологически активные белковые вещества, которые катализируют (ускоряют) химические реакции. В процессах пищеварения они катализируют реакции гидролитического расщепления питательных веществ, но сами при этом не изменяются.
Основные свойства ферментов:
- специфичность действия — каждый фермент расщепляет питательные вещества только определённой группы (белки, жиры или углеводы) и не расщепляет другие;
- действуют только в определённой химической среде — одни в щелочной, другие в кислой;
- наиболее активно ферменты действуют при температуре тела, а при температуре 70–100ºС они разрушаются;
- небольшое количество фермента может расщепить большую массу органического вещества.
Органы пищеварения
Пищеварительный канал представляет собой трубку, проходящую через всё тело. Стенка канала состоит из трёх слоёв: наружного, среднего и внутреннего.
Наружный слой (серозная оболочка) образован соединительной тканью, отделяющей пищеварительную трубку от окружающих тканей и органов.
Средний слой (мышечная оболочка) в верхних отделах пищеварительной трубки (полость рта, глотка, верхняя часть пищевода) представлен поперечнополосатой, а в нижних — гладкой мышечной тканью. Чаще всего мышцы располагаются в два слоя — круговой и продольный. Благодаря сокращению мышечной оболочки пища продвигается по пищеварительному каналу.
Внутренний слой (слизистая оболочка) выстлана эпителием. В нём содержатся многочисленные железы, выделяющие слизь и пищеварительные соки. Помимо мелких желёз имеются крупные железы (слюнные, печень, поджелудочная) лежащие вне пищеварительного канала и сообщающиеся с ними своими протоками. В пищеварительном канале различают следующие отделы: полость рта, глотку, пищевод, желудок, кишечник тонкий и толстый.
Схема пищеварительного тракта в составе пищеварительной системы:
|
Пищеварение в ротовой полости
Ротовая полость — начальный отдел пищеварительного тракта. Сверху она ограничена твёрдым и мягким нёбом, снизу диафрагмой рта, а спереди и с боков — зубами и дёснами.
В полость рта открываются протоки трёх пар слюнных желёз: околоушных, подъязычных и подчелюстных. Кроме этих имеется масса мелких слизистых слюнных желёз, разбросанных по всей ротовой полости. Секрет слюнных желёз — слюна — смачивает пищу и участвует в её химическом изменении. В слюне содержатся только два фермента — амилаза (птиалин) и мальтаза, которые переваривают углеводы. Но так как в ротовой полости пища находится недолго, расщепление углеводов не успевает закончиться. В слюне содержатся также муцин (слизистое вещество) и лизоцим, обладающий бактерицидными свойствами. Состав и количество слюны может изменяться в зависимости от физических свойств пищи. В течение суток у человека выделяется от 600 до 150 мл слюны.
В полости рта у взрослого человека имеется 32 зуба по 16 в каждой челюсти. Ими пища захватывается, откусывается и пережёвывается.
Зубы состоят из особого вещества дентина являющегося видоизменением костной ткани и обладающей большей прочностью. Снаружи зубы покрыты эмалью. Внутри зуба имеется полость, заполненная рыхлой соединительной тканью, в которой находятся нервы и кровеносные сосуды.
Большая часть ротовой полости занята языком , который представляет собой мышечный орган, покрытый слизистой оболочкой. В нём различают верхушку, корень, тело и спинку, на которой находятся вкусовые рецепторы. Язык — орган вкуса и речи. С его помощью пища перемешивается во время пережёвывания и проталкивается при глотании.
Подготовленная в ротовой полости пища проглатывается. Глотание — сложное движение, в котором участвуют мышцы языка и глотки. Во время глотания мягкое нёбо приподнимается и преграждает пище путь в носовую полость. Надгортанник в это время закрывает вход в гортань. Пищевой комок попадает в глотку — верхнюю часть пищеварительного канала. Она представляет собой трубку, внутренняя поверхность которой выстлана слизистой оболочкой. Через глотку пища поступает в пищевод.
Пищевод — трубка длиной около 25 см, являющаяся прямым продолжением глотки. В пищеводе никаких изменений пищи не происходит, так как в нём не секретируются пищеварительные соки. Он служит для проведения пищи в желудок. Продвижение пищевого комка по глотке и пищеводу происходит в результате сокращения мускулатуры этих отделов.
Пищеварение в желудке
Желудок — самый расширенный отдел пищеварительной трубки ёмкостью до трёх литров. Размеры и форма желудка изменяются в зависимости от количества принятой пищи и степени сокращения его стенок. В местах впадения пищевода в желудок и перехода желудка в тонкий кишечник имеются сфинктеры (сжиматели), регулирующие движение пищи.
Слизистая оболочка желудка образует продольные складки и содержит большое количество желёз (до 30 млн). Железы состоят из трёх типов клеток: главных (вырабатывающих ферменты желудочного сока), обкладочных (выделяющих соляную кислоту) и добавочных (выделяющих слизь).
Сокращениями стенок желудка пища перемешивается с соком, что способствует её лучшему перевариванию. В процессе переваривания пищи в желудке участвует несколько ферментов. Главный из них пепсин. Он расщепляет сложные белки на более простые, которые подвергаются дальнейшей переработке в кишечнике. Пепсин действует только в кислой среде, которая создаётся соляной кислотой желудочного сока. Большая роль отводится соляной кислоте в обеззараживании содержимого желудка. Другие ферменты желудочного сока (химозин и липаза) способны переваривать белок и жиры молока. Химозин створаживает молоко, благодаря чему оно дольше задерживается в желудке и подвергается перевариванию. Липаза, имеющаяся в незначительном количестве в желудке, расщепляет только эмульгированный жир молока. Действие этого фермента в желудке взрослого человека выражено слабо. Ферментов, действующих на углеводы, в составе желудочного сока нет. однако значительная часть крахмала пищи продолжает перевариваться в желудке амилазой слюны. Слизь, выделяемая железами желудка, играет важную роль в защите слизистой оболочки от механических и химических повреждений, от переваривающего действия пепсина. Железы желудка выделяют сок только во время пищеварения. При этом характер сокоотделения зависит от химического состава употребляемой пищи. После 3–4 часовой обработки в желудке пищевая кашица маленькими порциями поступает в тонкий кишечник.
Тонкий кишечник
Тонкий кишечник представляет собой самую длинную часть пищеварительной трубки, достигающую у взрослого человека 6–7 метров. Он состоит из двенадцатипёрстной, тощей и подвздошной кишок.
В начальный отдел тонкого кишечника — двенадцатипёрстную кишку — открываются выводные протоки двух крупных пищеварительных желёз — поджелудочной железы и печени. Здесь происходит наиболее интенсивное переваривание пищевой кашицы, которая подвергается действию трёх пищеварительных соков: поджелудочного, желчи и кишечного.
Поджелудочная железа расположена позади желудка. В ней различают верхушку, тело и хвост. Верхушка железы окружена подковообразно двенадцатипёрстной кишкой, а хвост прилегает к селезёнке.
Клетки железы вырабатывают поджелудочный сок (панкреатический). Он содержит ферменты, действующие на белки, жиры и углеводы. Фермент трипсин расщепляет белки до аминокислот, но оказывается активным только в присутствии кишечного фермента — энтерокиназы. Липаза расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты. Активность её резко усиливается под влиянием желчи, вырабатываемой в печени и поступающей в двенадцатипёрстную кишку. Под влиянием амилазы и мальтозы поджелудочного сока происходит расщепление большинства углеводов пищи до глюкозы. Все ферменты поджелудочного сока активны только в щелочной среде.
В тонком кишечнике пищевая кашица подвергается не только химической, но и механической обработке. Благодаря маятникообразным движениям кишки (попеременное удлинение и укорочение) она перемешивается с пищеварительными соками и разжижается. Перистальтические движения кишечника вызывают перемещения содержимого в направлении толстого кишечника.
Печень — самая крупная пищеварительная железа нашего тела (до 1,5 кг). Она лежит под диафрагмой, занимая правое подреберье. На нижней поверхности печени расположен желчный пузырь. Печень состоит из железистых клеток, образующих дольки. Между дольками находятся прослойки соединительной ткани, в которой проходят нервы, лимфатические и кровеносные сосуды и мелкие желчные протоки.
Желчь, вырабатываемая печенью, играет большую роль в процессе пищеварения. Она не расщепляет пищевых веществ, но подготавливает жиры к перевариванию и всасыванию. Под её действием жиры распадаются на мелкие капли, взвешенные в жидкости, т.е. превращаются в эмульсию. В таком виде они легче перевариваются. Кроме того, желчь активно влияет на процессы всасывания в тонком кишечнике, усиливает перистальтику кишечника и отделение поджелудочного сока. Несмотря на то, что желчь образуется в печени непрерывно, в кишечник она поступает только при приёме пищи. Между периодами пищеварения желчь собирается в желчном пузыре. По воротной вене в печень притекает венозная кровь из всего пищеварительного канала, поджелудочной железы и селезёнки. Ядовитые вещества, попадающие в кровь из желудочно-кишечного тракта, здесь обезвреживаются и затем выводятся с мочой. Таким образом печень осуществляет свою защитную (барьерную) функцию. Печень участвует в синтезе целого ряда важных для организма веществ, таких, как гликоген, витамин А, оказывает влияние на процесс кроветворения, обмена белков, жиров, углеводов.
Всасывание питательных веществ
Чтобы образовавшиеся в результате расщепления аминокислоты, простые сахара, жирные кислоты и глицерин были использованы организмом, они должны всосаться. В ротовой полости и пищеводе эти вещества практически не всасываются. В желудке всасываются в незначительном количестве вода, глюкоза и соли; в толстых кишках — вода и некоторые соли. Основные процессы всасывания питательных веществ происходят в тонком кишечнике, достаточно хорошо приспособленном для осуществления этой функции. В процессе всасывания активную роль играет слизистая оболочка тонкой кишки. Она имеет большое количество ворсинок и микроворсинок, которые увеличивают всасывающую поверхность кишечника. В стенках ворсинок имеются гладкие мышечные волокна, а внутри их находятся кровеносные и лимфатические сосуды.
Ворсинки принимают участие в процессах всасывания питательных веществ. Сокращаясь, они способствуют оттоку крови и лимфы, насыщенных питательными веществами. При расслаблении ворсинок в их сосуды вновь поступает жидкость из полости кишечника. Продукты расщепления белков и углеводов всасываются непосредственно в кровь, а основная масса переваренных жиров — в лимфу.
Толстый кишечник
Толстый кишечник имеет длину до 1,5 метров. Диаметр его в 2–3 раза больше тонкого. В него попадают непереваренные остатки пищи, главным образом растительной, клетчатка которой не разрушается ферментами пищеварительного тракта. В толстом кишечнике очень много различных бактерий, часть которых играет важную роль в организме. Целлюлозобактерии расщепляют клетчатку и тем самым улучшают усвоение растительной пищи. Есть бактерии которые синтезируют витамин К, необходимый для нормального функционирования системы свёртывания крови. Благодаря этому человек, не нуждается в приёме витамина К из внешней среды. Кроме бактериального расщепления клетчатки в толстом кишечнике происходит всасывание большого количества воды, поступившей туда вместе с жидкой пищей и пищеварительными соками, завершается всасыванием питательных веществ и происходит образование каловых масс. Последние переходят в прямую кишку, а оттуда выводятся наружу через анальное отверстие. Открытие и закрытие заднепроходного сфинктера происходит рефлекторно. Этот рефлекс находится под контролем коры головного мозга и на некоторое время может быть произвольно задержан.
Весь процесс пищеварения при животной и смешанной пище у человека длится около 1–2 суток, из которых более половины времени приходится на передвижение пищи по толстым кишкам. Каловые массы накапливаются в прямой кишке, в результате раздражения чувствительных нервов её слизистой оболочки наступает дефекация (опорожнение толстых кишок).
Процесс пищеварения представляет собой ряд этапов, каждый из которых проходит в определённом отделе пищеварительного тракта под действием определённых пищеварительных соков, выделяемых пищеварительными железами и действующих на определённые питательные вещества.
Ротовая полость — начало расщепления углеводов под действием ферментов слюны, вырабатываемой слюнными железами.
Желудок — расщепление белков и жиров под действием желудочного сока, продолжение расщепления углеводов внутри пищевого комка под действием слюны.
Тонкая кишка — завершение расщепления белков, полипептидов, жиров и углеводов под действием ферментов поджелудочного и кишечного соков и желчи. Сложные органические вещества в результате биохимических процессов превращаются в низкомолекулярные, которые, всасываясь в кровь и лимфу, становятся для организма источником энергии и пластических материалов.
Переваривание пищи | Кинезиолог
Пищеварение — это механическое измельчение и химическое расщепление пищевых веществ на более мелкие фрагменты, лишённые видовой специфичности и пригодные к всасыванию.
Таким образом, пищеварение включает в себя как механическую, так и химическую переработку пищи.
Химическое переваривание пищи — это гидролитическое (т.е. с использованием молекул воды) ферментативное расщепление крупных молекул питательных веществ до более мелких составных частей, доступных для всасывания кишечником.
Конечные продукты переваривания (ферментативного расщепления) питательных веществ:
Для белков — аминокислоты. Это 20 «белковых» аминокислот, участвующих в синтезе белков.
Для углеводов — моносахариды. Это, в основном, глюкоза.
Для жиров — глицерин и жирные кислоты.
Благодаря перевариванию пищи не только получаются продукты для всасывания, но также предотвращается попадание генетически чужеродных белков в организм. Начинается переваривание с углеводов в ротовой полости под действием ферментов слюны (амилазы и мальтазы), затем белки перевариваются в желудке под действием пепсина и соляной кислоты, затем все питательные вещества расщепляются в двенадцатиперстной кишке под действием ферментов поджелудочной железы (липазы, амилазы, трипсина, химотрипсина и некоторых других).
Процесс переваривания идёт последовательно.
Переваривание углеводов
Углеводы класса полисахаридов расщепляются сначала до декстринов, затем до дисахаридов и окончательно — до моносахаридов.
Переваривание белков
Белки расщепляются: до олигопептидов, дипептидов и аминокислот.
Переваривание жиров
Жиры: расщепляются до моноглицеридов ижирных кислот, затем до глицерина и жирных кислот.
Переваривание жиров в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) отличается от переваривания белков и углеводов. Жиры не растворимы в жидкой среде кишечника, и поэтому для того, чтобы они гидролизовались и всасывались, необходимо произвести их эмульгирование — разбить на мельчайшие капельки. В результате эмульгировакния получается эмульсия — дисперсия микроскопических частиц одной жидкости в другой. Эмульсии могут быть образованы двумя любыми не смешивающимися жидкостями. В большинстве случаев одной из фаз эмульсий является вода. Эмульгирование жиров идёт с помощью желчных кислот, которые синтезируются в печени из холестерина. Так что холестерин важен для переваривания и усвоения жиров.
Как только произойдёт эмульгирование, жиры (липиды) становятся доступными для панкреатических липаз, которые секретирует поджелудочная железа, особенно для липазы и фосфолипазы А2.
Конечные продукты расщепления жиров панкреатическими липазами — это глицерин и жирные кислоты.
Система хлебных единиц — «Скандинавия» Казань
Подсчет углеводов по системе хлебных (углеводных) единиц (ХЕ) необходим тем пациентам с сахарным диабетом, которые используют инсулин. Это – пациенты с сахарным диабетом 1 типа, а также пациенты с сахарным диабетом 2 типа, инсулинпотребные.
Прежде чем говорить о хлебных единицах и гликемическом индексе, необходимо подробнее рассмотреть углеводы.
Итак, углеводы (не белки и не жиры) являются основным источником энергии для клетки. Недостаток углеводов приводит к энергетическому голоду клеток и нарушению обмена веществ.
В зависимости от того, всасываются углеводы в желудочно-кишечном тракте или нет, следовательно, попадают в кровоток и повышают гликемию или нет, различают усвояемые и неусвояемые углеводы.
Необходимо научиться находить в пище именно усвояемые углеводы и считать их по хлебным единицам (ХЕ). Неусвояемые углеводы, ввиду отсутствия влияния на гликемию, по ХЕ не подсчитываются.
Усвояемые углеводы – быстрые (глюкоза, фруктоза, лактоза, мальтоза, сахароза) и медленные (крахмал).
Неусвояемые углеводы – нерастворимые (целлюлоза) и растворимые (пищевые волокна: клетчатка, пектины, гуар).
Нерастворимые неусвояемые углеводы (целлюлоза) – человек в пищу практически не употребляет. Это — довольно грубая, трудно перевариваемая субстанция. Основной источник целлюлозы в природе – древесина.
Растворимые неусвояемые углеводы – это группа пищевых волокон (клетчатка, пектины, гуар). Они не всасываются в желудочно-кишечном тракте, но при его прохождении – забирают с собой и выводят из организма все ненужное и вредное, что образовалось в результате обмена веществ или поступило извне (токсины, микробы, холестерин, тяжелые металлы и пр.). Не являются источником энергии. Важно, чтобы в рационе каждого современного человека было не менее 40 г пищевых волокон ежедневно!
Разберем, что такое – клетчатка, пектины и гуар.
Клетчатка – это клеточные оболочки растений. Продукты с большим содержанием клетчатки: пшеничные и ржаные отруби, хлеб из муки грубого помола с отрубями, крупы (гречневая, перловая, овсяная), грубоволокнистые овощи. Клетчатка позволяет решать проблемы запоров и повышенного аппетита. Протирание и варка уменьшают действие клетчатки.
Пектины – вещества, связывающие растительные клетки между собой. Продукты с большим содержанием пектина: фрукты, ягоды, некоторые овощи. Пектины уменьшают гнилостные процессы в кишечнике, способствуют заживлению слизистой оболочки кишечника.
Гуар – пектиноподобное вещество, содержащееся в водорослях.
Длительная нехватка в питании пищевых волокон ведет к запорам, способствует возникновению дивертикулеза, геморроя, является одним из факторов риска развития атеросклероза, желчнокаменной болезни.
Теперь рассмотрим усвояемые углеводы.
Быстрые углеводы, к которым относятся глюкоза, фруктоза (моносахариды), сахароза, лактоза и мальтоза (дисахариды) – начинают всасываться уже в полости рта и через 5-10 минут после употребления они уже в кровотоке. Быстрее всего всасывается глюкоза (виноградный сахар). Именно поэтому виноград, виноградный сок, изюм, богатые глюкозой, так быстро повышают уровень глюкозы в крови.
Фруктоза всасывается чуть медленнее глюкозы, но все равно довольно быстро оказывается в кровеносном русле и повышает гликемию. Основные источники фруктозы – фрукты, ягоды, мед. В меде содержится 35 % глюкозы, 30 % фруктозы и 2 % сахарозы.
Лактоза – молочный сахар, содержащийся в сыворотке. Все молочные продукты, содержащие сыворотку, имеют в своем составе лактозу (это все жидкие молочные продукты: молоко, кефир, ряженка, простокваша, сливки, питьевые йогурты).
Мальтоза – солодовый сахар. Представляет собой промежуточный продукт расщепления крахмала растительными ферментами и ферментами проросшего зерна (солода), образующаяся мальтоза расщепляется до глюкозы. В свободном виде мальтоза содержится в пиве, квасе, меде, экстракте из солода, солодовом молоке.
Сахароза, или просто сахар, встречается в чистом виде (сахарный песок, сахар-рафинад), а также в кондитерских изделиях, соках, компотах, вареньях.
Все быстрые углеводы бегут в кровь!
Хорошо это или плохо? Зависит от ситуации. Хорошо – для борьбы с гипогликемией, плохо – из-за того, что гликемия после приема быстрых углеводов повышается очень быстро, быстрее, чем успевает подействовать инсулин. На скорость всасывания углеводов влияет физическое состояние продукта (все в жидком виде усваивается намного быстрее, поэтому быстро усвояемые углеводы в жидком виде будут повышать гликемию быстрее всего: чай с сахаром или медом, соки без мякоти, сладкие напитки), температура продукта (все теплое всасывается быстрее, например, горячий чай с сахаром быстрее поднимет гликемию, чем прохладительный напиток из холодильника). Как можно замедлить всасывание быстроусвояемых углеводов?
- Предпочтительнее использовать быстрые углеводы в холодном, а не горячем виде
- Употреблять быстрые углеводы после еды, а не на голодный желудок
- Лучше употреблять продукты, в состав которых входят не чистые быстроусвояемые углеводы (мед, карамель, сладкие напитки), а еще клетчатка (фрукты, ягоды, хлебобулочные изделия).
Медленноусвояемые углеводы – это крахмал, который представляет собой полисахарид. До попадания в кровоток, крахмал должен быть расщеплен ферментами пищеварительного тракта до глюкозы, иначе он никогда не пройдет через стенку кишечника и не поступить в кровь. Процесс расщепления крахмала занимает определенное время, поэтому крахмалсодержащие продукты повышают гликемию медленнее, чем быстроусвояемые углеводы. К медленно усвояемым углеводам относятся – хлебобулочные изделия, картофель, кукуруза, крупы, макаронные изделия. Медленные углеводы идут в кровь.
Крахмал легче и быстрее переваривается из риса и манной крупы, чем из пшена, гречки или перловки, а из картофеля и хлеба быстрее, чем из гороха или фасоли.
Каждые 10 г усвояемых углеводов (быстрых и медленных) повышают гликемию, в среднем, на 1,7 ммоль/л. Однако, при приеме разных продуктов с одинаковым содержанием углеводов подъем гликемии может быть разным, следовательно, и потребность в инсулине может меняться в зависимости от вида продукта.
Итак, мы подошли к понятию гликемического индекса. Гликемический индекс показывает, насколько повысится гликемия, если будет съеден тот или иной продукт. За 100 % принято сахароповышающее действие глюкозы.
Гликемические индексы некоторых продуктов:
| % | Продукт |
| 90-110 % | мальтоза картофельное пюре мед (в составе 80 % углеводов: 40 % — фруктозы, 30 % — глюкозы, 7 % — мальтозы и других дисахаридов, 1 % — сахарозы) кока-кола, пепси-кола |
| 70-90 % | белый и серый хлеб хрустящие хлебцы крекеры рис крахмал пшеничная мука бисквит песочное тесто пиво (100 г пива содержат 4 г углеводов, из них 15 % — быстроусвояемые углеводы) |
| 50-70 % | овсяные хлопья бананы кукуруза вареный картофель отрубной, ржаной хлеб фруктовые соки без сахара |
| 30-50 % | молоко кефир, йогурт фрукты макаронные изделия бобовые |
Система хлебных единиц
Для того, чтобы соотносить количество употребляемых усвояемых углеводов с дозой вводимого инсулина короткого действия, была разработана система хлебных единиц (ХЕ).
- 1 ХЕ = 10-12 грамм усвояемых углеводов
- На 1 ХЕ требуется от 1 до 4 Ед инсулина короткого действия
- В среднем, на 1 ХЕ идет 2 Ед инсулина короткого действия
- У каждого пациента – своя потребность в инсулине на 1 ХЕ (ее можно определить с помощью дневника самоконтроля).
- ХЕ обычно подсчитываются на глаз, без взвешивания продуктов.
- Для того, чтобы рассчитать количество ХЕ – необходима помощь эндокринолога.
Следует учитывать, что за один прием пищи не рекомендуется съедать более 7 ХЕ, так как возрастает доза короткого инсулина (она не должна быть более 14 Ед).
Для профилактики синдрома диабетической стопы – необходимо достижение и поддержание индивидуальных целевых показателей углеводного обмена (их определяет эндокринолог – в зависимости от возраста, наличия тяжелых осложнений диабета и риска гипогликемий).
Вернуться назадЧитайте также:
Синдром диабетической стопыЦентр «Диабетическая стопа»
Личный консультант по диабету
УСЛУГИ ОКАЗЫВАЮТ ВЫСОКОКЛАССНЫЕ СПЕЦИАЛИСТЫ:
РУБЦОВОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ КУРПНОГО РОГАТОГО СКОТА
У жвачных животных из всех сельскохозяйственных животных желудок самый сложный — многокамерный, разделенный на четыре отдела: рубец, сетку, книжку, первые три отдела называются преджелудками, последний- сычуг является истинным желудком.
Рубец -самый большой отдел желудка жвачных, его вместимость у крупного рогатого скота в зависимости от возраста составляет от 100 до 300 литров. Он занимает всю левую половину брюшной полости. Внутренняя ее оболочка желез не имеет, ее поверхность ороговевшая и представлена множеством сосочков, придающих шероховатость.
Сетка— представляет из себя небольшой округлый мешок. Внутренняя поверхность также не имеет желез. Слизистая оболочка представлена выступающими в виде пластинчатых складок высотой до 12 мм, образует ячейки, по внешнему виду напоминающие пчелиные соты. С рубцом, книжкой и пищеводом сетка сообщается пищеводным желобом в виде полузамкнутой трубы. Сетка у жвачных животных работает по принципу сортировального органа, пропуская в книжку только достаточно измельченный и разжиженный корм.
Отсутствие четкой границы между 1-ым отделом (рубец) и 2-ым отделом (сетка), а также свободное смешивание их содержимого позволяет объединить их в один отдел и назвать сетчатым желудком. Сетчатый желудок занимает основную часть брюшной полости и является самым тяжелым внутренним органом. Это мускулистый орган, который вмещает в себя 2/3 всего содержимого желудочно-кишечного тракта коровы.
Около половины времени, необходимого для процесса переваривания, пища находится в сетчатом желудке (20 — 48 часов из общего количества 40 — 72 часа). Рубец разделяется сильными мышечными перегородками на краниальный, дорсальный и вентральный мешки. Эти мышцы сокращаются и расслабляются с периодичностью в 50 — 60 секунд.
Внутренние стенки сетчатого желудка выстланы огромным количеством пальцевидных сосочков, которые значительно увеличивают поверхность всасывания конечного продукта желудочной ферментации (летучие жирные кислоты и аммиак).
Строение сетчатого желудка обеспечивает задерживание волокнистой части пищи на время, необходимое для ее ферментации микроорганизмами. При одновременном сокращении рубца и сетки происходит смещение сетчато-рубцовой складки и продукт пищеварения выталкивается, освобождая сетку. При этом маленькие, т.е. более плотные частицы, проходят через отверстие соединяющее сетку с книжкой, тогда как большие, но менее плотные частицы поступают снова в вентральную часть рубца. Таким образом, движение сетки играет важную роль в просеивании и сортировке частиц пищи перед тем, как они покидают сетчатый желудок.
Проглоченный животными пищевой корм попадет сначала в преддверие рубца, а потом в рубец, из которого, спустя некоторое время, вновь возвращается в ротовую полость для повторного пережевывания и тщательного смачивания слюной. Данный процесс у животных называется жвачкой. Отрыгивание пищевой массы из рубца в ротовую полость осуществляется по типу рвотного акта, при котором последовательно сокращаются сетка и диафрагма, при этом гортань у животного замыкается и открывается кардиальный сфинктер пищевода.
Книжка— лежит в правом подреберье, имеет округлую форму, с одной стороны она является продолжением сетки, с другой переходит в желудок. Книжка представляет собой слой мышечных пластин, перекрывающих друг друга. Слизистая оболочка книжки представлена складками (листочками), на концах которых располагаются короткие грубые сосочки. Пластинчатая структура книжки способствует всасыванию большого количества воды и минеральных веществ. Это предотвращает разбавление кислоты, выделяемой четвертым отделом желудка (сычугом), и обеспечивает повторное поступление минеральных веществ в слюну.
Книжка является дополнительным фильтром и измельчителем грубых кормов. Несмотря на то, что масса книжки довольно большая , она вмещает в себя только 5% от всего перевариваемого продукта. У взрослой коровы размер книжки приближается к размеру крупного арбуза.
Сычуг — является истинным желудком, имеет вытянутую форму в виде изогнутой груши, у основания — утолщенной узкий конец которого переходит в двенадцатиперстную кишку. Слизистая оболочка сычуга имеет железы. Также, как и у животных с моногастритным желудком, сычуг выделяет ферменты и соляную кислоту. Внутренние стенки сычуга выстланны множеством складок, что значительно увеличивает площадь поверхности выделяющей ферменты и соляную кислоту.
Сычуг условно разделяют на две области. Первая из них называется дном и является основным местом, где происходит выделение соляной кислоты и ферментов, активных в кислой среде.
Вторая область называется пилорической. Это место, где собирается перевариваемая масса. По мере накопления, через отверстие, соединяющее сычуг с двенадцатиперстной кишкой (привратник — pyllоrus), пищевая масса проталкивается дальше в двенадцатиперстную кишку в виде отдельных пилюлеобразных комков (болюсов).
Сычуг — является истинным желудком, имеет вытянутую форму в виде изогнутой груши, у основания — утолщенной узкий конец которого переходит в двенадцатиперстную кишку. Слизистая оболочка сычуга имеет железы. Также, как и у животных с моногастритным желудком, сычуг выделяет ферменты и соляную кислоту. Внутренние стенки сычуга выстланны множеством складок, что значительно увеличивает площадь поверхности выделяющей ферменты и соляную кислоту.
Сычуг условно разделяют на две области. Первая из них называется дном и является основным местом, где происходит выделение соляной кислоты и ферментов, активных в кислой среде.
Вторая область называется пилорической. Это место, где собирается перевариваемая масса. По мере накопления, через отверстие, соединяющее сычуг с двенадцатиперстной кишкой (привратник — pyllоrus), пищевая масса проталкивается дальше в двенадцатиперстную кишку в виде отдельных пилюлеобразных комков (болюсов).
Вход пищевода в сетчатый желудок и отверстие, соединяющее сетку с книжкой выход из сетчатого желудка, расположены сравнительно близко друг к другу. Эти отверстия соединены между собой желобом. В период, когда теленок питается молоком, этот желоб свертывается в трубку, по которой молоко поступает сразу же в сычуг, минуя сетчатый желудок, то есть пищеварение происходит по укороченному пути. Когда теленок вырастает из возраста молочного кормления, желоб открывается и перестает функционировать.
Роль процесса жевания
Основными функциями жевания в процессе пищеварения являются:
1. Перемешивание корма со слюной.
2. Дробление пищи на мелкие частицы.
3. Увеличение растворимости веществ, служащих основой питания для бактерий желудка.
4. Формирование пищевых комков, удобных для проглатывания – в форме болюсов.
Роль слюновыделения
Слюновыделение имеет несколько важнейших функций:
1. Оказывает сильное разбавляющее действие на кислоты, которые образуются в рубце в результате ферментации кормов микроорганизмами.
2. Способствует сильному увлажнению пищевых частиц, что значительно облегчает их свободное перемещение в рубец и обратно, для дополнительного дожевывания.
3. Поддерживает здоровую среду в сетчатом желудке (содержит большое количество натрия и других минеральных солей, углекислоты и фосфатов, которые ограничивают падение рН — т.е. увеличение кислотности.
4. С помощью слюны формируются пищевые комки (болюсы).
5. Слюна поставляет питательные вещества для бактерий рубца: азот в виде мочевины, а также минеральные соли, такие как натрий, хлор, фосфор и магнезия.
6. Слюна предохраняет от раздувания (тимпании), так как содержит в своем составе муцин, обладающий антивспенивающими свойствами.
Слюновыделение происходит со скоростью 120 мл/мин во время еды и около 150 мл/мин во время пережевывания жвачки. Когда корова перестает жевать, скорость выделения слюны падает до 60 мл/мин.
Интенсивность слюноотделения зависит от состава потребляемых кормов. Большее ее количество выделяется при потреблении грубых кормов в неизмельченном виде. Слюновыделение резко сокращается при приеме измельченных кормов или концентратов.
При отсутствии слюны кислотность сетчатого желудка увеличивается, что приводит к уменьшению активности микроорганизмов, потере аппетита и развитию ацидоза.
Роль жевания жвачки
При пережевывании жвачки пищевые комки (болюсы) из рубца срыгиваются в рот на дополнительное дожевывание. При жевании болюсы сдавливаются и выделяющаяся при этом жидкость и мелкие пищевые частицы немедленно проглатываются. Большие же пищевые частицы дожевываются в течение 50-60 секунд и после этого также проглатываются. Пережевывание жвачки является жизненно необходимой частью нормального пищеварительного процесса и усвоения волокнистых веществ. Основные функции пережевывания жвачки заключаются в следующем:
При пережевывании жвачки происходит увеличение слюновыделения.
Под воздействием пережевывания происходит уменьшение размеров пищевых частиц и увеличение их плотности (от этих характеристик зависит время нахождения пищевых частиц в рубце).
Пережевывание жвачки помогает отделить пищевые частицы, готовые выйти из рубца, от тех, которым необходимо больше времени для их полной ферментации.
В результате пережевывания жвачки происходит размельчение волокнистых структур, что увеличивает поверхность воздействия на них микроорганизмов, а значит их перевариваемость.
Жвачка является необходимым условием для измельчения и дальнейшего переваривания грубых кормов. Она обычно начинается вскоре после окончания приема корма, когда он в рубце подвергается размягчению и разжижению. Чаще всего руминация наступает при полном покое животных, когда они лягут.
Жвачка у животных обычно начинается через 30−70 минут после еды и протекает в строго определенном для каждого вида животных ритме. В течение суток бывает 6-10 жвачных периодов, каждый из которых продолжается по 30-60 минут.
За 5 минут преджелудки сокращаются 8-14 раз. Продолжительность механической обработки пищевого кома в виде жвачки во рту — около одной минуты. Следующая порция пищевого корма поступает в рот спустя 3−10 секунд.
Жвачный период у животных продолжается в среднем 45−50 минут, затем у животных наступает период покоя, продолжающийся у различных животных разное время, затем снова наступает период жвачки.
Здоровая корова выполняет до 40-45 тысяч жевательных движений в день.
За сутки корова таким образом пережевывает около 60 кг пищевого содержимого рубца.
Существует хороший способ определения, достаточно ли волокнистых веществ содержится в рационе стада: если в любое время дня и ночи 1/3 поголовья скота жует, это значит, что рацион составлен правильно.
Роль рубцовой микрофлоры
Наукой доказано, что за счёт ферментов микрофлоры рубца удовлетворяется до 80% потребности жвачных в энергии, 30 — 50% — в белке, в значительной мере в макро- и микроэлементах и витаминах, переваривается от 50 до 70% сырой клетчатки рациона.
В преджелудках жвачных развиваются в основном анаэробные микроорганизмы: простейшие (инфузории) и бактерии.
Состав микрофлоры рубца жвачных животных варьирует в широких пределах в зависимости от вида корма: инфузории — от 200 тыс. до 2 млн. в 1 мл, бактерии — от 100 млн. до 10 млрд. в 1 мл. Видовой состав микроорганизмов также широк: бактерий – более 200 рас, простейших – более 20 видов.
Рост и размножение одних микроорганизмов сопровождаются автолизом и отмиранием других, поэтому в рубце всегда присутствуют живые, разрушающиеся и мертвые микроорганизмы.
Видовой состав зависит от того, какой корм превалирует в рационе. При смене рациона меняется и популяция микроорганизмов. Поэтому для жвачных важное значение имеет постепенный переход от одного рациона к другому.
Простейшие рубца относятся к подтипу инфузорий, классу ресничных инфузорий, состоящему из десятка родов и множества (около 100) видов. Они попадают в преджелудки, как и многие другие микроорганизмы, с кормом и очень быстро размножаются (до 4-5 поколений в день). В 1 г содержимого рубца находится до 1 млн. инфузорий, размеры их колеблются от 20 до 200 мкм.
Инфузории играют важную биологическую роль в рубцовом пищеварении. Они подвергают корм механической обработке, используют для своего питания трудноперевариваемую клетчатку и благодаря активному движению создают своеобразную микроциркуляцию среды. Внутри инфузорий можно увидеть мельчайшие частицы корма, съеденного животным. Инфузории разрыхляют, измельчают корм, в результате чего увеличивается его поверхность, он становится более доступным для действия бактериальных ферментов. Инфузории, переваривая белки, крахмал, сахара и частично клетчатку, накапливают в своем теле полисахариды. Белок их тела имеет высокую биологическую ценность.
Из бактерий в преджелудках содержатся кокки, стрептококки, молочнокислые, целлюлозолитические и другие, которые попадают в рубец с кормом и водой и благодаря оптимальным условиям активно размножаются. Самые важные микроорганизмы рубца – целлюлозолитические. Эти бактерии расщепляют и переваривают клетчатку, что имеет большое значение для питания жвачных.
Амилолитические бактерии, в основном стрептококки, представлены в рубце многочисленной группой. Они находятся в рубце при даче различных рационов, их количество особенно возрастает при использовании зерновых, крахмалистых и сахаристых кормов.
Молочнокислые бактерии в преджелудках играют важную роль при сбраживании простых углеводов (глюкоза, мальтоза, галактоза, лактоза и сахароза). Молочнокислые бактерии имеют большое значение в молочном кормлении.
Между всеми видами микроорганизмов существует симбиотическая связь: активное размножение одних видов может стимулировать или тормозить размножение других. Так, развитие стрептококков сдерживает рост молочнокислых бактерий, и наоборот, активное размножение молочнокислых бактерий создает неблагоприятную среду для жизнедеятельности стрептококков.
Обнаружена тесная связь между химическим составом и питательностью кормового субстрата, численностью микроорганизмов рубца и продуктивностью животных.
Субстраты с высоким содержанием азота, протеина, жира, БЭВ оказывают больший стимулирующий эффект на рост и размножение микрофлоры рубца по сравнению с субстратами с меньшим содержанием указанных показателей.
Оптимальным для размножения микроорганизмов рубца кормовым субстратам характерен уксуснокислый тип брожения и рН среды ближе к нейтральной — от 6,6 до 6,9.
Менее оптимальным кормовым субстратам свойственен пропионово-масляный тип брожения и более кислый рН среды — от 6,2 до 6,5. При этом большая дополнительная нагрузка по нейтрализации рубцового содержимого ложится на слюнные железы.
Таким образом, существует прямая зависимость между количеством бактерий и инфузорий в рубцовом содержимом и продуктивностью жвачных животных. Чем больше количество микроорганизмов в рубце, тем выше уровень продуктивности животных.
Существует три взаимодействующие среды, в которых микробы размещены в рубце. Первая – это жидкая фаза, где свободно живущие микробные группы в жидкости рубца питаются растворимыми углеводами и протеином. Эта фаза составляет до 25 % микробной массы.
Вторая – это твердая фаза, где микробные группы, связанные или прикрепленные, с частицами корма переваривают нерастворимые полисахариды, такие как крахмал и волокно (клетчатку), а также менее растворимые протеины. Эта фаза может составлять до 70 % микробной массы.
В третей фазе 5 % микробов прикреплены к эпителиальным клеткам рубца или к простейшим. Кормовой рацион, скармливаемый молочной корове, влияет на количество и относительное соотношение различных микробных видов в рубце. Одна из наиболее часто встречающихся проблем в сельхозорганизациях, возникающих в управлении питанием, – это внезапные изменения в кормовых рационах жвачных животных с целью включения большего количества концентрированных кормов.
Роль желудочной ферментации
В рубце находится много различных видов бактерий и простейших. Грибковые также являются частью нормальной популяции микроорганизмов рубца. Тип кормов потребляемых коровой, определяет, какой вид бактерий доминирует в желудке, а те, в свою очередь определяют количество и пропорцию выделяемых летучих жирных кислот, которые используются коровой в качестве источника энергии.
Среда рубца является благоприятной для роста микроорганизмов. РН (кислотность) находится в пределах от 5,5 до 7,0; температура колеблется от 39° до 40°, что является оптимальным условием для многих ферментов. Кислород, который токсичен для многих видов бактерий, в рубце почти отсутствует. Имеется достаточно пищи, которая поступает болee или менее постоянно. Конечные продукты ферментации — летучие жирные кислоты и аммиак — всасываются стенками рубца.
Численность бактерий, находящихся в рубце, в течении дня изменяется прямо пропорционально количеству энергии, доступной для микробов, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна количеству энергии, полученной через корма.
Ферментативные процессы в рубце дают корове следующие преимущества:
I. Возможность получения энергии из сложных углеводов, содержащихся в клетчатке и в волокнистых структурах растений.
II. Возможность компенсирования белковой и азотной недостаточности.
III. Микроорганизмы рубца обладают способностью использовать небелковый азот для образования белка собственных клеток, который затем используется животным для образования молочного белка.
IV. Синтез витаминов группы В и витамина К. В большинстве случаев, при нормальном функционировании рубца, организм коровы способен обеспечить собственные потребности в этих витаминах.
V. Нейтрализация некоторых токсических веществ в кормах.
Однако, наряду с положительными, существуют и отрицательные стороны желудочной ферментации. К таким относятся:
Ферментация углеводов сопровождается потерей энергии в виде выделяемых газов (метан, углекислый газ).
Белок высокой питательной ценности частично разрушается с возможной потерей азота в форме аммиака. Дело в том, что бактерии не способны (из-за недостатка энергии) использовать весь образовавшийся при ферментации белков аммиак для построения белка собственных клеток. Лишний аммиак всасывается через стенки рубца в кровь, а затем выделяется с мочой в виде мочевины.
Образование газов в рубцеВ процессе сбраживания корма в рубце, кроме летучих жирных кислот, образуются газы (углекислый газ, метан, водород, азот, сероводород) и очень незначительное количество кислорода.
Количество и состав образующихся в рубце газов непостоянны и зависят как от содержащихся в рационе кормов, возраста животнного, температуры внешней среды, так и от многих других причин.
По некоторым данным у крупных животных за сутки образуется до 1000 л газов при употреблении легкосбраживаемых и сочных кормов, особенно бобовых культур, что может привести к острому вздутию рубца (тимпании).
Образующиеся в рубце газы удаляются из организма, главным образом, при отрыгивании корма во время жвачки. Значительная их часть всасывается в рубце, переносится кровью в легкие, через которые удаляются с выдыхаемым воздухом.
В большей степени удаляется через легкие углекислый газ, и в меньшей метан. Некоторая часть газов используется микроорганизмами для дальнейших биохимических и синтетических процессов.
Механизм расщепления клетчатки
Клетчатка — сложный полисахарид. Она составляет основную массу корма у сельскохозяйственных животных. В растительных кормах ее содержится до 40-50%.
В пищеварительных соках животных нет ферментов, переваривающих клетчатку, однако в преджелудках жвачных расщепляется 60-70 % перевариваемой клетчатки под действием целлюлозолитических бактерий.
Клетчатка имеет большое физиологическое значение для жвачных не только как источник энергии, но и как фактор, обеспечивающий нормальную моторику преджелудков. Ферменты бактерий расщепляют клетчатку (сложный полисахарид) до более простых форм: вначале до дисахарида целлюбиозы, а затем до моносахарида глюкозы. Продукты расщепления клетчатки в рубце подвергаются различным видам брожений.
Механизм расщепления крахмала
В рубце жвачных крахмал легко сбраживается с образованием летучих и нелетучих жирных кислот. Расщепляют крахмал бактерии и инфузории. Последние переваривают крахмал, захватывая его зерна. Бактерии воздействуют на крахмал с поверхности. Бактерии и инфузории, расщепляя крахмал, накапливают внутриклеточный полисахарид гликоген, а также амилопектин, который медленно и длительно сбраживается, что способствует сохранению постоянства биохимических условий в рубце и предупреждает возникновение интенсивного брожения при поступлении свежего корма.
Простые сахара (дисахариды и моносахариды) всегда содержатся в траве и других кормах, а также образуются в рубце как промежуточный продукт ферментации при расщеплении клетчатки и гемицеллюлозы.
При сбраживании сахаров появляются молочная, уксусная, пропионовая и масляная кислоты. Интенсивность бродильных процессов очень велика, за сутки в рубце образуется до 4 л летучих жирных кислот (ЛЖК).
Летучие жирные кислоты, образующиеся в рубце, почти полностью всасываются в преджелудках. В свободном состоянии они усваиваются лучше, чем их соли. Всосавшиеся ЛЖК используются организмом жвачных в качестве главного источника энергии и как исходные компоненты в различных ассимиляторных процессах: они служат одним из источников образования жира.
Механизм расщепления белков
В рубце жвачных под действием протеолитических ферментов микроорганизмов растительные белки корма расщепляются до пептидов, аминокислот, а затем до аммиака. Микроорганизмы рубца могут использовать не только белок, но и не белковые азотистые вещества.
В процессе жизнедеятельности микроорганизмы синтезируют белки своего тела. Из аммиака и продуктов расщепления углеводов корма микроорганизмы синтезируют более полноценный белок, в состав которого входят все заменимые и незаменимые аминокислоты.
Продвигаясь вместе с кормовой массой по пищеварительному тракту микроорганизмы перевариваются и используются организмом животного, доставляя ему более полноценный белок по сравнению с тем, который был получен с кормом. За счет микроорганизмов жвачные получают за сутки около 100 г полноценного белка.
В связи с этим бытует мнение, что жвачные менее чувствительны к недостатку аминокислот в рационе. Действительно, аминокислот, синтезируемых рубцовой микрофлорой, достаточно, чтобы удовлетворить потребность животных со средней и низкой продуктивностью при нормальных условиях кормления.
Но этого количества аминокислот не достаточно, чтобы обеспечить нормальный рост и развитие молодняка или высокую продуктивность коров. При этом степень синтеза различных аминокислот неодинакова.
Механизм расщепления жиров
Также в рубце жвачных происходит превращение липидов корма. В состав липидов входят: моно- и дигалактозилглицериды, фосфолипиды, триглицериды, стеролы, стерольные эфиры, воск и свободные жирные кислоты.
Бактерии рубца играют важную роль в метаболизме жира. Отмечено, что в кишечник поступает липидов больше, чем их содержится в корме. Это объясняется тем, что значительная часть липидов, поступающих в кишечник, приходится на липиды микроорганизмов, роль которых в гидрогенезации ненасыщенных жирных кислот, гидролизе липидов и их синтезе из нелипидных компонентов весьма велика.
Под действием бактериальных липаз жиры растений гидролизуются, при этом освобождаются ненасыщенные жирные кислоты, которые гидрогенизируются. При низкой скорости липолиза снижается интенсивность гидрогенезации.
Бактериальные липазы расщепляют стеролы, метиловые и этиловые эфиры, высокомолекулярных жирных кислот, галактозилглицеролы, лецитин и лизолецитин, а образовавшиеся в процессе гидролиза продукты разрушаются с выделением главным образом пропионовой кислоты.
Механизм синтеза витаминов
В процессе жизнедеятельности микроорганизмы рубца синтезируют и витамины группы В: рибофлавин (В2), тиамин (В1), никотиновую, (В5) фолиевую (В9), пантотеновую кислоты (В3), биотин (Н), пиридоксин (В6), цианокобаламин (В12), а также жирорастворимый витамин К (филлохинон).
Поэтому взрослые жвачные при сбалансированном кормлении не нуждаются в добавлении этих витаминов в рацион, но молодняк, у которого рубец еще не функционирует, должен получать их с кормом.
Установлена следующая закономерность синтеза витаминов. Если увеличивают количество витаминов в корме, то объем синтеза их в рубце уменьшается.
Синтез витаминов зависит также от наличия необходимых предшественников, например кобальта для синтеза цианокобаламина.
Явления, происходящие в рубце
В рубце — грубые корма длиной 1,5-3 см, при этом они задерживаются на плаву в верхней части (особенно трубчатые части), создают сплошное покрывало, именуемое «подстилкой», «матом», «плотом». Сильные мускулистые стенки рубца периодически встряхивают содержимое, тем самым верхняя часть сбивается в более плотную массу «мат», а все остальное перемешивается, что помогает мелким кусочкам «крекера» (частицы грубого корма) распадаться, становиться разбухшими от влаги, ферментироваться и падать в щи с продвижением к сетке. Роль «мата» в жизни коровы
От того сформировала корова свой «мат» или нет, будет зависеть возникновение ацидоза рубца. В основном в хозяйствах роковую роль играют переизмельченные силоса из кукурузы и трав.
Важным свойством «мата» является способность задерживать концентрированные корма на своей поверхности и внутри для более продолжительной подготовки (набухания) под действием рубцовой жидкости и лучшей переваримости их в кишечнике. В случаях, когда вместе с кукурузным силосом проходят транзитом частички раздробленного зерна (обнаруживаются в фекалиях), это говорит о том, что у коровы не сформирован «мат», что у коровы ацидоз, что переваримость грубых кормов снизилась (с 67 до 40 % и менее), и что хозяйство несет невосполнимые экономические потери.
Незаменимым свойством «мата» (длинноволокнистой клетчатки) является и то, что только он единственный влияет на скорость освобождения содержимого желудка или прохождения его по пищеварительному тракту. От этого зависят обороты (пропускная способность) рубца. Все это основано на способности клетчатки, внутри пищеварительного тракта набухать, увеличивать вязкость и, тем самым, ускорять или замедлять прохождение его содержимого (химуса).
На набухание клетчатки оказывает влияние количество слюны, поступающей в рубец, и время нахождения клетчатки в рубце.
В тех сельхозорганизациях, где используются переизмельченные объемистые корма (а они тоже содержат достаточное количество клетчатки), время нахождения их в рубце коровы непродолжительное, кроме того, слюны выделяется в 2 раза меньше из-за ослабления жвачки. Следовательно, клетчатка не набухает, а значит, перестает выполнять роль регулятора скорости перемещения химуса. Как правило, при ацидозах фекалии становятся более жидкими. Сопутствующим фактором в этом случае является дополнительный вынос из организма питательных веществ и микроэлементов в силу быстрого прохождения по пищеварительному тракту переваренных питательных веществ других кормов рациона, что затрудняет их абсорбцию эпителием кишечника.
Однако при больших, превышающих физиологические нормы, дачах длинноволокнистой клетчатки происходит замедление освобождения ЖКТ. Количество оборотов рубца уменьшается, снижается потребление рациона, а следовательно, и продуктивность. Важно обратить Ваше внимание и на тот факт, что «мат» является благоприятной средой обитания бактерий и инфузорий, ферментирующих клетчатку.
Кислотность содержимого рубца
Кислотность рубца является одним из наиболее изменяющихся факторов, который может оказывать воздействие на микробную популяцию и уровни произведенных ЛЖК.
Бактерии, способные переваривать клетчатку, наиболее активны при кислотности в пределах 6,2 — 6,8. Бактерии, переваривающие крахмалы, предпочитают более кислую среду (pH – 5,4 — 6,2).
Количество определенных видов простейших может быть значительно снижено при кислотности 5,5. Чтобы приспособиться ко всем этим требованиям, обычная технология кормления должна поддерживать диапазон кислотности в пределах 6,2 — 6,7.
Главный вывод для практиков!
Необходимо всегда помнить, что в действительности «кормим» рубцовую микрофлору, поэтому следует выполнять ее требования. Кормовой рацион необходимо менять постепенно, чтобы у микроорганизмов было достаточно времени адаптироваться к другим условиям. Каждое изменение кормового рациона выгодно для одних и невыгодно для других микроорганизмов и всегда временно занижает образование питательных веществ, а тем самым, и молочную продуктивность. В этом месте хочется вспомнить те сельхозорганизации, которые меняют рацион несколько раз в день по так называемой системе: завтрак, обед и ужин, а не кормосмесь. Отсюда и условия для микроорганизмов рубца в течение суток меняются трехкратно.
Энергетический обмен. Реакции превращения белков, жиров
Ст. 118
Вспомните, какие органические вещества выполняют в клетке энергетические функции. С каким универсальным источником энергии связаны превращения этих веществ?
Углеводы выполняют в клетке энергетические функции. Универсальный источник энергии – энергия Солнца, которая используется при образовании углеводов в растениях.
Ст. 123
Вопросы и задания
1. Что общего в реакциях превращения белков, жиров и углеводов в пищеварительном тракте человека? Как называют такие реакции? В каких органоидах клетки могут происходить аналогичные процессы расщепления?
Это реакции гидролиза. Все эти вещества гидролизируются в нашем кишечнике до более простых веществ (например, глюкозы), а потом запасаются в организме или превращаются в энергию.
В клетке за аналогичные процессы расщепления веществ отвечают органоиды под названием Лизосомы.
2. Как используется организмом энергия, освобождающаяся на подготовительном этапе энергетического обмена?
Вся энергия, выделяющаяся на подготовительном этапе, рассеивается в виде тепла.
3. Как продукты расщепления белков, жиров, углеводов доставляются к тканям и клеткам? Объясните механизм их транспорта через клеточную мембрану.
Образующиеся низкомолекулярные вещества поступают в кровь и доставляются ко всем органам и клеткам. В клетках они проникают в лизосомы или непосредственно в цитоплазму. На клеточном уровне расщепление происходит в лизосомах, в этом случае вещества сразу же поступают в цитоплазму.
4. Сравните и оцените энергетическую эффективность двух типов брожения глюкозы. Сделайте вывод об эффективности анаэробного пути обмена веществ.
Эффективность спиртового брожения > эффективности молочнокислого брожения. Это говорит о том, что даже при наименьшем кол — ве сырья спиртовое брожение даст больший выход.
5. Опишите последовательность превращения пировиноградной кислоты в процессе биологического окисления. В результате каких реакций образуется углекислый газ? В каких органоидах клетки идут эти процессы?
Пировиноградная кислота расщепляется до ацетил — коэнзимаА путем последующего окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты; жирные кислоты превращаются вацетил — коэнзимА путемβ — окисления
и т.д. Эти специфичные пути соответствуют II стадии катаболизма и рассматриваются в соответствующих разделах обмена веществ (обмена углеводов, обмена жиров и др.).
В результате окисления кислородом, глюкоза распадается на углекислый газ и воду. Эти реакции протекают преимущественно в митохондриях.
6. Где и как используется кислород, поступающий в организм при дыхании? Где происходит образование молекул воды?
Кислород необходим для накопления отрицательно заряженных ионов на внутренней мембране митохондрий, чтобы создать разность потенциалов, для окисления пировиноградной кислоты.
7. Как идёт преобразование энергии, выделяющейся в процессе реакций кислородного этапа энергетического обмена? Сравните количество образующихся молекул АТФ в результате циклических реакций и на дыхательной цепи. Объясните этот факт.
Энергия используется для расщепления полимеров до мономеров(нуклеиновые кислоты до нуклеотидов, белки до аминокислот, жиры до глицерина и карбоновых кислот), которые будут потом участвовать в других этапах клеточного дыхания.
В подготовительном этапе АТФ не запасается а рассеивается в виде тепла. В бескислородном этапе образуется 2 молекулы АТФ, а в кислородном 36 молекул АТФ. Т.е. в результате клеточного дыхания образутс всего 38 молекул АТФ (2 молекулы на анаэробном этапе и 36 на аэробном).
8. Как используется энергия электронов в процессе окислительного фосфорилирования? Почему этот процесс так называется? Назовите структуры митохондрий, в которых идут циклические реакции и окислительное фосфорилирование. Какие из этих реакций будут идти с большей скоростью? Ответ поясните.
Окислительное фосфорилирование, синтез АТФ из аденозиндифосфата и неорганического фосфата, осуществляющийся в живых клетках, благодаря энергии, выделяющейся при окислении орг. веществ в процессе клеточного дыхания.
У животных, растений и грибов окислительное фосфорилирование протекает в специализированных субклеточных структурах — митохондриях; у бактерий ферментные системы, осуществляющие этот процесс, находятся в клеточной мембране.
9. АТФ синтезируется в митохондриях и хлоропластах. Объясните, в чём сходство и различие процессов, приводящих к синтезу этих молекул в органоидах.
В хлоропластах АТФ синтезирукется в ходе световой фазы фотосинтеза и расходуется на ассимилляцию углерода в темновую фазу фотосинтеза.
В митохондриях АТФ образуется в результате окислительного фосфорилирования, при окислении субстратов – углеводов, жирных кислот. энергия АТФ, образующихся в митохондриях, тратится на все потребности клеток.
процессов пищеварительной системы | Биология для майоров II
Результаты обучения
- Подробное описание этапов процессов пищеварительной системы
Проглатывание
Большие молекулы, содержащиеся в неповрежденной пище, не могут проходить через клеточные мембраны. Пища должна быть разбита на более мелкие частицы, чтобы животные могли использовать питательные вещества и органические молекулы. Первым шагом в этом процессе является прием . Проглатывание — это процесс приема пищи через рот.У позвоночных зубы, слюна и язык играют важную роль в жевании (приготовлении пищи в виде комков). В то время как пища механически расщепляется, ферменты слюны также начинают химически обрабатывать пищу. Совместное действие этих процессов превращает пищу из крупных частиц в мягкую массу, которую можно проглотить и которая может перемещаться по пищеводу.
Пищеварение и абсорбция
Пищеварение — это механическое и химическое разложение пищи на мелкие органические фрагменты.Важно разбить макромолекулы на более мелкие фрагменты, подходящие по размеру для всасывания через пищеварительный эпителий. Большие сложные молекулы белков, полисахаридов и липидов должны быть уменьшены до более простых частиц, таких как простой сахар, прежде чем они будут поглощены пищеварительными эпителиальными клетками. Различные органы играют определенную роль в процессе пищеварения. Рацион животного требует углеводов, белков и жиров, а также витаминов и неорганических компонентов для баланса питания.Как усваивается каждый из этих компонентов, обсуждается в следующих разделах.
Углеводы
Переваривание углеводов начинается во рту. Фермент слюны амилаза начинает расщепление пищевого крахмала на мальтозу, дисахарид. По мере того как пища проходит через пищевод в желудок, переваривание углеводов не происходит. Пищевод не производит пищеварительных ферментов, но производит слизь для смазки. Кислая среда в желудке останавливает действие фермента амилазы.
Следующий этап переваривания углеводов происходит в двенадцатиперстной кишке. Напомним, химус из желудка попадает в двенадцатиперстную кишку и смешивается с пищеварительным секретом поджелудочной железы, печени и желчного пузыря. Соки поджелудочной железы также содержат амилазу, которая продолжает расщепление крахмала и гликогена на мальтозу, дисахарид. Дисахариды расщепляются на моносахариды ферментами, называемыми мальтазами , сукразами и лактазами , которые также присутствуют в щеточной кайме стенки тонкой кишки.Мальтаза расщепляет мальтозу на глюкозу. Другие дисахариды, такие как сахароза и лактоза, расщепляются сахарозой и лактазой соответственно. Сахараза расщепляет сахарозу (или «столовый сахар») на глюкозу и фруктозу, а лактаза расщепляет лактозу (или «молочный сахар») на глюкозу и галактозу. Полученные таким образом моносахариды (глюкоза) абсорбируются и затем могут использоваться в метаболических путях для использования энергии. Моносахариды транспортируются через эпителий кишечника в кровоток для транспортировки к различным клеткам организма.Этапы переваривания углеводов представлены на Рисунке 1 и Таблице 1.
Рисунок 1. Переваривание углеводов осуществляется несколькими ферментами. Крахмал и гликоген расщепляются на глюкозу амилазой и мальтазой. Сахароза (столовый сахар) и лактоза (молочный сахар) расщепляются сахарозой и лактазой соответственно.
| Таблица 1. Переваривание углеводов | ||||
|---|---|---|---|---|
| Фермент | Произведено | Место действия | Субстрат, действующий на | Конечные продукты |
| Амилаза слюны | Слюнные железы | Рот | Полисахариды (крахмал) | Дисахариды (мальтоза), олигосахариды |
| Амилаза поджелудочной железы | Поджелудочная железа | Тонкая кишка | Полисахариды (крахмал) | Дисахариды (мальтоза), моносахариды |
| Олигосахаридазы | Выстилка кишечника; мембрана щеточной каймы | Тонкая кишка | Дисахариды | Моносахариды (например,г., глюкоза, фруктоза, галактоза) |
Белок
Большая часть переваривания белков происходит в желудке. Фермент пепсин играет важную роль в переваривании белков, расщепляя интактный белок на пептиды, которые представляют собой короткие цепи из четырех-девяти аминокислот. В двенадцатиперстной кишке другие ферменты — трипсин , эластаза и химотрипсин — действуют на пептиды, превращая их в более мелкие пептиды. Трипсинэластаза, карбоксипептидаза и химотрипсин вырабатываются поджелудочной железой и попадают в двенадцатиперстную кишку, где действуют на химус.Дальнейшему расщеплению пептидов на отдельные аминокислоты помогают ферменты, называемые пептидазами (те, которые расщепляют пептиды). В частности, карбоксипептидаза , дипептидаза и аминопептидаза играют важную роль в восстановлении пептидов до свободных аминокислот. Аминокислоты всасываются в кровоток через тонкий кишечник. Этапы переваривания белка представлены на Рисунке 2 и Таблице 2.
Рис. 2. Переваривание белков — это многоступенчатый процесс, который начинается в желудке и продолжается в кишечнике.
| Таблица 2. Переваривание белка | ||||
|---|---|---|---|---|
| Фермент | Произведено | Место действия | Субстрат, действующий на | Конечные продукты |
| Главные клетки желудка | Желудок | Белки | Пептиды | |
| Поджелудочная железа | Тонкая кишка | Белки | Пептиды |
| Поджелудочная железа | Тонкая кишка | Пептиды | Аминокислоты и пептиды | |
| Выстилка кишечника | Тонкая кишка | Пептиды | Аминокислоты |
Переваривание липидов начинается в желудке с помощью липазы языка и липазы желудка.Однако основная часть переваривания липидов происходит в тонком кишечнике за счет липазы поджелудочной железы. Когда химус попадает в двенадцатиперстную кишку, гормональные реакции вызывают выброс желчи, которая вырабатывается в печени и хранится в желчном пузыре. Желчь способствует перевариванию липидов, в первую очередь триглицеридов, путем эмульгирования. Эмульгирование — это процесс, при котором большие липидные глобулы разбиваются на несколько маленьких липидных глобул. Эти маленькие глобулы более широко распространены в химусе, чем образуют большие агрегаты.Липиды — это гидрофобные вещества: в присутствии воды они будут агрегироваться с образованием глобул, чтобы минимизировать воздействие воды. Желчь содержит соли желчных кислот, которые являются амфипатическими, что означает, что они содержат гидрофобные и гидрофильные части. Таким образом, гидрофильная сторона солей желчных кислот может взаимодействовать с водой с одной стороны, а гидрофобная сторона — с липидами с другой. Таким образом, соли желчных кислот эмульгируют большие липидные глобулы в маленькие липидные глобулы.
Почему эмульгирование важно для переваривания липидов? Сок поджелудочной железы содержит ферменты, называемые липазами (ферменты, расщепляющие липиды).Если липид в химусе агрегируется в большие глобулы, очень небольшая площадь поверхности липидов доступна для действия липаз, что приводит к неполному перевариванию липидов. Образуя эмульсию, соли желчных кислот многократно увеличивают доступную площадь поверхности липидов. Липазы поджелудочной железы могут более эффективно воздействовать на липиды и переваривать их, как показано на рисунке 3.
Липазы расщепляют липиды на жирные кислоты и глицериды. Эти молекулы могут проходить через плазматическую мембрану клетки и попадать в эпителиальные клетки слизистой оболочки кишечника.Соли желчных кислот окружают длинноцепочечные жирные кислоты и моноглицериды, образуя крошечные сферы, называемые мицеллами. Мицеллы перемещаются в щеточную кайму абсорбирующих клеток тонкой кишки, где длинноцепочечные жирные кислоты и моноглицериды диффундируют из мицелл в абсорбирующие клетки, оставляя мицеллы в химусе. Длинноцепочечные жирные кислоты и моноглицериды рекомбинируют в абсорбирующих клетках с образованием триглицеридов, которые объединяются в глобулы и покрываются белками. Эти большие сферы называются хиломикронов .Хиломикроны содержат триглицериды, холестерин и другие липиды и имеют белки на своей поверхности. Поверхность также состоит из гидрофильных фосфатных «головок» фосфолипидов. Вместе они позволяют хиломикрону перемещаться в водной среде, не подвергая липиды воздействию воды. Хиломикроны покидают абсорбирующие клетки посредством экзоцитоза. Хиломикроны попадают в лимфатические сосуды, а затем попадают в кровь по подключичной вене.
Рис. 3. Липиды перевариваются и всасываются в тонком кишечнике.
Витамины
Витамины могут быть водорастворимыми или жирорастворимыми. Жирорастворимые витамины всасываются так же, как и липиды. Важно потреблять некоторое количество пищевых липидов, чтобы способствовать усвоению жирорастворимых витаминов. Водорастворимые витамины могут напрямую всасываться в кровоток из кишечника.
Рис. 4. Механическое и химическое переваривание пищи происходит в несколько этапов, начиная с ротовой полости и заканчивая прямой кишкой.
На этом веб-сайте есть обзор переваривания белков, жиров и углеводов.Практический вопрос
Какое из следующих утверждений о процессах пищеварения верно?
- Амилаза, мальтаза и лактаза во рту переваривают углеводы.
- Трипсин и липаза в желудке переваривают белок.
- Желчь эмульгирует липиды тонкого кишечника.
- Пища не всасывается до тонкого кишечника.
Утверждение c верно.
Ликвидация
Заключительный этап пищеварения — удаление непереваренных пищевых продуктов и продуктов жизнедеятельности.Непереваренный пищевой материал попадает в толстую кишку, где реабсорбируется большая часть воды. Напомним, что толстая кишка также является домом для микрофлоры, называемой «кишечной флорой», которая помогает в процессе пищеварения. Полутвердые отходы перемещаются по толстой кишке за счет перистальтических движений мышц и хранятся в прямой кишке. По мере того, как прямая кишка расширяется в ответ на накопление фекалий, она запускает нейронные сигналы, необходимые для создания позывов к устранению. Твердые отходы выводятся через задний проход с помощью перистальтических движений прямой кишки.
Общие проблемы с устранением
Диарея и запор — одни из наиболее распространенных проблем со здоровьем, влияющих на пищеварение. Запор — это состояние, при котором кал затвердевает из-за удаления избытка воды в толстой кишке. Напротив, если из фекалий не удаляется достаточное количество воды, это приводит к диарее. Многие бактерии, в том числе вызывающие холеру, влияют на белки, участвующие в реабсорбции воды в толстой кишке, и вызывают чрезмерную диарею.
Рвота
Рвота или рвота — это устранение пищи путем насильственного изгнания через рот.Часто это реакция на раздражитель, поражающий пищеварительный тракт, включая, помимо прочего, вирусы, бактерии, эмоции, взгляды и пищевое отравление. Это насильственное вытеснение пищи происходит из-за сильных сокращений, производимых мышцами желудка. Процесс рвоты регулируется мозговым веществом.
Вкратце: Процессы пищеварительной системы
Пищеварение начинается с проглатывания, когда пища попадает в рот. Переваривание и всасывание происходит в несколько этапов, при этом особые ферменты играют важную роль в переваривании углеводов, белков и липидов.Устранение описывает удаление непереваренной пищи и продуктов жизнедеятельности из организма. Хотя большая часть всасывания происходит в тонком кишечнике, толстый кишечник отвечает за окончательное удаление воды, которая остается после процесса абсорбции в тонком кишечнике. Клетки, выстилающие толстую кишку, поглощают некоторые витамины, а также любые оставшиеся соли и воду. Толстая кишка (ободочная кишка) также является местом образования фекалий.
Внесите свой вклад!
У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.
Улучшить эту страницуПодробнее
20.2: I стадия катаболизма
Цели обучения
- Чтобы описать, как углеводы, жиры и белки расщепляются во время пищеварения.
Мы сказали, что животные получают химическую энергию из пищи — углеводов, жиров и белков — они питаются посредством реакций, которые в совокупности определяются как катаболизм . Мы можем рассматривать катаболизм как происходящий в три стадии (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).На стадии I углеводы, жиры и белки расщепляются на отдельные мономерные единицы: углеводы — на простые сахара, жиры — на жирные кислоты и глицерин, а белки — на аминокислоты. Одна из частей I стадии катаболизма — это распад молекул пищи в результате реакций гидролиза на отдельные мономерные единицы, который происходит во рту, желудке и тонком кишечнике, и называется перевариванием.
На стадии II эти мономерные звенья (или строительные блоки) далее расщепляются различными путями реакции, один из которых производит АТФ, с образованием общего конечного продукта, который затем может быть использован на стадии III для производства еще большего количества АТФ.В этой главе мы рассмотрим каждую стадию катаболизма — как обзор, так и подробно.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Преобразование энергии
Преобразование пищи в клеточную энергию (в виде АТФ) происходит в три стадии.
Переваривание углеводов
Переваривание углеводов начинается во рту (рис. \ (\ PageIndex {2} \)), где α-амилаза слюны атакует α-гликозидные связи крахмала, основного углевода, потребляемого человеком.При расщеплении гликозидных связей образуется смесь декстринов, мальтозы и глюкозы. Примешанная к пище α-амилаза остается активной по мере прохождения пищи через пищевод, но быстро инактивируется в кислой среде желудка.
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Основные события и места переваривания углеводов
Основным местом переваривания углеводов является тонкий кишечник. Секреция α-амилазы в тонком кишечнике превращает любые оставшиеся молекулы крахмала, а также декстрины в мальтозу.Затем мальтоза расщепляется мальтазой на две молекулы глюкозы. Дисахариды, такие как сахароза и лактоза, не перевариваются, пока не достигнут тонкого кишечника, где на них действуют сахароза и лактаза соответственно. Основными продуктами полного гидролиза дисахаридов и полисахаридов являются три моносахаридных звена: глюкоза, фруктоза и галактоза. Они всасываются через стенку тонкой кишки в кровоток.
Переваривание белков
Переваривание белков начинается в желудке (рис. \ (\ PageIndex {3} \)), где под действием желудочного сока гидролизуется около 10% пептидных связей.Желудочный сок представляет собой смесь воды (более 99%), неорганических ионов, соляной кислоты, различных ферментов и других белков.
Боль при язве желудка, по крайней мере частично, вызвана раздражением язвенной ткани кислым желудочным соком.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Основные события и места переваривания белка
Соляная кислота (HCl), содержащаяся в желудочном соке, секретируется железами в слизистой оболочке желудка.PH свежевыделенного желудочного сока составляет около 1,0, но содержимое желудка может повысить pH до 1,5–2,5. HCl помогает денатурировать пищевые белки; то есть он разворачивает белковые молекулы, чтобы подвергать их цепи более эффективному действию ферментов. Основным пищеварительным компонентом желудочного сока является пепсиноген, неактивный фермент, вырабатываемый клетками, расположенными в стенке желудка. Когда пища попадает в желудок после периода голодания, пепсиноген превращается в свою активную форму — пепсин — в несколько этапов, инициируемых падением pH.Пепсин катализирует гидролиз пептидных связей внутри белковых молекул. Он имеет довольно широкую специфичность, но действует преимущественно на связи, включающие ароматические аминокислоты триптофан, тирозин и фенилаланин, а также метионин и лейцин.
В тонком кишечнике завершено переваривание белков. Панкреатический сок, поступающий из поджелудочной железы через проток поджелудочной железы, содержит неактивные ферменты, такие как трипсиноген и химотрипсиноген. Они активируются в тонком кишечнике следующим образом (Рисунок \ (\ PageIndex {4} \)): клетки слизистой оболочки кишечника секретируют протеолитический фермент энтеропептидазу, которая превращает трипсиноген в трипсин; Затем трипсин активирует химотрипсиноген до химотрипсина (а также завершает активацию трипсиногена).Оба этих активных фермента катализируют гидролиз пептидных связей в белковых цепях. Химотрипсин преимущественно атакует пептидные связи с участием карбоксильных групп ароматических аминокислот (фенилаланин, триптофан и тирозин). Трипсин атакует пептидные связи с участием карбоксильных групп основных аминокислот (лизина и аргинина). Сок поджелудочной железы также содержит прокарбоксипептидазу, которая расщепляется трипсином до карбоксипептидазы. Последний представляет собой фермент, который катализирует гидролиз пептидных связей на свободном карбоксильном конце пептидной цепи, что приводит к ступенчатому высвобождению свободных аминокислот с карбоксильного конца полипептида.
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Активация некоторых ферментов поджелудочной железы в тонком кишечнике
Аминопептидазы в кишечном соке удаляют аминокислоты с N-конца пептидов и белков, имеющих свободную аминогруппу. Рисунок \ (\ PageIndex {5} \) иллюстрирует специфичность этих ферментов, переваривающих белок. Аминокислоты, которые высвобождаются при переваривании белка, всасываются через стенку кишечника в систему кровообращения, где они могут использоваться для синтеза белка.
Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): Гидролиз пептида несколькими пептидазами
Эта диаграмма показывает, где в пептиде различные пептидазы, которые мы обсуждали, могут катализировать гидролиз пептидных связей.
Переваривание липидов
Переваривание липидов начинается в верхней части тонкой кишки (Рисунок \ (\ PageIndex {6} \)). Гормон, секретируемый в этой области, стимулирует желчный пузырь выделять желчь в двенадцатиперстную кишку.Основными составляющими желчи являются соли желчных кислот, которые эмульгируют большие нерастворимые в воде липидные капли, нарушая некоторые гидрофобные взаимодействия, удерживающие липидные молекулы вместе, и суспендируют образующиеся более мелкие глобулы (мицеллы) в водной пищеварительной среде. Эти изменения значительно увеличивают площадь поверхности липидных частиц, обеспечивая более тесный контакт с липазами и, таким образом, быстрое переваривание жиров. Другой гормон способствует секреции панкреатического сока, который содержит эти ферменты.
Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Основные события и места переваривания липидов (в первую очередь триглицеридов)
Липазы в соке поджелудочной железы катализируют расщепление триглицеридов сначала до диглицеридов, а затем до 2-моноглицеридов и жирных кислот:
Моноглицериды и жирные кислоты проникают через слизистую оболочку кишечника в кровоток, где они повторно синтезируются в триглицериды и транспортируются в виде липопротеиновых комплексов, известных как хиломикроны.Фосфолипиды и сложные эфиры холестерина подвергаются аналогичному гидролизу в тонком кишечнике, и их составляющие молекулы также всасываются через слизистую оболочку кишечника.
Дальнейший метаболизм моносахаридов, жирных кислот и аминокислот, высвобождаемых на стадии I катаболизма, происходит на стадиях II и III катаболизма.
Сводка
Во время пищеварения углеводы расщепляются на моносахариды, белки расщепляются на аминокислоты, а триглицериды расщепляются на глицерин и жирные кислоты.Большинство реакций пищеварения происходит в тонком кишечнике.
Упражнения по обзору концепции
Различайте каждую пару соединений.
- пепсин и пепсиноген
- химотрипсин и трипсин
- аминопептидаза и карбоксипептидаза
Каковы основные конечные продукты каждой формы пищеварения?
- переваривание углеводов
- переваривание липидов
- переваривание белков
В каком отделе пищеварительного тракта происходит большая часть переваривания углеводов, липидов и белков?
ответов
- Пепсиноген — неактивная форма пепсина; пепсин — активная форма фермента.
- Оба фермента катализируют гидролиз пептидных связей. Химотрипсин катализирует гидролиз пептидных связей, следующих за ароматическими аминокислотами, в то время как трипсин катализирует гидролиз пептидных связей, следующих за лизином и аргинином.
- Аминопептидаза катализирует гидролиз аминокислот на N-конце белка, в то время как карбоксипептидаза катализирует гидролиз аминокислот на C-конце белка.
- глюкоза, фруктоза и галактоза
- моноглицериды и жирные кислоты
- аминокислот
Упражнения
Какие продукты пищеварения (или I стадия катаболизма)?
Какой общий тип реакции используется при пищеварении?
Укажите место действия и функцию каждого фермента.
- химотрипсин
- лактаза
- пепсин
- мальтаза
Укажите место действия и функцию каждого фермента.
- α-амилаза
- трипсин
- сукраза
- аминопептидаза
- Что означает следующее утверждение? «Соли желчных кислот эмульгируют липиды в тонком кишечнике».
- Почему важно эмульгирование?
Используя химические уравнения, опишите химические изменения, которые триглицериды претерпевают во время пищеварения.
Каковы ожидаемые продукты ферментативного действия химотрипсина на каждый аминокислотный сегмент?
- гли-ала-фе-тр-лей
- ala-ile-tyr-ser-arg
- вал-трп-арг-лей-цис
Каковы ожидаемые продукты ферментативного действия трипсина на каждый аминокислотный сегмент?
- лей-тр-глю-лиз-ала
- phe-arg-ala-leu-val
- ala-arg-glu-trp-lys
ответы
белков: аминокислоты; углеводы: моносахариды; жиры: жирные кислоты и глицерин
- Химотрипсин находится в тонком кишечнике и катализирует гидролиз пептидных связей, следующих за ароматическими аминокислотами.
- Лактаза находится в тонком кишечнике и катализирует гидролиз лактозы.
- Пепсин содержится в желудке и катализирует гидролиз пептидных связей, в первую очередь тех, которые возникают после ароматических аминокислот.
- Мальтаза находится в тонком кишечнике и катализирует гидролиз мальтозы.
- Желчные соли способствуют пищеварению за счет диспергирования липидов в водном растворе в тонком кишечнике.
- Эмульгирование важно, потому что липиды не растворяются в воде; он разбивает липиды на более мелкие частицы, которые легче гидролизуются липазами.
- гли-ала-фе и тр-лей
- ала-иле-тыр и сер-арг
- val-trp и arg-leu-cys
Какие ферменты расщепляют углеводы | Здоровое питание
Сухсатей Батра, Ph.D. Обновлено 27 декабря 2018 г.
Углеводы, в большом количестве присутствующие в таких продуктах, как хлеб, крупы, фрукты и овощи, являются основным источником энергии в рационе. Во время пищеварения ряд ферментативных реакций расщепляет углеводы в этих продуктах на простые углеводы, которые легко всасываются в тонком кишечнике. В то время как сложные углеводы требуют ферментов, таких как амилаза слюны, амилаза поджелудочной железы и мальтоза, для переваривания, простые углеводы требуют незначительной ферментативной реакции или не требуют ее вообще.
Углеводы
В пищевых продуктах присутствуют различные формы углеводов. Отдельные единицы сахара, такие как глюкоза, фруктоза и галактоза, являются простейшими формами углеводов, называемыми моносахаридами, в то время как сахароза, лактоза и мальтоза представляют собой дисахариды, состоящие из двух моносахаридов, связанных вместе. Сложные углеводы включают крахмал и клетчатку, которые представляют собой полисахариды, состоящие из длинных цепочек связанных вместе единиц глюкозы. Хотя клетчатка сопротивляется действию ферментов и не расщепляется во время пищеварения, расщепление крахмала ферментами начинается во рту.
Амилаза слюны
При жевании пища расщепляется на небольшие молекулы, которые соединяются со слюной, выделяемой слюнными железами во рту. Наряду с муцином и буферами слюна содержит фермент амилазу слюны, который воздействует на крахмал в пище и расщепляет его до мальтозы. Амилаза слюны действует в течение короткого времени, пока углеводы находятся во рту, после чего смесь частично переваренных углеводов перемещается по пищеводу в желудок. Из-за ингибирования активности амилазы слюны кислым желудочным соком переваривание углеводов в желудке не происходит.
Амилаза и мальтаза поджелудочной железы
Когда комбинация желудочного сока и частично переваренной пищи попадает в тонкий кишечник, поджелудочная железа выделяет сок поджелудочной железы, который содержит фермент панкреатическую амилазу. Этот фермент действует на оставшиеся полисахариды и расщепляет их на дисахаридные единицы мальтозы. На заключительном этапе переваривания сложных углеводов фермент мальтаза, присутствующий в слизистой оболочке тонкого кишечника, расщепляет мальтозу на две единицы глюкозы.Затем глюкоза всасывается и попадает в кровоток.
Сахараза и лактаза
Два дополнительных фермента, присутствующие в тонком кишечнике, переваривают другие дисахариды в пищевых продуктах. Фермент сахароза расщепляет сахарозу или столовый сахар до составляющих его единиц глюкозы и фруктозы, в то время как лактаза расщепляет лактозу или молочный сахар на глюкозу и галактозу. Эти моносахариды всасываются в тонком кишечнике и транспортируются в печень через кровь. Поскольку человеческий организм может использовать глюкозу только в качестве источника энергии, печень превращает фруктозу и галактозу в глюкозу.Глюкоза либо становится источником немедленной энергии, либо накапливается в печени и мышцах в виде гликогена.
Волокно
Волокно, присутствующее в пищевых продуктах в виде растворимых и нерастворимых волокон, является единственным углеводом, который не расщепляется пищеварительными ферментами. В то время как растворимая клетчатка превращается в густую гелеобразную массу в тонком кишечнике из-за ее способности растворяться в воде, нерастворимая клетчатка остается неизменной во время пищеварения. Пищевые волокна — важная часть диеты, поскольку они помогают предотвратить запоры, поддерживать здоровье кишечника, снижать уровень липопротеинов низкой плотности в крови, контролировать уровень глюкозы в крови и даже могут помочь вам похудеть.
Здоровые углеводы
Чтобы максимально использовать углеводы, выбирайте продукты, содержащие сложные углеводы, такие как цельнозерновые, цельнозерновые продукты, орехи, семена, сушеные бобы, бобовые, горох, фрукты и овощи. Избегайте или употребляйте в небольших количествах газированные напитки, сладкие хлопья для завтрака, морсы и десерты, содержащие добавленный сахар в виде кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы, кукурузных подсластителей, фруктозы, коричневого сахара, патоки, сахара-сырца, декстрозы и солодового сиропа.Список ингредиентов на этикетках продуктов питания может помочь вам в выборе полезных углеводов.
Переваривание и усвоение углеводов — питание человека [УСТАРЕЛО]
Ото рта к желудку
Механическое и химическое переваривание углеводов начинается во рту. При жевании, также известном как жевание, углеводная пища измельчается на все более мелкие и мелкие кусочки. Слюнные железы в полости рта выделяют слюну, которая покрывает частицы пищи. Слюна содержит фермент амилазу слюны.Этот фермент разрывает связи между мономерными сахарными звеньями дисахаридов, олигосахаридов и крахмалов. Амилаза слюны расщепляет амилозу и амилопектин на более мелкие цепи глюкозы, называемые декстринами и мальтозой. Повышенная концентрация мальтозы во рту в результате механического и химического разложения крахмала в цельнозерновых продуктах усиливает их сладость. Только около пяти процентов крахмала расщепляется во рту. (Это хорошо, так как большее количество глюкозы во рту приведет к еще большему разложению зубов.) Когда углеводы попадают в желудок, никакого дальнейшего химического разложения не происходит, потому что фермент амилаза не действует в кислых условиях желудка. Но механическое разрушение продолжается — сильные перистальтические сокращения желудка смешивают углеводы в более однородную смесь химуса.
Рисунок 4.6 Слюнные железы во рту
Слюнные железы выделяют слюнную амилазу, которая начинает химический распад углеводов, разрывая связи между мономерными сахарными звеньями.От желудка до тонкого кишечника
Химус постепенно выходит в верхнюю часть тонкой кишки. При попадании химуса в тонкий кишечник поджелудочная железа выделяет панкреатический сок через проток. Этот панкреатический сок содержит фермент панкреатическую амилазу, которая снова запускает расщепление декстринов на более короткие и более короткие углеводные цепи. Кроме того, ферменты секретируются клетками кишечника, выстилающими ворсинки. Эти ферменты, известные под общим названием дисахаридаза, представляют собой сахаразу, мальтазу и лактазу.Сахараза расщепляет сахарозу на молекулы глюкозы и фруктозы. Мальтаза разрывает связь между двумя глюкозными единицами мальтозы, а лактаза разрывает связь между галактозой и глюкозой. После того, как углеводы химически расщепляются на отдельные сахарные единицы, они переносятся внутрь кишечных клеток.
Когда людям не хватает фермента лактазы, лактоза не расщепляется в достаточной степени, что приводит к состоянию, называемому непереносимостью лактозы. Непереваренная лактоза перемещается в толстую кишку, где бактерии могут ее переваривать.Бактериальное переваривание лактозы приводит к образованию газов, вызывающих симптомы диареи, вздутия живота и спазмов в животе. Непереносимость лактозы обычно возникает у взрослых и связана с расой. Национальный информационный центр по заболеваниям пищеварительной системы утверждает, что афроамериканцы, латиноамериканцы, американские индейцы и американцы азиатского происхождения имеют гораздо более высокие показатели непереносимости лактозы, в то время как у выходцев из Северной Европы — меньше всего. Большинство людей с непереносимостью лактозы могут переносить некоторое количество молочных продуктов в своем рационе.Выраженность симптомов зависит от количества потребляемой лактозы и степени лактазной недостаточности.
Поглощение: к потоку крови
Клетки тонкого кишечника имеют мембраны, которые содержат много транспортных белков, чтобы доставить моносахариды и другие питательные вещества в кровь, где они могут быть распределены по остальному телу. Первым органом, получающим глюкозу, фруктозу и галактозу, является печень. Печень забирает их и превращает галактозу в глюкозу, расщепляет фруктозу на еще более мелкие углеродсодержащие единицы и либо хранит глюкозу в виде гликогена, либо экспортирует ее обратно в кровь.Сколько глюкозы печень экспортирует в кровь, находится под гормональным контролем, и вскоре вы обнаружите, что даже сама глюкоза регулирует ее концентрацию в крови.
Рисунок 4.7 Переваривание углеводов
Переваривание углеводов начинается во рту и наиболее обширно в тонком кишечнике. Полученные моносахариды всасываются в кровоток и транспортируются в печень.Поддержание уровня глюкозы в крови: поджелудочная железа и печень
Уровень глюкозы в крови строго контролируется, так как слишком много или слишком мало глюкозы в крови может иметь последствия для здоровья.Глюкоза регулирует свой уровень в крови посредством процесса, называемого отрицательной обратной связью. Повседневный пример отрицательной обратной связи — ваша духовка, потому что в ней есть термостат. Когда вы устанавливаете температуру для приготовления вкусной домашней запеканки с лапшой на 375 ° F, термостат определяет температуру и отправляет электрический сигнал, чтобы включить элементы и разогреть духовку. Когда температура достигает 375 ° F, термостат определяет температуру и отправляет сигнал на выключение элемента. Точно так же ваше тело определяет уровень глюкозы в крови и поддерживает «температуру» глюкозы в целевом диапазоне.Термостат глюкозы расположен внутри клеток поджелудочной железы. После приема пищи, содержащей углеводы, уровень глюкозы в крови повышается.
Инсулин-секретирующие клетки поджелудочной железы ощущают повышение уровня глюкозы в крови и выделяют в кровь гормон инсулин. Инсулин посылает сигнал клеткам организма удалить глюкозу из крови, транспортируя ее в клетки различных органов по всему телу и используя ее для производства энергии. В случае мышечной ткани и печени инсулин посылает биологическое сообщение о хранении глюкозы в виде гликогена.Присутствие инсулина в крови означает для организма, что глюкоза доступна в качестве топлива. Поскольку глюкоза транспортируется в клетки по всему телу, уровень глюкозы в крови снижается. У инсулина есть противоположный гормон, называемый глюкагоном. Клетки поджелудочной железы, секретирующие глюкагон, чувствуют падение уровня глюкозы и в ответ высвобождают глюкагон в кровь. Глюкагон связывается с клетками организма, чтобы перестать использовать всю глюкозу. В частности, он сигнализирует печени о расщеплении гликогена и высвобождении накопленной глюкозы в кровь, чтобы уровень глюкозы оставался в пределах целевого диапазона, а все клетки получали необходимое топливо для правильного функционирования.
Рисунок 4.8 Регулирование уровня глюкозы
Остаточные углеводы: толстый кишечник
Почти все углеводы, за исключением пищевых волокон и резистентных крахмалов, эффективно перевариваются и усваиваются организмом. Некоторые из оставшихся неперевариваемых углеводов расщепляются ферментами, выделяемыми бактериями в толстом кишечнике. Продуктами бактериального переваривания этих медленно высвобождающихся углеводов являются короткоцепочечные жирные кислоты и некоторые газы.Короткоцепочечные жирные кислоты используются бактериями для выработки энергии и роста, выводятся с калом или абсорбируются клетками толстой кишки, при этом небольшое количество транспортируется в печень. Клетки толстой кишки используют короткоцепочечные жирные кислоты для поддержки некоторых своих функций. Печень также может метаболизировать короткоцепочечные жирные кислоты в клеточную энергию. Выход энергии из пищевых волокон составляет около 2 килокалорий на грамм для человека, но сильно зависит от типа волокна, при этом растворимые волокна и устойчивые крахмалы дают больше энергии, чем нерастворимые волокна.Поскольку пищевые волокна перевариваются в желудочно-кишечном тракте намного меньше, чем другие типы углеводов (простые сахара, много крахмалов), повышение уровня глюкозы в крови после их употребления происходит меньше и медленнее. Эти физиологические свойства продуктов с высоким содержанием клетчатки (т. Е. Цельнозерновых) связаны с уменьшением набора веса и снижением риска хронических заболеваний, таких как диабет 2 типа и сердечно-сосудистые заболевания.
Рисунок 4.9 Обзор переваривания углеводов
Углеводный пир
Вы пришли к бабушке на семейный ужин и только что съели поросенка калуа, белый рис, сладкий картофель, салат из макарон, длинный рис с курицей и горячую сладкую булочку с маслом.Менее чем через час вы завершаете это кусочком пирога с хаупиа, а затем ложитесь на диван и смотрите телевизор. «Гормон изобилия», инсулин, отвечает на зов питательных веществ. Инсулин передает физиологическое сообщение о том, что глюкозы в крови много, поэтому клетки могут ее поглощать и либо использовать, либо накапливать. Результатом этого гормонального сообщения является максимальное увеличение запасов гликогена, а весь избыток глюкозы, белка и липидов откладывается в виде жира.
Типичная американская трапеза на День благодарения содержит много продуктов с высоким содержанием углеводов, большинство из которых — простые сахара и крахмалы.Эти виды углеводной пищи быстро перевариваются и усваиваются. Уровень глюкозы в крови быстро повышается, вызывая скачок уровня инсулина. Напротив, продукты, содержащие большое количество клетчатки, похожи на капсулы с замедленным высвобождением сахара. Измерение влияния углеводсодержащей пищи на уровень глюкозы в крови называется гликемическим ответом.
Были измерены гликемические реакции различных пищевых продуктов, а затем они были ранжированы по сравнению с эталонным продуктом, обычно ломтиком белого хлеба или просто чистой глюкозой, для получения числового значения, называемого гликемическим индексом (GI).Продукты с низким ГИ не повышают уровень глюкозы в крови ни так сильно, ни так быстро, как продукты с более высоким ГИ. В эпидемиологических и клинических испытаниях было показано, что диета, состоящая из продуктов с низким ГИ, увеличивает потерю веса и снижает риск ожирения, диабета 2 типа и сердечно-сосудистых заболеваний.
Таблица 4.1 Гликемический индекс: продукты питания в сравнении с глюкозой
| Продукты питания | Значение GI |
| Продукты с низким ГИ (<55) | |
| Яблоко, сырое | 36 |
| Апельсин сырой | 43 |
| Банан, сырой | 51 |
| Манго, сырое | 51 |
| Морковь вареная | 39 |
| Таро вареное | 53 |
| Кукурузная лепешка | 46 |
| Спагетти (цельнозерновой) | 37 |
| Печеные бобы | 48 |
| Соевое молоко | 34 |
| Обезжиренное молоко | 37 |
| Цельное молоко | 39 |
| Йогурт фруктовый | 41 |
| Йогурт простой | 14 |
| Мороженое | 51 |
| Medium GI Foods (56–69) | |
| Ананас сырой | 59 |
| Дыня | 65 |
| Картофельное пюре | 70 |
| Цельнозерновой хлеб | 69 |
| Коричневый рис | 55 |
| Сырная пицца | 60 |
| Батат вареный | 63 |
| Макароны с сыром | 64 |
| Попкорн | 65 |
| Продукты с высоким ГИ (70 и выше) | |
| Банан (перезрелый) | 82 |
| Кукурузные чипсы | 72 |
| Крендели | 83 |
| Белый хлеб | 70 |
| Белый рис | 72 |
| Бублик | 72 |
| Рисовое молоко | 86 |
| Cheerios | 74 |
| Изюмовые отруби | 73 |
| Фруктовый рулет | 99 |
| Gatorade | 78 |
Чтобы узнать о гликемическом индексе различных пищевых продуктов, посетите сайт http: // www.mendosa.com/gilists.htm.
Тип углеводов в пище влияет на ГИ, а также на содержание жира и клетчатки. Повышенное содержание жира и клетчатки в пище увеличивает время, необходимое для пищеварения, и замедляет скорость опорожнения желудка в тонкий кишечник, что в конечном итоге снижает ГИ. Обработка и приготовление пищи также влияет на ГИ продуктов, повышая их усвояемость. Достижения в технологиях обработки пищевых продуктов и высокий потребительский спрос на удобные полуфабрикаты в Соединенных Штатах создали продукты, которые перевариваются и усваиваются быстрее, независимо от содержания клетчатки.Современные хлопья для завтрака, хлеб, макаронные изделия и многие полуфабрикаты имеют высокий ГИ. Напротив, у большинства сырых продуктов ГИ ниже. (Однако чем более созрел фрукт или овощ, тем выше его ГИ.)
ГИ может использоваться в качестве руководства для выбора более здоровых углеводов, но имеет некоторые ограничения. Во-первых, GI учитывает не количество углеводов в порции пищи, а только тип углеводов. Другой заключается в том, что сочетание продуктов с низким и высоким ГИ меняет ГИ для еды.Кроме того, некоторые продукты, богатые питательными веществами, имеют более высокий ГИ, чем менее питательные продукты. (Например, у овсяных хлопьев ГИ выше, чем у шоколада, потому что содержание жира в шоколаде выше.) Наконец, мясо и жиры не имеют ГИ, поскольку они не содержат углеводов.
Дополнительные ресурсы
Посетите эту онлайн-базу данных, чтобы узнать гликемические индексы пищевых продуктов. Продукты перечислены по категориям, а также по низкому, среднему или высокому гликемическому индексу.
http://www.gilisting.com/
Переваривание и абсорбция углеводов: процесс и конечные продукты — стенограмма видео и урока
Brush Border Enzymes
На любые оставшиеся сахара действуют ферменты щеточной каймы . Ферменты щеточной каймы — это особые ферменты, обнаруженные на микроворсинках тонкой кишки, которые завершают пищеварение. Ранее мы узнали, что микроворсинки — это крошечные волосовидные выступы, которые увеличивают площадь поверхности тонкой кишки и, следовательно, увеличивают всасывание питательных веществ. Поскольку микроворсинок очень много, эпителиальные клетки кажутся нечеткими, как щетинки кисти, из-за чего некоторые анатомы называют их границей кисти , отсюда и название.
Поглощение
Теперь, когда все молекулы углеводов гидролизованы до своей простейшей моносахаридной формы, они могут абсорбироваться из пищеварительного тракта и попадать в кровоток. Переваренные сахара переходят в микроворсинки эпителиальных клеток, а затем попадают в капилляры, расположенные в стенке тонкой кишки. Поглощенные вещества теперь находятся в кровотоке, и, за исключением быстрого обхода печени, они готовы к транспортировке в клетки вашего тела.
Углеводы, особенно моносахарид глюкоза, обеспечивают клетки вашего тела готовым и легким источником энергии. Когда клетки вашего тела расщепляют глюкозу, выделяется энергия в виде АТФ, который ваши клетки используют для выполнения большинства своих функций. Конечно, если энергия не требуется, пищевые углеводы можно перерабатывать и хранить в мышцах или жировых клетках.Те, кто придерживается диеты, богатой углеводами, слишком хорошо знают о превращении углеводов в жиры.
Итоги урока
Давайте рассмотрим. Ферменты, такие как амилаза слюны, амилаза поджелудочной железы и ферменты щеточной каймы, катализируют или ускоряют гидролиз углеводов. Ферменты щеточной каймы — это особые ферменты, обнаруженные на микроворсинках тонкой кишки.
Моносахариды, такие как глюкоза, проникают в микроворсинки эпителиальных клеток тонкого кишечника.Оттуда они попадают в кровеносные капилляры и после быстрого обхода печени попадают в клетки вашего тела. Когда клетки вашего тела расщепляют глюкозу, выделяется энергия в виде АТФ, который ваши клетки используют для выполнения большинства своих функций.
Результаты обучения
После этого видеоурока вы сможете:
- Отслеживать расщепление углеводов изо рта до всасывания из пищеварительного тракта
- Перечислите ферменты, участвующие в переваривании углеводов, и функцию каждого из них
- Объясните, что происходит с расщепленными углеводами, когда они покидают пищеварительный тракт
IV.Углеводы, пищеварение и абсорбция — Руководство по принципам питания животных
Эта глава представляет собой введение в различные процессы, которые участвуют в переваривании или ферментации углеводов у животных с однокамерным желудком и жвачных животных.
Новые термины
Амилаза
Декстрины
Дисахаридаза
Мальтаза
Некрахмальные полисахариды
Сахараза
Летучие жирные кислоты
Цели раздела
- Для обсуждения углеводов пищеварения и / или ферментации у сельскохозяйственных животных
- Обсудить связанные с углеводным брожением нарушения у жвачных животных
Первичный участок переваривания углеводов находится в просвете тонкой кишки, где амилаза поджелудочной железы начинает переваривание гранул крахмала (амилозы и амилопектина).У некоторых птиц во рту наблюдается некоторое действие амилазы слюны, но не у сельскохозяйственных животных.
Существует две формы амилазы, одна из которых случайным образом расщепляет α 1,4 связи, а другая удаляет дисахаридные единицы (мальтозу) из полисахаридной цепи. Амилаза поджелудочной железы не действует на связи α 1,6, образующие точки ветвления в структуре амилопектина. Конечные продукты переваривания амилазы включают смесь глюкозы, мальтозы и декстринов (остатки, содержащие α 1,6 точки ветвления).На декстрины действует α 1,6-глюкозидаза.
Тонкая кишка — это место переваривания углеводов сельскохозяйственных животных.
Диетические простые сахара, такие как глюкоза и фруктоза, не нуждаются в переваривании, так как они могут всасываться напрямую через эпителий кишечника. Конечные продукты переваривания крахмала диффундируют в кайму, где происходят окончательные пищеварительные процессы. Дисахариды, такие как мальтаза и изомальтаза на щеточной кайме кишечника, затем завершают разложение и гидролизуются до составляющих их моносахаридов ферментами на щеточной кайме, а высвободившиеся моносахариды абсорбируются энтероцитом.Сахароза подвергается действию сахарозы с образованием глюкозы и фруктозы для абсорбции. У молодых животных, содержащихся на молоке (до отъема), на лактозу действует лактаза с образованием глюкозы и галактозы. Активность амилазы очень низкая у молодых животных, потребляющих молоко, и стимулируется употреблением твердой пищи.
Конечным продуктом переваривания углеводов у животных с однокамерным желудком является в основном глюкоза.
Ферменты, переваривающие углеводы
- Амилаза
- Дисахаридаза
- Мальтаза
- Сукраза
- Лактаза
Моносахариды абсорбируются как за счет простой диффузии, так и за счет активного транспорта, зависимого от аденозинтрифосфата (АТФ).Натрий-зависимый транспортный белок глюкозы связывает глюкозу и Na +, транспортирует их через энтероцит и высвобождает их в цитозоль.
| Участок | Фермент | Продукт |
| Горловина | Амилаза слюны | Не слишком значительный |
| Тонкий кишечник | Панкреатическая амилаза Ди / олигосахаридазы | Моносахариды |
| Толстый кишечник | Нет | Некоторые летучие жирные кислоты |
Животные с однокамерным желудком не выделяют ферменты, переваривающие сложные углеводы (связи β 1,4; e.g., некрахмальные полисахариды [NSP], глюканы, целлюлоза), которые являются компонентами растительных волокон (например, пшеницы, ячменя) и на которые воздействуют микробы заднего кишечника с образованием летучих жирных кислот (ЛЖК). Высокий уровень NSP и глюканов в моногастральной диете может вызвать вязкое пищеварение и может мешать процессам пищеварения, что приводит к мальабсорбции. У домашней птицы рационы с высоким содержанием NSP (например, ячмень, рожь) могут приводить к влажному подстилку, грязным яйцам и диарее.
Переваривание углеводов у жвачных животных
Переваривание углеводов у жвачных животных происходит путем микробной ферментации в рубце.Пищевые углеводы разлагаются (ферментируются) микробами рубца (бактериями, грибами, простейшими). Целью ферментации рубца является выработка энергии в виде АТФ, которую бактерии используют для синтеза белка и собственного роста. ЛЖК, также известные как короткоцепочечные жирные кислоты (показаны ниже), образуются в результате ферментации рубца, всасываются через стенку рубца и используются животным в качестве источника энергии.
Основные летучие жирные кислоты, образующиеся в рубце
- Уксусная кислота
- Пропионовая кислота
- Масляная кислота
Три основных ЛЖК — уксусная (C2), пропионовая (C3) и масляная кислота (C4; показано ниже).
Конечными продуктами пищеварения жвачных животных являются летучие жирные кислоты и некоторые моносахариды.
У молодых жвачных животных рубец и сетка развиты не полностью и имеют относительно небольшой размер. Рефлекс ретикулярной / пищеводной бороздки, трубчатая складка ткани, направляет молоко или воду, которые всасываются из соска непосредственно через омазум в сычуг. Это рефлекс, стимулируемый сосанием. Когда животное отлучается от груди, оно обычно теряет этот рефлекс.Твердая пища, такая как ползучий корм, попадает в малый рубец, и начинается брожение. Новорожденное жвачное животное не имеет популяции бактерий в рубце, но с рождения оно начинает улавливать бактерии от матери и окружающей среды, особенно при контакте. Затем твердая пища ферментируется с образованием ЛЖК, которые стимулируют рост и развитие рубца, особенно рост сосочков для всасывания.
Все переваренные и абсорбированные моносахариды и летучие жирные кислоты попадают в печень.
Конечными продуктами ферментации рубца являются массы микробных клеток или ЛЖК, синтезированные микробным белком, и такие газы, как диоксид углерода, метан, водород и сероводород. Продукты брожения будут варьироваться в зависимости от относительного состава микрофлоры рубца. Микробная популяция также зависит от диеты, поскольку при этом меняются субстраты для ферментации, а затем и продукты ферментации. Например, крахмал является основным диетическим компонентом жвачных животных, получающих концентрат (например,г., откормочный скот). В рубце таких животных количество амилолитических бактерий выше, чем целлюлозолитических бактерий, присутствующих в рубце животных, которых кормят грубыми кормами и пастбищами. Такие факторы, как соотношение корм: концентрат, физическая форма рациона (измельченный или гранулированный), кормовые добавки и виды животных могут влиять на процесс ферментации рубца и выработку летучих жирных кислот.
Молярное соотношение ЛЖК зависит от соотношения корм: концентрат в рационе. Целлюлолитические бактерии, как правило, производят больше ацетата, в то время как амилолитические бактерии производят больше пропионовой кислоты.Обычно три основных молярных соотношения ЛЖК составляют 65:25:10 для грубых кормов и 50:40:10 для рациона, богатого концентратами. Изменения концентрации ЛЖК могут привести к нескольким нарушениям переваривания углеводов у жвачных животных. Ацидоз рубца возникает, когда животных кормят рационом с высоким содержанием зерна или когда животных внезапно переводят с пастбищ или пастбищ на откормочные площадки.
Ключевые моменты
- У сельскохозяйственных животных во рту происходит очень слабое пищеварение.
- Тонкая кишка — это место переваривания углеводов у моногастриков.
- Амилаза поджелудочной железы действует на 1,4-альфа-звенья и другие дисахаридазы и удаляет дисахаридные звенья.
- Конечный продукт (в основном глюкоза) диффундирует в щеточную кайму с помощью АТФ-зависимых переносчиков глюкозы.
- Непереваренные (клетчатка, некрахмальные полисахариды [NSP]) в заднем кишечнике могут служить источником энергии для микробов заднего кишечника при однокомпонентном желудке.
- Переваривание углеводов у жвачных сильно отличается от переваривания моногастриков.Во-первых, в слюне не выделяется амилаза, а затем большинство углеводов ферментируется в рубце микробными ферментами.
- Углеводы ферментируются в рубце до летучих жирных кислот (ЛЖК). К ним относятся уксусная кислота, пропионовая кислота и масляная кислота.
- ЛЖК всасываются через стенку рубца в воротную вену и переносятся в печень.
- Соотношение ЛЖК меняется в зависимости от типа диеты. Грубые диеты предпочитают микробы, которые производят больше уксусной кислоты, тогда как концентрированные диеты предпочитают микробы, которые производят больше пропионовой кислоты.
- Нарушения ферментации углеводов у жвачных животных включают ацидоз рубца (перегрузку зерна), когда крупный рогатый скот кормится злаками с высоким содержанием крахмала или богатым зерном рационом, или когда происходит внезапный переход с пастбища на откормочную площадку.
Контрольные вопросы
- Перечислите ферменты, участвующие в переваривании углеводов у животных с однокамерным желудком.
- Каковы конечные продукты переваривания углеводов у однокоренных и жвачных животных?
- Какие основные летучие жирные кислоты (ЛЖК) образуются при ферментации рубца?
- Что вызывает ацидоз рубца?
- Скармливание цыплятам-бройлерам слишком большого количества ячменя может вызвать липкие фекалии и проблемы с усвояемостью.Почему?
- У жвачных, получающих рационы с высоким содержанием концентрата, основными ЛЖК, производимыми в рубце, являются?
- У жвачных животных, получающих рацион с высоким содержанием грубых кормов, основными ЛЖК, продуцируемыми в рубце, являются?
- Добавьте моносахариды, составляющие каждый из перечисленных ниже дисахаридов, и фермент, необходимый для разрыва связи между ними.
| Сахар | Фермент | Моносахарид 1 | Моносахарид 2 |
| Сахароза | |||
| Мальтоза |
Глава 20 — Химическое пищеварение и абсорбция — BIO 140 — Биология человека I — Учебник
Глава 20Химическое разложение и абсорбция: более внимательный взгляд
К концу этого раздела вы сможете:- Определить места и первичные выделения, участвующие в химическом переваривании углеводов, белков, липидов и нуклеиновых кислот
- Сравните и сравните абсорбцию гидрофильных и гидрофобных питательных веществ
Как вы уже знаете, процесс механического пищеварения относительно прост.Это связано с физическим расщеплением пищи, но не меняет ее химический состав. С другой стороны, химическое пищеварение — это сложный процесс, который превращает пищу в химические строительные блоки, которые затем поглощаются для питания клеток тела (рис. 1). В этом разделе вы более подробно рассмотрите процессы химического переваривания и абсорбции.
Переваривание и абсорбция
Рис. 1. Пищеварение начинается во рту и продолжается по мере прохождения пищи через тонкий кишечник.Большая часть всасывания происходит в тонком кишечнике.
Химическое разложениеКрупные молекулы пищи (например, белки, липиды, нуклеиновые кислоты и крахмалы) должны быть разбиты на субъединицы, которые достаточно малы, чтобы быть поглощенными слизистой оболочкой пищеварительного канала. Это достигается ферментами путем гидролиза. Многие ферменты, участвующие в химическом пищеварении, сведены в Таблицу 1.
Таблица 1: Пищеварительные ферменты
| Категория ферментов | Название фермента | Источник | Подложка | Товар |
|---|---|---|---|---|
| Ферменты слюны | Липаза язычная | Язычные железы | Триглицериды | Свободные жирные кислоты, моно- и диглицериды |
| Ферменты слюны | Амилаза слюны | Слюнные железы | Полисахариды | Дисахариды и трисахариды |
| Желудочные ферменты | Желудочная липаза | Начальники | Триглицериды | Жирные кислоты и моноацилглицериды |
| Желудочные ферменты | Пепсин * | Начальники | Белки | Пептиды |
| Ферменты границы кисти | α-декстриназа | Тонкая кишка | α-декстрины | Глюкоза |
| Ферменты границы кисти | Энтеропептидаза | Тонкая кишка | Трипсиноген | Трипсин |
| Ферменты границы кисти | Лактаза | Тонкая кишка | Лактоза | Глюкоза и галактоза |
| Ферменты границы кисти | Мальтаза | Тонкая кишка | Мальтоза | Глюкоза |
| Ферменты границы кисти | Нуклеозидазы и фосфатазы | Тонкая кишка | Нуклеотиды | Фосфаты, азотистые основания и пентозы |
| Ферменты границы кисти | Пептидазы | Тонкая кишка |
|
|
| Ферменты границы кисти | Sucrase | Тонкая кишка | Сахароза | Глюкоза и фруктоза |
| Ферменты поджелудочной железы | Карбоксипептидаза * | Ацинарные клетки поджелудочной железы | Аминокислоты на карбоксильном конце пептидов | Аминокислоты и пептиды |
| Ферменты поджелудочной железы | Химотрипсин * | Ацинарные клетки поджелудочной железы | Белки | Пептиды |
| Ферменты поджелудочной железы | Эластаза * | Ацинарные клетки поджелудочной железы | Белки | Пептиды |
| Ферменты поджелудочной железы | Нуклеазы | Ацинарные клетки поджелудочной железы |
| Нуклеотиды |
| Ферменты поджелудочной железы | Панкреатическая амилаза | Ацинарные клетки поджелудочной железы | Полисахариды (крахмалы) | α-Декстрины, дисахариды (мальтоза), трисахариды (мальтотриоза) |
| Ферменты поджелудочной железы | Липаза поджелудочной железы | Ацинарные клетки поджелудочной железы | Триглицериды, эмульгированные солями желчных кислот | Жирные кислоты и моноацилглицериды |
| Ферменты поджелудочной железы | Трипсин * | Ацинарные клетки поджелудочной железы | Белки | Пептиды |
Средняя американская диета состоит примерно на 50 процентов из углеводов, которые можно классифицировать по количеству содержащихся в них мономеров простых сахаров (моносахаридов и дисахаридов) и / или сложных сахаров (полисахаридов).Глюкоза, галактоза и фруктоза — три моносахарида, которые обычно потребляются и легко усваиваются. Ваша пищеварительная система также способна расщеплять дисахарид сахарозу (обычный столовый сахар: глюкоза + фруктоза), лактозу (молочный сахар: глюкоза + галактоза) и мальтозу (зерновой сахар: глюкоза + глюкоза), а также полисахариды гликоген и крахмал ( цепочки моносахаридов). Ваш организм не вырабатывает ферменты, которые могут расщеплять большинство волокнистых полисахаридов, таких как целлюлоза. Хотя неперевариваемые полисахариды не обладают никакой питательной ценностью, они содержат пищевые волокна, которые помогают продвигать пищу по пищеварительному тракту.
Химическое переваривание крахмала начинается во рту и было рассмотрено выше.
В тонком кишечнике амилаза поджелудочной железы выполняет «тяжелую работу» для переваривания крахмала и углеводов (рис. 2). После того, как амилазы расщепляют крахмал на более мелкие фрагменты, фермент щеточной каймы α-декстриназа начинает работать с α-декстрином, отщепляя одну глюкозную единицу за раз. Три фермента щеточной каймы гидролизуют сахарозу, лактозу и мальтозу до моносахаридов. Сахараза расщепляет сахарозу на одну молекулу фруктозы и одну молекулу глюкозы; мальтаза расщепляет мальтозу и мальтотриозу на две и три молекулы глюкозы соответственно; и лактаза расщепляет лактозу на одну молекулу глюкозы и одну молекулу галактозы.Недостаток лактазы может привести к непереносимости лактозы.
Блок-схема переваривания углеводов
Рис. 2: Углеводы разбиваются на мономеры в несколько этапов.
Переваривание белковБелки — это полимеры, состоящие из аминокислот, связанных пептидными связями с образованием длинных цепей. Пищеварение восстанавливает их до входящих в их состав аминокислот. Обычно вы потребляете от 15 до 20 процентов от общего количества потребляемых калорий в виде белка.
Переваривание белка начинается в желудке, где HCl и пепсин расщепляют белки на более мелкие полипептиды, которые затем перемещаются в тонкий кишечник (рис. 3). Химическое пищеварение в тонком кишечнике продолжается ферментами поджелудочной железы, включая химотрипсин и трипсин, каждый из которых действует на определенные связи в аминокислотных последовательностях. В то же время клетки щеточной каймы выделяют ферменты, такие как аминопептидаза и дипептидаза, которые дополнительно разрушают пептидные цепи. В результате молекулы достаточно малы, чтобы попасть в кровоток (рис. 4).
Переваривание белка
Рис. 3. Переваривание белка начинается в желудке и завершается в тонком кишечнике.
Блок-схема переваривания белка
Рис. 4: Белки последовательно распадаются на свои аминокислотные компоненты.
Переваривание липидовЗдоровая диета ограничивает потребление липидов до 35 процентов от общего количества потребляемых калорий.Наиболее распространенными диетическими липидами являются триглицериды, которые состоят из молекулы глицерина, связанной с тремя цепями жирных кислот. Также потребляются небольшие количества диетического холестерина и фосфолипидов.
Три липазы, ответственные за переваривание липидов, — это липаза языка, липаза желудка и липаза поджелудочной железы. Однако, поскольку поджелудочная железа является единственным косвенным источником липазы, практически все переваривание липидов происходит в тонком кишечнике. Липаза поджелудочной железы расщепляет каждый триглицерид на две свободные жирные кислоты и моноглицерид.Жирные кислоты включают как короткоцепочечные (менее 10-12 атомов углерода), так и длинноцепочечные жирные кислоты.
Расщепление нуклеиновых кислотДНК и РНК нуклеиновых кислот содержатся в большинстве продуктов, которые вы едите. За их переваривание отвечают два типа нуклеаз поджелудочной железы: дезоксирибонуклеаза, расщепляющая ДНК, и рибонуклеаза, расщепляющая РНК. Нуклеотиды, полученные в результате этого переваривания, далее расщепляются двумя ферментами щеточной каймы кишечника (нуклеозидазой и фосфатазой) на пентозы, фосфаты и азотистые основания, которые могут абсорбироваться через стенку пищеварительного канала.Крупные пищевые молекулы, которые необходимо разбить на субъединицы, сведены в Таблицу 2.
Таблица 2: Абсорбируемые пищевые вещества
| Источник | Вещество |
|---|---|
| Углеводы | Моносахариды: глюкоза, галактоза и фруктоза |
| Белки | Отдельные аминокислоты, дипептиды и трипептиды |
| Триглицериды | Моноацилглицериды, глицерин и свободные жирные кислоты |
| Нуклеиновые кислоты | Пентозы сахара, фосфаты и азотистые основания |
Механические и пищеварительные процессы преследуют одну цель: преобразовать пищу в молекулы, достаточно мелкие, чтобы их могли усвоить эпителиальные клетки ворсинок кишечника.Всасывающая способность пищеварительного тракта практически безгранична. Каждый день пищеварительный канал обрабатывает до 10 литров пищи, жидкостей и желудочно-кишечного тракта, но менее одного литра попадает в толстую кишку. Почти вся принятая пища, 80 процентов электролитов и 90 процентов воды всасываются в тонком кишечнике. Хотя весь тонкий кишечник участвует во всасывании воды и липидов, большая часть всасывания углеводов и белков происходит в тощей кишке. Примечательно, что соли желчных кислот и витамин B 12 всасываются в терминальном отделе подвздошной кишки.К тому времени, когда химус переходит из подвздошной кишки в толстую кишку, он по существу представляет собой неперевариваемые остатки пищи (в основном растительные волокна, такие как целлюлоза), немного воды и миллионы бактерий (рис. 5).
Пищеварительная секреция и абсорбция воды
Рис. 5: Поглощение — это сложный процесс, в котором собираются питательные вещества из переваренной пищи.
Абсорбция может происходить посредством пяти механизмов: (1) активный транспорт, (2) пассивная диффузия, (3) облегченная диффузия, (4) совместный транспорт (или вторичный активный транспорт) и (5) эндоцитоз.Как вы помните из главы 3, активный транспорт относится к движению вещества через клеточную мембрану, идущему от области с более низкой концентрацией к области с более высокой концентрацией (вверх по градиенту концентрации). В этом типе транспорта белки внутри клеточной мембраны действуют как «насосы», используя клеточную энергию (АТФ) для перемещения вещества. Пассивная диффузия относится к перемещению веществ из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией, в то время как облегченная диффузия относится к перемещению веществ из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией с использованием белка-носителя в клеточной мембране.Ко-транспорт использует движение одной молекулы через мембрану от более высокой концентрации к более низкой, чтобы обеспечить движение другой молекулы от более низкой к более высокой. Наконец, эндоцитоз — это транспортный процесс, при котором клеточная мембрана поглощает материал. Он требует энергии, как правило, в форме АТФ.
Поскольку плазматическая мембрана клетки состоит из гидрофобных фосфолипидов, водорастворимые питательные вещества должны использовать транспортные молекулы, встроенные в мембрану, чтобы проникать в клетки. Более того, вещества не могут проходить между эпителиальными клетками слизистой оболочки кишечника, потому что эти клетки связаны между собой плотными контактами.Таким образом, вещества могут попадать в кровеносные капилляры только через апикальные поверхности эпителиальных клеток в интерстициальную жидкость. Водорастворимые питательные вещества попадают в капиллярную кровь ворсинок и попадают в печень через воротную вену печени.
В отличие от водорастворимых питательных веществ, жирорастворимые питательные вещества могут диффундировать через плазматическую мембрану. Попав внутрь клетки, они упаковываются для транспортировки через основание клетки, а затем попадают в млечные сосуды ворсинок и транспортируются лимфатическими сосудами в большой круг кровообращения через грудной проток.Всасывание большинства питательных веществ через слизистую оболочку кишечных ворсинок требует активного транспорта, подпитываемого АТФ. Пути абсорбции для каждой категории пищевых продуктов приведены в Таблице 3.
Таблица 3: Абсорбция в пищеварительном канале
| Продукты питания | Продукты распада | Абсорбционный механизм | Поступление в кровоток | Пункт назначения |
|---|---|---|---|---|
| Углеводы | Глюкоза | Ко-транспорт с ионами натрия | Капиллярная кровь в ворсинках | Печень по воротной вене печени |
| Углеводы | Галактоза | Ко-транспорт с ионами натрия | Капиллярная кровь в ворсинках | Печень по воротной вене печени |
| Углеводы | Фруктоза | Облегченная диффузия | Капиллярная кровь в ворсинках | Печень по воротной вене печени |
| Белок | Аминокислоты | Ко-транспорт с ионами натрия | Капиллярная кровь в ворсинках | Печень по воротной вене печени |
| Липиды | Длинноцепочечные жирные кислоты | Диффузия в клетки кишечника, где они объединяются с белками для создания хиломикронов | Лактерии ворсинок | Системное кровообращение через лимфу, попадающую в грудной проток |
| Липиды | Моноацилглицериды | Диффузия в клетки кишечника, где они объединяются с белками для создания хиломикронов | Молочные железы ворсинок | Системное кровообращение через лимфу, попадающую в грудной проток |
| Липиды | Короткоцепочечные жирные кислоты | Простая диффузия | Капиллярная кровь в ворсинках | Печень по воротной вене печени |
| Липиды | Глицерин | Простая диффузия | Капиллярная кровь в ворсинках | Печень по воротной вене печени |
| Нуклеиновые кислоты | Продукты расщепления нуклеиновых кислот | Активный транспорт через мембранные носители | Капиллярная кровь в ворсинках | Печень по воротной вене печени |
Все углеводы всасываются в виде моносахаридов.Тонкий кишечник очень эффективен при этом, поглощая моносахариды со скоростью около 120 граммов в час. Всасываются все нормально усваиваемые пищевые углеводы; неперевариваемые волокна выводятся с калом. Моносахариды глюкоза и галактоза транспортируются в эпителиальные клетки обычными белками-носителями посредством вторичного активного транспорта (то есть совместного транспорта с ионами натрия). Моносахариды покидают эти клетки посредством облегченной диффузии и проникают в капилляры через межклеточные щели.Моносахарид фруктоза (который находится во фруктах) абсорбируется и транспортируется только за счет облегченной диффузии. Моносахариды соединяются с транспортными белками сразу после расщепления дисахаридов.
Всасывание белкаАктивные транспортные механизмы, в первую очередь в двенадцатиперстной кишке и тощей кишке, поглощают большинство белков в виде продуктов их распада, аминокислот. Почти весь (от 95 до 98 процентов) белок переваривается и всасывается в тонком кишечнике. Тип носителя, который транспортирует аминокислоту, варьируется.Большинство переносчиков связаны с активным транспортом натрия. Также активно транспортируются короткие цепи из двух аминокислот (дипептиды) или трех аминокислот (трипептиды). Однако после того, как они попадают в абсорбирующие эпителиальные клетки, они расщепляются на свои аминокислоты, прежде чем покинуть клетку и попасть в капиллярную кровь посредством диффузии.
Абсорбция липидовОколо 95 процентов липидов всасывается в тонком кишечнике. Соли желчных кислот не только ускоряют переваривание липидов, они также необходимы для всасывания конечных продуктов переваривания липидов.Короткоцепочечные жирные кислоты относительно растворимы в воде и могут напрямую проникать в абсорбирующие клетки (энтероциты). Небольшой размер короткоцепочечных жирных кислот позволяет им абсорбироваться энтероцитами путем простой диффузии, а затем идти тем же путем, что и моносахариды и аминокислоты, в кровеносные капилляры ворсинок.
Крупные и гидрофобные длинноцепочечные жирные кислоты и моноацилглицериды не так легко суспендировать в водянистом кишечном химусе. Однако соли желчных кислот и лецитин решают эту проблему, заключая их в мицеллу, которая представляет собой крошечную сферу с полярными (гидрофильными) концами, обращенными к водной среде, а гидрофобные хвосты обращены внутрь, создавая восприимчивую среду для длинноцепочечных жирных кислот. .Ядро также включает холестерин и жирорастворимые витамины. Без мицелл липиды сидели бы на поверхности химуса и никогда не соприкасались бы с абсорбирующими поверхностями эпителиальных клеток. Мицеллы могут легко протискиваться между микроворсинками и попадать очень близко к поверхности люминальных клеток. В этот момент липидные вещества выходят из мицеллы и абсорбируются путем простой диффузии.
Свободные жирные кислоты и моноацилглицериды, попадающие в эпителиальные клетки, снова включаются в триглицериды.Триглицериды смешаны с фосфолипидами и холестерином и окружены белковой оболочкой. Этот новый комплекс, называемый хиломикроном, представляет собой водорастворимый липопротеин. После обработки аппаратом Гольджи хиломикроны высвобождаются из клетки (рис. 6). Слишком большие, чтобы пройти через базальные мембраны кровеносных капилляров, хиломикроны вместо этого проникают в большие поры молочных желез. Млечные железы соединяются, образуя лимфатические сосуды. Хиломикроны транспортируются по лимфатическим сосудам и выводятся через грудной проток в подключичную вену кровеносной системы.Попадая в кровоток, фермент липопротеин липаза расщепляет триглицериды хиломикронов на свободные жирные кислоты и глицерин. Эти продукты распада затем проходят через стенки капилляров, чтобы использоваться клетками для получения энергии или накапливаться в жировой ткани в виде жира. Клетки печени объединяют оставшиеся остатки хиломикронов с белками, образуя липопротеины, которые переносят холестерин в кровь.
Абсорбция липидов
Рис. 6. В отличие от аминокислот и простых сахаров, липиды трансформируются, поскольку они абсорбируются эпителиальными клетками.
Поглощение нуклеиновых кислотПродукты переваривания нуклеиновых кислот — пентозные сахара, азотистые основания и ионы фосфата — переносятся переносчиками через эпителий ворсинок посредством активного транспорта. Затем эти продукты попадают в кровоток.
Минеральное поглощениеЭлектролиты, абсорбируемые тонкой кишкой, поступают как из желудочно-кишечного тракта, так и из съеденной пищи. Поскольку в воде электролиты диссоциируют на ионы, большая их часть абсорбируется посредством активного транспорта по всему тонкому кишечнику.Во время абсорбции механизмы ко-транспорта приводят к накоплению ионов натрия внутри клеток, тогда как механизмы антипорта снижают концентрацию ионов калия внутри клеток. Чтобы восстановить натрий-калиевый градиент через клеточную мембрану, натрий-калиевый насос, требующий АТФ, выкачивает натрий и калий внутрь.
Как правило, все минералы, попадающие в кишечник, всасываются, нужны они вам или нет. Железо и кальций — исключения; они всасываются в двенадцатиперстной кишке в количестве, соответствующем текущим потребностям организма, а именно:
Железо — Ионное железо, необходимое для производства гемоглобина, всасывается в клетки слизистой оболочки посредством активного транспорта.Попадая внутрь клеток слизистой оболочки, ионное железо связывается с ферритином белка, создавая комплексы железо-ферритин, которые хранят железо до тех пор, пока оно не понадобится. Когда в организме достаточно железа, большая часть накопленного железа теряется, когда изношенные эпителиальные клетки отслаиваются. Когда организму требуется железо, например, потому, что оно теряется во время острого или хронического кровотечения, происходит повышенное поглощение железа из кишечника и ускоренное высвобождение железа в кровоток. Поскольку женщины испытывают значительную потерю железа во время менструации, в эпителиальных клетках кишечника у них примерно в четыре раза больше белков, транспортирующих железо, чем у мужчин.
Кальций — Уровни ионного кальция в крови определяют усвоение кальция с пищей. Когда уровень ионного кальция в крови падает, паратироидный гормон (ПТГ), секретируемый паращитовидными железами, стимулирует высвобождение ионов кальция из костных матриксов и увеличивает реабсорбцию кальция почками. ПТГ также стимулирует активацию витамина D в почках, что затем способствует всасыванию ионов кальция в кишечнике.
Всасывание витаминовТонкий кишечник поглощает витамины, которые естественным образом содержатся в продуктах питания и пищевых добавках.Жирорастворимые витамины (A, D, E и K) абсорбируются вместе с пищевыми липидами в мицеллах посредством простой диффузии. Вот почему вам рекомендуется употреблять жирную пищу, когда вы принимаете жирорастворимые витаминные добавки. Большинство водорастворимых витаминов (включая большинство витаминов группы B и витамин C) также всасываются путем простой диффузии. Исключение составляет витамин B 12 , который представляет собой очень большую молекулу. Внутренний фактор, секретируемый в желудке, связывается с витамином B 12 , предотвращая его переваривание и создавая комплекс, который связывается с рецепторами слизистой оболочки в подвздошной кишке, где он поглощается эндоцитозом.
ВодопоглощениеЕжедневно в тонкий кишечник попадает около девяти литров жидкости. Около 2,3 литра попадает в организм с продуктами питания и напитками, а остальное — с выделениями желудочно-кишечного тракта. Около 90 процентов этой воды всасывается в тонком кишечнике. Поглощение воды обусловлено градиентом концентрации воды: концентрация воды в химусе выше, чем в эпителиальных клетках. Таким образом, вода движется вниз по градиенту концентрации из химуса в клетки.Как отмечалось ранее, большая часть оставшейся воды всасывается в толстой кишке.
Обзор главыТонкий кишечник является местом большинства химических процессов пищеварения и почти полного всасывания. Химическое пищеварение расщепляет большие молекулы пищи на их химические строительные блоки, которые затем могут абсорбироваться через стенку кишечника и попадать в общий кровоток. Ферменты щеточной каймы кишечника и ферменты поджелудочной железы ответственны за большую часть химического пищеварения.Для расщепления жира также требуется желчь.
Большинство питательных веществ абсорбируется транспортными механизмами на апикальной поверхности энтероцитов. Исключение составляют липиды, жирорастворимые витамины и большинство водорастворимых витаминов. С помощью солей желчных кислот и лецитина пищевые жиры эмульгируются с образованием мицелл, которые могут переносить частицы жира на поверхность энтероцитов. Там мицеллы высвобождают жиры, которые диффундируют через клеточную мембрану. Затем жиры снова собираются в триглицериды и смешиваются с другими липидами и белками, образуя хиломикроны, которые могут переходить в молочные железы.Другие абсорбированные мономеры перемещаются из кровеносных капилляров ворсинок в печеночную воротную вену, а затем в печень.
Добавить комментарий