Что не переваривается в желудке человека: что это, каковы причины появления и какие симптомы при диспепсии желудка?

Содержание

Какие продукты не переваривает русский желудок

Почему одни пищевые продукты мы потребляем без особых последствий, а после других чувствуем себя плохо? Все очень просто: в нашем организме может не оказаться ферментов — веществ, необходимых для переваривания той или иной пищи. Причем речь не обязательно идет о какой-то экзотике, это могут быть и продукты, вполне привычные для нас…

От чего зависит состав ферментов?

Пищеварительные ферменты (по-гречески – энзимы) сформировались в организме людей в результате эволюции. Но дело в том, что их набор зависит от изначального рациона наших предков, например, животного или растительного. Понятно, что впоследствии, если человек начинал питаться непривычными для него продуктами, то они не всегда усваивались. Какая же пища или напитки «сложны» для пищеварения русских?

Молоко

Молоко и молочные продукты популярны на Руси уже много столетий. Однако взрослые россияне часто молоко пить не могут – потребление этого напитка животного происхождения сопровождается болью в животе и другими неприятными явлениями. Это объясняется дефицитом лактазы – фермента, расщепляющего молочный сахар – лактозу.

Недостаток лактазы наблюдается почти у 20% взрослого населения Северной и Средней Европы. Среди русских страдающих непереносимостью лактозы 15%, тогда как в Швеции их 2%, в Дании – 5%, в Великобритании и Швейцарии – по 10%. Уровень непереносимости молочного сахара выше в тех странах, где позже развилось животноводство. Ведь первый носитель гена, позволяющего употреблять в пищу молоко, появился на территории Европы всего 7500 лет назад. А на Руси еще в Средние века количество поголовья крупного рогатого скота было не так уж велико, и следовательно, потребление молока не было высоким.

Картофель

Еще один привычный для нас продукт. Но тем не менее, многие россияне после потребления картошки ощущают вздутие живота и прочие неприятные симптомы. А все дело в том, что картошку на Руси едят всего где-то полтора столетия. Поэтому во время еды в нашем организме не успевает вовремя выработаться амилаза — фермент для переработки крахмала в глюкозу, и крахмал начинает «бродить» в желудке.

Пельмени

Желудок русского человека вообще не очень приспособлен к животной пище, так как изначально мы были земледельческой нацией. К тому же, одни ферменты работают в кислой среде, а другие – в щелочной. Пельмени, которые пришли в русский рацион предположительно из культур северных народов, в свою очередь, позаимствовавших это блюдо у китайцев – это тесто, начиненное мясным фаршем.

Чтобы расщепить мясо, нужны «кислые» ферменты, а для теста – «щелочные». Одним словом, при потреблении пельменей в организме происходит нежелательная химическая реакция и образуется газ, который выходит в виде отрыжки. Чтобы не испытать неприятных ощущений, необходимо есть пельмени с овощами и зеленью, которые благодаря содержанию собственных ферментов помогают поддерживать кислотно-щелочной баланс.

Экзотические специи

Даже у себя на родине мы порой мучаемся изжогой, откушав острых блюд. Попав за рубеж, многие наши соотечественники поддаются искушению отведать экзотической кухни. В чужеземной стране, особенно в Мексике или государствах Юго-Восточной Азии, вам могут подать блюдо, от души приправленное перцем, скажем, сортов «пиппали» или «скорпион Тринидада».

Даже у здорового человека такое яство способно мгновенно вызвать рвоту и диарею, которые в тяжелой форме могут привести к обезвоживанию организма. Если не повезет, вы на несколько дней будете выведены из строя… Увы, изначально острый перец на славянских землян не рос, и нормально переварить его русский желудок просто не в состоянии.

Экзотические фрукты и соки

Оказавшись в какой-нибудь южной стране, мы часто с энтузиазмом набрасываемся на фрукты и изготовленные из них соки, особенно если таких фруктов и соков нет у нас на родине.

А между тем это порой чревато весьма неприятными последствиями для здоровья. Наша поджелудочная железа, основная функция которой как раз вырабатывать ферменты, может просто не справиться с таким количеством фруктозы. К тому же чужестранные фрукты могут содержать вещества, опять-таки проблемные для усвоения. Не удивляйтесь, если у вас тут же начнет «крутить» живот и возникнет диарея. А если уж совсем не повезет, то перебор с фруктовой экзотикой спровоцирует диабет второго типа.

Вообще, советуют диетологи, следует придерживаться правила – «ешь пищу той местности, в которой ты родился». Как бы вам ни хотелось попробовать что-то новое, лучше избегать совсем уж экзотических вариантов, непривычных для нашего желудка. Либо будьте готовы к последствиям риска.

tchesnok.ru

Почему люди не переваривают кукурузу и полезно ли это растение

Кажется, что для вашего организма полезна только та еда, которую удалось переварить. Мы считаем, что кал и моча — бесполезные отходы, которых могло и не быть, если бы наше пищеварение было эффективнее, а питание — лучше. Однако, это не так. Некоторые продукты, такие как зерна кукурузы, могут проходить через желудочно-кишечный тракт и выходить в том же виде, в каком зашли туда. Но это не значит, что для организма они бесполезны. На самом деле кукуруза выполняет важную функцию и помогает кишечнику функционировать должным образом.

Зерна кукурузы — это семена, несущие драгоценный генетический материал. Ключом к выживанию семени является желтое восковое покрытие, которое защищает внутренности семени от погодных условий, вредителей и других разрушительных воздействий. Поэтому такое зерно очень трудно расколоть. Внешнее покрытие обязано своей эластичностью жесткой целлюлозе, которую люди не могут переварить из-за недостатка необходимых ферментов и кишечных бактерий.

Даже жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, которые гораздо лучше приспособлены к перевариванию целлюлозы, не всегда могут полностью переваривать кукурузу. Хотя крупный рогатый скот ест более жесткую и зрелую кукурузу, чем люди, в их кале также находят крупные зерна этого растения. Ранее ученые уже проводили исследования этих ядер после того, как они прошли через ЖКТ животных.

Оказалось, что в ядрах этого растения содержится только 10% целлюлозы. Остальное составляют питательные вещества — пищевые волокна, крахмал и антиоксиданты. Ученые показывают, что каждый этап обработки кукурузы увеличивает усваиваемость питательных веществ в ней. Поэтому вареная кукурузы оказывается полезнее сырой. Однако, большая часть сортов кукурузы, что мы едим, представляют собой мягкие растения и практически не содержат жесткой не перевариваемой целлюлозы.

Кстати, у «Популярной механики» появился новый раздел «Блоги компаний». Если ваша организация хочет рассказать о том, чем занимается – напишите нам

новости СГЦ Опека в Санкт-Петербурге

Физиологическое старение организма – явление неизбежное.

Так называемые инволютивные (то есть обратные эволюционным) процессы начинаются в организме задолго до прихода физиологической старости. Изменения происходят во всех структурах организма – и пищеварительная система не исключение …

Медики выделяют четыре так называемых «нутриционных» периода в жизни человека. Они связаны с возрастными особенностями строения и развития организма человека.

Первый период соответствует подростковому возрасту.

Второй  приходится на третий и начало четвёртого десятилетия жизни человека. На этом этапе мышцы и плотность тела повышаются, а физическая активность организма находится на своём пике.

Отсчёт третьего нутриционного периода принято вести с середины четвёртого десятка лет жизни. Для этого этапа характерна тенденция к снижению мышечной массы и к увеличению жировой, особенно в центральной части тела, в области живота.

Наконец, четвёртый период связывают с пятым десятилетием жизни человека. Главная особенность этого времени – снижение мышечной массы и физической силы человека.
Среди прочих тенденций, характерных для этого периода, наблюдается снижение минеральная плотность костей. Как следствие, высок риск переломов, возможно возникновение остеопороза.

Инволютивные процессы неизбежны, однако развиваются они медленно, заметить их вдруг почти не возможно. И стоит помнить: динамика и характер инволюционных процессов в организме во многом зависит от образа жизни в молодом и среднем возрасте.

Другими словами, многое в наших руках!

Важно с юности проводить профилактику преждевременного старения, во многом обусловленного неблагоприятными факторами жизни и вредными привычками человека, такими как чрезмерные психоэмоциональные стрессы, низкая физическая активность, неблагоприятные экологические условия. Нет нужды напоминать, что курение, злоупотребление алкоголем, наркотиками также усугубляют ситуацию.

Инволюционные процессы в пищеварительной системе человека куда более всеобъемлющи, чем может показаться. 
Они затрагивают все элементы системы без исключения.

Ротовая полость. 
С годами жевательная мускулатура становится более слабой, меняется состояние слизистой оболочки рта. Постепенно могут расшатываться и выпадать зубы. С возрастом вероятно возникновение пародонтоза, а с ним и потеря зубов. Снижается активность слюнных желёз.
Ротовая полость принимает всё меньшее участие в обработке пищи, так увеличивается нагрузка на остальные звенья пищеварительной цепи. Вдобавок, бактерицидные свойства слюны становятся слабее, и во рту возникают условия для воспалительных процессов.

Пищевод.
У лиц пожилого возраста постепенно снижается тонус мышц пищевода. Это приводит к тому, что прохождение пищи по нему затрудняется.

Желудок.
Уже в  среднем возрасте можно наблюдается снижение объёма желудочного сока, уменьшения выработки ферментов, необходимых для пищеварения. Со временем ослабляется тонус мышц стенок желудка, замедляется скорость волн его двигательной активности. 
Так, пища задерживается в желудке на более долгое время.

Кишечник.
Закономерно, что мышцы кишечника, как и мышцы других внутренних органов стареющего человека, медленно, но верно атрофируются. Как следствие, перистальтические волны становятся всё слабее, содержимое желудка двигается всё медленнее.

Кроме того, переваривающие и всасывающие способности стенок желудка человека в возрасте ухудшаются – и организм получает всё меньше минералов, витаминов, белков и прочих необходимых для нормального функционирования элементов. Что не может не сказываться негативно на состоянии организма в целом.

Ещё одна неприятность, которая может развиться у пожилого человека – дисбиоз.


Суть процесса в том, что кислотность желудочного сока и способность печени вырабатывать желчь снижаются. Вследствие этого желудок становится менее защищён от вирусов и патогенных организмов. Пожилые люди нередко меньше едят, а сокращают объём за счёт растительной пищи. Эти факторы ослабляют дружественную микрофлору кишечника и создают неплохие условия для враждебной. 
Дисбиоз влечёт процессы брожения и газообразования, вздутие, а с ними – всасывание в кишечнике и проникновению в кровь токсинов. И это вновь негативно отражается на общем здоровье человека.

Нет смысла спорить с тем, что во многом процессы, происходящие в организме человека преклонного возраста, обусловлены образом жизни, который тот вёл на протяжении всей жизни. Гигиена труда, отдыха, сна, физическая активность – всё это предотвращает развитие многих недугов, а значит и препятствует преждевременному старению.

Сейчас в медицинском мире всё больше внимания уделяют геродиететике.

Это раздел диетологии, разрабатывающий рекомендации по питанию лиц пожилого возраста. Среди прочего, рекомендуется соблюдать щадящую диету с ограничением употребления кофе, твёрдых сыров, специй, цитрусовых, томатов. 
Не в последнюю очередь диета для лиц старшего возраста направлена на ограничение развития лишнего веса. 
Принципы геродиететики  соблюдаются при составлении рациона питания в домах престарелых.

Какой должна быть еда: горячей или холодной?

На сегодняшний день доказано, что охлажденные продукты, в том числе газированные напитки, наносят непоправимый вред пищеварительной системе. Предлагаем разобраться в данном вопросе подробнее.

К сожалению, образ питания большинства людей далек от идеала. Фастфуд, перекусы на ходу, имеющие место при тотальном дефиците времени, постепенно вытесняют из нашего рациона каши и супы. Анализируя меню жителя мегаполиса, диетологи обращают внимание на две особенности – частые перекусы и практически полное отсутствие горячей пищи. Еще одной проблемой является несоблюдение температурного режима: знали ли вы, что есть горячую пищу вперемешку с ледяным напитком не только не полезно, но и вредно для организма?

Прибавьте к этому то, что каждый второй человек страдает заболеваниями ЖКТ, и картина станет еще более удручающей.

Влияние температуры на процесс переваривания

Наш желудок более ленив, чем кажется на первый взгляд:

  • На переваривание теплой пищи уходит несколько часов. За это время происходит усвоение необходимых организму питательных веществ и витаминов.
  • Холодная еда является непосильной ношей для нашего желудка. Неспособный к перевариванию «трудной» пищи, отягощенной белками животного происхождения, он спешит избавиться от нее. В результате этого, обед или ужин поступает в тонкий кишечник, где попросту не может усвоиться, что приводит к нарушению обмена вещества и более серьезным проблемам со здоровьем.

Последствия употребления холодной пищи – бутербродов и напитков – сводятся к возникновению ожирения, запоров, заболевания желудка и других органов ЖКТ. Сонливость и усталость от недостатка энергии также не заставят себя долго ждать. Если вы заботитесь о своем здоровье и ищете, где позавтракать в Уфе, приходите в кафе «Баба Яга». Вкусные каши, омлеты и ароматный кофе заставят взглянуть на прием пищи иначе!

Ищем выход

Как бы странно это ни звучало, но лучший спутник бургера – горячий чай или кофе. К прочим полезным рекомендациям по теме можно отнести следующие:

  • Слишком горячая пища, температура которой колеблется в пределах 80-90 градусов, не приносит пользу вашему здоровью, зато является фактором, провоцирующим ожоги и даже рак гортани. Оптимальная температура дегустируемых блюд составляет около 60 градусов.
  • Холодная газировка обладает уникальным свойством – мгновенно превращает все съеденное в жиры, что недопустимо, если вы следите за фигурой.
  • Некоторые не могут жить без перекусов. В этом случае советуем обратить внимание на кисломолочные продукты, овощи и фрукты.

Вне зависимости от того, готовы ли вы полностью отказаться от бутербродов и фастфуда, горячий завтрак и обед игнорировать не стоит. Если у вас нет времени на приготовление вкусных и ароматных блюд, кафе в центре города «Баба Яга» предлагает круглосуточную доставку!

Физиология, пищеварение — StatPearls — NCBI Bookshelf

Введение

Пищеварение — это процесс механического и ферментативного расщепления пищи на вещества для всасывания в кровоток. Пища содержит три макроэлемента, которые требуют переваривания, прежде чем они смогут усвоиться: жиры, углеводы и белки. В процессе пищеварения эти макроэлементы расщепляются на молекулы, которые могут проникать через эпителий кишечника и поступать в кровоток для использования в организме.Пищеварение — это форма катаболизма или расщепления веществ, которая включает два отдельных процесса: механическое пищеварение и химическое пищеварение. Механическое пищеварение включает физическое расщепление пищевых веществ на более мелкие частицы для более эффективного химического переваривания. Роль химического переваривания заключается в дальнейшем разрушении молекулярной структуры проглоченных соединений пищеварительными ферментами до формы, которая всасывается в кровоток. Эффективное пищеварение включает в себя оба этих процесса, а дефекты как механического, так и химического пищеварения могут привести к дефициту питательных веществ и желудочно-кишечным патологиям.

Через желудочно-кишечный тракт в организм поступают питательные вещества, минералы, витамины и жидкости. Липиды, белки и сложные углеводы расщепляются на мелкие и всасываемые единицы (перевариваются), главным образом в тонком кишечнике. Продукты пищеварения, включая витамины, минералы и воду, которые проникают через слизистую оболочку и попадают в лимфу или кровь (всасывание).

Переваривание основных пищевых макроэлементов представляет собой упорядоченный процесс, включающий действие большого количества пищеварительных ферментов.Ферменты слюнных и язычных желез переваривают углеводы и жиры, ферменты желудка переваривают белки, ферменты экзокринных желез поджелудочной железы переваривают углеводы, белки, липиды, РНК и ДНК. Другие ферменты, которые помогают в процессе пищеварения, находятся в просветных мембранах и цитоплазме клеток, выстилающих тонкую кишку. Действию ферментов способствует соляная кислота (HCl), которая выделяется желудком, и желчь из печени.

Клетки слизистой оболочки тонкого кишечника называются энтероцитами. В тонком кишечнике они имеют щеточную кайму, состоящую из многочисленных микроворсинок, выстилающих их апикальную поверхность. Эта граница богата ферментами. Со своей просветной стороны он выстлан слоем, богатым нейтральными и аминосахарами, гликокаликсом. Мембраны клеток слизистой оболочки содержат гликопротеиновые ферменты, гидролизующие углеводы и пептиды, а гликокаликс образован частью углеводной части этих гликопротеинов, проникающих в просвет кишечника.За щеточной каймой и гликокаликсом следует неперемешиваемый слой, аналогичный слою, примыкающему к биологической мембране. Растворенные вещества должны диффундировать через этот слой, чтобы достичь клеток слизистой оболочки. Слизистая оболочка, покрывающая клетки, также является значительным барьером для диффузии. Большинство веществ переходит из просвета кишечника в энтероциты, а затем из энтероцитов в интерстициальную жидкость.

Клеточный

Пищеварение начинается сразу в ротовой полости как с механического, так и с химического пищеварения.Механическое пищеварение в ротовой полости состоит из измельчения пищи зубами на более мелкие кусочки, процесс, называемый жеванием. Химическое пищеварение во рту незначительно, но состоит из слюнной амилазы (птиалин или альфа-амилаза) и лингвальной липазы, которые содержатся в слюне. Амилаза слюны химически идентична амилазе поджелудочной железы и расщепляет крахмал на мальтозу и мальтотриозу, работая при оптимуме рН от 6,7 до 7,0. Лингвальная липаза, также содержащаяся в слюне, гидролизует эфирные связи в триглицеридах с образованием диацилглицеролов и моноацилглицеролов.[1] После достаточного переваривания в ротовой полости частично переваренный пищевой продукт, или болюс, заглатывается в пищевод. В пищеводе не происходит пищеварения.

После прохождения через пищевод болюс попадает в желудок и подвергается механическому и химическому перевариванию. Механическое пищеварение в желудке происходит за счет перистальтических сокращений гладких мышц от дна к суженному привратнику, что называется пропульсией. Как только болюс находится рядом с привратником, антральный отдел выполняет функцию измельчения материала за счет сильных перистальтических сокращений, которые прижимают болюс к плотно суженному привратнику.Взбалтывание антральным отделом служит для уменьшения размера пищевых частиц и называется измельчением. Через суженный привратник в двенадцатиперстную кишку могут пройти только частицы диаметром менее 2 мм. Остальная часть болюса проталкивается обратно к телу желудка для дальнейшего механического и химического переваривания. Это обратное движение болюса из привратника в тело называется ретропульсией и также способствует механическому пищеварению. Эта последовательность движения, перемалывания и ретропульсии повторяется до тех пор, пока частицы пищи не станут достаточно маленькими, чтобы пройти через привратник в двенадцатиперстную кишку.Весь химус, не протолкнувшийся через привратник во время активного процесса пищеварения, в конечном итоге попадает в двенадцатиперстную кишку через расслабленный привратник в результате серии сильных перистальтических сокращений в желудке. Эта активность происходит во время межпищеварительной фазы, называемой мигрирующими моторными комплексами (MMC), которые функционируют для перемещения болюса аборально, чтобы предотвратить застой и накопление бактерий.

В желудке происходит значительное химическое переваривание. В слизистой оболочке желудка существуют два типа желез, которые помогают в химическом пищеварении: оксинтические железы и пилорические железы.Оксинтические железы расположены в теле желудка и содержат париетальные клетки и главные клетки. Париетальные клетки секретируют соляную кислоту, концентрированную примерно до 160 ммоль/л и рН 0,8. Соляная кислота, выделяемая париетальными клетками, выполняет три основные функции: 1) создает враждебную среду для поступивших через рот патогенных микроорганизмов, 2) денатурирует белки и делает их более доступными для ферментативной деградации пепсином, 3) активирует зимоген пепсиноген в его активную форму пепсин.Париетальные клетки также выделяют вещество, называемое внутренним фактором, необходимое для всасывания витамина В12 в терминальном отделе подвздошной кишки. Оксинтические железы также содержат главные клетки, секретирующие зимогенный пепсиноген. Пепсиноген является предшественником протеолитического фермента пепсина и должен быть активирован до пепсина кислым pH желудка (ниже 3,5) или в результате аутоактивации самим пепсином. Затем пепсин будет действовать на внутренние пептидные связи белков при оптимальном рН от 2 до 3. Пилорические железы находятся в антральном отделе желудка и содержат слизистые клетки и G-клетки.Слизистые клетки выделяют богатую бикарбонатом слизь на поверхность слизистой оболочки желудка, чтобы защитить ее от кислого содержимого желудка. G-клетки секретируют гастрин, гормон, который действует эндокринным образом, стимулируя секрецию соляной кислоты париетальными клетками.[2] В желудке не происходит переваривания углеводов.

Большая часть химического пищеварения происходит в тонком кишечнике. Переваренный химус из желудка проходит через привратник в двенадцатиперстную кишку. Здесь химус будет смешиваться с выделениями как из поджелудочной железы, так и из двенадцатиперстной кишки.Механическое пищеварение также будет происходить в незначительной степени. Поджелудочная железа вырабатывает множество пищеварительных ферментов, в том числе панкреатическую амилазу, панкреатическую липазу, трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидазу и проэластазу.[3] Эти ферменты отделены от кислой среды желудка и оптимально функционируют в более щелочной среде тонкой кишки, где рН колеблется от 6 до 7 из-за бикарбоната, секретируемого поджелудочной железой. Амилаза поджелудочной железы, как и амилаза слюны, расщепляет крахмал на мальтозу и мальтотриозу.Панкреатическая липаза, секретируемая поджелудочной железой вместе с важным коферментом, называемым колипазой, гидролизует сложноэфирные связи в триглицеридах с образованием диацилглицеролов и моноацилглицеролов. Трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидаза и проэластаза являются предшественниками активных пептидаз. Поджелудочная железа не секретирует активную форму пептидаз; в противном случае может произойти самопереваривание, как в случае панкреатита. Вместо этого трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидаза и проэластаза превращаются в трипсин, химотрипсин, карбоксипептидазу и эластазу соответственно.[3] Это преобразование происходит, когда энтерокиназа, фермент двенадцатиперстной кишки, превращает трипсиноген в трипсин. Затем трипсин может превращать химотрипсиноген, прокарбоксипептидазу и проэластазу в их активные формы. Трипсин, химотрипсин и эластаза являются эндопептидазами, которые гидролизуют внутренние пептидные связи белков, тогда как карбоксипептидазы являются экзопептидазами, которые гидролизуют терминальные пептидные связи белков. Эти панкреатические зимогены покидают поджелудочную железу через главный панкреатический проток (Вирсунга) и присоединяются к общему желчному протоку, образуя фатерову ампулу, и впадают в нисходящую часть двенадцатиперстной кишки через большой дуоденальный сосочек.Общий желчный проток несет желчь, которая вырабатывается в печени и хранится в желчном пузыре. Желчь содержит смесь желчных солей, холестерина, жирных кислот, билирубина и электролитов, которые помогают эмульгировать гидрофобные липиды в тонком кишечнике, что необходимо для доступа и действия гидрофильной липазы поджелудочной железы.

Попав в двенадцатиперстную кишку, будет каскад активации, начинающийся с энтерокиназы, вырабатываемой двенадцатиперстной кишкой, для активации трипсиногена в трипсин, а трипсин активирует другие пептидазы поджелудочной железы.Важно отметить, что двенадцатиперстная кишка также способствует выработке нескольких пищеварительных ферментов, таких как дисахаридаза и дипептидаза. К дисахаридазам относятся мальтаза, лактаза и сахараза. Мальтаза расщепляет гликозидную связь в мальтозе с образованием двух мономеров глюкозы, лактаза расщепляет гликозидную связь в лактозе с образованием глюкозы и галактозы, а сахараза расщепляет гликозидную связь в сахарозе с образованием глюкозы и фруктозы. Дипептидаза расщепляет пептидную связь в дипептидах. К этому моменту во рту, желудке и тонком кишечнике жир расщепляется в виде триглицеридов до жирных кислот и моноацилглицерина, углеводы в виде крахмала и дисахаридов до моносахаридов, а крупные белки — до аминокислот и олигопептидов.Таким образом, пищеварительный процесс преобразовал макронутриенты в формы, которые всасываются в кровоток для использования в организме.[4]

системы органов участвуют

желудочно-кишечная система:

    • тонкий кишечник

    • желчный пузырь

    • поджелудочной железы

    функция

    Пищеварение – это процесс, при котором питательные вещества из проглоченной пищи преобразуются в формы, которые могут всасываться в желудочно-кишечном тракте.Правильное пищеварение требует как механического, так и химического пищеварения и происходит в ротовой полости, желудке и тонком кишечнике. Кроме того, для пищеварения требуются выделения из дополнительных органов пищеварения, таких как поджелудочная железа, печень и желчный пузырь. Полость рта, желудок и тонкая кишка функционируют как три отдельных пищеварительных отдела с различной химической средой. Ротовая полость обеспечивает значительные механические пищеварительные функции и незначительное химическое пищеварение при pH от 6.7 и 7.0. Полость рта требует отделения от кислой среды желудка с рН от 0,8 до 3,5. Таким образом, ферменты, такие как альфа-амилаза, секретируемые слюнными железами в ротовой полости, а также поджелудочной железой, не могут функционировать в желудке, и поэтому переваривание углеводов в желудке не происходит. Однако в желудке происходит значительное расщепление белков на полипептиды и олигопептиды под действием пепсина, оптимально функционирующего при рН от 2,0 до 3,0.

    Незначительное расщепление липидов на жирные кислоты и моноацилглицеролы также происходит под действием желудочной липазы, секретируемой главными клетками оксинтических желез тела желудка.Важно отметить, что эта кислая среда желудка также отделена от более щелочной среды тонкой кишки тонически суженным привратником. Это создает среду, в которой пищеварительные ферменты, вырабатываемые поджелудочной железой и двенадцатиперстной кишкой, могут оптимально функционировать при pH от 6 до 7, что является более щелочной средой, чем в желудке, создаваемом бикарбонатом, выделяемым поджелудочной железой. Эти отдельные, но скоординированные пищеварительные функции необходимы для способности организма поглощать и использовать необходимые питательные вещества.Дефект в любом аспекте этого процесса может привести к нарушению всасывания и недоеданию среди других желудочно-кишечных патологий.

    Связанные анализы

    Клинические тесты на дефекты пищеварения или недостаточность пищеварительных ферментов часто показаны после того, как у пациента появились симптомы со стороны желудочно-кишечного тракта. Примером может служить тестирование на непереносимость лактозы из-за дефекта или дефицита лактазы. Лактаза представляет собой дисахаридазу, вырабатываемую поджелудочной железой, которая гидролизует гликозидную связь в лактозе с образованием углеводных мономеров глюкозы и галактозы; это необходимо, так как глюкоза и галактоза всасываются котранспортерами SGLT1 на просветной поверхности энтероцитов в тонкой кишке, а лактоза – нет.[5] Таким образом, при непереносимости лактозы лактоза остается непереваренной в просвете тонкой кишки и служит осмотической силой, которая втягивает жидкость в просвет тонкой кишки, вызывая осмотическую диарею. Обычный тест на непереносимость лактозы включает пероральное введение болюса лактозы пациенту. Затем через определенные промежутки времени измеряют уровень глюкозы в крови. У пациентов с нормальной функцией лактазы уровень глюкозы в крови будет повышаться после перорального болюсного введения лактозы, потому что лактаза расщепляет лактозу на глюкозу и галактозу, при этом глюкоза всасывается в кровоток, и, таким образом, уровень глюкозы в крови повышается.

    У пациентов с дефектом или дефицитом лактазы повышения уровня глюкозы в крови после перорального болюсного введения лактозы не произойдет, поскольку лактоза останется непереваренной в просвете тонкой кишки, и глюкоза не попадет в кровоток. Второй тест на непереносимость лактозы включает аналогичное пероральное введение лактозы, а затем измерение уровня газообразного водорода в дыхании. У пациента с непереносимостью лактозы лактоза остается непереваренной и попадает в толстую кишку.Бактерии толстой кишки могут использовать лактозу в качестве источника энергии, производя газообразный водород в качестве побочного продукта.[6] Это производство газообразного водорода кишечными бактериями не только вызывает вздутие живота и метеоризм, но также измеряется во время выдоха. Таким образом, у пациента с непереносимостью лактозы будет наблюдаться повышенный уровень газообразного водорода в выдыхаемом воздухе после перорального приема лактозы, тогда как у пациента с нормальной функцией лактазы этого не будет [7].

    Клиническое значение

    Дефекты в любом аспекте пищеварения могут привести к неприятным желудочно-кишечным симптомам и неспособности усваивать определенные питательные вещества.Несколько дефектов пищеварения обсуждаются ниже.

    Как упоминалось ранее, непереносимость лактозы возникает в результате нарушения или дефицита лактазы и может привести к вздутию живота, метеоризму, диарее и неспособности получать глюкозу и галактозу из лактозы. Лечение может включать отказ от молочных продуктов, содержащих значительное количество лактозы. В этом случае может потребоваться дополнительный кальций. Кроме того, таблетки бета-галактозидазы (лактазы) доступны в качестве добавок для людей с непереносимостью лактозы.

    Паралитическая кишечная непроходимость — это состояние, при котором нормальные перистальтические движения желудочно-кишечного тракта угнетаются из-за операции на органах брюшной полости или применения антихолинергических средств. Тормозные нейроны в мышечно-кишечном сплетении между внутренним круговым и наружным продольным мышечным слоями желудочно-кишечного тракта высвобождают избыточное количество вазоактивного интестинального пептида (ВИП) или оксида азота (NO), ингибирующих нейротрансмиттеров, которые препятствуют перистальтике. Антихолинергические средства могут нарушать действие ацетилхолина, стимулирующего нейротрансмиттера парасимпатической нервной системы, стимулирующего перистальтику.В обоих случаях угнетается перистальтика, затрудняющая движение и механическое переваривание пищи по желудочно-кишечному тракту.

    Синдром Шегрена — это аутоиммунное заболевание, при котором разрушаются слюнные и слезные железы. Без выработки слюны у больного развивается ксеростомия или сухость во рту. Недостаток слюны приводит к затруднению речи и глотания, кариесу зубов и неприятному запаху изо рта.[8]

    Синдром Золлингера-Эллисона — это состояние, при котором гастринома вырабатывает избыточное количество гастрина, что приводит к чрезмерной стимуляции париетальных клеток желудка и избыточной продукции соляной кислоты.Это может привести к изъязвлению слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, сильному дискомфорту и рвоте кровью. Лечение включает ингибиторы протонной помпы, такие как омепразол, антагонисты рецепторов h3, такие как ранитидин, и удаление опухоли [9].

    Кистозный фиброз, помимо респираторных эффектов, также имеет последствия для пищеварительного тракта. При муковисцидозе дефектен хлоридный канал CFTR. Этот канал важен в поджелудочной железе для транспортировки хлоридов в просвет протоков поджелудочной железы, чтобы втягивать в просвет Na и воду.Это служит для того, чтобы сделать панкреатический секрет менее вязким и обеспечить его прохождение через вирсунгов проток в двенадцатиперстную кишку. Если этот хлоридный канал CFTR дефектен, как в случае муковисцидоза, секрет поджелудочной железы становится чрезвычайно вязким и закупоривает протоки поджелудочной железы.[10] Это не только предотвращает переваривание белков, жиров и углеводов в просвете тонкой кишки, но также вызывает преждевременную активацию пищеварительных ферментов поджелудочной железы внутри поджелудочной железы, вызывая самопереваривание и панкреатит.Неспособность переваривать жиры может привести к стеаторее и дефициту жирорастворимых витаминов. Пациенты с недостаточностью поджелудочной железы, вторичной по отношению к муковисцидозу или другим причинам, могут принимать пероральные добавки ферментов поджелудочной железы для улучшения пищеварения.

    Желчнокаменная болезнь, или камни в желчном пузыре, представляют собой затвердевшие частицы желчи, которые могут обтурировать общий желчный проток. Это приводит к невозможности поступления желчи в просвет двенадцатиперстной кишки, а в связи с этим жиры не эмульгируются. Липаза поджелудочной железы не может получить доступ к триглицеридам, и жиры остаются непереваренными.Это также приводит к стеаторее и может привести к дефициту жирорастворимых витаминов. Лечение часто включает удаление желчного пузыря или холецистэктомию.[11]

    Ссылки

    1.
    Lai WYW, Chua JWM, Gill S, Brownlee IA. Анализ липолитической активности цельной слюны и местных выделений из полости рта здоровых взрослых. Питательные вещества. 2019 Jan 18;11(1) [бесплатная статья PMC: PMC6356603] [PubMed: 30669294]
    2.
    Schubert ML.Физиологическая, патофизиологическая и фармакологическая регуляция секреции желудочного сока. Курр Опин Гастроэнтерол. 2017 ноябрь;33(6):430-438. [PubMed: 28787289]
    3.
    Пандири АР. Обзор экзокринной патобиологии поджелудочной железы. Токсикол патол. 2014 янв; 42(1):207-16. [Бесплатная статья PMC: PMC4360889] [PubMed: 241

    ]

    4.
    Kiela PR, Ghishan FK. Физиология кишечного всасывания и секреции. Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2016 апр; 30 (2): 145-59. [Бесплатная статья PMC: PMC4956471] [PubMed: 27086882]
    5.
    Forsgård RA. Lactose digestion in humans: intestinal lactase appears to be constitutive whereas the colonic microbiome is adaptable. Am J Clin Nutr. 2019 Aug 01;110(2):273-279. [PMC free article: PMC6669050] [PubMed: 31175813]
    6.
    Sakai D, Hirooka Y, Kawashima H, Ohno E, Ishikawa T, Suhara H, Takeyama T, Koya T, Tanaka H, Iida T, Nishio R, Suzuki H, Uetsuki K, Matsushita M, Yamamura T, Furukawa K, Funasaka K, Nakamura M, Miyahara R, Watanabe O, Ishigami M, Tsuruta A, Shin W, Goto H.Увеличение концентрации водорода в выдыхаемом воздухе коррелировало со стенозом главного протока поджелудочной железы. J Дыхание Res. 2018 12 марта; 12 (3): 036004. [PubMed: 29445052]
    7.
    Mattar R, de Campos Mazo DF, Carrilho FJ. Непереносимость лактозы: диагностика, генетические и клинические факторы. Клин Эксп Гастроэнтерол. 2012;5:113-21. [Бесплатная статья PMC: PMC3401057] [PubMed: 22826639]
    8.
    Стефански А.Л., Томиак С., Плейер У., Дитрих Т., Бурместер Г.Р., Дёрнер Т. Диагностика и лечение синдрома Шегрена.Dtsch Arztebl Int. 2017 26 мая; 114 (20): 354-361. [Статья бесплатно PMC: PMC5471601] [PubMed: 28610655]
    9.
    Bardram L, Thomsen P, Stadil F. Эндокринные клетки желудка у пациентов с синдромом Золлингера-Эллисона, получавших и не получавших омепразол. пищеварение. 1986; 35 Приложение 1:116-22. [PubMed: 3792668]
    10.
    Borowitz D. CFTR, бикарбонат и патофизиология муковисцидоза. Педиатр Пульмонол. 2015 Октябрь 50 Дополнение 40:S24-S30. [PubMed: 26335950]
    11.
    Дош А.Р., Имагава Д.К., Ютрик З. Метаболизм желчи и литогенез: обновление. Surg Clin North Am. 2019 апр;99(2):215-229. [PubMed: 30846031]

    Пищеварительная система – питание человека [УСТАРЕЛО]

    Процесс пищеварения начинается еще до того, как вы кладете пищу в рот. Когда вы чувствуете голод, ваше тело посылает в мозг сообщение о том, что пора есть. Виды и запахи влияют на готовность вашего тела к еде. Запах еды посылает сообщение в ваш мозг.Затем ваш мозг говорит рту приготовиться, и вы начинаете выделять слюну, готовясь к еде.

    После того, как вы поели, ваша пищеварительная система (рис. 2.4 «Пищеварительная система человека») запускает процесс, который расщепляет компоненты пищи на более мелкие компоненты, которые могут усваиваться и поступать в организм. Для этого пищеварительная система функционирует на двух уровнях: механическом для перемещения и перемешивания проглоченной пищи и химическом для расщепления больших молекул. Меньшие молекулы питательных веществ могут затем поглощаться и перерабатываться клетками по всему телу для получения энергии или использоваться в качестве строительных блоков для новых клеток.Пищеварительная система является одной из одиннадцати систем органов человеческого тела и состоит из нескольких полых трубчатых органов, включая рот, глотку, пищевод, желудок, тонкую кишку, толстую кишку (толстую кишку), прямую кишку и задний проход. Он выстлан слизистой оболочкой, которая выделяет пищеварительные соки (которые помогают расщеплять пищу) и слизь (которая облегчает продвижение пищи по пищеварительному тракту). Гладкая мышечная ткань окружает пищеварительный тракт, и ее сокращение создает волны, известные как перистальтика, которые продвигают пищу по пищеварительному тракту.Питательные вещества, а также некоторые непитательные вещества всасываются. Вещества, такие как клетчатка, остаются позади и соответствующим образом выводятся из организма.

    Рисунок 2.4 Распределение макронутриентов при пищеварении

    Пищеварение превращает компоненты пищи, которую мы едим, в более мелкие молекулы, которые могут усваиваться организмом и использоваться для получения энергии или в качестве строительных блоков для создания более крупных молекул в клетках.

    Повседневная связь

    Изображение Габриэля Ли / CC BY-NC-SA

     

    В средствах массовой информации широко обсуждались пре- и пробиотические продукты.Всемирная организация здравоохранения определяет пробиотики как живые бактерии, которые благотворно влияют на здоровье своего хозяина. Иногда их называют «дружественными бактериями». Наиболее распространенными бактериями, помеченными как пробиотики, являются молочнокислые бактерии (лактобациллы). Их добавляют в виде живых культур к некоторым ферментированным продуктам, таким как йогурт. Пребиотики — это неперевариваемые продукты, в первую очередь растворимые волокна, которые стимулируют рост определенных штаммов бактерий в толстой кишке и приносят пользу для здоровья хозяина.В обзорной статье, опубликованной в июньском номере журнала «Питание» за 2008 год, делается вывод о том, что существует научный консенсус в отношении того, что пробиотики предотвращают диарею, вызванную вирусами, и уменьшают симптомы непереносимости лактозы.

    Эксперты-диетологи сходятся во мнении, что научный консенсус, скорее всего, будет достигнут в большей пользе для здоровья от пре- и пробиотиков. По мере развития производства пре- и пробиотиков и их клинических исследований будет становиться доступно больше информации о правильной дозировке и о том, какие именно штаммы бактерий являются потенциально «дружественными».

    Возможно, вам будет интересно попробовать некоторые из этих продуктов в своем рационе. Простая еда, которую стоит попробовать, — это кефир. Несколько веб-сайтов предлагают хорошие рецепты, в том числе http://www.kefir.net/recipes.htm.
    Кефир, молочный продукт, ферментированный пробиотическими бактериями, может стать приятным на вкус молочным коктейлем.

     

    Рисунок 2.5 Пищеварительная система человека

    Оригинальная фигурка от LadyofHats (общественное достояние) с этикетками, добавленными Allison Calabrese / CC BY 4.0

    From the Mouth to the Stomach

    Процесс пищеварения состоит из четырех этапов (рис. 2.5 «Пищеварительная система человека»). Первым этапом является проглатывание, то есть поступление пищи в пищеварительный тракт. Это может показаться простым процессом, но прием пищи включает в себя обоняние пищи, размышления о еде и непроизвольное выделение слюны во рту для подготовки к приему пищи. Во рту, где начинается второй этап пищеварения, начинается механическое и химическое расщепление пищи. В химическом расщеплении пищи участвуют ферменты, такие как слюнная амилаза, которая начинает расщепление больших молекул крахмала на более мелкие компоненты.

    Механическое разрушение начинается с жевания (жевания) во рту. Зубы раздавливают и измельчают крупные частицы пищи, а слюна обеспечивает смазку и позволяет пище двигаться вниз. Скользкая масса частично расщепленной пищи называется болюсом, который движется вниз по пищеварительному тракту, когда вы глотаете. Сначала глотание может показаться произвольным, потому что оно требует сознательного усилия, чтобы протолкнуть пищу языком обратно к горлу, но после этого глотание происходит непроизвольно, то есть его нельзя остановить, как только оно началось.Когда вы глотаете, болюс выталкивается изо рта через глотку в мышечную трубку, называемую пищеводом. Когда болюс проходит через глотку, небольшой лоскут, называемый надгортанником, закрывается, чтобы предотвратить удушье, не давая пище попасть в трахею. Перистальтические сокращения, также известные как перистальтика пищевода, продвигают пищевой комок вниз к желудку (рис. 3.6 «Перистальтика пищевода»). На стыке между пищеводом и желудком находится мышца-сфинктер, которая остается закрытой до подхода пищевого комка.Давление пищевого комка стимулирует нижний пищеводный сфинктер расслабляться и открываться, после чего пища перемещается из пищевода в желудок. Механическое расщепление пищи усиливается мышечными сокращениями желудка и тонкой кишки, которые разминают, перемешивают, выплескивают и продвигают пищу по пищеварительному каналу. Твердой пище требуется от четырех до восьми секунд, чтобы пройти по пищеводу, а жидкости — около одной секунды.

    Рисунок 2.6 Перистальтика пищевода

    Из желудка в тонкую кишку

    Когда пища попадает в желудок, очень мускулистый орган, мощные перистальтические сокращения помогают растирать, измельчать и взбивать пищу в химус.Химус представляет собой полужидкую массу частично переваренной пищи, содержащую также желудочный сок, выделяемый клетками желудка. Эти желудочные соки содержат соляную кислоту и фермент пепсин, которые химически начинают расщепление белковых компонентов пищи.

    Продолжительность пребывания пищи в желудке зависит от макронутриентного состава пищи. Пища с высоким содержанием жиров или белков расщепляется дольше, чем пища, богатая углеводами. Обычно требуется несколько часов после еды, чтобы содержимое желудка полностью попало в тонкую кишку.

    Тонкая кишка делится на три структурных отдела: двенадцатиперстную кишку, тощую кишку и подвздошную кишку. Как только химус попадает в двенадцатиперстную кишку (первый сегмент тонкой кишки), поджелудочная железа и желчный пузырь стимулируются и выделяют соки, помогающие пищеварению. Поджелудочная железа выделяет до 1,5 литров (0,4 галлона США) панкреатического сока через проток в двенадцатиперстную кишку в день. Эта жидкость состоит в основном из воды, но также содержит ионы бикарбоната, которые нейтрализуют кислотность желудочного химуса, и ферменты, которые дополнительно расщепляют белки, углеводы и липиды.Желчный пузырь выделяет гораздо меньшее количество жидкости, называемой желчью, которая помогает переваривать жиры. Желчь проходит через проток, который соединяется с протоками поджелудочной железы, и выделяется в двенадцатиперстную кишку. Желчь образуется в печени и хранится в желчном пузыре. Компоненты желчи действуют как моющие средства, окружая жиры, подобно тому, как средство для мытья посуды удаляет жир со сковороды. Это обеспечивает движение жиров в водянистой среде тонкой кишки. Два разных типа мышечных сокращений, называемые перистальтикой и сегментацией, контролируют движение и перемешивание пищи на различных стадиях пищеварения в тонкой кишке.

    Подобно тому, что происходит в пищеводе и желудке, перистальтика представляет собой круговые волны сокращения гладких мышц, которые продвигают пищу вперед. Сегментация в результате сокращения круговых мышц замедляет движения в тонкой кишке за счет формирования временных сегментов типа «сосиски», которые позволяют химусу перебрасывать пищу вперед и назад в обоих направлениях, способствуя перемешиванию химуса и улучшая всасывание питательных веществ (рис. 2.7 «Сегментация»). ). Почти все компоненты пищи полностью расщепляются до простейших единиц в пределах первых 25 сантиметров тонкой кишки.Вместо белков, углеводов и липидов химус теперь состоит из аминокислот, моносахаридов и эмульгированных компонентов триглицеридов.

    Рисунок 2.7 Сегментация

    «Сегментация» OpenStax College / CC BY 3.0

    Третий этап пищеварения (всасывание питательных веществ) происходит в основном на оставшейся части тонкой кишки или подвздошной кишки (> 5 метров). То, как устроена тонкая кишка, дает ей огромную площадь поверхности для максимального усвоения питательных веществ. Поверхность увеличена складками, ворсинками и микроворсинками.Переваренные питательные вещества всасываются либо в капилляры, либо в лимфатические сосуды, содержащиеся в каждой микроворсинке.

    Тонкий кишечник идеально структурирован для максимального усвоения питательных веществ. Его площадь составляет более 200 квадратных метров, что примерно равно теннисному корту. Большая площадь поверхности обусловлена ​​несколькими уровнями складывания. Внутренняя ткань тонкой кишки покрыта ворсинками, представляющими собой крошечные пальцевидные выступы, покрытые еще меньшими выступами, называемыми микроворсинками (рис.8 «Строение тонкой кишки»). Переваренные питательные вещества проходят через всасывающие клетки кишечника посредством диффузии или специальных транспортных белков. Аминокислоты, короткие жирные кислоты и моносахариды (сахара) транспортируются из клеток кишечника в капилляры, но более крупные жирные кислоты, жирорастворимые витамины и другие липиды транспортируются сначала по лимфатическим сосудам, которые вскоре впадают в кровеносные сосуды.

    Рисунок 2.8 Структура тонкой кишки

    «Гистология тонкого кишечника» по

    От тонкого кишечника к толстому кишечнику

    Процесс пищеварения достаточно эффективен.Любая пища, которая еще не полностью расщеплена (обычно менее десяти процентов потребляемой пищи), и содержащиеся в пище неперевариваемые волокна перемещаются из тонкой кишки в толстую кишку (толстую кишку) через соединительный клапан. Основной задачей толстой кишки является поглощение большей части оставшейся воды. Помните, что вода присутствует не только в твердой пище и напитках, но и желудок выделяет несколько сотен миллилитров желудочного сока, а поджелудочная железа добавляет примерно 500 миллилитров во время переваривания еды.Чтобы организм сохранял воду, важно, чтобы лишняя вода не терялась с фекалиями. В толстой кишке дальнейшее химическое или механическое расщепление пищи не происходит, если только оно не осуществляется бактериями, населяющими эту часть кишечного тракта. По оценкам, количество бактерий, обитающих в толстой кишке, превышает 1014, что больше, чем общее количество клеток в организме человека (1013). Это может показаться довольно неприятным, но подавляющее большинство бактерий в толстой кишке безвредны, а многие даже полезны.

    От толстой кишки к анусу

    После нескольких часов в желудке, плюс от трех до шести часов в тонкой кишке и около шестнадцати часов в толстой кишке процесс пищеварения вступает в четвертую стадию, которая представляет собой удаление неперевариваемых пищевых веществ в виде фекалий. Фекалии содержат неперевариваемые пищевые компоненты и кишечные бактерии (почти 50 процентов содержимого). Он хранится в прямой кишке до тех пор, пока не выйдет через задний проход при дефекации.

    Питательные вещества необходимы для функционирования клеток и органов

    Когда пищеварительная система расщепляет пищу на питательные компоненты, организм с нетерпением ждет доставки.Водорастворимые питательные вещества, всасываемые в кровь, попадают непосредственно в печень через крупный кровеносный сосуд, называемый воротной веной. Одной из основных функций печени является регулирование метаболического гомеостаза. Метаболический гомеостаз достигается, когда потребляемые и поглощаемые питательные вещества соответствуют энергии, необходимой для осуществления жизненных биологических процессов. Проще говоря, потребление энергии питательных веществ равно выходу энергии. В то время как глюкоза и аминокислоты транспортируются непосредственно из тонкого кишечника в печень, липиды транспортируются в печень более окольным путем, включающим лимфатическую систему.Лимфатическая система представляет собой одностороннюю систему сосудов, которая транспортирует лимфу, жидкость, богатую лейкоцитами, и жирорастворимые вещества после приема пищи, содержащей липиды. Лимфатическая система медленно перемещает свое содержимое по лимфатическим сосудам и впадает в кровеносные сосуды в верхней части грудной клетки. Теперь абсорбированные жирорастворимые компоненты находятся в крови, где они могут распределяться по организму и утилизироваться клетками (см. рис. 2.9 «Поглощение питательных веществ»).

     

    Рис. 2.9 Поглощение питательных веществ

    Поддержание энергетического статуса-кво тела имеет решающее значение, потому что, когда метаболический гомеостаз нарушается расстройством пищевого поведения или болезнью, страдает функция организма. Более подробно это будет обсуждаться в последнем разделе этой главы. Печень — единственный орган в организме человека, способный экспортировать питательные вещества для производства энергии в другие ткани. Поэтому, когда человек находится между приемами пищи (состояние натощак), печень экспортирует питательные вещества, а когда человек только что поел (состояние сытости), печень сохраняет питательные вещества внутри себя.Уровни питательных веществ и гормоны, которые реагируют на их уровни в крови, обеспечивают вход, чтобы печень могла различать состояния голодания и сытости и соответствующим образом распределять питательные вещества. Хотя жировая ткань не считается органом, она накапливает жир в сытом состоянии и мобилизует жировые компоненты для снабжения энергией других частей тела, когда она необходима.

    Все одиннадцать систем органов человеческого тела нуждаются в питательных веществах для выполнения своих специфических биологических функций.Общее состояние здоровья и способность выполнять все основные жизненные процессы подпитываются энергетическими питательными веществами (углеводами, жирами и белками). Без них системы органов вышли бы из строя, люди не могли бы размножаться, а раса исчезла бы. В этом разделе мы обсудим некоторые важные питательные вещества, которые поддерживают определенные функции системы органов.

    Химическое пищеварение и абсорбция: более пристальный взгляд

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Определите места и первичные выделения, участвующие в химическом переваривании углеводов, белков, липидов и нуклеиновых кислот
    • Сравните и сопоставьте поглощение гидрофильных и гидрофобных питательных веществ

    Как вы узнали, процесс механического пищеварения относительно прост.Он включает физическое расщепление пищи, но не изменяет ее химический состав. Химическое пищеварение, с другой стороны, представляет собой сложный процесс, который превращает пищу в химические строительные блоки, которые затем поглощаются для питания клеток организма. В этом разделе вы более подробно рассмотрите процессы химического пищеварения и всасывания.

    Рисунок 1. Пищеварение начинается во рту и продолжается по мере продвижения пищи по тонкому кишечнику. Большая часть всасывания происходит в тонком кишечнике.

    Химическое пищеварение

    Крупные пищевые молекулы (например, белки, липиды, нуклеиновые кислоты и крахмалы) должны быть расщеплены на субъединицы, которые достаточно малы, чтобы всасываться слизистой оболочкой пищеварительного канала. Это достигается ферментами посредством гидролиза. Многие ферменты, участвующие в химическом пищеварении, приведены в таблице 1.

    Таблица 1. Пищеварительные ферменты
    Фермент Категория Название фермента Источник Подложка Продукт
    Слюнные ферменты Лингвальная липаза Язычные железы Триглицериды Свободные жирные кислоты и моно- и диглицериды
    Ферменты слюны Амилаза слюны Слюнные железы Полисахариды Дисахариды и трисахариды
    Желудочные ферменты Желудочная липаза Главный сотовый Триглицериды Жирные кислоты и моноацилглицериды
    Желудочные ферменты Пепсин* Главный сотовый Белки Пептиды
    Ферменты щеточной каймы α-декстриназа Тонкий кишечник α-декстрины Глюкоза
    Ферменты щеточной каймы Энтеропептидаза Тонкий кишечник Трипсиноген Трипсин
    Ферменты щеточной каймы Лактаза Тонкий кишечник Лактоза Глюкоза и галактоза
    Ферменты щеточной каймы Мальтаза Тонкий кишечник Мальтоза Глюкоза
    Ферменты щеточной каймы Нуклеозидазы и фосфатазы Тонкий кишечник Нуклеотиды Фосфаты, азотистые основания и пентозы
    Ферменты щеточной каймы Пептидазы Тонкий кишечник
    • Аминопептидаза: аминокислоты на аминоконце пептидов
    • Дипептидаза: дипептиды
    • Аминопептидазы: аминокислоты и пептиды
    • Дипептидаза: аминокислоты
    Ферменты щеточной каймы Сукрасе Тонкий кишечник 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
    • Рибонуклеаза: рибонуклеиновые кислоты
    • Дезоксирибонуклеаза: дезоксирибонуклеиновые кислоты
    Нуклеотиды
    Ферменты поджелудочной железы Панкреатическая амилаза Ацинарные клетки поджелудочной железы Полисахариды (крахмалы) α-Декстрины, дисахариды (мальтоза), трисахариды (мальтотриоза)
    Ферменты поджелудочной железы Панкреатическая липаза Ацинарные клетки поджелудочной железы Триглицериды, эмульгированные солями желчных кислот Жирные кислоты и моноацилглицериды
    Ферменты поджелудочной железы Трипсин* Ацинарные клетки поджелудочной железы Белки Пептиды
    *Эти ферменты были активированы другими веществами.

    Расщепление углеводов

    Рацион среднего американца примерно на 50 процентов состоит 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 — это 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 ( цепи моносахаридов).Ваш организм не вырабатывает ферменты, которые могут разрушить большинство волокнистых полисахаридов, таких как целлюлоза. Хотя неперевариваемые полисахариды не имеют никакой питательной ценности, они содержат пищевые волокна, которые помогают продвигать пищу по желудочно-кишечному тракту.

    Химическое переваривание крахмала начинается во рту и было рассмотрено выше.

    В тонком кишечнике панкреатическая амилаза выполняет «тяжелую работу» по перевариванию крахмала и углеводов (рис. 2).После того, как амилазы расщепляют крахмал на более мелкие фрагменты, фермент щеточной каймы α-декстриназа начинает воздействовать на α-декстрин , отщепляя по одной единице глюкозы за раз. Три фермента щеточной каемки 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; а лактаза расщепляет лактозу на одну молекулу глюкозы и одну молекулу галактозы.Недостаток лактазы может привести к непереносимости лактозы.

    Рисунок 2. Углеводы расщепляются до мономеров в несколько этапов.

    Расщепление белков

    Белки представляют собой полимеры, состоящие из аминокислот, соединенных пептидными связями с образованием длинных цепей. Пищеварение восстанавливает их до составляющих их 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 попадают в тонкий кишечник.Химическое пищеварение в тонкой кишке 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 такие ферменты, как аминопептидаза и дипептидаза , которые дополнительно расщепляют пептидные цепи. Это приводит к тому, что молекулы достаточно малы, чтобы попасть в кровоток.

    Рисунок 3. Переваривание белка начинается в желудке и завершается в тонком кишечнике.

     

    Рисунок 4. Белки последовательно расщепляются на составляющие их аминокислоты.

    Расщепление липидов

    Здоровая 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 пищевого холестерина и фосфолипидов.

    За переваривание липидов отвечают три липазы: лингвальная липаза, желудочная липаза и панкреатическая липаза .Однако, поскольку поджелудочная железа является единственным последовательным источником липазы, практически все переваривание липидов происходит в тонкой кишке. 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 кислот

    Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК содержатся в большинстве продуктов, которые вы едите. За их переваривание отвечают два типа панкреатических нуклеаз : дезоксирибонуклеаза , расщепляющая ДНК, и рибонуклеаза , расщепляющая РНК.Нуклеотиды, полученные в результате этого переваривания, далее расщепляются двумя ферментами кишечной щеточной каймы ( нуклеозидаза и фосфатаза ) на пентозы, фосфаты и азотистые основания, которые могут всасываться через стенку пищеварительного канала. Крупные пищевые молекулы, которые необходимо разделить на субъединицы, приведены в таблице 2.

    Таблица 2. Рассасывающиеся 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 Пентозные сахара, фосфаты и азотистые основания

    Поглощение

    Механические и пищеварительные процессы имеют одну цель: преобразовать пищу в молекулы, достаточно маленькие, чтобы их можно было поглощать эпителиальными клетками кишечных ворсинок.Всасывательная способность пищеварительного тракта практически безгранична. Каждый день пищеварительный тракт перерабатывает до 10 литров пищи, жидкости и желудочно-кишечного секрета, но в толстую кишку поступает менее одного литра. Почти вся проглоченная пища, 80% электролитов и 90% воды всасываются в тонком кишечнике. Хотя весь тонкий кишечник участвует в абсорбции воды и липидов, большая часть абсорбции 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 представляет собой неперевариваемые остатки пищи (в основном растительные волокна, такие как целлюлоза), немного воды и миллионы бактерий.

    Рисунок 5. Всасывание – это сложный процесс, при котором питательные вещества извлекаются из переваренной пищи.

    Абсорбция может происходить по пяти механизмам: (1) активный транспорт, (2) пассивная диффузия, (3) облегченная диффузия, (4) котранспорт (или вторичный активный транспорт) и (5) эндоцитоз. Как вы помните из главы 3, активный транспорт относится к перемещению вещества через клеточную мембрану из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией (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, тогда 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. Котранспорт использует движение одной молекулы через мембрану от более высокой к более низкой концентрации для обеспечения движения другой молекулы от более низкой к более высокой.Наконец, эндоцитоз представляет собой процесс транспортировки, при котором клеточная мембрана поглощает материал. Это 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 проникнуть в клетки. Кроме того, вещества не могут проходить между эпителиальными клетками слизистой оболочки кишечника, так как эти клетки связаны друг с другом плотными контактами. Таким образом, вещества могут попасть в кровеносные капилляры, только проходя через апикальные поверхности эпителиальных клеток и попадая в интерстициальную жидкость.Водорастворимые питательные вещества попадают в капиллярную кровь через ворсинки и по воротной вене попадают в печень.

    В отличие от водорастворимых питательных веществ жирорастворимые питательные вещества могут диффундировать через плазматическую мембрану. Оказавшись внутри клетки, они упаковываются для транспорта через основание клетки, а затем попадают в молочные железы ворсинок, где по лимфатическим сосудам транспортируются в большой круг кровообращения через грудной проток. Всасывание большинства питательных веществ через слизистую оболочку кишечных ворсинок требует активного транспорта, подпитываемого АТФ.Пути всасывания для каждой категории пищевых продуктов приведены в таблице 3.

    Таблица 3. Всасывание в пищеварительном тракте
    Еда Продукты распада Абсорбционный механизм Попадание в кровоток Пункт назначения
    Углеводы Глюкоза Котранспорт с ионами натрия Капиллярная кровь в ворсинках Печень через печеночную воротную вену
    Углеводы Галактоза Котранспорт с ионами натрия Капиллярная кровь в ворсинках Печень через печеночную воротную вену
    Углеводы Фруктоза Облегченная диффузия Капиллярная кровь в ворсинках Печень через печеночную воротную вену
    Белок Аминокислоты Котранспорт с ионами натрия Капиллярная кровь в ворсинках Печень через печеночную воротную вену
    Липиды Длинноцепочечные жирные кислоты Диффузия в клетки кишечника, где они объединяются с белками для создания хиломикронов Млечные ворсинки Системная циркуляция через лимфу, поступающую в грудной проток
    Липиды Моноацилглицериды Диффузия в клетки кишечника, где они объединяются с белками для создания хиломикронов Млечные ворсинки Системная циркуляция через лимфу, поступающую в грудной проток
    Липиды Короткоцепочечные жирные кислоты Простая диффузия Капиллярная кровь в ворсинках Печень через печеночную воротную вену
    Липиды Глицерин Простая диффузия Капиллярная кровь в ворсинках Печень через печеночную воротную вену
    Липиды Продукты расщепления нуклеиновых кислот Активный транспорт через мембранные носители Капиллярная кровь в ворсинках Печень через печеночную воротную вену

    Поглощение углеводов

    Все углеводы усваиваются в виде моносахаридов.Тонкий кишечник очень эффективен при этом, поглощая моносахариды со скоростью около 120 граммов в час. Все нормально перевариваемые пищевые углеводы всасываются; неперевариваемые волокна выводятся с калом. Моносахариды глюкоза и галактоза транспортируются в эпителиальные клетки обычными белковыми переносчиками посредством вторичного активного транспорта (т. е. котранспорта с ионами натрия). Моносахариды покидают эти клетки путем облегченной диффузии и попадают в капилляры через межклеточные щели.Моносахарид фруктоза (содержащийся во фруктах) всасывается и транспортируется только за счет облегченной диффузии. Моносахариды соединяются с транспортными белками сразу после расщепления дисахаридов.

    Поглощение белка

    Механизмы активного транспорта, преимущественно в двенадцатиперстной и тощей кишке, поглощают большинство белков в виде продуктов их распада – аминокислот. Почти весь (95-98%) белок переваривается и всасывается в тонком кишечнике. Тип носителя, который транспортирует аминокислоту, варьируется.Большинство переносчиков связаны с активным транспортом натрия. Короткие цепи из двух аминокислот (дипептиды) или трех аминокислот (трипептиды) также активно транспортируются. Однако после того, как они попадают в абсорбирующие эпителиальные клетки, они расщепляются на свои аминокислоты, прежде чем покинуть клетку и попасть в капиллярную кровь путем диффузии.

    Поглощение липидов

    Около 95% липидов всасывается в тонком кишечнике. Желчные соли не только ускоряют переваривание липидов, они также необходимы для всасывания конечных продуктов переваривания липидов.Короткоцепочечные жирные кислоты относительно водорастворимы и могут напрямую проникать в абсорбирующие клетки (энтероциты). Несмотря на то, что они гидрофобны, небольшой размер короткоцепочечных жирных кислот позволяет им поглощаться энтероцитами путем простой диффузии, а затем проходить тем же путем, что и моносахариды и аминокислоты, в кровеносные капилляры ворсинок.

    Большие и гидрофобные длинноцепочечные жирные кислоты и моноацилглицериды не так легко взвешиваются 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, и гидрофобными хвостами, обращенными внутрь, создавая восприимчивую среду для длинноцепочечных мицелл. жирные кислоты.В состав ядра также входят холестерин и жирорастворимые витамины. Без мицелл липиды располагались бы на поверхности химуса и никогда не вступали бы в контакт с абсорбирующими поверхностями эпителиальных клеток. Мицеллы могут легко протискиваться между микроворсинками и приближаться к просветной поверхности клеток. В этот момент липидные вещества выходят из мицеллы и поглощаются путем простой диффузии.

    Свободные жирные кислоты и моноацилглицериды, попадающие в эпителиальные клетки, повторно включаются в триглицериды.Триглицериды смешаны с фосфолипидами и холестерином и окружены белковой оболочкой. Этот новый комплекс, названный хиломикроном , представляет собой водорастворимый липопротеин. После обработки аппаратом Гольджи хиломикроны высвобождаются из клетки. Слишком большие, чтобы пройти через базальные мембраны кровеносных капилляров, хиломикроны вместо этого попадают в крупные поры млечных желез. Млечные железы объединяются, образуя лимфатические сосуды. Хиломикроны транспортируются по лимфатическим сосудам и опорожняются через грудной проток в подключичную вену кровеносной системы.Попадая в кровоток, фермент липопротеинлипаза расщепляет триглицериды хиломикронов на свободные жирные кислоты и глицерин. Эти продукты распада затем проходят через стенки капилляров и используются клетками для получения энергии или запасаются в жировой ткани в виде жира. Клетки печени соединяют оставшиеся остатки хиломикронов с белками, образуя липопротеины, транспортирующие холестерин в крови.

    Рисунок 6. В отличие от аминокислот и простых сахаров липиды трансформируются по мере их всасывания через эпителиальные клетки.

    Поглощение нуклеиновых кислот

    Продукты расщепления нуклеиновых кислот — пентозные сахара, азотистые основания и ионы фосфатов — транспортируются носителями через эпителий ворсин посредством активного транспорта. Затем эти продукты попадают в кровь.

    Поглощение минералов

    Электролиты, поглощаемые тонкой кишкой, поступают как из желудочно-кишечного тракта, так и из пищи. Поскольку электролиты в воде диссоциируют на ионы, большая их часть всасывается путем активного транспорта по всему тонкому кишечнику.Во время абсорбции механизмы котранспорта 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, откачивает натрий и вводит калий.

    В общем, все минералы, попадающие в кишечник, всасываются, нужны они вам или нет. Исключением являются железо и кальций; они всасываются в двенадцатиперстной кишке в количествах, соответствующих текущим потребностям организма, а именно:

    Железо — Ионное железо, необходимое для производства гемоглобина, всасывается клетками слизистой оболочки посредством активного транспорта.Оказавшись внутри клеток слизистой оболочки, ионное железо связывается с белком ферритином, создавая комплексы железо-ферритин, которые хранят железо до тех пор, пока оно не понадобится. Когда в организме достаточно железа, большая часть запасенного железа теряется, когда отшелушиваются изношенные эпителиальные клетки. Когда организм нуждается в железе, например, из-за его потери 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, у них примерно в четыре раза больше белков, транспортирующих железо, в эпителиальных клетках кишечника, чем у мужчин.

    Кальций — Уровни ионного кальция в крови определяют усвоение кальция из пищи. Когда уровень ионного кальция в крови падает, паратиреоидный гормон (ПТГ), секретируемый паращитовидными железами, стимулирует высвобождение ионов кальция из костного матрикса и увеличивает реабсорбцию кальция почками. ПТГ также усиливает активацию витамина D в почках, что затем способствует всасыванию ионов кальция в кишечнике.

    Поглощение витаминов

    Тонкий кишечник всасывает витамины, содержащиеся в пище и пищевых добавках.Жирорастворимые витамины (А, D, Е и К) всасываются вместе с липидами пищи в мицеллах путем простой диффузии. Вот почему вам рекомендуется есть жирную пищу, когда вы принимаете жирорастворимые витаминные добавки. Большинство водорастворимых витаминов (включая большинство витаминов группы В и витамин С) также всасываются путем простой диффузии. Исключением является витамин B 12 , представляющий собой очень большую молекулу. Внутренний фактор, секретируемый желудком, связывается с витамином B 12 , предотвращая его переваривание и создавая комплекс, который связывается с рецепторами слизистой оболочки терминального отдела подвздошной кишки, где он поглощается эндоцитозом.

    Водопоглощение

    Каждый день в тонкий кишечник попадает около девяти литров жидкости. Около 2,3 литров попадает в организм с пищей и напитками, а остальное – с желудочно-кишечными выделениями. 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 перемещается по градиенту концентрации из химуса в клетки. Как отмечалось ранее, большая часть оставшейся воды всасывается в толстой кишке.

    Обзор главы

    Тонкий кишечник является местом большинства химических процессов пищеварения и почти всего всасывания. Химическое пищеварение расщепляет большие молекулы пищи на их химические строительные блоки, которые затем могут всасываться через стенку кишечника и попадать в общий кровоток. Ферменты щеточной каемки кишечника и ферменты поджелудочной железы ответственны за большую часть химического пищеварения. Для расщепления жира также требуется желчь.

    Большинство питательных веществ поглощаются транспортными механизмами на апикальной поверхности энтероцитов.Исключения составляют липиды, жирорастворимые витамины и большинство водорастворимых витаминов. С помощью солей желчных кислот и лецитина пищевые жиры эмульгируются с образованием мицелл, которые могут выносить частицы жира на поверхность энтероцитов. Там мицеллы выделяют свои жиры для диффузии через клеточную мембрану. Затем жиры снова собираются в триглицериды и смешиваются с другими липидами и белками в хиломикроны, которые могут переходить в млечные клетки. Другие абсорбированные мономеры перемещаются из кровеносных капилляров ворсинок в воротную вену печени, а затем в печень.

    Самопроверка

    Ответьте на вопросы ниже, чтобы узнать, насколько хорошо вы понимаете темы, затронутые в предыдущем разделе.

    Вопросы критического мышления

    1. Объясните роль солей желчных кислот и лецитина в эмульгировании липидов (жиров).
    2. Как усваивается витамин B 12 ?
    Показать ответы
    1. Соли желчных кислот и лецитин могут эмульгировать большие липидные глобулы, поскольку они являются амфипатическими; у них есть неполярная (гидрофобная) область, которая прикрепляется к большим молекулам жира, а также полярная (гидрофильная) область, которая взаимодействует с водянистой стенкой кишечника.
    2. Внутренний фактор, секретируемый желудком, связывается с большим соединением B 12 , создавая комбинацию, которая может связываться с рецепторами слизистой оболочки подвздошной кишки.

    Глоссарий

    α-декстрин: продукт распада крахмала

    α-декстриназа: фермент щеточной каймы, который действует на α-декстрины

    аминопептидаза: фермент щеточной каемки, действующий на белки

    хиломикрон: большое соединение, транспортирующее липиды, состоящее из триглицеридов, фосфолипидов, холестерина и белков

    дезоксирибонуклеаза: фермент поджелудочной железы, расщепляющий ДНК

    дипептидаза: фермент щеточной каемки, действующий на белки

    лактаза: фермент щеточной каемки, расщепляющий лактозу на глюкозу и галактозу

    липопротеинлипаза: фермент, расщепляющий триглицериды в хиломикронах на жирные кислоты и моноглицериды

    мальтаза: фермент щеточной каемки, расщепляющий мальтозу и мальтотриозу на две и три молекулы глюкозы соответственно

    мицелла: крошечное липид-транспортное соединение, состоящее из солей желчных кислот и фосфолипидов с ядром из жирных кислот и моноацилглицеридов

    нуклеозидаза: фермент щеточной каемки, расщепляющий нуклеотиды

    панкреатическая амилаза: фермент, секретируемый поджелудочной железой, который завершает химическое переваривание углеводов в тонком кишечнике

    панкреатическая липаза: фермент, секретируемый поджелудочной железой и участвующий в переваривании липидов

    нуклеаза поджелудочной железы: фермент, секретируемый поджелудочной железой и участвующий в расщеплении нуклеиновых кислот

    фосфатаза: фермент щеточной каемки, расщепляющий нуклеотиды

    рибонуклеаза: фермент поджелудочной железы, расщепляющий РНК

    сахараза: фермент щеточной каемки, расщепляющий сахарозу на глюкозу и фруктозу

    Переваривание целлюлозы – Научный журнал Дартмутского бакалавриата

    Введение

    Клетчатка является важным элементом рациона человека.Было показано, что он предотвращает всасывание холестерина и сердечные заболевания, а также помогает контролировать диабет (1). Институт медицины Национальной академии наук рекомендует взрослым мужчинам потреблять не менее 38 граммов растворимой клетчатки в день — единственной разновидности клетчатки, которую люди могут переваривать (1). Другой, более распространенный тип клетчатки, нерастворимая клетчатка, проходит через пищеварительную систему человека практически неповрежденной и не имеет питательной ценности.

    Что, если бы люди могли переваривать клетчатку? Целлюлоза, основной тип нерастворимой клетчатки в рационе человека, также представляет собой самое распространенное органическое соединение на Земле (2).Почти каждое растение имеет клеточные стенки из целлюлозы, состоящей из тысяч структурно чередующихся единиц глюкозы (рис. 1). Эта конфигурация придает целлюлозе прочность, но предотвращает ее взаимодействие с ферментами человека. Целлюлоза содержит столько же энергии, сколько и крахмал, потому что обе молекулы состоят из субъединиц глюкозы. Использовать эту энергию можно только путем сжигания древесины и других целлюлозных материалов. Однако, если бы эта энергия была физиологически доступна, люди могли бы снизить потребление пищи и производить гораздо меньше пищеварительных отходов, чем в настоящее время.

    Рисунок 1: Структура целлюлозы

     

    Пищеварительная система человека

    Если не принимать во внимание переваривание целлюлозы, пищеварение человека по-прежнему остается очень эффективным процессом (рис. 2). Еще до того, как пища попадает в рот, слюнные железы автоматически начинают выделять ферменты и смазки, чтобы начать пищеварительный процесс. Амилаза расщепляет крахмал во рту на простые сахара, а зубы измельчают пищу на более мелкие кусочки для дальнейшего переваривания. После проглатывания пищи соляная кислота и различные ферменты воздействуют на пищу в желудке в течение двух-четырех часов.За это время желудок поглощает глюкозу, другие простые сахара, аминокислоты и некоторые жирорастворимые вещества (3).

    Рисунок 2: Органы пищеварительной системы человека.

    Смесь пищи и ферментов, называемая химусом, затем перемещается в тонкий кишечник, где остается в течение следующих трех-шести часов. В тонком кишечнике поджелудочный сок и секрет печени переваривают белки, жиры и сложные углеводы. Большая часть питательных веществ из пищи всасывается во время ее путешествия по более чем семи футам тонкого кишечника.Затем толстый кишечник поглощает остаточную воду и электролиты и хранит остатки фекалий.

    Несмотря на то, что пищеварительная система человека довольно эффективна, среди людей существуют разногласия относительно того, что люди могут или не могут переваривать. Например, примерно семьдесят процентов людей не могут переваривать лактозу, содержащуюся в молоке и других молочных продуктах, потому что их организм постепенно теряет способность вырабатывать лактазу (4). Люди также могут страдать от дефицита различных других ферментов или гормонов, которые влияют на пищеварение и всасывание, например, от диабета.

    Сравнительные исследования показывают, что пищеварительная система человека гораздо ближе к пищеварительной системе травоядных, чем плотоядных. У людей короткие и притупленные зубы, как у травоядных, и относительно длинный кишечник — примерно в десять раз длиннее их тела. Толстая кишка человека также имеет мешкообразную структуру, характерную для травоядных (5). Тем не менее, человеческий рот, желудок и печень могут выделять ферменты для переваривания почти всех видов сахара, кроме целлюлозы, необходимой для выживания травоядных.

    В случае непереносимости лактозы добавки с лактазой могут легко исправить дефицит, так что же устраняет неспособность переваривать целлюлозу?

     

    Жвачные животные и термиты

    Жвачные животные, такие как крупный рогатый скот, козы, овцы, бизоны, буйволы, олени и антилопы, отрыгивают то, что они едят, как жвачку, и снова пережевывают ее для дальнейшего пищеварения (6). Кишечник жвачных очень похож на кишечник человека по своей форме и функциям (рис. 3). Ключ к специализированному пищеварению жвачных находится в рубце.Жвачные животные, как и люди, также выделяют слюну на первом этапе пищеварения, но, в отличие от людей, они сначала проглатывают пищу, а затем отрыгивают ее для пережевывания. Жвачные животные имеют многокамерный желудок, и частицы пищи должны быть достаточно мелкими, чтобы пройти через сетчатую камеру в полость рубца. Внутри рубца особые бактерии и простейшие выделяют необходимые ферменты для расщепления различных форм клетчатки для переваривания и всасывания.

    Целлюлоза имеет множество форм, некоторые из которых более сложны и труднее расщепляются, чем другие.Некоторые микробы в рубце, такие как Fibrobacter succinogenes, , продуцируют целлюлазу, которая расщепляет более сложные формы целлюлозы в соломе, в то время как другие, такие как Ruminococci , продуцируют внеклеточную целлюлазу, которая гидролизует более простой аморфный тип целлюлозы (7). Удобно, что гидролиз целлюлозы дает несколько побочных продуктов, таких как дисахариды целлобиозы и пентозы, которые полезны для микробов рубца. Реакции производят другие побочные продукты, такие как метан, который в конечном итоге выводится жвачными животными (7).Таким образом, микробы и жвачные животные живут симбиотически, так что микробы производят целлюлазу для расщепления целлюлозы для жвачных животных, получая при этом источник пищи для собственного пропитания.

    Рисунок 3: Пищеварительная система жвачных

    Различные микробы внутри жвачных животных могут гидролизовать определенные типы целлюлозы, но жвачные животные по-прежнему не могут есть древесину или хлопок. Термиты, с другой стороны, могут питаться различными видами древесины. Долгое время считалось, что термиты также зависели от микроорганизмов, которые жили внутри их тел, чтобы переваривать для них целлюлозу, но исследования, проведенные в конце 1990-х годов, показали, что некоторые виды термитов обладают способностью производить достаточное количество целлюлаз и ксиланаз в средней кишке для поддержания жизнедеятельности. собственное выживание (8).Однако другие виды термитов не обладают способностью самостоятельно производить достаточное количество целлюлазы и должны зависеть от микробов из доменов Archaea, Eubacteria и Eucarya для расщепления целлюлозы. Независимо от различных уровней независимости от термитов, существуют симбиотические отношения между термитами и более чем 400 видами микроорганизмов, аналогичные отношениям между жвачными животными и их микробами (8). Кишечник термитов даже предназначен для обеспечения микробов энергетическим субстратом (8).И протисты, и грибы приписывают выработку дополнительных ферментов, но их конкретная роль и механизмы все еще обсуждаются, поскольку выделение чистых культур оказалось технически сложным. Несмотря на повсеместное распространение этих микробов и пользу, которую они приносят жвачным животным и термитам, исследованиям еще предстоит полностью выяснить их механизмы.

    Текущие технологии

    Люди давно интересуются энергией целлюлозы. Однако большинство компаний и исследовательских групп сосредоточены только на способах использования этой энергии в качестве биотоплива, а не в качестве пищи.Основные исследования направлены на преобразование целлюлозного материала в этанол, хотя этот процесс все еще неэффективен и требует доработки.

    Целлюлоза должна быть сначала гидролизована до более мелких компонентов сахара, таких как глюкоза, пентоза или гексоза, прежде чем ее можно будет ферментировать в биоэтанол (9). В одном методе для гидролиза целлюлозы используются кислоты, но это может разрушить большую часть сахара в процессе. Другой способ гидролизовать целлюлозу — имитировать микроорганизмы внутри жвачных животных и термитов.Инженеры-биоэнергетики могут использовать ферменты, вырабатываемые микробами, для расщепления целлюлозы. Однако ферменты имеют биологические ограничения и реализуют естественное ингибирование по принципу обратной связи, что создает проблему для промышленного производства (9). Другие технические препятствия для эффективного ферментативного гидролиза включают низкую удельную активность существующих коммерческих ферментов, высокую стоимость производства ферментов и отсутствие понимания механизмов и биохимии ферментов (9).

    Компании и правительства во всем мире стремятся вкладывать значительные средства в исследования по превращению биомассы в биотопливо, что может принести огромную пользу мировой экономике и окружающей среде.Биомасса легкодоступна, биоразлагаема и устойчива, что делает ее идеальным источником энергии как для развитых, так и для развивающихся стран. Это также могло бы помочь уменьшить проблемы с отходами, от которых сегодня страдает общество. Соединенные Штаты производят 180 миллионов тонн бытовых отходов в год, и около пятидесяти процентов из них являются целлюлозными и потенциально могут быть преобразованы в энергию с помощью правильной технологии (10).

    Переваривание целлюлозы у человека

    Преимущество превращения целлюлозы в биотопливо столь же важно при рассмотрении вопроса о том, чтобы люди могли переваривать целлюлозу в качестве источника пищи.В настоящее время технологии сосредоточены на контроле гидролиза и переработки целлюлозы на фабриках, но, возможно, в будущем люди смогут послужить машиной для извлечения энергии из целлюлозы, тем более что ферменты, используемые для гидролиза целлюлозы, трудно выделить в больших количествах для промышленного использования. Сами по себе термиты крошечные существа, но как колония они могут разрушать дома и целые постройки. Здоровая пищеварительная система человека уже содержит примерно 1 кг бактерий, поэтому добавление пары дополнительных безвредных типов не должно вызывать проблем (11).

    Термиты и жвачные животные служат отличным примером того, как организмы могут эффективно использовать микробы. Однако человеческому организму потребуются некоторые корректировки, чтобы ввести микробы в организм. Наш желудок слишком кислый для выживания большинства микробов. Кислота, наряду с другими выделениями и ферментами, следует за пищей в тонкий кишечник, где микробы могут конкурировать с нами за пищу. К тому времени, когда пища достигает толстого кишечника, остается только целлюлозный материал для обезвоживания и, возможно, гидролиза.Однако нашему толстому кишечнику не хватает способности поглощать сахара, которые микробы производят в результате гидролиза. Возможно, в конце желудочно-кишечного тракта человека можно было бы добавить еще один орган, специально предназначенный для микробов, переваривающих целлюлозу. Современная медицина допускает безопасную межвидовую трансплантацию, но идеальным решением было бы генетически спроектировать людей для развития самих органов, чтобы избежать осложнений хирургии и трансплантации органов. Генная инженерия с целью лечения болезней и недомоганий все еще является предметом интенсивных дискуссий, поэтому несущественные занятия, такие как переваривание целлюлозы, будут невозможны до тех пор, пока научное и медицинское сообщества не примут генную инженерию как безопасную и практичную процедуру.

    Более простым решением было бы принимать добавки, подобные тем, которые используются для лечения непереносимости лактозы. Целлюлоза, расщепленная в желудке, может всасываться в виде глюкозы. Извлечение правильных ферментов для работы в желудке человека может обойти проблемы поддержания микробов внутри человеческого тела. Кроме того, поскольку процесс будет происходить внутри человеческого тела, ограничения, которые создают проблему для коммерческого гидролиза целлюлозы, станут необходимыми биологическими средствами контроля. В случае непереносимости лактозы лактазу легко экстрагировать из дрожжевых грибов, таких как Kluyveromyces fragilis , поэтому, возможно, самым простым решением при нарушении пищеварения целлюлозы является выделение соответствующего фермента из нужных микробов (12).Как упоминалось ранее, коммерческое извлечение ферментов пока нецелесообразно. Как указывалось ранее, эта область усовершенствования человека не получает много исследований, потому что компании и финансовые учреждения гораздо больше заинтересованы в прибыльной индустрии биотоплива. Следовательно, многие вопросы остаются не заданными и без ответов. Например, как удаление массы целлюлозы из стула повлияет на процесс дефекации? Какие еще эффекты могут оказывать микробы на организм человека? Как мы поступаем с другими побочными продуктами гидролиза целлюлозы, такими как образование метана?

    Эти вопросы можно проанализировать с помощью наблюдения.Другие млекопитающие выжили на протяжении многих тысячелетий, переваривая целлюлозу микробами, и, поскольку люди являются млекопитающими, нет никаких основных причин, по которым человеческие тела не могут быть совместимы с этими организмами. Микробы, которые в настоящее время обитают в организме человека, уже производят газы внутри пищеварительной системы, десять процентов из которых составляют метан (3). Раньше производство метана считалось проблемой на животноводческих фермах и молочных фермах, но сам по себе метан представляет собой высокоэнергетический биогаз, который можно использовать в качестве топлива.Использование этого может оказаться трудным, учитывая, что нынешние социальные могилы не одобряют открытый метеоризм даже ради возобновляемых источников энергии. Однако было доказано, что некоторые рационы, богатые люцерной и льняным семенем, снижают выработку метана у коров, что потенциально может решить эту проблему (13).

    Заключение

    Растительность, которой крайне не хватает в современной диете, является основным источником нерастворимой клетчатки. Овощи содержат много витаминов, питательных веществ и растворимой клетчатки, которая, как упоминалось во введении, имеет многочисленные преимущества для здоровья.Добавление этих продуктов в наш рацион после добавления способности переваривать целлюлозу может помочь смягчить эпидемию ожирения и значительно улучшить здоровье человека.

    В конечном счете, улучшение пищеварения человека может значительно сократить отходы, производимые людьми, и повысить эффективность потребления человеком. Нам нужно только лучше наблюдать и понимать те конкретные микробы, чтобы интегрировать их в наши тела, которые уже структурно благоприятны для такого изменения. При успешной интеграции микробов мы могли бы сократить потребление пищи, используя энергию ранее неперевариваемой целлюлозы, сократить количество целлюлозных отходов, превратив их в пищу, решить проблемы нехватки продовольствия, создав водоросли, траву, солому и даже древесину. съедобными и в конечном итоге превращают человеческие тела в источник возобновляемой энергии.

    Ссылки
    1. Б. Ковач. Волокно . Доступно на http://www.medicinenet.com/fiber/article.htm (15 апреля 2010 г.).

    2. Целлюлоза (2010). Доступно по адресу http://www.britannica.com/EBchecked/topic/101633/целлюлоза (17 апреля 2010 г.).

    3. Пищеварительная система человека (2010). Доступно по адресу: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/1081754/human-digestive-system (15 апреля 2010 г.)

    .

    4. Х. Б. Мелвин, Педиатрия. 118, 1279-1286 (2006).

    5. М. Р. Миллс, Сравнительная анатомия питания (2009). Доступно на http://www.vegsource.com/news/2009/11/the-comparative-anatomy-of-eating.html. (17 апреля 2010 г.).

    6. D.C. Church, Пищеварительная физиология и питание жвачных животных (O & B Books, Corvallis, Oregon, 1979).

    7. Р. Л. Болдуин, Р. Л., Моделирование пищеварения и метаболизма жвачных животных (Chapman & Hall, London, UK, 1995).

    8. Т. Абе, Д. Э. Бигнелл, М.Higashi, Ed., Termites: Evolution Sociology, Symbiosis, Ecology (Kluwer Academic Publishers, Дордрехт, Нидерланды, 2000).

    9. А. Демирбас, Биотопливо ( Springer-Verlag London Limited, Лондон, Великобритания, 2009 г.).

    10. S. Lee, Альтернативные виды топлива (Taylor & Frances, Вашингтон, округ Колумбия, 1995).

    11. Дружественные бактерии в пищеварительной системе (2000). Доступно по адресу  http://www.typesofbacteria.co.uk/friendly-bacteria-digestive-system.html (19 апреля 2010 г.).

    12. Лактаза (2006). Доступно на http://www.vitamins-supplements.org/digestive-enzymes/lactase.php (20 апреля 2010 г.).

    13. Л. Кауфман, Озеленение стада: новая диета для ограничения газа (2009). Доступно на http://www.nytimes.com/2009/06/05/us/05cows.html (20 апреля 2010 г.).


    Пищеварительная система человека

    В пищеварительной системе человека большие органические массы расщепляются на более мелкие частицы, которые организм может использовать в качестве топлива.Это сложный процесс. Расщепление питательных веществ требует координации нескольких ферментов, выделяемых специализированными клетками во рту, желудке, кишечнике и печени. Основные органы или структуры, которые координируют пищеварение в организме человека, включают ротовую полость, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник и печень.

    Рот

    В организме человека рот (ротовая полость) является специализированным органом для приема пищи и дробления больших органических масс.Во рту пища меняется механически, откусывая и пережевывая. У людей есть четыре вида зубов: резцов представляют собой долотообразные зубы в передней части рта для кусания; клыков заостренных зубов для разрывания; и премоляры и моляры представляют собой уплощенные ребристые зубы для измельчения, растирания и дробления пищи.

    Во рту пища смачивается слюной, липкой жидкостью, которая связывает частицы пищи в мягкую массу. Три пары слюнных желез — околоушные, подчелюстные и подъязычные — выделяют слюну в рот.Слюна содержит фермент под названием амилаза, , который расщепляет молекулы крахмала на более мелкие молекулы дисахарида мальтозы.

    Во время жевания язык перемещает пищу и превращает ее в массу, называемую болюсом . Болюс проталкивается обратно в глотку (глотку) и проталкивается через отверстие в пищевод.

    Пищевод

    Пищевод представляет собой толстостенную мышечную трубку, расположенную позади дыхательного горла, которая проходит через шею и грудную клетку в желудок.Пищевой комок продвигается по пищеводу за счет перистальтики: ритмической серии мышечных сокращений, которые продвигают комок вперед. Сокращениям помогает сила тяжести.

    Желудок

    Пищевод соединяется с желудком в точке чуть ниже диафрагмы. Клапанообразное кольцо мышц, называемое сердечным сфинктером , окружает вход в желудок. Сфинктер расслабляется, когда болюс проходит через него, а затем быстро закрывается.

    Желудок представляет собой расширяемый мешок, расположенный высоко в брюшной полости.Слои мышц желудка сокращаются и взбивают пищевой комок с желудочным соком, образуя густую жидкость, называемую химусом .

    Желудок хранит пищу и подготавливает ее к дальнейшему перевариванию. Кроме того, желудок играет роль в переваривании белков. Желудочные железы, называемые главными клетками, секретируют пепсиноген. Пепсиноген превращается в фермент пепсин в присутствии соляной кислоты. Соляная кислота секретируется париетальными клетками слизистой оболочки желудка.Затем пепсин расщепляет большие белки на более мелкие белки, называемые пептидами . Чтобы защитить слизистую оболочку желудка от кислоты, третий тип клеток выделяет слизь, которая выстилает полость желудка. Переизбыток кислоты из-за недостаточности слизи может привести к язве.

    Тонкая кишка

    Супистая смесь, называемая химусом, выбрасывается из желудка через сфинктер в тонкую кишку. Тонкая кишка взрослого человека имеет длину около 23 футов и делится на три отдела: первые 10–12 дюймов образуют двенадцатиперстную кишку; следующие 10 футов образуют тощую кишку; и последние 12 футов образуют подвздошную кишку . Внутренняя поверхность тонкой кишки содержит многочисленные пальцевидные выросты, называемые ворсинками (в единственном числе ворсинки ). Каждая ворсинка имеет выступы клеток, называемые микроворсинками , для увеличения площади поверхности.

    Большая часть химического пищеварения происходит в двенадцатиперстной кишке. В этой области ферменты переваривают питательные вещества в более простые формы, которые могут быть усвоены. Кишечные ферменты дополняются ферментами поджелудочной железы, большого железистого органа, расположенного рядом с желудком.Кроме того, желчь поступает в тонкую кишку из желчного пузыря, чтобы способствовать перевариванию жиров.

    Ферменты, участвующие в переваривании углеводов, включают амилазу (для крахмала), мальтазу (для мальтозы), сахаразу (для сахарозы) и лактазу (для лактозы). Для жиров основным ферментом является липаза. Прежде чем липаза начнет действовать, большие шарики жира должны быть разбиты желчью на более мелкие капли. Желчь представляет собой смесь солей, пигментов и холестерина, которая вырабатывается печенью и хранится в желчном пузыре, мешковидной структуре под печенью.

    Переваривание белков осуществляется несколькими ферментами, в том числе двумя ферментами поджелудочной железы: трипсином и химотрипсином. Пептиды расщепляются на более мелкие пептиды, а пептидазы восстанавливают ферменты до аминокислот. Нуклеазы также расщепляют нуклеиновые кислоты до нуклеотидов в тонком кишечнике.

    Большая часть всасывания в тонкой кишке происходит в тощей кишке. Продукты пищеварения поступают в клетки ворсинок, перемещаются по клеткам и попадают в кровеносные сосуды, называемые капиллярами. Диффузия отвечает за перемещение многих питательных веществ, но облегченная диффузия отвечает за перемещение глюкозы и аминокислот. Продукты переваривания жира попадают в виде мелких капелек жира в млечные железы, являющиеся ветвями лимфатической системы.

    Всасывание завершается в конечном отделе тонкой кишки, подвздошной кишке. Вещества, которые не были переварены или абсорбированы, затем попадают в толстую кишку.

    Толстая кишка

    Тонкая кишка соединяется с толстой кишкой в ​​нижней правой части живота.Два органа встречаются в слепом мешке, называемом слепой кишкой , и в маленьком пальцеобразном органе, называемом аппендиксом . Биологи-эволюционисты считают, что слепая кишка и аппендикс являются остатками более крупных органов, которые, возможно, функционировали у предков человека.

    Толстая кишка также известна как толстая кишка. Он разделен на восходящую, поперечную и нисходящую части, каждая длиной около одного фута. Основные функции толстой кишки заключаются в поглощении воды, а также в хранении, обработке и удалении остатков после пищеварения и всасывания.Кишечный материал, остающийся после регенерации воды, известен как фекалий. Фекалии состоят из непереваренной пищи (например, целлюлозы), миллиардов в основном безвредных бактерий, желчных пигментов и других материалов. Фекалии хранятся в прямой кишке и выводятся через задний проход для завершения процесса пищеварения.

    Печень

    Печень играет важную роль в переработке продуктов пищеварения человека. Например, клетки печени удаляют из кровотока избыток глюкозы и превращают глюкозу в полимер под названием гликоген для хранения.

    Печень также участвует в метаболизме аминокислот. В процессе, называемом дезаминированием, он превращает некоторые аминокислоты в соединения, которые можно использовать в энергетическом обмене. При этом печень удаляет аминогруппы из аминокислот и использует аминогруппы для производства мочевины. Мочевина выводится из организма с мочой (см. главу 26). Жиры перерабатываются в двухуглеродные единицы, которые могут участвовать в цикле Кребса для энергетического метаболизма. Печень также хранит витамины и минералы, образует много белков крови, синтезирует холестерин и вырабатывает желчь для переваривания жиров.

    Пищеварение — Углеводы — Университет штата Мэн

    Пищеварение

    Пищеварение у простого потрошеного животного
    Пищеварение у поросят
    Пищеварение углеводов в SGA
    Пищеварение у молодых жвачных животных


    Пищеварение у простого потрошеного животного

    У простого потрошеного животного (SGA) переваривание углеводов начинается во рту и продолжается в пищевом комке внутри желудка, если животное обладает амилазой слюны (присутствует у людей, некоторых птиц, крыс, но не у сельскохозяйственных животных).Если нет, то переваривание углеводов начинается в просвете тонкой кишки, где панкреатическая а-амилаза (амилопсин) начинает переваривание амилозы и амилопектина через декстрины, мальтозу и мальтотриозу. Затем мальтаза и изомальтаза на щеточной кайме кишечника завершают это переваривание до глюкозы для поглощения путем активного транспорта.

    Пищевые простые сахара, такие как глюкоза и фруктоза, не нуждаются в переваривании, поскольку они могут всасываться непосредственно через кишечный эпителий. Дисахариды гидролизуются до составляющих их моносахаридов ферментами на щеточной каемке, а высвобождаемые моносахариды всасываются через щеточную кайму.

    Сахароза подвергается атаке Сахарозы ( Инвертаза ) с образованием Глюкозы и Фруктозы для поглощения.

    У молодых животных, содержащихся преимущественно на молочном рационе (до отъема), или у взрослых людей западноевропейского происхождения:

    Лактоза атакуется Лактазой с образованием Глюкозы и Галактозы для поглощения.

    Животные теряют способность переваривать лактозу в тонком кишечнике после отъема.Это также относится к подавляющему большинству людей, за исключением тех, кто имеет западноевропейское происхождение.

    Вернуться к началу


    Пищеварение у поросят

    В течение первых нескольких дней жизни все животные могут усваивать цельные белки, которые гидролизуются взрослыми. Это особенно важно при передаче иммунитета от матери новорожденному животному через антитела (g-глобулины), присутствующие в молозиве. Эта способность быстро снижается. Желудочно-кишечные ферменты также имеют различную активность, которая влияет на рацион, который может потреблять молодое животное.У поросенка активность ферментов изменяется следующим образом.

    Стенограмма пяти недель рождения

    Рождение: При рождении активность желудочного пепсина, кишечной амилазы и мальтазы низкая, сахаразы нет. Активность лактазы очень высока. 5 недель: к пятинедельному возрасту активность пепсина, амилазы, мальтазы и сахаразы значительно возрастает. Напротив, активность лактазы заметно снизилась и со временем упадет до нуля. Следовательно, молодые животные или животные в раннем отъеме должны получать рацион на основе лактозы, потому что они не могут переваривать другие углеводы.

    Если вы отлучаете поросят через несколько дней или даже через две недели, вам нужно будет включить в новый рацион лактозу, потому что поросята не могут переваривать крахмал или сахарозу. Пожилые животные (после пяти недель) могут иметь эти углеводы в своем рационе.

    Вернуться к началу


    Расщепление углеводов в SGA

    [Видео]

    Протокол переваривания сахара

    В настоящее время мы изучаем щеточную каемку и просвет кишечника нежвачного животного. Когда мы увеличиваем границу кисти, мы можем видеть ферменты, лактазу и сахарозу.Глюкоза может поступать в просвет кишечника и проходить через щеточную кайму для использования клеткой. У молодых животных или у людей западноевропейского происхождения лактоза из молочных продуктов переваривается лактазой и расщепляется на составляющие ее моносахариды, глюкозу и галактозу, которые затем всасываются через щеточную кайму. Точно так же сахароза расщепляется в тонком кишечнике сахаразой на составляющие ее моносахариды, глюкозу и фруктозу, которые затем всасываются. Глюкоза усваивается быстрее, чем фруктоза

    Стенограмма пищеварения без сахара

    Здесь изображена щеточная кайма тонкой кишки и просвет кишки.Панкреатическая амилаза находится в самом просвете, а мальтаза и изомальтаза, ферменты, расположенные на щеточной кайме, также важны для переваривания крахмала. Когда амилоза попадает в просвет кишечника, панкреатическая амилаза разрывает связи альфа-1-4, высвобождая в основном мальтозу и небольшое количество мальтотриозы. И мальтоза, и мальтотриоза расщепляются мальтазой, высвобождая глюкозу для всасывания. Когда амилопектин попадает в просвет кишечника, панкреатическая амилаза также будет действовать на его альфа-1-4-связи, продуцируя мальтозу и мальтотриозу, которые превращаются в глюкозу.Однако амилопектин также содержит связи альфа 1-6, которые не может разрушить панкреатическая амилаза, что приводит к образованию предельных декстринов. Изомальтаза должна разорвать эти связи альфа 1-6, что опять же приводит к образованию мальтозы и мальтотриозы. Конечным результатом переваривания крахмала в тонком кишечнике является образование и всасывание глюкозы.

    Вернуться к началу


    Пищеварение молодых жвачных
    1. Рубец и ретикулум не полностью развиты и относительно малы у молодых жвачных животных.
    2. Рефлекс ретикулярной/пищеводной борозды, трубкообразная складка ткани, направляет молоко или воду, которые всасываются из соска, непосредственно через сычуг в сычуг. Это рефлекс, вызываемый сосанием. Когда животное отнимают от груди, оно обычно теряет этот рефлекс, но у взрослого животного его можно до некоторой степени сохранить, кормя из бутылочки. У телят, которых кормят из ведра, сохраняется некоторый рефлекс до отлучения от груди. Твердая пища, такая как корм для ползучих кормов, проходит в малый рубец, и начинается брожение.Новорожденное животное не имеет бактериальной популяции рубца, но с рождения оно начинает подхватывать бактерии от матери, особенно при облизывании. Любой контакт со взрослыми жвачными вызывает прививку. Затем твердая пища ферментируется с образованием кислот, которые стимулируют рост и развитие рубца, особенно рост сосочков для всасывания. Кислоты с более длинной цепью (например, масляная кислота) более эффективны, чем кислота с более короткой цепью (уксусная).

    Наверх

    Исследования показывают, что люди могут переваривать жуков, если хотят

    Насекомых может не быть в меню в Соединенных Штатах, Канаде или Европе, но, по данным Организации Объединенных Наций, они являются частью традиционного рациона 2 миллиардов человек по всему миру.Предоставлено: Университет Рутгерса.

    Мысль о том, чтобы съесть насекомое, заставляет большинство людей съеживаться — по крайней мере, тех, кто живет в Америке, Канаде и Европе, меньшинство населения мира, которое не подпустит сверчка, кузнечика или жука к своему обеденному столу.

    Фактор “гадости”, однако, не имеет ничего общего с питанием, пищеварением или эволюцией. Фактически, согласно новому исследованию Рутгерса, насекомые, которые были пищей для наших ранних предков-приматов, сегодня все еще могут быть съедены и переварены почти всеми приматами, включая людей.

    «Долгое время господствовало мнение, что млекопитающие не вырабатывают фермент, который мог бы разрушить экзоскелеты насекомых, поэтому считалось, что они очень трудно перевариваются», — сказала Марейке Джаниак, докторант кафедры Evolutionary Anthropology и ведущий автор исследования, недавно опубликованного в Molecular Biology and Evolution . «Теперь мы знаем из исследований летучих мышей и мышей, а теперь и из моих исследований приматов, что это неправда».

    Джаниак и его сотрудники из Кентского государственного университета обнаружили, что почти все живущие приматы все еще имеют рабочие версии гена, необходимого для производства желудочного фермента, разрушающего экзоскелеты.Ученые изучили геномы 34 приматов в поисках копий гена CHIA — фермента желудка, расщепляющего хитин, являющийся частью внешнего покрова насекомого.

    Они обнаружили, что в то время как у большинства современных приматов есть только одна копия гена CHIA, ранние приматы, которые, как правило, были очень маленькими, имели по крайней мере три рабочих копии. Это показывает, что насекомые были чрезвычайно важным источником пищи для наших ранних предков. Некоторые современные приматы, такие как долгопяты, которые едят больше насекомых, чем любые другие приматы, и сегодня существуют только на островах в Юго-Восточной Азии, имеют пять копий гена, потому что он был дуплицирован именно в этой линии.

    «Поскольку некоторые приматы в ходе эволюции стали крупнее и активнее днем, чем ночью, их диета немного сместилась на другие продукты, такие как фрукты и листья», — сказал Джаниак. «Насекомые стали менее важными, и их пищеварительные ферменты изменились, но у большинства современных приматов все еще есть по крайней мере один рабочий ген CHIA».

    Вопрос о том, насколько эффективно люди переваривают экзоскелет насекомого, до сих пор обсуждается в научной литературе. В то время как некоторые исследования показали, что ферменты желудка человека могут переваривать более твердую внешнюю оболочку насекомого, Джаниак сказал, что другие исследователи говорят, что они не могут найти никаких доказательств, что это так.

    «К сожалению, большая часть исследований на людях до сих пор была проведена с участием представителей западной культуры, а не сравнением людей из разных культур, которые на самом деле регулярно едят насекомых», — сказала она. «Но для людей, даже если бы у нас не было фермента, экзоскелет становится намного легче жевать и переваривать после приготовления насекомого».

    По данным Организации Объединенных Наций, насекомые являются частью традиционного рациона 2 миллиардов человек во всем мире, причем 1900 видов считаются как съедобными, так и высокопитательными источниками пищи с полезными жирами, белками, клетчаткой, витаминами и необходимыми минералами.

    Джаниак, вегетарианка, съела крошечных сверчков из Японии, маринованных в соленой пасте, которая, по ее словам, похожа на соленую закуску с небольшим дополнительным хрустом. Она сказала, что подруга, работавшая в Уганде, ела приготовленных кузнечиков, которые, по ее словам, на вкус напоминали курицу.

    Она говорит, что новые пищевые предприятия, такие как Bitty Foods, которые используют устойчиво выращенных сверчков для производства муки для сверчков, могут сделать людей из западных культур более склонными смотреть на насекомых, которые имеют гораздо меньший углеродный след, чем говядина и другой домашний скот. питание и источник белка.

    «Интересно, что многие люди, которые любят креветок и омаров, думают, что насекомые — это противно», — сказала она. «Но моллюски похожи на подводных насекомых».


    Исследователи разрабатывают сырье для белка из мучных червей и сверчков
    Дополнительная информация: Mareike C Janiak et al.Эволюция генов хитиназы кислых млекопитающих (CHIA) связана с массой тела и насекомоядностью у приматов, Molecular Biology and Evolution (2017). DOI: 10.1093/molbev/msx312 Предоставлено Университет Рутгерса

    Цитата : Исследование говорит, что люди могут переваривать жуков, если захотят (2018, 24 января) получено 14 марта 2022 г.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.