Деполимеризация основных макронутриентов в процессе пищеварения

Вопрос

 

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

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

амилаза амилаза мальтаза

Крахмал → декстрины → мальтоза → D-глюкоза

(гликоген) 1. Полость рта 3. Двенадцатиперстная 4. Тонкий ↓

(15-20 сек.) кишка кишечник в кровь

2. Желудок ↓

(30-40 мин.) в печень

 

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

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

сахароза

сахароза → D-глюкоза + D-фруктоза

(инвертаза)

лактаза

лактоза → D-глюкоза + D-галактоза

(β-галактозидаза) " '

мальтаза

мальтоза → 2 D -глюкоза

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

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

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

Карбокси-и амино-пепсин трипсин и др. пептидазы

Белки → Полипептиды → Пептиды → Аминокислоты

I. Желудок 2. Двенадцати- 3. Тонкий ↓

перстная кишечник в кровь

кишка ↓

в печень

 

Переваривание белков осуществляется в результате последовательного действия сначала пепсина в кислой среде желудка, а затем трипсина и химотрипсина в тонком кишечнике при рН 7-8. Далее, короткие пепти­ды гидролизуются под действием ферментов карбоксипептидазы и ами-нопептидазы до свободных аминокислот, которые проникают в капил­ляры ворсинок и переносятся кровью в печень. Пепсин, трипсин, химотрипсин и карбоксипептидаза секретируются в желудочно-кишечный тракт в виде неактивных зимогенов. Ак­тивация пепсина в желудочном соке происходит путем автокатализа. Активация трипсина осуществляется в тонком кишечнике под дей­ствием фермента энтерокиназы, содержащегося в кишечном соке. Трипсин в активной форме активирует в тонком кишечнике другие зимогены протеаз.

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

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

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

Пролипаза колипаза Комплекс

(зимоген) → липаза-колипаза

 

СН₂ОСОR¹ СН₂ОН

СНОСОR^{11 →} СНОСОR¹¹ + R¹СООNa + R¹¹ СООNa

СН₂ОСОR¹¹¹ желчные СН₂ОН натриевые мыла жирных кислот,

кислоты эмульгированные солями желчных

Na^- кислот

Соли желчных кислот (производные холевой кислоты) поступают из печени в желчь, а с ней — в верхнюю часть тонкого кишечника. После всасывания кислот и 2-моноацилглицеринов из эмульгированных капе­лек жира в нижнем отделе тонкого кишечника происходит обратное вса­сывание солей желчных кислот, которые возвращаются в печень и ис­пользуются повторно. Таким образом, желчные кислоты постоянно цир­кулируют между печенью и тонким кишечником. Причем, они играют важную роль в усвоении не только триацилглицеринов, но и всех других жирорастворимых компонентов пищи. Так, недостаток желчных кислот может привести к пищевой недостаточности витамина А. Желчные кис­лоты нужны также для всасывания ионов Са²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺ .

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

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

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

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