Пищеварение и обмен веществ — процессы, с помощью которых организм получает набор всех необходимых питательных веществ. Метаболизм (так еще называют обмен веществ) — это суть питания. Это сумма всех химических и физиологических процессов, посредством которых наш организм разрушает и восстанавливает пищу, которую мы едим. Пищеварение — это механическое и химическое расщепление пищи на более мелкие компоненты, которые могут попасть в кровоток. Сегодня мы поговорим о том, как проходит процесс пищеварения и обмен веществ. Читайте следующую статью на страницах журнала gastritinform.ru.
Процесс пищеварения
В пищеварении участвуют три процесса:
- Пищеварение — большие молекулы пищи расщепляются на более мелкие как механически, так и химически.
- Абсорбция — процесс транспортировки этих более мелких молекул через стенку кишечника.
- Выведение — непереваренные порции пищи и продуктов жизнедеятельности выводятся из организма.
Посмотрите на схему ниже. Это обзор желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Желудочно-кишечный тракт начинается у рта и заканчивается у заднего прохода и состоит из множества органов.
Первая фаза пищеварения называется головной фазой . Прежде чем вы съедите этот первый кусок пищи, голод и аппетит вместе подготовят пищеварительный тракт к пищеварению. Нервная система стимулирует выделение пищеварительного сока еще до того, как еда попадет в наш рот.
Как только вы откусите от еды, пищеварение начинается во рту . Пережевывание называется механическим перевариванием. Слюнные железы производят слюну, которая содержит пищеварительные соки, в том числе:
- Бикарбонаты, которые помогают нейтрализовать кислоты.
- Слизь для увлажнения пищи и полости рта.
- Антитела и лизоцимы, борющиеся с бактериями полости рта.
- Амилаза (фермент) слюны, которая начинает химическое переваривание крахмала во рту.
Примечание: во рту начинается только переваривание углеводов. Масса пережеванной и увлажненной пищи называется болюсом.
По мере проглатывания пищевого комка ритмические волны, называемые перистальтикой, продвигают пищу через пищевод в желудок, где пища смешивается, переваривается и всасывается. В общем, пустой желудок вмещает около 6 унций. (3/4 стакана), тогда как полный желудок может растянуться до 32 унций (4 стакана).
Гормон гастрин в клетках, выстилающих желудок, дает сигнал железам желудка выделять желудочный сок, который состоит из нескольких компонентов:
- Соляная кислота (HCl) денатурирует белки и активирует пепсин.
- Пепсин — фермент для переваривания белка
- Желудочная липаза — фермент для переваривания жира
- Внутренний фактор — белок, необходимый для усвоения витамина B 12
Примечание: слой слизи в желудке защищает слизистую оболочку желудка от переваривания.
Кислотность желудка вызывает временное прекращение переваривания углеводов и начало переваривания белков и жиров. Желудок также механически смешивает пищу с желудочным соком в полужидкий химус. Химус остается в желудке около 2 часов, а затем выбрасывается струями в тонкий кишечник. Большая часть переваривания и всасывания питательных веществ происходит в тонком кишечнике , который состоит из трех частей: двенадцатиперстной кишки, тощей кишки и подвздошной кишки. Поджелудочная железа, желчный пузырь и печень помогают пищеварению в тонком кишечнике.
Процесс пищеварения и обмена веществ роль ферментов
Поджелудочная железа производит, держит и секретируют пищеварительные ферменты. Бикарбонат выделяется для нейтрализации химуса.
https://youtu.be/avuGgnV2kJw
Поджелудочная железа хранит в неактивной форме (для активации в тонком кишечнике) следующие ферменты:
- Панкреатическая амилаза переваривает углеводы
- Липаза поджелудочной железы переваривает жиры
- Протеаза переваривает белки
Инсулин и глюкагон (гормоны) вырабатываются поджелудочной железой для регулирования уровня глюкозы в крови.
Печени является одним из самых важных органов в теле , потому что он имеет более чем 500 функций, в том числе:
- Синтезировать химические вещества для обмена веществ.
- Вырабатывают желчь для эмульгирования жиров (хранятся в желчном пузыре до тех пор, пока они не понадобятся).
- Получать продукты пищеварения через воротную вену.
- Высвободить глюкозу из запасов гликогена.
- Хранить витамины.
- Производство белков крови.
Небольшое количество питательных веществ всасывается в желудке и толстом кишечнике. Однако большинство из них происходит в тонком кишечнике. Ворсинки, микроворсинки и щеточная кайма, которые составляют выстилку тонкой кишки, обеспечивают огромную площадь поверхности для всасывания питательных веществ. Такие факторы, как длительное отсутствие еды, определенные заболевания, включая непереносимость глютена (целиакия) и воспалительное заболевание кишечника (болезнь Крона), могут вызывать атрофию ворсинок и создавать проблемы с нарушением всасывания.
Любые непереваренные пищевые компоненты химуса в конечном итоге достигают толстой кишки. Толстая кишка, также упоминается как толстой кишки или кишечника . Непереваренное вещество состоит из клетчатки, бактерий и воды. Бактерии способствуют окончательному пищеварению. Основная функция толстой кишки — хранить непереваренные пищевые продукты (12-24 часа) и поглощать воду, короткоцепочечные жирные кислоты и электролиты.
Перистальтика проявляется слабым движением каловых масс по толстой кишке. Важно отметить, что несколько более сильных позывов каждый день подталкивают кал к прямой кишке для удаления. Это называется массовым движением . Все мы знаем, что клетчатка и вода важны для предотвращения запоров, но игнорирование этих более сильных позывов также может привести к запору.
Пищеварение обмен веществ и энергии
Катаболизм начинается с пищеварения и относится к расщеплению больших сложных молекул на более мелкие. Углеводы становятся моносахаридами, липиды — жирными кислотами и глицерином, а белки — аминокислотами. Катаболизм также возникает, когда старые клетки разрушаются во время обслуживания и когда энергия выделяется во время внутриклеточного катаболизма.
Анаболизм возникает, когда более мелкие молекулы, такие как моносахариды, аминокислоты и жирные кислоты, превращаются в более сложные молекулы, такие как гликоген, гормоны, ферменты или все, что нужно организму для роста и поддержания клеток и тканей. В противоположность катаболизму, анаболизм использует энергию для создания этих более крупных молекул.
АТФ (аденозинтрифосфат) называют молекулярной «валютой» клеток. АТФ образуется в результате катаболизма глюкозы, глицерина, жирных кислот и аминокислот. Он содержит высокоэнергетические фосфатные связи, которые выделяют значительное количество энергии при расщеплении АТФ на АДФ (аденозиндифосфат) и АМФ (аденозинмонофосфат). АТФ регенерируется путем добавления обратно фосфатных групп в процессе фосфорилирования.
Метаболизм состоит из серии химических реакций, называемых метаболическими путями. Различные метаболические пути, которые происходят в разных частях клетки, зависят от различных ферментов, содержащихся в этих частях. Митохондрии, которые часто называют «электростанцией» клетки, содержат наибольшее количество метаболических ферментов и являются основным местом, где производится АТФ. Фактически, 90% энергии, производимой в организме, поступает из митохондрий. Различные типы клеток в организме также содержат разные ферменты, которые ограничивают метаболические пути, которые могут там происходить. Например, различие в одном ферменте означает, что мышечный гликоген не может быть выпущен в кровоток для использования в другом месте, а гликоген печени может.
Давайте кратко определим некоторые из основных химических реакций, которые происходят в процессе метаболизма. Две химические реакции с участием воды — это конденсация и гидролиз. Конденсация, как правило, представляет собой анаболический процесс, при котором более мелкие молекулы объединяются в более крупные и выделяется вода. С другой стороны, гидролиз обычно является катаболическим и включает разрушение двух молекул путем добавления молекулы воды.
Фосфорилирование относится к обмену молекулами фосфата, например, когда АТФ образуется с добавлением молекулы фосфата к АДФ. Дефосфорилирование — это процесс, который происходит, когда фосфат удаляется из АТФ с образованием АДФ.
Реакции окисления-восстановления включают обмен электронами, обычно в форме молекулы водорода. Эти реакции, также называемые окислительно-восстановительными или обменными реакциями, происходят вместе, потому что электрон, полученный одной молекулой, должен быть отдан другой молекулой. Мы вдыхаем кислород, который окисляет или удаляет атом водорода из другой молекулы, которая затем становится восстановленной или заряженной более отрицательно (е -).
Важный путь энергетического обмена включает две формы рибовлавина (витамин В2). FAD (флавин-адениндинуклеотид), кофермент, и FADH2 легко обмениваются электронами как водород. (Смотри ниже). Fad и FadH2 необходимы для гликолиза.
Коферменты являются небелковым компонентом ферментов и обеспечивают функциональную группу, которая необходима ферменту для выполнения своей функции. Многие витамины группы B действуют как коферменты. С другой стороны, многие минералы действуют как кофакторы, которые помогают связывать вещества вместе. Ферменты, коферменты и кофакторы работают вместе, чтобы повысить эффективность реакции.
