Переваривание питательных веществ в желудочно-кишечном

Переваривание питательных веществ в желудочно-кишечном тракте человека

ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Компоненты нормального питания и их значение. 2. Потребности организма человека в питательных веществах. 3. Биохимические механизмы пищеварения питательных веществ. 4. Регуляция и патологии пищеварения.

Актуальность темы Питание в общебиологическом смысле характеризует всю сумму биохимических процессов, связанных с поступлением и превращением питательных веществ в организме для обеспечения энергетических, пластических, регуляторных, защитных и других функций. Постоянное поступление в организм с пищей питательных веществ является первым этапом обмена биомолекул. От питания зависит состояние здоровья, качество жизни, физическая и умственная активность, репродуктивная функция, интеллектуальное развитие.

КОМПОНЕНТИ НОРМАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА § макрокомпоненты: § углеводы § липиды § белки § микрокомпоненты: § витамины § витаминоподобные вещества § минеральные вещества 4

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА ПОЖИВНІ ЕНЕРГЕТИЧНА ЕНЕРГЕТИЧНА ЦІННІСТЬ ПИТАТЕЛЬНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ СПОЛУКИ ВЕЩЕСТВА Ккал/г к. Дж/г ВУГЛЕВОДИ УГЛЕВОДЫ 4, 1 17, 2 ЛІПІДИ ЛИПИДЫ 9, 3 38, 9 БІЛКИ БЕЛКИ 4, 2 17, 6 ЕТАНОЛ ЭТАНОЛ 7, 1 29, 7 5

Особенности питания людей всех возрастов, разной профессии Профессия - Расходы за сутки, ккал Учителя - 2600 Служащие - 2600 Студенты - 2800 Дворники - 2900 Механики - 3200 Маляры - 3800 Шахтеры - 4300 Металлурги - 4300

Особенности питания людей всех возрастов, разной профессии Снижение уровня интенсивности трудовой деятельности и интенсивности обменных процессов у пожилых людей приводит к уменьшению энергозатрат и потребности в пищевых веществах. В пожилом возрасте увеличивается потребность организма в витаминах С , Р , В 1 , В 2 , В 12 , а потребность в витаминах Д , А и К уменьшается. Пожилым людям следует уменьшить потребление мяса , яиц , сыра , круп , хлеба , а увеличить следует потребление овощей , фруктов , ягод , молочных продуктов.

Каждому человеку необходим собственный набор компонентов рациона, отвечающий индивидуальным особенностям его обмена веществ. Существует несколько теорий питания: Теория сбалансированного питания, разработана академиком А. А. Покровским, согласно которой полноценное питание характеризуется оптимальным соответствием количества и соотношений всех компонентов пищи физиологическим потребностям организма.

В рационе сбалансированного питания - соотношение между белками, жирами и углеводами в норме принято за 1: 1, 1: 4, 5 для мужчин и женщин молодого возраста, занятых умственным трудом, и за 1: 1, 3: 5 - при тяжелом физическом труде. В питании здоровых людей, живущие в умеренном климате и не занятые физическим трудом, белки должны составлять в среднем 15%, жиры - 30% и углеводы - 55% суточной энергоценности рациона, что обеспечивает энергетические и пластические потребности организма.

При этом должны быть сбалансированны белки с незаменимыми и заменимыми аминокислотами; жиры с разной насыщенностью жирных кислот, углеводы с разным числом мономеров и наличием баластных веществ (целлюлоза, пектин и др. ); витамины и макро- микроэлементы.

Адекватное питание, теория разработана А. М. Уголевым, включает в себя учение о достаточном и сбалансированном питании, но расширяет представление о важной роли для жизнедеятельности организма пищевых волокон и микробной флоры кишечника. Пищевые волокна - усиливают моторную функцию желудка, служат продуктами питания для микроорганизмов. Микроорганизмы - участвуют в образовании ряда пищевых веществ, а также синтеза гормоноподобных веществ, витаминов.

Рациональное питание - это физиологически полноценное питание здоровых людей с учетом пола, возраста, характера труда и других факторов. Принципы рационального питания: - соответствие энергетической ценности рациона среднесуточным энерготратам, зависящим от возраста, пола и характера трудовой деятельности; - наличие в рационе всех необходимых человеку пищевых веществ в оптимальных соотношениях; - режим питания (время и количество приемов пищи, интервалы между ними).

Функциональное питание - это систематическое употребление продуктов естественного происхождения, оказывающих регулирующее воздействие на организм человека в целом или на его отдельные системы и органы. По классификации японских исследователей основными категориями функционального питания являются продукты содержащие: - бифидобактерии и лактобактерии; - олигосахариды; - пищевые волокна; - антиоксиданты; - органические кислоты

Лечебно-профилактическое питание - применяется в целях профилактики профессиональных заболеваний у рабочих с особо вредными условиями труда. Лечебное питание - это применение с лечебной или профилактической целью специально составленных пищевых рационов и режимов питания для больных (с острыми заболеваниями или обострениями хронических заболеваний) людей. Диетическое питание - это главным образом питание людей с хроническими заболеваниями вне обострения.

Нетрадиционные методы питания § Редуцированное (ограниченное) питание - основано на постоянном резком ограниченном потреблении энергии (в 2 -3 раза, около 1000 ккал, при нормальной массе тела). § Голодание - длительное (2 -4 недели) воздержание от приема пищи. § Раздельное питание - это отдельное, несмешиваемое потребление разных по химическому составу продуктов во время приема пищи

Вегетарианство - это питание продуктами растительного происхождения. Имеются три основных вида вегетарианства: 1) веганство - строгое вегетарианство; 2) лактовегетарианство - питание растительными и молочными продуктами; 3) лактоововегетарианство - питание растительными и молочными продуктами, а также яйцами. Сыроедение - это питание с использованием только сырых (невареных) продуктов.

Превращение пищевых веществ в ходе пластического обмена В организм В пищеварительном В клетке человека канале распадаются создаются поступают и всасываются в кровь и лимфу Пищевые белки Аминокислоты Собственные белки человека Пищевые жиры Глицерин и жирные Собственные жиры кислоты человека Сложные пищевые Глюкоза и другие Собственные углеводы (крахмал и простые сахара углеводы человека: др. ) гликоген и др.

§ Кроме белков, жиров и углеводов, которые дают организму топливо в виде калорий (поэтому их называют «энергетическими питательными веществами» ), с пищей в организм поступают и другие важные соединения, как органические, например витамины и другие биологически активные вещества, так и неорганические, например вода, минеральные соли. Состав пищи Питательные Минеральные Витамины Вода вещества Необходима для Соли, растворения Водорастворимые: Белки содержащи большинства С, B 1, B 6 и др. Углеводы е ионы химических Жирорастворимые: Жиры Fe, Na, K, соединений, А, D и др. Ca, Cl находящихся в организме.

Значение питательных веществ пищи Минеральные Органические вещества Витамины соли А, D, С, E, К, Белки Углеводы Жиры Соли Na, K, P, Ca витамины группы В Участвуют в Обеспечение образовании организма скелета, Регулируют обмен Строительство энергией, соляной веществ, растущего Обеспечение строительство кислоты, ионы обеспечивают организма, организма мембран входят в состав рост организма, обновление энергией клеток, ферментов и обеспечивают клеток, участвуют гормонов, в сопротивляемость тканей в проведении болезням терморегуляции нервного возбуждения

§ ПИЩЕВАРЕНИЕ - процесс, в ходе которого поглощенная пища переводится в форму, пригодную для использования организмом. В результате физических процессов и разнообразных химических реакций, протекающих под действием пищеварительных соков и ферментов, питательные вещества, т. е. углеводы, белки и жиры, изменяются таким образом, что организм может их всасывать и использовать в обмене веществ. Процесс пищеварения складывается из следующих этапов: 1) механическая обработка пищи в ротовой полости и желудке, ее размельчение и смешивание с пищеварительными соками; 2) расщепление углеводов, белков и жиров ферментами пищеварительных соков до элементарных органических соединений; 3) всасывание этих соединений в кровь и лимфу 4) удаление непереваренных остатков из организма.

Строение пищеварительной системы. В пищеварительной системе различают несколько отделов: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник. Средняя длина тонкого кишечника взрослого человека в среднем 3 -3, 5 м. Начальный отдел тонкого кишечника — двенадцатиперстная кишка, в которую открываются протоки поджелудочной железы и печени, затем идет тощая кишка и подвздошная. В толстой кишке, длина которой около 1, 5 м, различают слепую кишку с аппендиксом, восходящую, поперечную и нисходящую ободочные, сигмовидную и прямую кишку, заканчивающуюся анальным отверстием.

ЭТАПЫ ПЕРЕВАРИВАНИЯ УГЛЕВОДОВ 23

24

25

26

27

28

Пищевые волокна и их значение Представители: целлюлоза (клетчатка), пектины. . В ЖКТ человека не перевариваются. Отсутствуют необходимые ферменты. Значение: 1. стимулируют моторику кишечника, задерживают воду и формируют каловые массы; 2. адсорбируют холестерин, желчные кислоты, билирубин, токсины и способствуют их выведению из организма; 3. источник питания для кишечной микрофлоры, которая синтезирует из них витамины: K, B 8, B 9, B 12.

ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА Содержатся в: фруктах целюлоза овощах. ПОТРЕБНОСТЬ - 0, 1 - 0, 3 г /сут § пектин 30

Нарушение переваривания углеводов § При воспалительных процессах органов пищеварения ( гастриты , гастроэнтериты , энтериты ) или поджелудочной железы ( панкреатиты ) нарушаются процессы гидролиза полисахаридов вследствие недостатка или нарушения биосинтеза амилазы и дисахараз. Это приводит к неполно- му расщеплению в кишечнике полисахаридов и дисахари- дов. Негидролизованные дисахариды попадают в толстый кишечник, где подвергаются воздействию бактериальной микрофлоры и сбраживаются до молочной кислоты. В этих случаях реакция кала становится кислой. Сахароза , кроме этого , способна связывать значительное количество воды и удерживать ее в кишечнике, усиливая диарею. Изменения адсорбционных свойств слизистой оболочки тонкого кишечника, которые возникают при его воспалениях, приводят к нарушению всасывания моносахаридов в кровь. Все это приводит к развитию гипогликемии и связанное с ней 31 недостаточное обеспечение тканей организма глюкозой

Триацилглицириды в больших количествах содержатся в: сале сливочном масле мясе курином яйце

Фосфолипиды и холестеринсодержаться в: яйцах икре печени

Основные этапы переваривания липидов: § Эмульгирование; § Гидролиз липидов; § Образование смешанных и простых мицелл; § Всасывание смешанной мицеллы; § Ресинтез; § Образование транспортных форм липидов.

ЭТАПЫ ПОСТУПЛЕНИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ЖИРОВ В ОРГАНИЗМ Полость тонкой кишки Жиры пищи Соли СОО р. Н 7, 8 жёлчных кислот Переваривание жиров (эмульгирование, гидролиз) Эмульгированный жир Панкреатическая липаза Колипаза Продукты гидролиза ОН Диацилглицеролы Жирные кислоты ОН -моноацилглицеролы (80%) ОН СО О С ОО Образование мицелл и всасывание в слизистую О ОН СОО оболочку кишечника ОН Н ОН СО Смешанная мицелла

ЭТАПЫ ПОСТУПЛЕНИЯ ЭКЗОГЕННЫХ ЖИРОВ В ОРГАНИЗМ Смешанная мицелла Слизистая оболочка тонкой кишки Н 2 С ОН 2 Ацил-Ко. А Н 2 С О СО R 1 НС О СО R 2 Ресинтез жиров Н 2 С ОH HSКо. А Н 2 С О СО R 3 Упаковка жиров Хиломикроны апо. В-48 ТАГ в хиломикроны (незрелые) Кровь апо. С-II Формирование апо. В-48 ЛПВП апо. E апо. E ТАГ зрелых хиломикронов Зрелые хиломикроны

Ι Эмульгирование Под воздействием желчных кислот ( холевая и литохолевая) из крупной капли липидов образуются 10¹² мелких капель. Отрицательный заряд Желчные к-ты Липид липид Отталкиваются мицелла

Функции желчи: § Эмульгирование липидов; § Активация липолитических ферментов; § Образование смешанной мицеллы; § Образование простой мицеллы; § Всасывание липидов и жирорастворимых витаминов в лимфатическую систему; § Выведение из организма холестерина.

ΙΙ Гидролиз липидов Протекает под действием липолитических ферментов: липаза, фосфолипаза, холистераза вырабатываемых поджелудочной железой в неактивной форме и активируемые желчными кислотами.

Механизм активации липазы Проколипаза (белок панкреатического сока) Трипсин Пролипаза 1 : 1 Колипаза + энтеростатин (белок панкреа- (пентапептид, тического сока) угнетающий аппетит) Активная липаза

РОЛЬ ЖЕЛЧНЫХ КИСЛОТВ ПЕРЕВАРИВАНИИ ЛИПИДОВ Одной из предпосылок нормального расщепления липидов и всасывания продуктов гидролиза является эмульгирование их желчными кислотами, которые покрывают жировые капли, уменьшая их поверхностное натяжение. В результате крупные капли жира распадаются до мельчайших капелек. Таким образом поверхность контакта жира с липазой значительно увеличивается. Поскольку липаза действует только на границе раздела фаз вода - жир (липаза является белком, который растворяется в воде , а жир в ней не растворяется ), гидролиз жиров будет более эффективным, если слой эмульсии будет тоньше. Желчные кислоты выполняют также другие функции. В частности , они активизируют липазу и образуют растворимые комплексы с жирными кислотами, что обеспечивает гидролиз жиров и всасывание высших жирных кислот Таурохолевая и гликохолевая- распространенные желчные кислоты 41

ΙΙΙ Образование смешанных и простых мицелл В желчном пузыре из желчных кислот, фосфолипидов и холестерина образуются простые мицеллы. Они выделяются в просвет кишечника в составе желчи и образуются смешанные мицеллы. Состав простой Фосфолипиды Состав смешенной Желчные к-ты мицеллы Холестерол ВЖК

IV Всасывание смешанной мицеллы Смешанная мицелла всасывается в стенки ворсинок кишечника и распадается на составные части (желчные кислоты по воротной вене вновь поступают в печень) потом опять в простые мицеллы, потом в смешанные и т. д. Этот процесс называется печеночно - кишечный цикл Просвет Всасывание Воротная кишечника в кровь вена Общий желчный кровь проток Желчный Печеночный печень пузырь проток

НАРУШЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕВАРИВАНИЯ ЛИПИДОВ Нарушение обмена липидов может вызываться расстройством процессов гидролиза и всасывания их в пищеварительном тракте. Заболевания поджелудочной железы и тонкого кишечника могут вызвать недостаточное количество или снижение активности липазы , а патология печени и желчного пузыря - недостаточное количество желчных кислот. При недостаточной концентрации желчных кислот и липазы гидролиз и всасывание жиров значительно снижаются. При этом количество жира в кале резко возрастает ( стеаторея ). Стеаторея довольно часто сопровождается сильной диареей, а организм, кроме питательных веществ , теряет воду и электролиты 44

Незаменимые аминокислоты § валин § лейцина § изолейцин § треонин § метионин § фенилаланина § триптофан § лизина 45

УСЛОВНОЗАМЕНИМЫЕ аминокислоты § АРГИНИН § ГИСТИДИН 46

Неполноценные белки 47

Полноценные белки 48

Пищеварение белков в желудке Главные железы образуют ферменты, обкладочные — соляную кислоту, добавочные — слизь. Кислая среда (концентрация HCl 0, 5%) активирует ферменты и оказывает бактерицидное действие. Под действием пепсина, основного фермента желудочного сока, перевариваются белки; желудочная липаза расщепляет жиры молока, продолжают перевариваться углеводы ферментами слюны, до тех пор, пока пищевой комочек не пропитается кислым желудочным соком. Химозин створаживает молоко. В желудке всасываются вода, соли, аминокислоты, глюкоза, алкоголь.

Секрецию желудочного сока § Стимулируют: § 1) гастрин и гистамин § 2) АХ § 3) продукты гидролиза белков. § Тормозят: § 1) секретин § 2) соматостатин § 3) продукты гидролиза жиров, крахмала, полипептиды

Переваривание белков в кишечнике § Пищеварительные соки кишечника содержат протеолитические ферменты поджелудочной железы и собственно кишечника. Поджелудочная железа секретирует проферменты: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластазы. Сок поджелудочной железы представляет собой слабощелочной жидкость (р. Н 7, 2 -7, 8) благодаря содержанию гидрокарбоната натрия. 51

Схема активации зимогенов энтерокиназа Трипсиноген трипсин Химотрипсиноген химотрипсин карбокси- прокарбоксипептидаза пептидаза проэластаза

Действие ферментов, которые гидролизуют белки, является кооперативным. Это означает , что каждый фермент разрушает пептидные связи между определенными аминокислотами полипептидной цепи белка. Так , в желудке пепсин гидролизует пептидные связи , образованные аминогруппами ароматических аминокислот ( фенилаланин , тирозин ) , а также лейцина и глутаминовой кислоты. В результате образуются полипептиды , которые имеют в своем составе от 4 до 8 остатков аминокислот. Дальнейшее их гидролиз осуществляется трипсином и химотрипсином в тонком кишечнике. Действие трипсина направлена на пептидные связи , образованные карбоксильными группами щелочных аминокислот ( аргинин , лизин) и аминогруппами других аминокислот. Химотрипсин преимущественно гидролизует те пептидные связи , образованные карбоксильными группами ароматических аминокислот ( тирозин , фенилаланин , триптофан ) и аминогруппами других j аминокислот. В переваривании белков в тонком кишечннику активная роль принадлежит и экзопептидаза ( амино - и , карбоксипептидазы ) , и дипептидаза , которые завершают гидролитическое расщепление белков до аминокислот , расщепляя отдельные дипептиды. Таким образом , белки распадаются док 53 аминокислот , которые всасываются в кровь.

Всасывания продуктов расщепления белков § Аминокислоты быстро всасываются в микроворсинки тонкого кишечника. Но при наличии фруктозы и галактозы всасывание замедляется. Всасывание аминокислот - активный процесс и требует энергии АТФ, по механизму подобно всасыванию глюкозы и поэтому зависит от транспорта в клетки натрия. 54

§ ГНИЕНИЕ БЕЛКОВ В КИШЕЧНИКЕ § Ферменты микроорганизмов катализируют также распад боковых цепей триптофана и тирозина с образованием токсичных продуктов - крезола и фенола, скатола и индола: Неприятный запах содержимого толстой кишки обусловлен частично скатолом и индолом. Небольшие количества этих веществ всасываются в толстую кишку, попадают в печень, где обезвреживаются, превращаясь в нетоксичные водорастворимые соединения, которые выводятся с мочой. Индол и скатол подвергаются в печени гидроксилированию и последующей конъюгации с серной или глюкуроновой кислотами. Фенол 55 и крезол сразу обезвреживаются в реакции конъюгации.

§ НАРУШЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕВАРИВАНИЯ БЕЛКОВ § Если действие пепсина ингибируется (например, при анацидном гастрите , когда уменьшается р. Н) , белки в желудке не расщепляются , а попадают в тонкий кишечник и там подвергаются неполному гидролизу. Нерасщепленные фрагменты белковых молекул усиливают перистальтику кишечника и вызывают понос. § Нарушение процессов ферментативного гидролиза белков и всасывания аминокислот в ЖКТ приводят к усиленному их преобразования гнилостными микроорганизмами в толстом кишечнике. В процессе гниения белков образуются протеиногенные амины ( путресцин , кадаверин , тирамин , гистамин ) и ядовитые ароматические соединения ( фенол , крезол , индол , скатол ). В норме этих соединений в организме образуется мало , и они обезвреживаются в печени. При избыточном их образовании развивается общее отравление организма , что отрицательно влияет на обменные процессы.

БЛАГОДАРЮ ЗА § ВНИМАНИЕ !