Пищеварение и всасывание углеводов в желудочно кишечном тракте

Пищеварение и всасывание углеводов в желудочно кишечном тракте thumbnail

Углеводов. Мальабсорбция дисахаридов.

Попадая в желудочно-кишечный тракт, углеводы под действием ферментов распадаются на моносахариды и всасываются эпителиальными клетками тощей и подвздошной кишок с помощью специальных механизмов транспорта через мембраны этих клеток (путем облегченной диффузии и активного транспорта).

В ротовой полости пища измельчается при пережевывании, смачиваясь при этом слюной, рН которой равна 6,8. Под влиянием α-амилазы слюны (эндоамилаза) происходит расщепление в крахмале α-1,4-гликозидных связей. Она не расщепляет α-1,6-гликозидные связи в крахмале, поэтому крахмал переваривается лишь частично с образованием крупных фрагментов – декстринов и небольшого количества мальтозы. α-амилаза не гидролизует гликозидные связи в дисахаридах.

В желудке действие амилазы слюны прекращается, т.к. рН желудочного сока равен 1,5-2,5. Однако, внутри

пищевого комка активность амилазы может некоторое время сохранятся, пока рН не изменится в кислую

сторону.

В 12-перстной кишке рН равна 7,5-8,0. Из поджелудочной железы в кишечник поступает панкреатическая α-амилаза. Этот фермент также является эндогликозидазой т.к. расщепляет α-1,4-гликозидные связи в крахмале и декстринах. Продукты переваривания: олигосахариды, содержащие 3-8 остатков глюкозы, мальтоза, изомальтоза – дисахарид, состоящий из 2 молекул α-Dглюкозы, соединенных α-1,6-гликозидной связью. Дальнейшее их переваривание происходит в нижних отделах тонкого кишечника под действием мальтазы, изомальтазы. Дисахариды пищи сахароза и лактоза также расщепляются в тонком кишечнике сахаразой и лактазной (полостное пищеварение).

Процесс переваривания заканчивается на поверхности эпителиальных клеток кишечника (мембранное,

пристеночное пищеварение). Эпителиальные клетки покрыты микроворсинками, над которыми располагается

волокнистая сеть – гликокаликс (гликопротеин). В нем располагаются ферменты гидролизующие мальтозу,

сахарозу, лактозу, которые не расщепилисьв полости кишечника.

Скорость всасывания моносахаридов различна, глюкоза и галактоза всасываются быстрее, чем другие

моносахариды. Транспорт моносахаридов в клетке слизистой оболочке кишечника может осуществляться

различными способами: путем облегченной диффузии и активного транспорта. При высокой концентрации

глюкозы в просвете кишечника она транспортируется в клетку путем облегченной диффузии. При низкой

концентрации – глюкоза всасывается путем активного транспорта.

Механизм активного транспорта.

Глюкоза и Nа+ соединяются с разными участками белка-переносчика. При этом Nа+ поступает в клетку по градиенту концентрации и одновременно транспортируется глюкоза против градиента концентрации. Чем больше градиент Nа+, тем больше поступления глюкозы в энтероциты. Если концентрация Nа+ уменьшается, транспорт глюкозы снижается. Свободная энергия, необходимая для активного транспорта образуется благодаря гидролизу АТФ, связанному с натриевым насосом, который «откачивает» из клетки Nа+ в обмен на К+. Глюкоза соединяется с другим белком-переносчиком путем облегченной диффузии всасывается в кровь.

Роль клетчатки.

1. раздражая нервные окончания слизистой оболочки кишечника, усиливает перистальтику кишечника;

2. увеличивает секрецию кишечного сока;

3. способствует формированию каловых масс;

4. адсорбирует холестерол;

5. адсорбирует тяжелые металлы, радионуклиды;

6. подвергаясь в кишечнике спиртовому брожению, подавляет размножение гнилостных бактерий.

Мальабсорбция – группа заболеваний, связанная с нарушением:

1. переваривания углеводов в ЖКТ (дефект ферментов);

2. нарушение всасывания продуктов распада моносахаридов.

Примером первой группы заболеваний является лактазная недостаточность (дисахаридазная).

У детей различают 2 формы:

– транзиторная (до года жизни), связанная с незрелостью фермента лактазы;

– генетическая – мутация гена, ответственного за синтез фермента лактазы.

У взрослых:

– дефект лактазы вследствие экспрессии гена лактазы возрастного характера, при этом непереносимость молока у лиц африканского и азиатского происхожде6ния. Средняя частота данной формы в странах Европы – 7-12%, в Китае 80%, в отдельных районах Африки – 97% (исторически сложившийся рацион питания);

– приобретенного характера- при кишечных заболеваниях (гастриты, колиты, энтериты). Как известно, активность лактазы ниже, чем других дисахаридаз, поэтому понижение её активности становится более заметным.

Проявление во всех случаях: осмотическая диарея, которую вызывают нерасщепленные дисахариды и невсосавшиеся моносахариды, поступающие в дистальные отделы кишечника, изменяют осмотическое давление, частично подвергаются ферментативному расщеплению микроорганизмами, с образованием кислот, газов, усиливается приток воды в кишечник, увеличивается объем кишечного содержимого, увеличивается перистальтика, появляются метеоризм и боли.

Занятие №2.

2. Основные вопросы темы:

2.1. Общая схема источников и путей использования глюкозы в организме.

2.2. Аэробный распад – основной путь катаболизма глюкозы у человека. Физиологическое значение.

2.3. Анаэробный распад глюкозы. Биологическая роль. Эффект Пастера.

2.4. Глюконеогенез и его значение. Регуляция.

2.5. Взаимосвязь гликолиза в мышцах и глюконеогенеза в печени (цикл Кори).

Источник

Главное условие усвоения углеводов в организме — их растворимость. Этим качеством обладают моносахариды. Поэтому процесс переваривания углеводов в ЖКТ сводится к расщеплению высокомолекулярных углеводов до моносахаридов.

1. Полость рта. Под действием фермента амилазы полисахариды частично расщепляются до декстринов.

Читайте также:  Желудочно кишечное кровотечение учебники

2. Желудок. Переваривание углеводов не происходит из-за кислой среды в желудке.

3. Тонкий кишечник. Много ферментов, среда слабощелочная pH 7,8-8,2 обеспечивает оптимальную активность ферментов. Здесь происходит полное переваривание углеводов. Под действием амилазы крахмал расщепляется до декстринов, а затем до мальтозы. Ферментами дисахаризадами дисахариды расщепляются до моносахаридов. Сахароза: на глюкозу и фруктозу. Мальтоза: на две молекулы глюкозы. Лактоза: на глюкозу и галактозу. Моносахариды всасываются через стенку тонкого кишечника в кровь. Из углеводов только клетчатка не гидролизуется из за отсутствия ферментов, а поступает в толстый кишечник.

4. Толстый кишечник. Клетчатка под действием фермента бета-глюкозидазы, выделяемой микробами, распадается. Часть ее используется для жизнедеятельности самих микроорганизмов, другая часть участвует в образовании кала и выводится из организма. Биологическое значение клетчатки: создает объем пищи, усиливает перистальтику кишечника, очищает ворсинки тонкого кишечника.

5. Печень. В печень моносахариды поступают по воротной вене. В печени галактоза и фруктоза и другие моносахариды преобразуются в глюкозу. В крови находится только глюкоза. В печени происходит: синтез гликогена и его отложение, при необходимости распад гликогена до глюкозы; образование глюкозы из неуглеводных компонентов (молочной кислоты, глицерина и некоторых аминокислот). Этот процесс называется глюконеогенезом. Оставшаяся глюкоза поступает в большой круг кровообращения и доставляется к тканям и органам. Поступление глюкозы происходит при участии гормона инсулина (кроме клеток мозга). На поверхности всех клеток (кроме клеток мозга) имеются белки рецепторы для взаимодействия с инсулином. К клеткам мозга глюкоза поступает путем простой диффузии. Внутриклеточно в митохондриях происходит расщепление глюкозы до углекислого газа и воды с накоплением энергии в виде молекул АТФ. У здорового человека в норме в крови содержится 3,33-5,55 ммоль/л глюкозы. В моче глюкоза отсутствует, как при ее образовании глюкоза реабсорбируется.

Потребности клеток в глюкозе различаются. Миоциты максимально используют глюкозу во время физической работы, а во время сна, их потребность минимальна. Большинство клеток способно запасать глюкозу в ограниченных количествах, кроме трех типов клеток, служащих депо глюкозы: гепатоциты, миоциты и адипоциты. Они захватывают глюкозу из крови при высоком ее содержании. В случае снижения уровня глюкозы в крови, она высвобождается из депо. Клети печени и миоциты запасают глюкозу в виде гликогена. Процесс его синтеза называется гликогенезом. Обратный процесс называется гликогенолизом. Адипоциты запасают глюкозу в виде глицерина, включенного в состав триглецеридов. Они распадаются только после исчерпания запасов гликогена. Головной мозг не способен депонировать глюкозу, поэтому зависит от ее поступления в кровь (минимальный уровень 3ммоль/л).

Источник

Переваривание углеводов. Последовательность переваривания углеводов в ЖКТ

а) Углеводные продукты в пище. В пищевом рационе человека встречаются только три основных источника углеводов:

(1) сахароза, которая является дисахаридом и широко известна как тростниковый сахар;

(2) лактоза, являющаяся дисахаридом молока;

(3) крахмал — полисахарид, представленный практически во всей растительной пище, в особенности в картофеле и различных видах зерновых.

Другими углеводами, усваиваемыми в небольшом количестве, являются амилоза, гликоген, алкоголь, молочная кислота, пиро-виноградная кислота, пектины, декстрины и в наименьшем количестве — производные углеводов в мясе.

Пища также содержит большое количество целлюлозы, которая является углеводом. Однако в пищеварительном тракте человека не существует фермента, способного расщепить целлюлозу, поэтому целлюлоза не рассматривается как пищевой продукт, пригодный для человека.

б) Переваривание углеводов в ротовой полости и желудке. Когда пища пережевывается, она смешивается со слюной, которая содержит пищеварительный фермент птиалин (α-амилазу), секретирующийся в основном околоушными железами. Этот фермент гидролизует крахмал на дисахарид мальтозу и другие небольшие глюкозные полимеры, содержащие от 3 до 9 молекул глюкозы, как показано на рисунке ниже.

Переваривание углеводов. Последовательность переваривания углеводов в ЖКТ
Переваривание углеводов

Однако в ротовой полости пища находится короткое время, и, вероятно, до акта глотания гидролизуется не более 5% крахмала.

Тем не менее, переваривание крахмала иногда продолжается в теле и дне желудка еще в течение 1 ч до тех пор, пока пища не начнет перемешиваться с желудочным секретом. Затем активность амилазы слюны блокируется соляной кислотой желудочного секрета, т.к. амилаза как фермент в принципе не активна при снижении рН среды ниже 4,0. Несмотря на это, в среднем до 30-40% крахмала гидролизуется в мальтозу прежде, чем пища и сопутствующая ей слюна полностью перемешаются с желудочными секретами.

в) Переваривание углеводов в тонком кишечнике. Переваривание панкреатической амилазой. Секрет поджелудочной железы, как и слюна, содержит большое количество амилазы, т.е. он почти полностью схож в своих функциях с α-амилазой слюны, но в несколько раз эффективнее. Таким образом, не более чем через 15-30 мин после того, как химус из желудка попадет в двенадцатиперстную кишку и смешается с соком поджелудочной железы, фактически все углеводы оказываются переваренными.

В результате прежде чем углеводы выйдут за пределы двенадцатиперстной кишки или верхнего отдела тощей кишки, они почти полностью превращаются в мальтозу и/или в другие очень небольшие полимеры глюкозы.

г) Гидролиз дисахаридов и небольших полимеров глюкозы в моносахариды ферментами кишечного эпителия. Энтероциты, выстилающие ворсинки тонкого кишечника, содержат четыре фермента (лактазу, сахаразу, мальтазу и α-декстриназу), способных расщеплять дисахариды лактозу, сахарозу и мальтозу, а также другие небольшие глюкозные полимеры на их конечные моносахариды. Эти ферменты локализованы в микроворсинках щеточной каемки, покрывающей энтероциты, поэтому дисахариды перевариваются сразу, как только соприкасаются с этими энтероцитами.

Лактоза расщепляется на молекулу галактозы и молекулу глюкозы. Сахароза расщепляется на молекулу фруктозы и молекулу глюкозы. Мальтоза и другие небольшие глюкозные полимеры расщепляются на многочисленные молекулы глюкозы. Таким образом, конечными продуктами переваривания углеводов являются моносахариды. Все они растворяются в воде и мгновенно всасываются в портальный кровоток.

В обычной пище, в которой из всех углеводов больше всего крахмала, более 80% конечного продукта переваривания углеводов составляет глюкоза, а галактоза и фруктоза — редко более 10%.

Основные стадии переваривания углеводов обобщены на рисунке выше.

– Также рекомендуем “Переваривание белков. Этапы и последовательность переваривания белков”

Оглавление темы “Пищеварительные соки. Переваривание углеводов, белков, жиров”:

1. Регуляция секреции поджелудочной железы. Этапы панкреатической секреции

2. Физиология секреции желчи. Физиологическая анатомия секреции желчи

3. Состав желчи. Функция желчи в переваривании жиров

4. Холестерол и желчные камни. Секреция в двенадцатиперстной кишке

5. Секреция кишечного пищеварительного сока. Состав кишечного пищеварительного сока

6. Секреция в толстом кишечнике. Гидролиз питательных веществ

7. Переваривание углеводов. Последовательность переваривания углеводов в ЖКТ

8. Переваривание белков. Этапы и последовательность переваривания белков

9. Переваривание жиров. Этапы переваривания жиров в кишечнике

10. Переваривание триглицеридов. Формирование жировых мицелл

Источник

В среднем в сутки взрослому человеку необходимо потребить 450 – 450 г. углеводов. Из пищевых углеводов человек потребляет около 80% крахмала, 15%-

дисахаридов (сахароза, лактоза) и около 5% моносахаридов (глю­коза, фруктоза, пентозы).

Переваривание углеводов

Расщепление крахмала и (гликогена) начинается в ротовой полости при

рН = 6,8-7,2 под действием α – амилазы слюны. Образовавшиеся декстрины и частично маль­тоза попадают в желудок, где действие α – амилазы слюны

прекращается вследствие сильно кислой реакции (рН =1,5-2,5). Расщепление продолжается в двенадцати­перстной кишке при рН = 7,8-8,4 под действием

α- амилазы панкреатической (гидролизуются α, α -1,4-О – гликозидные связи). Находящиеся в молекулах амилопектина (и гликогена) α, α -1,6-О-гликозидные связи гидролизуются амило-1,6-О-глюкозидазой и олиго-1,6-0-глюкозидазой. Образовавшиеся дисахариды—мальтоза и изомальтоза, — а также поступившие дисахариды с пищей—сахароза и лактоза—расщепляются в тонком кишечнике под действи­ем мальтазы (α, α;1,4-О-гликозидная связь), изомальта-зы (α, α -1,6-О-гликозидная связь), сахаразы (α, -β -1,2-О-гли-козидная связь) и лактазы (β – α -1,4-0-гликозидная связь) соответственно.

В пище наряду с крахмалом содержится клетчатка (целлюлоза), которая незначительно расщепляется в тол­стом кишечнике под действием β -глюкозидазы, выделяе­мой микробами.

Биологическое значение клетчатки очень велико:

– создание объема пищи;

– усиление перистальтики кишечника и продвиже­ние пищи;

– очистка ворсинок тонкого и толстого кишечника;

– усиление биосинтеза и секреции ферментов.

Всасывание моносахаридов

Образовавшиеся в тонком кишечнике моносахариды – глюкоза, фруктоза и галактоза – всасываются по меха­низму симпорта за счет градиента концентрации

катио­нов натрия, который создает Na+/K+-ATФ – аза.

Скорость всасывания отдельных моносахаридов раз­лична: глюкоза -100%, фруктоза – 42, галактоза -110, пентозы – 19.

Судьба всосавшихся моносахаридов

В крови содержится в норме только глюкоза, так как галактоза и фруктоза изомеризуются под действием изомераз в глюкозу. Обогащенная глюкозой кровь

через ка­пилляры кишечника ворсинок попадает в кровяную сис­тему и с током крови через воротную вену доставляется, прежде всего, в печень, а затем разносится кровью к ос­тальным органам и тканям.

Все клетки, кроме мозга, используют глюкозу при участии гормона поджелудочной железы – инсулина. На поверхности этих клеток имеются рецепторы инсулина, при их взаимодействии образуются канальцы для пере­хода глюкозы в клетки. Клетей мозга не имеют рецепто­ров для инсулина, и поглощение глюкозы из крови проте­кает путем простой диффузии.

Биосинтез гликогена в печени и мышцах

Прежде всего, глюкоза подвергается фосфорилированию при участии фермента гексокиназы в мышцах и глюкокиназы в печени. Далее глюкозо-6-фосфат под влияни­ем фермента фосфоглюкомутазы переходит в глюкозо -1-фосфат. Последняя вступает во взаимодействие с УТФ, образуя уридиндифосфатглюкозу (УДФ – глюкоза) и пиро-фосфат. Данная реакция катализируется ферментом

глюкозо-1-фосфатуридилилтрансферазой. На последней ста­дии происходит перенос остатка глюкозы, входящего в состав УДФ-глюкозы, на глюкозидную цепь гликогена («затравочное» количество) под действием фермента гликогенсинтазы. Образование – α, α – 1,6-О-гликозидных свя­зей катализирует фермент ветвления.

Распад гликогена

В присутствии гликогенфосфорилазы «α» гликоген распадается до глюкозо-1-

фосфата, который под действи­ем фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-6-фосфат (в мышцах). В печени же расщепление гликогена проте­кает до свободной глюкозы под влиянием фосфатазы, ко­торая отсутствует в мышцах.

Биосинтез и распад гликогена регулируются гормо­нами: адреналином, глюкагоном и инсулином.

Опыт 1. Кислотный гидролиз крахмала

В большую пробирку с пипеткой помещают 1 мл 0,1 % -го раствора крахмала и 20 капель 2 н. раствора сер­ной кислоты.

Нагреть на водяной бане в течение 10 мин, отбирая пипеткой каждые 2 мин в маленькие пробирки 3-4 кап­ли гидролизата и добавляя в них по 1 капле йода.

Обратить внимание на изменение окраски гидроли­зата с йодом в ходе гидролиза.

К последней пробе в боль­шой пробирке добавить 2 капли 2 н. раствора сульфата меди, а затем добавлять по каплям 2 н. раствора гидроксида натрия до образования растворимого темно-синего соединения. О чем говорит эта реакция?

Далее полученный раствор нагреть (реакция Троммера). Появляется желто-красное окрашивание (положи­тельная реакция Троммера). О чем говорит эта реакция? По ре-зультатам реакций сделать заключение о строении крахмала

Опыт 2. Растворение целлюлозы в медноаммиачном растворе

Целлюлоза – клетчатка, один из самых распространённых природных полимеров (полисахарид); главная составная часть клеточных стенок растений, обусловливающая механическую прочность и эластичность растительных тканей. Также обнаружено в организме некоторых низших беспозвоночных.

Структурной единицей целлюлозы является D- глюкопираноза, звенья которой соединены 1,4- β -гликозидными связями в линейные неразветвлённые цепи:

Реактивы и материалы: медно-аммиачный раствор (реактив Швейцера), целлюлоза (вата) теплая вода, подкисленная 2-3 мл концентрированной серной кислоты.

Оборудование и посуда: пробирки, стеклянные палочки, стаканы на 100 мл.

Порядок выполнения работы

В пробирку наливают 5 мл медноаммиачного раствора (реактив Швейцера), опускают в него маленький кусочек целлюлозы (ваты) и тщательно перемешивают содержимое пробирки стеклянной палочкой до полного растворения целлюлозы. Получается вязкая жидкость, ее выливают тонкой струйкой в стакан (100 мл), наполненный теплой водой, подкисленной 2-3 мл концентрированной серной кислоты. Целлюлоза выделяется из раствора в виде хлопьев.

Опыт 3. Выделение и анализ гликогена

Гликоген служит резервным углеводом животных и микроорганизмов. В организме животных гликоген содержится в печени. Значительно менее богата им мышечная ткань. В дрожжах содержание гликогена составляет до 30% (в сухом веществе).

В организме гликоген существует в двух формах: и слабо связанный с белками (легко экстрагируется горячей водой и растворами трихлорууксусной кислоты ТХУ).

Существуют два метода выделения гликогена. В первом случае используемую ткань обрабатывают 30% раствором гидроксида калия на кипящей водяной бане. При такой жесткой обработке ткани распадаются, большинство веществ гидролизуется, но гликоген не изменяется и может быть осаждён спиртом. Во втором случае гликоген извлекается 5% раствором уксусной кислоты. Но при этом трудно извлечь полностью гликоген, связанный с белками.

Реактивы и материалы: 0,5 гр. печени, раствор трихлоруксусной кислоты (ТХУ), раствор Люголя (в 100 мл Н2О растворяют 20 г KJ и 10г J2 – для

реакции с крахмалом раствор разводят в 5 раз дистиллированной водой.

Оборудование и посуда: ступка с пестиком.

Порядок выполнения работы

0,5 гр. печени животного помещают в ступку, добавляют туда 3 мл 5% раствора ТХУ и растирают пестиком 10 мин. Затем к экстракту добавляют 5 мл дистиллированной воды, суспензию перемешивают и фильтруют через бумажный фильтр, смоченной водой. С фильтром проделывают реакцию с раствором Люголя.

Контрольные вопросы

1. Назовите основной углевод пищи человека. Его стро­ение?

2. Какова роль гликогена в организме человека?

3. В чем сходство и различие в строении крахмала и гликогена?

4. Принципы методов обнаружения: а) крахмала в рас­творе? б) гликогена?

в) продуктов гидролиза крах­мала?

Тема: ВИТАМИНЫ

Лабораторная работа № 10



Источник

Читайте также:  Медицинская реабилитация при заболеваниях желудочно кишечного тракта