Anatomi og Fysiologi II

Som du har lært, den proces af mekanisk fordøjelse er relativt simpel., Det involverer den fysiske nedbrydning af mad, men ændrer ikke dens kemiske sammensætning. Kemisk fordøjelse er på den anden side en kompleks proces, der reducerer mad i dets kemiske byggesten, som derefter absorberes for at fodre kroppens celler. I dette afsnit vil du se nærmere på processerne for kemisk fordøjelse og absorption.

Kemisk Fordøjelse

Store molekyler (for eksempel, proteiner, lipider, nukleinsyrer, og stivelse) skal være opdelt i enheder, der er små nok til at blive absorberet af foring i fordøjelsessystemet kanalen. Dette opnås ved en .ymer gennem hydrolyse. De mange en .ymer, der er involveret i kemisk fordøjelse, er opsummeret i tabel 1.

Tabel 1.,ic enzymes					Pancreatic amylase	Pancreatic acinar cells	Polysaccharides (starches)	α-Dextrins, disaccharides (maltose), trisaccharides (maltotriose)
Pancreatic enzymes	Pancreatic lipase	Pancreatic acinar cells	Triglycerides that have been emulsified by bile salts	Fatty acids and monoacylglycerides
Pancreatic enzymes	Trypsin*	Pancreatic acinar cells	Proteins	Peptides
*These enzymes have been activated by other substances.,

Kulhydrat Fordøjelse

Den gennemsnitlige Amerikanske kost er omkring 50 procent kulhydrater, der kan klassificeres i forhold til antallet af monomerer de indeholder af simple sukkerarter (monosaccharider og disaccharider) og/eller komplekse sukkerarter (polysaccharider). Glucose, galactose og fructose er de tre monosaccharider, der ofte forbruges og let absorberes., Dit fordøjelsessystem er også i stand til at nedbryde den disaccharid, med indhold af saccharose (almindeligt bord sukker: glukose + fruktose, laktose (mælkesukker: glucose + galactose) og maltose (korn sukker: glukose + glukose), og polysaccharider glykogen og stivelse (kæder af monosaccharider). Dine kroppe producerer ikke en .ymer, der kan nedbryde de fleste fibrøse polysaccharider, såsom cellulose. Mens ufordøjelige polysaccharider ikke giver nogen næringsværdi, giver de kostfiber, som hjælper med at drive mad gennem fordøjelseskanalen.,

den kemiske fordøjelse af stivelse begynder i munden og er blevet gennemgået ovenfor.

i tyndtarmen gør pancreasamylase den ‘tunge løft’ til stivelse og kulhydratfordøjelse (figur 2). Efter at amylaser nedbryder stivelse i mindre fragmenter, begynder børstegrænseen .ymet a-de .trinase at arbejde på A-de .trin og afbryde en glukoseenhed ad gangen. Tre børste grænse en .ymer hydrolysere saccharose, lactose, og maltose i monosaccharider., Sucrase deler saccharose i et molekyle fruktose og et molekyle glucose; maltase bryder ned, maltose og maltotriose i to og tre glukose molekyler, henholdsvis; og laktase nedbryder laktose i et molekyle glucose og et molekyle af galactose. Utilstrækkelig lactase kan føre til laktoseintolerans.

proteinfordøjelse

proteiner er polymerer sammensat af aminosyrer bundet af peptidbindinger til dannelse af lange kæder., Fordøjelsen reducerer dem til deres bestanddele aminosyrer. Du bruger normalt omkring 15 til 20 procent af dit samlede kalorieindtag som protein.

fordøjelsen af protein starter i maven, hvor HCl og pepsin bryder proteiner i mindre polypeptider, som derefter rejser til tyndtarmen. Kemisk fordøjelse i tyndtarmen fortsættes af bugspytkirtlen .ymer, herunder chymotrypsin og trypsin, som hver især virker på specifikke bindinger i aminosyresekvenser., Samtidig udskiller cellerne i børstegrænsen en .ymer, såsom aminopeptidase og dipeptidase, som yderligere nedbryder peptidkæder. Dette resulterer i molekyler, der er små nok til at komme ind i blodbanen.

lipidfordøjelse

en sund diæt begrænser lipidindtagelsen til 35 procent af det samlede kalorieindtag. De mest almindelige diætlipider er triglycerider, der består af et glycerolmolekyle bundet til tre fedtsyrekæder. Små mængder af kosten kolesterol og phospholipider er også forbruges.de tre lipaser, der er ansvarlige for lipidfordøjelse, er lingual lipase, gastrisk lipase og pancreas lipase. Fordi bugspytkirtlen er den eneste konsekvenskilde til lipase, forekommer næsten al lipidfordøjelse i tyndtarmen., Pancreas lipase nedbryder hvert triglycerid i to frie fedtsyrer og et monoglycerid. Fedtsyrerne omfatter både kortkædede (mindre end 10 til 12 kul) og langkædede fedtsyrer.

Nukleinsyrefordøjelse

nukleinsyrerne DNA og RNA findes i de fleste af de fødevarer, du spiser. To typer af pancreas nuklease er ansvarlige for deres fordøjelse: deo .yribonuclease, som fordøjer DNA, og ribonuclease, som fordøjer RNA., Nukleotiderne produceret af denne fordøjelse nedbrydes yderligere af to intestinale børstegrænseen .ymer (nukleosidase og fosfatase) til pentoser, fosfater og nitrogenholdige baser, som kan absorberes gennem fordøjelseskanalvæggen. De store fødevaremolekyler, der skal opdeles i underenheder, er opsummeret i tabel 2.

Tabel 2.,		Kulhydrater	Monosaccharider: glukose, galactose og fructose
Proteiner	Enkelt aminosyrer, dipeptides, og tripeptides
Triglycerider	Monoacylglycerides, glycerol, og frie fedtsyrer
nukleinsyrer	Pentose sukker, fosfater, og kvælstofholdige baser

Absorption

Den mekaniske og fordøjelses-har ét mål: til at omdanne fødevarer til molekyler der er små nok til at blive absorberet af epitelceller af intestinal villi., Fordøjelseskanalens absorberende kapacitet er næsten uendelig. Hver dag behandler fordøjelseskanalen op til 10 liter mad, væsker og GI-sekretioner, men mindre end en liter kommer ind i tyktarmen. Næsten al indtaget mad, 80 procent af elektrolytter og 90 procent vand absorberes i tyndtarmen. Selvom hele tyndtarmen er involveret i absorptionen af vand og lipider, forekommer mest absorption af kulhydrater og proteiner i jejunum. Især absorberes galdesalte og vitamin B12 i det terminale ileum., Når chyme passerer fra ileum ind i tyktarmen, er det i det væsentlige ufordøjelig madrester (hovedsageligt plantefibre som cellulose), noget vand og millioner af bakterier.

Absorption kan ske gennem fem mekanismer: (1) aktiv transport, (2) passiv diffusion, (3) faciliteret diffusion, (4) co-transport (eller sekundær aktiv transport), og (5) endocytose., Som du vil huske fra Kapitel 3, henviser aktiv transport til bevægelsen af et stof over en cellemembran, der går fra et område med lavere koncentration til et område med højere koncentration (op ad koncentrationsgradienten). I denne type transport fungerer proteiner i cellemembranen som” pumper ” ved hjælp af cellulær energi (ATP) til at bevæge stoffet., Passiv diffusion refererer til flytning af stoffer fra et område med højere koncentration til et område med lavere koncentration, mens faciliteret diffusion refererer til flytning af stoffer fra et område med højere til et område med lavere koncentration ved hjælp af en carrier protein i cellemembranen. Co-transport bruger bevægelsen af et molekyle gennem membranen fra højere til lavere koncentration for at drive bevægelsen af en anden fra lavere til højere. Endelig er endocytose en transportproces, hvor cellemembranen opsluger materiale. Det kræver energi, generelt i form af ATP.,da cellens plasmamembran består af hydrofobe phospholipider, skal vandopløselige næringsstoffer bruge transportmolekyler indlejret i membranen for at komme ind i celler. Desuden kan stoffer ikke passere mellem epitelcellerne i tarmslimhinden, fordi disse celler er bundet sammen af stramme forbindelser. Således kan stoffer kun komme ind i blodkapillærer ved at passere gennem epithelcellernes apikale overflader og ind i interstitialvæsken. Vandopløselige næringsstoffer trænger ind i kapillærblodet i villi og rejser til leveren via leverportalen.,

i modsætning til de vandopløselige næringsstoffer kan lipidopløselige næringsstoffer diffundere gennem plasmamembranen. Når de først er inde i cellen, pakkes de til transport via bunden af cellen og trænger derefter ind i laktalerne i villi, der skal transporteres af lymfekar til den systemiske cirkulation via Thora .kanalen. Absorptionen af de fleste næringsstoffer gennem slimhinden i tarmvilli kræver aktiv transport drevet af ATP. Absorptionsvejene for hver fødevarekategori er sammenfattet i tabel 3.,

Tabel 3.,ids					Simple diffusion	Capillary blood in villi	Liver via hepatic portal vein
Lipids	Glycerol	Simple diffusion	Capillary blood in villi	Liver via hepatic portal vein
Lipids	Nucleic acid digestion products	Active transport via membrane carriers	Capillary blood in villi	Liver via hepatic portal vein

Carbohydrate Absorption

All carbohydrates are absorbed in the form of monosaccharides., Tyndtarmen er yderst effektiv ved dette og absorberer monosaccharider med en estimeret hastighed på 120 gram pr. Alle normalt fordøjede kostkulhydrater absorberes; ufordøjelige fibre elimineres i fæces. Monosacchariderne glucose og galactose transporteres ind i epithelcellerne af almindelige proteinbærere via sekundær aktiv transport (det vil sige samtransport med natriumioner). Monosacchariderne forlader disse celler via lettere diffusion og trænger ind i kapillærerne gennem intercellulære spalter., Monosaccharid fructose (som er i frugt) absorberes og transporteres ved lettere diffusion alene. Monosacchariderne kombineres med transportproteinerne umiddelbart efter, at disacchariderne er nedbrudt.

proteinabsorption

aktive transportmekanismer, primært i tolvfingertarmen og jejunum, absorberer de fleste proteiner som deres nedbrydningsprodukter, aminosyrer. Næsten alt (95 til 98 procent) protein fordøjes og absorberes i tyndtarmen. Den type bærer, der transporterer en aminosyre, varierer. De fleste bærere er forbundet med den aktive transport af natrium., Korte kæder af to aminosyrer (dipeptider) eller tre aminosyrer (tripeptider) transporteres også aktivt. Efter at de er kommet ind i de absorberende epitelceller, nedbrydes de imidlertid i deres aminosyrer, inden de forlader cellen og går ind i kapillærblodet via diffusion.

Lipidabsorption

omkring 95 procent af lipider absorberes i tyndtarmen. Galdesalte fremskynder ikke kun lipidfordøjelsen, de er også vigtige for absorptionen af slutprodukterne ved lipidfordøjelse., Kortkædede fedtsyrer er relativt vandopløselige og kan komme direkte ind i de absorberende celler (enterocytter). På trods af at være hydrofobe, den lille størrelse af kortkædet fedtsyrer giver dem mulighed for at blive absorberet af enterocyterne via simpel diffusion, og derefter tage den samme vej som monosaccharider og aminosyrer i blodet kapillær af en villus.

de store og hydrofobe langkædede fedtsyrer og monoacylglycerider suspenderes ikke så let i det vandige tarmchym., Imidlertid løser galdesalte og lecithin dette problem ved at omslutte dem i en micelle, som er en lille kugle med polære (hydrofile) ender, der vender mod det vandige miljø, og hydrofobe haler vendte sig mod det indre, hvilket skaber et modtageligt miljø for de langkædede fedtsyrer. Kernen omfatter også kolesterol og fedtopløselige vitaminer. Uden miceller ville lipider sidde på overfladen af chyme og aldrig komme i kontakt med de absorberende overflader af epithelcellerne. Miceller kan let klemme mellem mikrovilli og komme meget tæt på luminalcelleoverfladen., På dette tidspunkt forlader lipidstoffer micellen og absorberes via simpel diffusion.

de frie fedtsyrer og monoacylglycerider, der kommer ind i epithelcellerne, genindføres til triglycerider. Triglyceriderne blandes med phospholipider og kolesterol og er omgivet af et proteinlag. Dette nye kompleks, kaldet en chylomicron, er et vandopløseligt lipoprotein. Efter at være blevet behandlet af Golgi-apparatet frigives chylomicroner fra cellen. For stor til at passere gennem kældermembranerne i blodkapillærer, kommer chylomicroner i stedet ind i de store porer af lacteals., Laktealerne mødes for at danne lymfekarrene. Chylomicronerne transporteres i lymfekarrene og tømmes gennem Thora .kanalen ind i kredsløbets subklavevene. En gang i blodbanen nedbryder en .ymet lipoproteinlipase triglyceriderne af chylomicronerne til frie fedtsyrer og glycerol. Disse nedbrydningsprodukter passerer derefter gennem kapillærvægge, der skal bruges til energi af celler eller opbevares i fedtvæv som fedt., Leverceller kombinerer de resterende chylomicronrester med proteiner, der danner lipoproteiner, der transporterer kolesterol i blodet.

Nukleinsyreabsorption

produkterne af nukleinsyrefordøjelse—pentosesukker, nitrogenholdige baser og fosfationer—transporteres af bærere over villusepitelet via aktiv transport. Disse produkter kommer derefter ind i blodbanen.,

mineralabsorption

elektrolytterne absorberet af tyndtarmen er fra både GI-sekretioner og indtagne fødevarer. Da elektrolytter dissocieres til ioner i vand, absorberes de fleste via aktiv transport gennem hele tyndtarmen. Under absorption resulterer samtransportmekanismer i akkumulering af natriumioner inde i cellerne, mens anti-port mekanismer reducerer kaliumionkoncentrationen inde i cellerne. At genoprette natrium-kalium gradient over cellemembranen, en natrium-kaliumpumpe kræver ATP pumper natrium ud og kalium i.,

generelt absorberes alle mineraler, der kommer ind i tarmene, uanset om du har brug for dem eller ej. Jern og calcium er undtagelser; de absorberes i tolvfingertarmen i mængder, der opfylder kroppens nuværende krav, som følger:

jern—Det Ioniske jern, der er nødvendigt til produktion af hæmoglobin, absorberes i slimhindeceller via aktiv transport. Når du er inde i slimhindeceller, binder ionisk jern til protein ferritin, hvilket skaber jern-ferritinkomplekser, der opbevarer jern, indtil det er nødvendigt. Når kroppen har nok jern, går det meste af det lagrede jern tabt, når slidte epitelceller slough off., Når kroppen har brug for jern, fordi den for eksempel går tabt under akut eller kronisk blødning, er der øget optagelse af jern fra tarmen og accelereret frigivelse af jern i blodbanen. Da kvinder oplever betydeligt jerntab under menstruation, har de omkring fire gange så mange jerntransportproteiner i deres tarmepitelceller som mænd.

Calcium—blodniveauer af ionisk calcium bestemmer absorptionen af kosten calcium., Når blodniveauer af ionisk calcium falder, stimulerer parathyroidhormon (PTH) udskilt af parathyroidkirtlerne frigivelsen af calciumioner fra knoglematricer og øger reabsorptionen af calcium i nyrerne. PTH opregulerer også aktiveringen af D-vitamin i nyrerne, hvilket derefter Letter intestinal calciumionabsorption.

vitaminabsorption

tyndtarmen absorberer de vitaminer, der forekommer naturligt i mad og kosttilskud. Fedtopløselige vitaminer (A, D, E og K) absorberes sammen med diætlipider i miceller via simpel diffusion., Det er derfor, du rådes til at spise nogle fede fødevarer, når du tager fedtopløselige vitamintilskud. De fleste vandopløselige vitaminer (herunder de fleste B-vitaminer og C-vitamin) absorberes også ved simpel diffusion. En undtagelse er vitamin B12, som er et meget stort molekyle. Intrinsic faktor udskilles i maven binder til vitamin B12, forhindrer dets fordøjelse og skaber et kompleks, der binder til slimhindereceptorer i terminal ileum, hvor det optages af endocytose.

vandabsorption

hver dag kommer omkring ni liter væske ind i tyndtarmen. Omkring 2.,3 liter indtages i fødevarer og drikkevarer, og resten kommer fra GI-sekretioner. 90 procent af dette vand absorberes i tyndtarmen. Vandabsorption drives af vandets koncentrationsgradient: koncentrationen af vand er højere i chyme end det er i epitelceller. Således bevæger vand ned sin koncentrationsgradient fra chymen til celler. Som tidligere nævnt absorberes meget af det resterende vand derefter i tyktarmen.

Kapitelanmeldelse

tyndtarmen er stedet for mest kemisk fordøjelse og næsten al absorption., Kemisk fordøjelse bryder store fødevaremolekyler ned i deres kemiske byggesten, som derefter kan absorberes gennem tarmvæggen og ind i den generelle cirkulation. Intestinale børste grænse en .ymer og pancreas en .ymer er ansvarlige for størstedelen af kemisk fordøjelse. Fordelingen af fedt kræver også galde.

de fleste næringsstoffer absorberes af transportmekanismer på den apikale overflade af enterocytter. Undtagelser omfatter lipider, fedtopløselige vitaminer og de fleste vandopløselige vitaminer., Ved hjælp af galdesalte og lecithin emulgeres diætfedtene til dannelse af miceller, som kan bære fedtpartiklerne til overfladen af enterocytterne. Der frigiver micellerne deres fedt for at diffundere over cellemembranen. Fedtstofferne samles derefter igen i triglycerider og blandes med andre lipider og proteiner til chylomicroner, der kan passere ind i lacteals. Andre absorberede monomerer rejser fra blodkapillærer i villus til leverportalen og derefter til leveren.,

selvkontrol

svar på spørgsmålet(erne) nedenfor for at se, hvor godt du forstår emnerne i det foregående afsnit.