Obiectivele de Învățare
Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți fi capabili să:
- Identifica locații și primar secretii implicate în digestia chimică a glucidelor, proteinelor, lipidelor, și acizilor nucleici
- Compare și absorbție a hidrofile și hidrofobe nutrienți
după Cum ați învățat, procesul de digestia mecanică este relativ simplu., Aceasta implică defalcarea fizică a alimentelor, dar nu modifică machiajul său chimic. Digestia chimică, pe de altă parte, este un proces complex care reduce alimentele în blocurile sale chimice, care sunt apoi absorbite pentru a hrăni celulele corpului. În această secțiune, vă veți uita mai atent la procesele de digestie și absorbție chimică.
Figura 1. Digestia începe în gură și continuă pe măsură ce alimentele călătoresc prin intestinul subțire. Majoritatea absorbției are loc în intestinul subțire.,moleculele alimentare mari (de exemplu, proteinele, lipidele, acizii nucleici și amidonul) trebuie defalcate în subunități suficient de mici pentru a fi absorbite de mucoasa canalului alimentar. Acest lucru se realizează prin enzime prin hidroliză. Numeroasele enzime implicate în digestia chimică sunt rezumate în tabelul 1.
Tabelul 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., |
Digestia Carbohidratilor
dieta medie Americana este de aproximativ 50 la suta carbohidrati, care pot fi clasificate în funcție de numărul de monomeri care conțin zaharuri simple (monozaharide și dizaharide) și/sau zaharuri complexe (polizaharide). Glucoza, galactoza și fructoza sunt cele trei monozaharide care sunt consumate în mod obișnuit și sunt ușor absorbite., Sistemul digestiv este, de asemenea, capabil să descompună zaharoza dizaharidă (zahăr de masă obișnuit: glucoză + fructoză), lactoză (zahăr din lapte: glucoză + galactoză) și maltoză (zahăr din cereale: glucoză + glucoză) și polizaharide glicogen și amidon (lanțuri de monozaharide). Corpurile tale nu produc enzime care pot descompune majoritatea polizaharidelor fibroase, cum ar fi celuloza. În timp ce polizaharidele indigestibile nu oferă nicio valoare nutritivă, ele oferă fibre dietetice, care ajută la propulsarea alimentelor prin canalul alimentar.,digestia chimică a amidonului începe în gură și a fost revizuită mai sus.în intestinul subțire, amilaza pancreatică face „ridicarea grea” pentru digestia amidonului și a carbohidraților (Figura 2). După ce amilazele descompun amidonul în fragmente mai mici, enzima de graniță a periei α-dextrinază începe să lucreze la α-dextrină, rupând o unitate de glucoză la un moment dat. Trei enzime de frontieră perie hidroliza zaharoză, lactoză și maltoză în monozaharide., Zaharazei desparte de zaharoză într-o moleculă de fructoză și o moleculă de glucoză; maltaza descompune maltoza și maltotrioză în două și trei molecule de glucoză, respectiv; și lactaza descompune lactoza într-o moleculă de glucoză și o moleculă de galactoză. Lactaza insuficientă poate duce la intoleranță la lactoză.
Figura 2. Carbohidrații sunt defalcați în monomeri într-o serie de pași.proteinele sunt polimeri compuși din aminoacizi legați prin legături peptidice pentru a forma lanțuri lungi., Digestia le reduce la aminoacizii lor constituenți. De obicei, consumați aproximativ 15 până la 20% din aportul total de calorii ca proteine.digestia proteinelor începe în stomac, unde HCl și pepsina sparg proteinele în polipeptide mai mici, care apoi călătoresc în intestinul subțire. Digestia chimică în intestinul subțire este continuată de enzimele pancreatice, inclusiv chimotripsina și tripsina, fiecare dintre acestea acționând asupra legăturilor specifice în secvențele de aminoacizi., În același timp, celulele graniței periei secretă enzime cum ar fi aminopeptidaza și dipeptidaza, care descompun în continuare lanțurile peptidice. Acest lucru duce la molecule suficient de mici pentru a intra în sânge.
Figura 3. Digestia proteinelor începe în stomac și este finalizată în intestinul subțire.
Figura 4. Proteinele sunt defalcate succesiv în componentele lor de aminoacizi.,o dietă sănătoasă limitează aportul de lipide la 35% din aportul total de calorii. Cele mai frecvente lipide dietetice sunt trigliceridele, care sunt alcătuite dintr-o moleculă de glicerol legată de trei lanțuri de acizi grași. Cantități mici de colesterol alimentar și fosfolipide sunt, de asemenea, consumate.cele trei lipaze responsabile de digestia lipidelor sunt lipaza linguală, lipaza gastrică și lipaza pancreatică. Cu toate acestea, deoarece pancreasul este singura sursă consecventă de lipază, practic toată digestia lipidelor are loc în intestinul subțire., Lipaza pancreatică descompune fiecare trigliceridă în doi acizi grași liberi și o monogliceridă. Acizii grași includ atât acizii grași cu lanț scurt (mai puțin de 10 până la 12 carbon), cât și acizii grași cu lanț lung.acizii nucleici ADN și ARN se găsesc în majoritatea alimentelor pe care le consumați. Două tipuri de nuclează pancreatică sunt responsabile pentru digestia lor: deoxiribonucleaza, care digeră ADN-ul și ribonucleaza, care digeră ARN., Nucleotidele produse de această digestie sunt defalcate în continuare de două enzime intestinale de frontieră perie (nucleozidază și fosfatază) în pentoze, fosfați și baze azotate, care pot fi absorbite prin peretele canalului alimentar. Moleculele alimentare mari care trebuie defalcate în subunități sunt rezumate în tabelul 2.
Tabelul 2., | Carbohidrati | Monozaharide: glucoza, galactoza, fructoza | |
---|---|---|---|
Proteine | Unic de aminoacizi, dipeptide, și tripeptides | ||
Trigliceride | Monoacylglycerides, glicerol, și acizi grași liberi | ||
acizi Nucleici | Pentoză zaharuri, fosfați, și baze azotate |
Absorbție
mecanice și a proceselor digestive au un singur scop: pentru a converti alimente in molecule suficient de mici pentru a fi absorbite de celulele epiteliale ale vilozităților intestinale., Capacitatea de absorbție a canalului alimentar este aproape nesfârșită. În fiecare zi, canalul alimentar procesează până la 10 litri de alimente, lichide și secreții GI, dar mai puțin de un litru intră în intestinul gros. Aproape toate alimentele ingerate, 80% din electroliți și 90% din apă sunt absorbite în intestinul subțire. Deși întregul intestin subțire este implicat în absorbția apei și a lipidelor, cea mai mare absorbție a carbohidraților și a proteinelor are loc în jejun. În special, sărurile biliare și vitamina B12 sunt absorbite în ileonul terminal., Până când chimia trece de la ileon în intestinul gros, este în esență un reziduu alimentar indigestibil (în principal fibre vegetale precum celuloza), puțină apă și milioane de bacterii.
Figura 5. Absorbția este un proces complex, în care se recoltează nutrienți din alimentele digerate.absorbția poate avea loc prin cinci mecanisme: (1) transport activ, (2) difuzie pasivă, (3) difuzie facilitată, (4) co-transport (sau transport secundar activ) și (5) endocitoză., După cum vă amintiți din capitolul 3, transportul activ se referă la mișcarea unei substanțe pe o membrană celulară care trece dintr-o zonă de concentrație mai mică într-o zonă de concentrație mai mare (până la gradientul de concentrație). În acest tip de transport, proteinele din membrana celulară acționează ca „pompe”, folosind energia celulară (ATP) pentru a muta substanța., Difuzia pasivă se referă la mișcarea substanțelor dintr-o zonă cu concentrație mai mare într-o zonă cu concentrație mai mică, în timp ce difuzia facilitată se referă la mișcarea substanțelor dintr-o zonă mai mare într-o zonă cu concentrație mai mică folosind o proteină purtătoare în membrana celulară. Co-transportul folosește mișcarea unei molecule prin membrană de la o concentrație mai mare la mai mică pentru a alimenta mișcarea alteia de la mai mică la mai mare. În cele din urmă, endocitoza este un proces de transport în care membrana celulară înghite Materialul. Necesită energie, în general sub formă de ATP.,deoarece membrana plasmatică a celulei este alcătuită din fosfolipide hidrofobe, nutrienții solubili în apă trebuie să utilizeze molecule de transport încorporate în membrană pentru a intra în celule. Mai mult, substanțele nu pot trece între celulele epiteliale ale mucoasei intestinale, deoarece aceste celule sunt legate între ele prin joncțiuni strânse. Astfel, substanțele pot intra în capilarele sanguine numai prin trecerea prin suprafețele apicale ale celulelor epiteliale și în fluidul interstițial. Nutrienții solubili în apă intră în sângele capilar din villi și călătoresc în ficat prin vena portalului hepatic.,spre deosebire de substanțele nutritive solubile în apă, substanțele nutritive solubile în lipide pot difuza prin membrana plasmatică. Odată ajuns în interiorul celulei, acestea sunt ambalate pentru transport prin baza celulei și apoi intră în lacteele vililor pentru a fi transportate de vasele limfatice în circulația sistemică prin conducta toracică. Absorbția majorității nutrienților prin mucoasa vililor intestinali necesită transport activ alimentat de ATP. Căile de absorbție pentru fiecare categorie de alimente sunt rezumate în tabelul 3.,
Tabelul 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., Intestinul subțire este foarte eficient în acest sens, absorbind monozaharide la o rată estimată de 120 grame pe oră. Toți carbohidrații dietetici digerați în mod normal sunt absorbiți; fibrele indigestibile sunt eliminate în fecale. Monozaharidele glucoză și galactoză sunt transportate în celulele epiteliale prin purtători comuni de proteine prin transport secundar activ (adică co-transport cu ioni de sodiu). Monozaharidele părăsesc aceste celule prin difuzie facilitată și intră în capilare prin crăpături intercelulare., Fructoza monozaharidă (care este în fructe) este absorbită și transportată numai prin difuzie facilitată. Monozaharidele se combină cu proteinele de transport imediat după descompunerea dizaharidelor.mecanismele active de transport, în principal în duoden și jejun, absorb majoritatea proteinelor ca produse de descompunere, aminoacizi. Aproape toate (95 până la 98%) proteinele sunt digerate și absorbite în intestinul subțire. Tipul de purtător care transportă un aminoacid variază. Majoritatea transportatorilor sunt legați de transportul activ de sodiu., Lanțurile scurte de doi aminoacizi (dipeptide) sau trei aminoacizi (tripeptide) sunt, de asemenea, transportate în mod activ. Cu toate acestea, după ce intră în celulele epiteliale absorbante, ele sunt defalcate în aminoacizii lor înainte de a părăsi celula și de a intra în sângele capilar prin difuzie.aproximativ 95% din lipide sunt absorbite în intestinul subțire. Sărurile biliare nu numai că accelerează digestia lipidelor, ci sunt esențiale și pentru absorbția produselor finale ale digestiei lipidelor., Acizii grași cu lanț scurt sunt relativ solubili în apă și pot intra direct în celulele absorbante (enterocite). În ciuda faptului că sunt hidrofobe, dimensiunea mică a acizilor grași cu lanț scurt le permite să fie absorbiți de enterocite prin difuzie simplă și apoi să ia aceeași cale ca monozaharidele și aminoacizii în capilarul sanguin al unui villus.acizii grași cu lanț lung și hidrofobi și monoacilgliceridele nu sunt atât de ușor suspendate în chimia intestinală apoasă., Cu toate acestea, sărurile biliare și lecitina rezolvă această problemă prin închiderea lor într-o micelă, care este o sferă minusculă cu capete polare (hidrofile) cu care se confruntă mediul apos și cozile hidrofobe întoarse spre interior, creând un mediu receptiv pentru acizii grași cu lanț lung. Miezul include, de asemenea, colesterol și vitamine solubile în grăsimi. Fără Miceli, lipidele ar sta pe suprafața Chimei și nu ar intra niciodată în contact cu suprafețele absorbante ale celulelor epiteliale. Micelii se pot stoarce cu ușurință între microvilli și se pot apropia foarte mult de suprafața celulei luminale., În acest moment, substanțele lipidice ies din micelă și sunt absorbite prin difuzie simplă.acizii grași liberi și monoacilgliceridele care intră în celulele epiteliale sunt reîncorporate în trigliceride. Trigliceridele sunt amestecate cu fosfolipide și colesterol și înconjurate cu un strat de proteine. Acest nou complex, numit chilomicron, este o lipoproteină solubilă în apă. După ce a fost procesat de aparatul Golgi, chilomicronii sunt eliberați din celulă. Prea mare pentru a trece prin membranele bazale ale capilarelor sanguine, chilomicronii intră în schimb în porii mari ai lacteelor., Lactealele se reunesc pentru a forma vasele limfatice. Chilomicronii sunt transportați în vasele limfatice și goliți prin canalul toracic în vena subclaviană a sistemului circulator. Odată ajuns în sânge, enzima lipoprotein lipază descompune trigliceridele chilomicronilor în acizi grași liberi și glicerol. Aceste produse de descompunere trec apoi prin pereții capilari pentru a fi utilizate pentru energie de către celule sau depozitate în țesutul adipos sub formă de grăsime., Celulele hepatice combină resturile de chilomicron rămase cu proteine, formând lipoproteine care transportă colesterolul în sânge.
Figura 6. Spre deosebire de aminoacizi și zaharuri simple, lipidele sunt transformate pe măsură ce sunt absorbite prin celulele epiteliale.absorbția acidului Nucleic produsele digestiei acidului nucleic-zaharurile pentozice, bazele azotate și ionii de fosfat—sunt transportate de purtători prin epiteliul vilozităților prin transport activ. Aceste produse intră apoi în sânge.,
absorbția mineralelor
electroliții absorbiți de intestinul subțire provin atât din secrețiile GI, cât și din alimentele ingerate. Deoarece electroliții se disociază în ioni în apă, majoritatea sunt absorbiți prin transport activ în întregul intestin subțire. În timpul absorbției, mecanismele de co-transport au ca rezultat acumularea de ioni de sodiu în interiorul celulelor, în timp ce mecanismele anti-port reduc concentrația de ioni de potasiu din interiorul celulelor. Pentru a restabili gradientul sodiu-potasiu în membrana celulară, o pompă sodiu-potasiu care necesită ATP pompează sodiul și potasiul.,în general, toate mineralele care intră în intestin sunt absorbite, indiferent dacă aveți nevoie sau nu. Fierul și calciul sunt excepții; ele sunt absorbite în duoden în cantități care îndeplinesc cerințele actuale ale organismului, după cum urmează:
fier—fierul ionic necesar pentru producerea hemoglobinei este absorbit în celulele mucoasei prin transport activ. Odată ajuns în interiorul celulelor mucoasei, fierul ionic se leagă de proteina feritină, creând complexe fier-feritină care stochează fierul până când este necesar. Când corpul are suficient fier, cea mai mare parte a fierului stocat se pierde atunci când celulele epiteliale uzate se desprind., Atunci când organismul are nevoie de fier, deoarece, de exemplu, se pierde în timpul sângerării acute sau cronice, există o absorbție crescută a fierului din intestin și eliberarea accelerată a fierului în sânge. Deoarece femeile suferă o pierdere semnificativă de fier în timpul menstruației, acestea au de aproximativ patru ori mai multe proteine de transport de fier în celulele lor epiteliale intestinale ca și bărbații.nivelurile de calciu din sânge ale calciului ionic determină absorbția calciului dietetic., Când nivelurile sanguine de calciu ionic scad, hormonul paratiroidian (PTH) secretat de glandele paratiroide stimulează eliberarea ionilor de calciu din matricele osoase și crește reabsorbția calciului de către rinichi. PTH reglează, de asemenea, activarea vitaminei D în rinichi, ceea ce facilitează apoi absorbția intestinală a ionilor de calciu.
absorbția vitaminei
intestinul subțire absoarbe vitaminele care apar în mod natural în alimente și suplimente. Vitaminele solubile în grăsimi (A, D, E și K) sunt absorbite împreună cu lipidele dietetice din Miceli prin difuzie simplă., Acesta este motivul pentru care vi se recomandă să mâncați unele alimente grase atunci când luați suplimente de vitamine solubile în grăsimi. Majoritatea vitaminelor solubile în apă (inclusiv cele mai multe vitamine B și vitamina C) sunt, de asemenea, absorbite prin difuzie simplă. O excepție este vitamina B12, care este o moleculă foarte mare. Factorul intrinsec secretat în stomac se leagă de vitamina B12, împiedicând digestia și creând un complex care se leagă de receptorii mucoasei în ileonul terminal, unde este preluat de endocitoză.în fiecare zi, aproximativ nouă litri de lichid intră în intestinul subțire. Aproximativ 2.,3 litri sunt ingerate în alimente și băuturi, iar restul este din secrețiile GI. Aproximativ 90% din această apă este absorbită în intestinul subțire. Absorbția apei este determinată de gradientul de concentrație al apei: concentrația apei este mai mare în chimme decât în celulele epiteliale. Astfel, apa se deplasează în jos gradientul său de concentrație din chimme în celule. După cum sa menționat mai devreme, o mare parte din apa rămasă este apoi absorbită în colon.
capitolul revizuire
intestinul subțire este locul majorității digestiei chimice și aproape a întregii absorbții., Digestia chimică descompune moleculele alimentare mari în blocurile lor chimice, care pot fi apoi absorbite prin peretele intestinal și în circulația generală. Enzimele de frontieră ale periei intestinale și enzimele pancreatice sunt responsabile pentru majoritatea digestiei chimice. Defalcarea grăsimilor necesită, de asemenea, bilă.majoritatea nutrienților sunt absorbiți de mecanismele de transport la suprafața apicală a enterocitelor. Excepțiile includ lipide, vitamine solubile în grăsimi și majoritatea vitaminelor solubile în apă., Cu ajutorul sărurilor biliare și lecitinei, grăsimile dietetice sunt emulsionate pentru a forma Miceli, care pot transporta particulele de grăsime pe suprafața enterocitelor. Acolo, micelele își eliberează grăsimile pentru a difuza pe membrana celulară. Grăsimile sunt apoi reasamblate în trigliceride și amestecate cu alte lipide și proteine în chilomicroni care pot trece în Lactee. Alți monomeri absorbiți călătoresc de la capilarele sanguine din villus la vena portalului hepatic și apoi la ficat.,
verificare automată
răspundeți la întrebarea (întrebările) de mai jos pentru a vedea cât de bine înțelegeți subiectele abordate în secțiunea anterioară.
întrebări de gândire critică
- explică rolul sărurilor biliare și lecitinei în emulsionarea lipidelor (grăsimilor).
- cum se absoarbe vitamina B12?,