anatomi och fysiologi II

som du har lärt dig är processen med mekanisk matsmältning relativt enkel., Det handlar om fysisk nedbrytning av mat men ändrar inte dess kemiska smink. Kemisk matsmältning är å andra sidan en komplex process som minskar maten i sina kemiska byggstenar, som sedan absorberas för att närma kroppens celler. I det här avsnittet kommer du att titta närmare på processerna för kemisk matsmältning och absorption.

kemisk Digestion

stora livsmedelsmolekyler (t.ex. proteiner, lipider, nukleinsyror och stärkelse) måste delas upp i underenheter som är tillräckligt små för att absorberas av slemhinnan i matsmältningskanalen. Detta uppnås genom enzymer genom hydrolys. De många enzymer som är involverade i kemisk matsmältning sammanfattas i Tabell 1.

Tabell 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.,

Kolhydratförtunning

den genomsnittliga amerikanska kosten är cirka 50 procent kolhydrater, som kan klassificeras enligt antalet monomerer som de innehåller av enkla sockerarter (monosackarider och disackarider) och / eller komplexa sockerarter (polysackarider). Glukos, galaktos och fruktos är de tre monosackariderna som vanligen konsumeras och absorberas lätt., Ditt matsmältningssystem kan också bryta ner disackariden sackaros (vanligt bordssocker: glukos + fruktos), laktos (mjölksocker: glukos + galaktos) och maltos (kornsocker: glukos + Glukos) och polysackariderna glykogen och Stärkelse (kedjor av monosackarider). Dina kroppar producerar inte enzymer som kan bryta ner de flesta fibrösa polysackarider, såsom cellulosa. Medan oförstörbara polysackarider inte ger något näringsvärde, ger de kostfiber, vilket hjälper till att driva mat genom matsmältningskanalen.,

den kemiska uppslutning av stärkelse börjar i munnen och har granskats ovan.

i tunntarmen gör pankreasamylas ”tunga lyft” för stärkelse och kolhydratförtunning (Figur 2). När amylaser bryter ner stärkelse i mindre fragment börjar borstgränsenzymet α-dextrinas arbeta på α-dextrin och bryter av en glukosenhet åt gången. Tre borstgränsenzymer hydrolyserar sackaros, laktos och maltos till monosackarider., Sukras delar sackaros i en molekyl fruktos och en molekyl glukos; Maltas bryter ner maltos och maltotriose i två respektive tre glukosmolekyler; och laktas bryter ner laktos i en molekyl glukos och en molekyl galaktos. Otillräcklig laktas kan leda till laktosintolerans.

protein Digestion

proteiner är polymerer som består av aminosyror kopplade av peptidbindningar för att bilda långa kedjor., Digestion minskar dem till deras beståndsdelar aminosyror. Du brukar konsumera cirka 15 till 20 procent av ditt totala kaloriintag som protein.

matsmältningen av protein börjar i magen, där HCl och pepsin bryter proteiner i mindre polypeptider, som sedan reser till tunntarmen. Kemisk matsmältning i tunntarmen fortsätter av pankreatiska enzymer, inklusive chymotrypsin och trypsin, som var och en verkar på specifika bindningar i aminosyrasekvenser., Samtidigt utsöndrar cellerna i borstgränsen enzymer som aminopeptidas och dipeptidas, vilket ytterligare bryter ner peptidkedjor. Detta resulterar i molekyler som är tillräckligt små för att komma in i blodomloppet.

Lipid Digestion

en hälsosam kost begränsar lipidintaget till 35 procent av det totala kaloriintaget. De vanligaste dietlipiderna är triglycerider, som består av en glycerolmolekyl bunden till tre fettsyrakedjor. Små mängder kostkolesterol och fosfolipider konsumeras också.

de tre lipaser som är ansvariga för lipidförtunning är lingual lipas, gastric lipas och pankreaslipas. Men eftersom bukspottkörteln är den enda följdkällan för lipas, uppträder nästan all lipidförtunning i tunntarmen., Pankreaslipas bryter ner varje triglycerid i två fria fettsyror och en monoglycerid. Fettsyrorna inkluderar både kortkedjiga (mindre än 10 till 12 kol) och långkedjiga fettsyror.

nukleinsyra Digestion

nukleinsyrorna DNA och RNA finns i de flesta livsmedel du äter. Två typer av pankreasnukleas är ansvariga för deras matsmältning: deoxiribonukleas, som smälter DNA och ribonukleas, som smälter RNA., De nukleotider som produceras genom denna matsmältning bryts vidare ned av två intestinala borstergränsenzymer (nukleosidas och fosfatas) till pentoser, fosfater och kvävebaser, som kan absorberas genom matsmältningskanalväggen. De stora livsmedelsmolekyler som måste delas upp i underenheter sammanfattas i Tabell 2.

Tabell 2.,		kolhydrater	monosackarider: glukos, galaktos och fruktos
proteiner	enkla aminosyror, dipeptider och tripeptider
triglycerider	Monoacylglycerider, glycerol och fria fettsyror
nukleinsyror	Pentossocker, fosfater, och kvävebaser

absorption

de mekaniska och matsmältningsprocesserna har ett mål: att omvandla mat till molekyler som är tillräckligt små för att absorberas av epitelcellerna i Tarmvilli., Absorptionsförmågan hos matsmältningskanalen är nästan oändlig. Varje dag bearbetar matsmältningskanalen upp till 10 liter mat, vätskor och GI-sekretioner, men mindre än en liter går in i tjocktarmen. Nästan all intagen mat, 80 procent av elektrolyter och 90 procent vatten absorberas i tunntarmen. Även om hela tunntarmen är involverad i absorptionen av vatten och lipider, uppträder mest absorption av kolhydrater och proteiner i jejunum. Särskilt absorberas gallsalter och vitamin B12 i terminal ileum., När CHYMUS passerar från ileum till tjocktarmen, är det i huvudsak oförstörbar matrester (främst växtfibrer som cellulosa), lite vatten och miljontals bakterier.

Absorption kan ske genom fem mekanismer: (1) aktiv transport, (2) passiv diffusion, (3) underlättad diffusion, (4) samtransport (eller sekundär aktiv transport) och (5) endocytos., Som du kommer ihåg från kapitel 3 avser aktiv transport rörelsen av ett ämne över ett cellmembran som går från ett område med lägre koncentration till ett område med högre koncentration (upp koncentrationsgradienten). I denna typ av transport fungerar proteiner inom cellmembranet som” pumpar”, med hjälp av cellulär energi (ATP) för att flytta substansen., Passiv diffusion avser rörelsen av ämnen från ett område med högre koncentration till ett område med lägre koncentration, medan underlättad diffusion avser rörelsen av ämnen från ett område högre till ett område med lägre koncentration med användning av ett bärarprotein i cellmembranet. Samtransport använder rörelsen av en molekyl genom membranet från högre till lägre koncentration för att driva rörelsen hos en annan från lägre till högre. Slutligen är endocytos en transportprocess där cellmembranet engagerar material. Det kräver energi, i allmänhet i form av ATP.,

eftersom cellens plasmamembran består av hydrofoba fosfolipider, måste vattenlösliga näringsämnen använda transportmolekyler inbäddade i membranet för att komma in i celler. Dessutom kan ämnen inte passera mellan epitelcellerna i tarmslimhinnan eftersom dessa celler binds samman av täta korsningar. Således kan ämnen endast komma in i blodkapillärer genom att passera genom de apikala ytorna av epitelceller och in i interstitialvätskan. Vattenlösliga näringsämnen kommer in i kapillärblodet i villi och reser till levern via leverportalvenen.,

i motsats till de vattenlösliga näringsämnena kan lipidlösliga näringsämnen diffundera genom plasmamembranet. Väl inne i cellen, de är förpackade för transport via basen av cellen och sedan in i lacteals av villi som skall transporteras av lymfkärl till den systemiska cirkulationen via bröstkanalen. Absorptionen av de flesta näringsämnen genom slemhinnan i tarm villi kräver aktiv transport som drivs av ATP. Absorptionsvägarna för varje livsmedelskategori sammanfattas i tabell 3.,

Tabell 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., Tunntarmen är mycket effektiv vid detta och absorberar monosackarider med en beräknad hastighet av 120 gram per timme. Alla normalt smälta dietkolhydrater absorberas; oförstörbara fibrer elimineras i avföring. Monosackariderna glukos och galaktos transporteras in i epitelcellerna genom vanliga proteinbärare via sekundär aktiv transport (det vill säga samtransport med natriumjoner). Monosackariderna lämnar dessa celler via underlättad diffusion och går in i kapillärerna genom intercellulära klyftor., Monosackariden fruktos (som är i frukt) absorberas och transporteras genom underlättad diffusion ensam. Monosackariderna kombineras med transportproteinerna omedelbart efter att disackariderna bryts ner.

proteinabsorption

aktiva transportmekanismer, främst i duodenum och jejunum, absorberar de flesta proteiner som deras nedbrytningsprodukter, aminosyror. Nästan alla (95 till 98 procent) protein smälts och absorberas i tunntarmen. Typen av bärare som transporterar en aminosyra varierar. De flesta bärare är kopplade till aktiv transport av natrium., Korta kedjor av två aminosyror (dipeptider) eller tre aminosyror (tripeptider) transporteras också aktivt. Men efter att de har gått in i de absorberande epitelcellerna bryts de ner i sina aminosyror innan de lämnar cellen och går in i kapillärblodet via diffusion.

lipidabsorption

cirka 95 procent av lipiderna absorberas i tunntarmen. Gallsalter påskyndar inte bara lipidförtunning, de är också väsentliga för absorptionen av slutprodukterna av lipidförtunning., Kortkedjiga fettsyror är relativt vattenlösliga och kan komma in i absorptionscellerna (enterocyter) direkt. Trots att hydrofoba, den lilla storleken av kortkedjiga fettsyror gör det möjligt för dem att absorberas av enterocyter via enkel diffusion, och sedan ta samma väg som monosackarider och aminosyror i blodet kapillär av en villus.

de stora och hydrofoba långkedjiga fettsyrorna och monoacylglyceriderna suspenderas inte så lätt i det vattniga tarmkym., Gallsalter och lecitin löser emellertid problemet genom att omsluta dem i en micelle, som är en liten sfär med polära (hydrofila) ändar som vetter mot den vattna miljön och hydrofoba svansar vände sig till inredningen, vilket skapar en mottaglig miljö för de långkedjiga fettsyrorna. Kärnan innehåller också kolesterol och fettlösliga vitaminer. Utan miceller skulle lipider sitta på ytan av chyme och aldrig komma i kontakt med de absorberande ytorna på epitelcellerna. Miceller kan enkelt klämma mellan mikrovilli och komma mycket nära luminal cellytan., Vid denna tidpunkt lämnar lipidämnen micellen och absorberas via enkel diffusion.

de fria fettsyrorna och monoacylglyceriderna som kommer in i epitelcellerna återförs till triglycerider. Triglyceriderna blandas med fosfolipider och kolesterol och omges med ett proteinskikt. Detta nya komplex, som kallas en chylomikron, är ett vattenlösligt lipoprotein. Efter att ha bearbetats av Golgi-apparaten frigörs chylomikroner från cellen. För stor för att passera genom basalmembranen av blodkapillärer, kommer chylomikroner istället in i de stora porerna av laktealer., Laktealerna kommer ihop för att bilda lymfkärlen. Chylomikronerna transporteras i lymfkärlen och töms genom bröstkanalen i cirkulationssystemets subklaviska ven. En gång i blodet bryter enzymet lipoproteinlipas ner triglyceriderna av chylomikronerna till fria fettsyror och glycerol. Dessa nedbrytningsprodukter passerar sedan genom kapillärväggar som ska användas för energi av celler eller lagras i fettvävnad som fett., Leverceller kombinerar de återstående chylomicronrester med proteiner och bildar lipoproteiner som transporterar kolesterol i blodet.

Nukleinsyraabsorption

produkterna från nukleinsyradigestion—pentossocker, kvävebaser och fosfatjoner—transporteras av bärare över villusepitelet via aktiv transport. Dessa produkter går sedan in i blodomloppet.,

mineralabsorption

elektrolyterna som absorberas av tunntarmen kommer från både GI-sekretioner och intagna livsmedel. Eftersom elektrolyter dissocierar till joner i vatten absorberas de flesta via aktiv transport i hela tunntarmen. Under absorptionen resulterar samtransportmekanismer i ackumulering av natriumjoner inuti cellerna, medan anti-portmekanismer minskar kaliumjonkoncentrationen inuti cellerna. För att återställa natrium-kaliumgradienten över cellmembranet, en natrium-kaliumpump som kräver ATP pumpar natrium ut och kalium i.,

i allmänhet absorberas alla mineraler som kommer in i tarmarna, oavsett om du behöver dem eller inte. Järn och kalcium är undantag; de absorberas i duodenum i mängder som uppfyller kroppens nuvarande krav, enligt följande:

järn—det joniska järnet som behövs för framställning av hemoglobin absorberas i slemhinneceller via aktiv transport. En gång inuti mukosala celler binder jonisk järn till proteinferritin, vilket skapar järnferritinkomplex som lagrar järn tills det behövs. När kroppen har tillräckligt med järn förloras det mesta av det lagrade järnet när slitna epitelceller slough off., När kroppen behöver järn eftersom det till exempel förloras under akut eller kronisk blödning, ökar upptaget av järn från tarmarna och accelererad frisättning av järn i blodet. Eftersom kvinnor upplever betydande järnförlust under menstruationen har de cirka fyra gånger så många järntransportproteiner i sina tarmepitelceller som män.

kalcium-blodnivåer av jonkalcium bestämmer absorptionen av dietkalcium., När blodnivåer av Joniska kalcium droppe, parathormon (PTH) utsöndras av bisköldkörtlarna stimulerar frisättningen av kalciumjoner från Ben matriser och ökar reabsorption av kalcium genom njurarna. PTH uppreglerar också aktiveringen av D-vitamin i njuren, vilket sedan underlättar intestinal kalciumjonabsorption.

vitaminabsorption

tunntarmen absorberar de vitaminer som förekommer naturligt i mat och kosttillskott. Fettlösliga vitaminer (A, D, E och K) absorberas tillsammans med dietlipider i miceller via enkel diffusion., Det är därför du rekommenderas att äta några feta livsmedel när du tar fettlösliga vitamintillskott. De flesta vattenlösliga vitaminer (inklusive de flesta B-vitaminer och C-vitamin) absorberas också av enkel diffusion. Ett undantag är vitamin B12, vilket är en mycket stor molekyl. Intrinsic faktor som utsöndras i magen binder till vitamin B12, förhindra dess matsmältning och skapa ett komplex som binder till mucosal receptorer i terminalen ileum, där det tas upp av endocytos.

vattenabsorption

varje dag kommer cirka nio liter vätska in i tunntarmen. Ungefär 2.,3 liter intas i mat och dryck, och resten är från GI-sekretioner. Cirka 90 procent av detta vatten absorberas i tunntarmen. Vattenabsorption drivs av koncentrationsgradienten av vattnet: koncentrationen av vatten är högre i CHYMUS än i epitelceller. Således rör sig vattnet ner sin koncentrationsgradient från chymen till celler. Som tidigare noterats absorberas mycket av det återstående vattnet i tjocktarmen.

Kapitel granskning

tunntarmen är platsen för mest kemisk matsmältning och nästan all absorption., Kemisk matsmältning bryter ner stora matmolekyler i sina kemiska byggstenar, som sedan kan absorberas genom tarmväggen och in i den allmänna cirkulationen. Intestinal brush border enzymer och pankreatiska enzymer är ansvariga för majoriteten av kemisk matsmältning. Nedbrytningen av fett kräver också gall.

de flesta näringsämnen absorberas av transportmekanismer vid den apikala ytan av enterocyter. Undantag inkluderar lipider, fettlösliga vitaminer och de flesta vattenlösliga vitaminer., Med hjälp av gallsalter och lecitin emulgeras dietfetterna för att bilda miceller, som kan bära fettpartiklarna till enterocyternas yta. Där släpper micellerna sina fetter för att diffundera över cellmembranet. Fetterna återmonteras sedan till triglycerider och blandas med andra lipider och proteiner till chylomikroner som kan passera in i laktealer. Andra absorberade monomerer reser från blodkapillärer i villusen till leverportalvenen och sedan till levern.,

självkontroll

svara på frågorna nedan för att se hur bra du förstår de ämnen som omfattas av föregående avsnitt.