Пищеварение и обмен веществ

Пищеварение и обмен веществ являются важными процессами, которые позволяют организму получать все необходимые питательные вещества. Метаболизм, или обмен веществ, представляет собой сущность питания. Это совокупность химических и физиологических процессов, которые позволяют нашему организму разрушать и восстанавливать пищу, которую мы употребляем. Пищеварение является механическим и химическим процессом, в результате которого пища разлагается на более мелкие компоненты, способные попасть в кровоток. В данной статье мы рассмотрим, как происходит процесс пищеварения и обмена веществ. Подробнее об этом можно узнать на страницах журнала arstom2.ru.

Процесс пищеварения 

В процессе пищеварения участвуют три основных этапа:

• Пищеварение — большие молекулы пищи разлагаются на более мелкие как механическим, так и химическим способом.
• Абсорбция — происходит транспортировка этих мелких молекул через стенки кишечника.
• Выведение — непереваренные остатки пищи и продукты обмена веществ выводятся из организма.

Давайте рассмотрим схему ниже. Это обзор желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). ЖКТ начинается в ротовой полости и заканчивается в прямой кишке, включая множество органов.

Первая фаза пищеварения называется головной фазой. Прежде чем приступить к употреблению пищи, голод и аппетит готовят пищеварительную систему к пищеварению. Нервная система стимулирует выделение пищеварительного сока еще до того, как пища попадет в рот.

Как только вы откусываете пищу, пищеварение начинается во рту. Пережевывание является механическим процессом переваривания. Слюнные железы вырабатывают слюну, которая содержит пищеварительные ферменты, включая:

• Бикарбонаты, которые помогают нейтрализовать кислоту.
• Слизь для увлажнения пищи и полости рта.
• Антитела и лизоцимы, которые борются с бактериями в полости рта.
• Амилаза (фермент слюны), которая начинает химическое переваривание крахмала во рту.

Примечание: во рту начинается только переваривание углеводов. Масса пережеванной и увлажненной пищи называется болюсом.

По мере глотания пищи, ритмические сокращения, называемые перистальтикой, перемещают пищу через пищевод в желудок, где она смешивается, переваривается и всасывается. В общем, пустой желудок может вместить около 6 унций (3/4 стакана), в то время как полный желудок может растянуться до 32 унций (4 стакана).

Гормон гастрин, вырабатываемый клетками, покрывающими желудок, стимулирует выделение желудочного сока, который состоит из нескольких компонентов:

• Соляная кислота (HCl), которая денатурирует белки и активирует пепсин.
• Пепсин, фермент для переваривания белка.
• Желудочная липаза, фермент для переваривания жира.
• Внутренний фактор, белок, необходимый для усвоения витамина B12.

Примечание: слизистый слой в желудке защищает его от переваривания.

Кислотность желудка временно прекращает переваривание углеводов и начинает переваривание белков и жиров. Желудок также механически перемешивает пищу с желудочным соком, образуя полужидкую массу, называемую химусом. Химус задерживается в желудке примерно 2 часа, а затем постепенно перемещается в тонкий кишечник. Большая часть переваривания и всасывания питательных веществ происходит в тонком кишечнике, который состоит из трех частей: двенадцатиперстной кишки, тощей кишки и подвздошной кишки. Поджелудочная железа, желчный пузырь и печень помогают в пищеварении в тонком кишечнике.

Процесс пищеварения и обмена веществ роль ферментов

Поджелудочная железа выпускает, хранит и выделяет ферменты для пищеварения. Бикарбонат выделяется для нейтрализации пищевого кома.

https://youtu.be/avuGgnV2kJw

Поджелудочная железа хранит следующие ферменты в неактивной форме (для активации в тонком кишечнике):

• Панкреатическая амилаза разлагает углеводы
• Липаза поджелудочной железы разлагает жиры
• Протеаза разлагает белки

Инсулин и глюкагон (гормоны) вырабатываются поджелудочной железой для регулирования уровня глюкозы в крови.

Печень является одним из самых важных органов в организме, так как она выполняет более 500 функций, включая:

• Синтез химических веществ для обмена веществ.
• Выработку желчи для эмульгации жиров (хранение в желчном пузыре до необходимости).
• Получение продуктов пищеварения через портальную вену.
• Высвобождение глюкозы из запасов гликогена.
• Хранение витаминов.
• Синтез белков крови.

Небольшое количество питательных веществ всасывается в желудке и толстом кишечнике. Однако большинство из них всасывается в тонком кишечнике. Сосочки, микрососочки и щеточная кайма, составляющие внутреннюю поверхность тонкой кишки, обеспечивают огромную поверхность для всасывания питательных веществ. Факторы, такие как длительное голодание, определенные заболевания, включая непереносимость глютена (целиакия) и воспалительное заболевание кишечника (болезнь Крона), могут вызывать атрофию сосочков и приводить к проблемам с всасыванием.

Любые непереваренные пищевые компоненты в конечном итоге попадают в толстую кишку. Толстая кишка, также известная как грубая кишка или колон. Непереваренное вещество состоит из клетчатки, бактерий и воды. Бактерии способствуют окончательному пищеварению. Основная функция толстой кишки – хранение непереваренных пищевых продуктов (12-24 часа) и поглощение воды, короткоцепочечных жирных кислот и электролитов.

Перистальтика обеспечивает слабое движение каловых масс по толстой кишке. Важно отметить, что несколько более сильных позывов каждый день толкают кал в прямую кишку для удаления. Это называется массовым движением. Мы все знаем, что клетчатка и вода важны для предотвращения запоров, но игнорирование этих более сильных позывов также может привести к запорам.

Пищеварение обмен веществ и энергии

Катаболизм начинается с пищеварения и заключается в разложении сложных молекул на более простые. Углеводы превращаются в моносахариды, липиды – в жирные кислоты и глицерин, а белки – в аминокислоты. Катаболизм также происходит, когда старые клетки разрушаются в процессе обслуживания и когда выделяется энергия во время внутриклеточного катаболизма.

Анаболизм наоборот, происходит, когда более простые молекулы, такие как моносахариды, аминокислоты и жирные кислоты, превращаются в более сложные молекулы, такие как гликоген, гормоны, ферменты или все, что необходимо организму для роста и поддержания клеток и тканей. В отличие от катаболизма, анаболизм требует энергии для создания этих более крупных молекул.

АТФ (аденозинтрифосфат) является основной “валютой” клеток. АТФ образуется в результате катаболизма глюкозы, глицерина, жирных кислот и аминокислот. Он содержит высокоэнергетические фосфатные связи, которые высвобождают значительное количество энергии при расщеплении АТФ на АДФ (аденозиндифосфат) и АМФ (аденозинмонофосфат). АТФ восстанавливается путем добавления обратно фосфатных групп в процессе фосфорилирования.

Метаболизм состоит из серии химических реакций, называемых метаболическими путями. Различные метаболические пути, которые происходят в разных частях клетки, зависят от различных ферментов, содержащихся в этих частях. Митохондрии, которые часто называют “электростанцией” клетки, содержат наибольшее количество метаболических ферментов и являются основным местом, где происходит образование АТФ. Фактически, 90% энергии, производимой в организме, поступает из митохондрий. Различные типы клеток в организме также содержат разные ферменты, которые определяют метаболические пути, которые могут происходить в них. Например, различие в одном ферменте означает, что мышечный гликоген не может быть высвобожден в кровоток для использования в другом месте, в то время как гликоген печени может.

Давайте кратко определим некоторые из основных химических реакций, которые происходят в процессе метаболизма. Две химические реакции с участием воды – это конденсация и гидролиз. Конденсация, как правило, является анаболическим процессом, при котором более простые молекулы объединяются в более крупные и выделяется вода. Гидролиз, с другой стороны, обычно является катаболическим и включает разрушение двух молекул путем добавления молекулы воды.

Фосфорилирование относится к обмену молекулами фосфата, например, когда АТФ образуется путем добавления молекулы фосфата к АДФ. Дефосфорилирование – это процесс, при котором фосфат удаляется из АТФ, образуя АДФ.

Реакции окисления-восстановления включают обмен электронами, обычно в форме молекулы водорода. Эти реакции, также известные как окислительно-восстановительные или обменные реакции, происходят вместе, поскольку электрон, полученный одной молекулой, должен быть передан другой молекуле. Мы вдыхаем кислород, который окисляет или отнимает атом водорода у другой молекулы, которая затем становится восстановленной или заряженной более отрицательно (е -).

Важным путем обмена энергией являются две формы рибофлавина (витамин В2). FAD (флавин-адениндинуклеотид), кофермент, и FADH2 легко обмениваются электронами в форме водорода. (Смотри ниже). Fad и FadH2 необходимы для гликолиза.

Коферменты являются небелковыми компонентами ферментов и обеспечивают функциональную группу, необходимую ферменту для выполнения его функции. Многие витамины группы B действуют как коферменты. С другой стороны, многие минералы действуют как кофакторы, которые помогают связывать вещества вместе. Ферменты, коферменты и кофакторы сотрудничают для повышения эффективности реакции.

Частые вопросы

Как происходит пищеварение в организме?

Пищеварение начинается в ротовой полости, где пища разминается и смешивается с пищеварительными ферментами. Затем она проходит через пищевод в желудок, где продолжается переваривание. Далее пища попадает в тонкую кишку, где происходит основное поглощение питательных веществ. Непереваренные остатки пищи проходят в толстую кишку, где происходит образование и выделение кала.

Какие факторы влияют на обмен веществ в организме?

Обмен веществ зависит от таких факторов, как возраст, пол, физическая активность, состояние здоровья и наличие заболеваний. Также важную роль играет питание – качество и количество потребляемых продуктов. Некоторые факторы, такие как гормональный баланс и наследственность, также могут влиять на обмен веществ.

Какие продукты способствуют улучшению пищеварения и обмена веществ?

Для улучшения пищеварения и обмена веществ рекомендуется употреблять пищу, богатую клетчаткой, такую как фрукты, овощи и злаки. Также полезно включать в рацион пищу, содержащую пробиотики, такие как йогурт, кефир и квашеная капуста. Омега-3 жирные кислоты, которые содержатся в рыбе и орехах, также могут быть полезны для обмена веществ.

Полезные советы

СОВЕТ №1

Регулярно употребляйте пищу, богатую пищевыми волокнами. Овощи, фрукты, орехи и злаки содержат большое количество пищевых волокон, которые способствуют нормализации пищеварения и улучшению обмена веществ.

СОВЕТ №2

Пейте достаточное количество воды в течение дня. Вода не только помогает улучшить пищеварение, но и ускоряет обмен веществ, помогая организму избавляться от шлаков и токсинов.

СОВЕТ №3

Умеренно занимайтесь физической активностью. Регулярные упражнения помогают улучшить обмен веществ, ускоряют пищеварение и способствуют сжиганию калорий.