TRAWIENIE I WCHŁANIANIE POKARMÓW
Funkcje życiowe organizmu człowieka wymagają stałego dostarczania energii i wody ze środowiska zewnętrznego. Odżywianie obejmuje przyjmowanie pokarmów, ich trawienie, wchłanianie związków odżywczych i wody, przyswajanie związków odżywczych. Kontrolę nad ilością spożywanego pokarmu, pełni ośrodek pokarmowy znajdujący się w podwzgórzu. Ośrodek głodu wyzwala mechanizm poszukiwania, zdobywania i przyjmowania pokarmu,
Ośrodek sytości hamuje łaknienie.
Spożywane pokarmy zostają w układzie trawiennym poddane działaniu czynników mechanicznych i chemicznych, doprowadzających je do postaci, z której mogą być wchłonięte.
Pokarmy zawierają trzy podstawowe składniki odżywcze:
- białka
- węglowodany
- tłuszcze
Oraz:
- sole mineralne
- witaminy
- woda
Składniki odżywcze spożywane są zazwyczaj w postaci wymagającej obróbki mechanicznej:
- gryzienie
- żucie
- połykanie
- mieszanie
- przesuwanie
Tak, aby enzymy soków trawiennych (czynniki chemiczne), mogły rozłożyć je na podstawowe wchłaniane składniki, którymi są: cukry proste, aminokwasy, kwasy tłuszczowe.
Witaminy i sole mineralne są uwalniane z pokarmów głównie dzięki obróbce mechanicznej.
Proces trawienia (chemiczna obróbka pokarmu) polega na enzymatycznej hydrolizie makrocząsteczek (złożonych związków chemicznych) na rozpuszczalne monomery (proste związki chemiczne), które mogą być wchłonięte.
Enzymy trawienne
Należą do grupy hydrolaz (enzymów hydrolitycznych), które katalizują rozkład związków złożonych do prostych z przyłączeniem wody.
Biorąc pod uwagę rodzaj związków, na które działają wyróżniamy następujące grupy enzymów trawiennych:
- enzymy emylolityczne -> katalizują rozkład cukrów, zaliczamy do nich:
* amylazę rozkładającą skrobię i glikogen (polisacharydy) do maltozy.
* maltozę rozszczepiającą maltozę na dwie cząstki glukozy.
* sacharozę rozkładającą sacharozę na glukozę fruktozę.
* laktazę rozkładającą laktozę na glukozę galaktozę.
- enzymy proteolityczne -> katalizują rozszczepianie wiązań peptydowych, dzielimy je na:
* proteazy (endopeptydazy i proteinazy) rozszczepiają białka i wyższe polipeptydy na niższe.
* polipeptydazy i oligopeptydazy należą do nich pepsyna, trypsyna i chymotrypsyna.
* peptydazy (egzopeptydazy) powodują uwolnienie końcowych aminokwasów.
- enzymy lipolityczne (lipazy) w wyniku ich działania następuje stopniowe odłączanie cząstek kwasów tłuszczowych od cząsteczki glicerolu (alkoholu trójwodorotlenowego)
Etapy trawienia w przewodzie pokarmowym:
Enzymy trawienne wydzielane są do światła przewodu pokarmowego tylko w pewnych jego odcinkach (jamie ustnej, żołądku i jelicie cienkim).
JAMA USTNA
Pokarmy o stałej konsystencji wprowadzone do jamy ustnej są rozdrabniane i mieszane ze śliną w procesie żucia. Żucie pokarmu trwa tak długo, aż zostaną one odpowiednio rozdrobnione i nasycone śliną, aby uformowane w postaci kęsa mogły zostać połknięte.
ŚLINA
Jest wydzielana wskutek odruchu bezwarunkowego (zetknięcie pokarmu, szczególnie suchego z powierzchnią błony śluzowej) oraz na drodze odruchu nabytego (= warunkowego; na widok i zapach pokarmu). Ślina w ilości ok. 1,5 l/24h i pH ok. 7,0 jest wydzielana do jamy ustnej przez trzy parzyste gruczoły:
- śliniankę podjęzykową
- śliniankę podżuchwową
- śliniankę przyuszną
Ślina zawiera enzym trawiący polisacharydy - amylazę ślinową ( = ptialinę). Zawiera również substancję śluzową zlepiającą pokarm w kęs – mucynę.
W procesie połykania uczestniczą trzy fazy:
Ustno-gardłowa (przesunięcie kęsa z jamy ustnej do gardła)
Gardłowo-przełykowa (falą perystaltyczną kęs przesuwany jest wzdłuż gardła i przełyku)
Przełykowo-żołądkowa. Przełyk nie bierze udziału w trawieniu pokarmu.
ŻOŁĄDEK
Żołądek spełnia następujące funkcje:
- gromadzi i przechowuje spożywane pokarmy.
- trawi
- wyjaławia pokarmy
Pokarmy płynne po dostaniu się do pustego żołądka spływają wzdłuż krzywizny mniejszej do części odźwiernikowej. Pokarmy stałe po zmieszaniu się treści pokarmowej z sokiem żołądkowym, podlega trawieniu (pokarmy składające się z węglowodanów, pozostają w żołądku kilka godzin, dłużej zostają pokarmy o przewadze białek, a najdłużej bogate w tłuszcze).
SOK ŻOŁĄDKOWY
Sok wydzielany przez gruczoły błony śluzowej żołądka w ilości 3 litry na dobę, ma pH ok. 1.0 (treść żołądkowa ma pH w granicach 1,8-2,3); zawiera kwas solny, enzymy trawienne, śluz, sole mineralne, wodę.
Miejscem wydzielania soku żołądkowego są gruczoły cewkowe błony śluzowej żołądka. Sok żołądkowy produkowany jest przez trzy typy komórek:
- komórki okładzinowe – wytwarzają kwas solny (jego zadaniem jest wyjałowienie pokarmu, niszczenie drobnoustrojów, uaktywnianie nieczynnego enzymu)
- komórki główne – wytwarzają pepsynogen
- komórki dodatkowe – wydzielają śluz (pokrywa ściany żołądka, zabezpiecza je przed działaniem HCl i enzymów).
ENZYMY SOKU ŻOŁĄDKOWEGO
- pepsynogen – proenzym (enzym nieaktywny) proteolityczny, aktywowany przez HCl do czynnej postaci enzymu – pepsyny; pepsyna rozkłada duże cząstki białek na mniejsze cząstki polipeptydów.
- podpuszczka (=chymozyna) wydzielana u młodych ssaków, „ścina” rozpuszczalne białko mleka (kazoinogen) w nierozpuszczalną parakazeinę i zapoczątkowuje jej trawienie.
- lipaza żołądkowa – jej funkcjonowanie jest ograniczone (lipazy najlepiej działają w środowisku zasadowym lub obojętnym i tam, gdzie tłuszcze zamienione są na emulsje); trawi tylko tłuszcz przyjęty w formie zemulgowanej, tłuszcz mleka, śmietany, jaj.
Fizjologicznymi bodźcami wyzwalającymi wydzielanie żołądkowe (fazy wydzielnicze) są:
- wpływy psychiczno-nerwowe – przyjęty do jamy ustnej pokarm powoduje odruchowe wydzielanie soku żołądkowego.
- wpływy miejscowe – drażnienie pokarmem części odźwiernikowej powoduje uwalnianie się do krwi hormonu– gastryny, a ta z kolei pobudza gruczoły do wydzielania soku żołądkowego.
- wpływy jelitowe – pod wpływem treści pokarmowej przechodzącej do dwunastnicy zachodzi (na drodze nerwowej) pobudzanie lub hamowanie czynności żołądka.
JELITO CIENKIE
Jest najważniejszym odcinkiem przewodu pokarmowego; treść pokarmowa jest tu trawiona do składników prostych i wchłaniania do krwi.
Jelito cienkie wykonuje ruchy których zadaniem jest przemieszanie miazgi pokarmowej z sokami trawiennymi i przesuwanie treści wzdłuż jelita z odpowiednią prędkością. Skurcz błony mięśniowej jelita zapewnia trzy rodzaje ruchu jelita:
- wahadłowy
- robaczkowy (=perystaltyczny)
- rozdzielczy
W trawieniu treści wypełniającej jelito cienkie biorą udział:
- sok trzustkowy
- żółć
- sok jelitowy
SOK TRZUSTKOWY
Jest wydzieliną zewnętrzną trzustki która przez przewód trzustkowy dostaje się do dwunastnicy. W ciągu doby wydziela się około 2 litrów soku trzustkowego o pH 7,1-8,4 .
Sok trzustkowy zawiera:
trypsynogen – i chymotrypsynogen – nieaktywne enzymy proteolityczne (aktywowane do czynnych enzymów: trypsyny i chymotrypsyny przez enzym – enterokinazę wydzielaną przez błonę śluzową z dwunastnicy
Amelazę trzustkową – enzym rozkładający polisacharydy do disacharydów
Lipazę trzustkową – enzym hydrolizujący zemulgowane przez żółć tłuszcze roślinne i zwierzęce.
Hormonem mającym wpływ na wydzielanie soku trzustkowego jest sekretyna; sok trzustkowy wytwarzany jest w wyniku fazy nerwowej, miejscowej i jelitowej.
ŻÓŁĆ
Wytwarzana jest w wątrobie przez komórki wątroby (hepatocyty). W czasie trawienia pokarmu – żółć przewodami żółciowymi spływa z wątroby do dwunastnicy; w okresach pomiędzy trawieniem pokarmów żółć jest gromadzona w pęcherzyku żółciowym. W czasie opróżniania się żołądka i przedostanie się treści pokarmowej do dwunastnicy następuje obkurczanie się pęcherzyka żółciowego i spłynięcia porcji zagęszczonej w pęcherzyku żółciowym żółci do dwunastnicy.
Żółć wytwarzana jest w ilości około 0,5l na dobę; gromadzona w pęcherzyku żółciowym ulega kilkakrotnemu zagęszczeniu dzięki resorpcji wody. Jej pH waha się w granicach 5,0-8,0.
Najważniejszymi jej składnikami są:
- sole kwasów żółciowych
- barwniki żółciowe (bilirubina i biliwerdyna)
- cholesterol
- sole mineralne
Żółć nie jest enzymem. Jej rolą jest emulgowanie tłuszczu (rozbijanie go na drobne kuleczki), dzięki czemu ułatwia działanie lipazie trzustkowej.
SOK JELITOWY
Sok jelitowy jest wytwarzany przez gruczoły jelitowe znajdujące się w błonie śluzowej jelita cienkiego. Ma odczyn słabo zasadowy; jest wytwarzany w ilości 3-6l na dobę.
Enzymy trawienne soku jelitowego rozkładają związki znajdujące się w treści jelitowej do składników prostych, wchłanialnych.
W soku jelitowym występują:
- aminopeptydazy – rozkładają peptydy do aminokwasów
- amylaza jelitowa, maltaza, sacharaza i laktaza – enzymy rozkładające poli- i disacharydy do monosacharydy.
- lipaza – hydrofilizująca tłuszcze obojętne do kwasów tłuszczowych i glicerolu.
W jelicie cienkim zostaje zakończony proces trawienia węglowodanów, białek i tłuszczów. Złożone składniki odżywcze w wyniku procesu trawienia ulegają rozłożeniu na substancje proste (na cukry proste, aminokwasy oraz kwasy tłuszczowe i glicerol), wchłanialne przez kosmki jelitowe jelita cienkiego.
Wchłanianie polega na przetransportowaniu produktów trawienia przez błony komórek nabłonka jelitowego do naczyń włosowatych krwionośnych lub limfatycznych.
Rozróżnia się:
- transport bierny do którego zaliczamy:
* filtrację (przenikanie przez błonę rozpuszczalnika i ciała rozpuszczanego o średnicy mniejszej niż pory w błonie)
* dyfuzję (przebiega zgodnie z zasadą dążności do wyrównania stężeń)
* osmozę (polega na przenikaniu rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną w kierunku, gdzie jest go mniej, a więc w stronę bardziej stężonego roztworu)
- transport aktywny (transportowana substancja łączy się z odpowiednim przenośnikiem i dzięki temu może przenikać przez błonę)
W jelicie cienkim (gównie czczym) wchłaniana jest większość składników pokarmowych
JELITO GRUBE
W jelicie grubym zachodzą trzy zasadnicze procesy:
- wchłanianie wody zawartej w treści jelita grubego
- wchłanianie elektrolitów i witamin
- formowanie kału i czasowe magazynowanie niestrawionych produktów
Gruczoły błony śluzowej jelita grubego nie wytwarzają enzymów trawiennych; wytwarzają śluz. Jelito grube wykonuje podobne ruchy jak jelito cienkie. Wchłanianie dużych ilości wody z jelita grubego prowadzi do zagęszczenia nie strawionych, bądź nie wchłoniętych składników pożywienia, czyli do formowania kału.
Treść jelita grubego zawiera:
- wodę
- błonnik
- bakterie
- sole mineralne
- nie strawione resztki pokarmowe
- złuszczone komórki jelita cienkiego i grubego
- śluz
Możliwość wchłaniania witamin w jelicie grubym ma istotne znaczenie, ponieważ żyją w nim bakterie wytwarzające niektóre witaminy -> związki chemiczne niezbędne człowiekowi, a których sam nie potrafi zsyntetyzować.
METABOLIZM
Przenikanie materii (=metabolizm) to zespół reakcji biochemicznych, odbywających się w żywym organizmie, w wyniku których uzyskiwana energia umożliwia:
Życie (przemiana podstawowa)
Wykonywanie pracy (przemiana całkowita)
Na metabolizm składają się:
- procesy syntezy (=anabolizm) – polegające na tworzeniu się w organizmie związków bardziej złożonych z prostych (który organizm wytworzył z pobranych pokarmów) i przyswojeniu ich, czyli włączeniu w skład własnego ciała (=asymilacja)
- procesy rozpadu (=katabolizm) – polegające na rozszczepieniu substancji bardziej złożonych na proste (=dysymilacja) z wyzwoleniem energii zużytkowanej do czynności życiowych.