Procesy trawienia i wchłaniania w układzie pokarmowym człowieka

Układ pokarmowy, Fizjologia, żołądek, Organy wewnętrzne, Wątroba, Jelita

Spożywane przez człowieka substancje odżywcze zawarte w pokarmie nie mogą zostać wykorzystane bezpośrednio w takiej postaci, w jakiej je zjadamy. Dlatego w naszym układzie pokarmowym zostają poddane działaniu czynników mechanicznych i chemicznych, dzięki którym ulegają rozłożeniu na substancje łatwe do wchłonięcia i późniejszego wykorzystania - do produkcji energii, wzrostu czy regeneracji.

Czynniki mechaniczne to: gryzienie i żucie, połykanie, mieszanie oraz przesuwanie pokarmu.

W jamie ustnej pokarm zostaje podzielony na małe kawałki i roztarty przez zęby. W żuciu biorą udział niektóre mięśnie twarzy, zęby, język, gruczoły ślinowe. W gryzieniu pokarmu biorą udział głównie dwa mięśnie: żwacz i skroniowy. Mięsień skrzydłowy wewnętrzny porusza żuchwą na boki, skrzydłowy zewnętrzny - do przodu, mięsień skroniowy - do tyłu. Skurcz mięśni policzkowych napina policzki i pozwala utrzymać pokarm w jamie ustnej. Ślina nawilża pokarm i ułatwia formowanie kęsów pokarmowych. Mogą one zostać teraz połknięte i stopniowo przesuwane przez gardło i przełyk.

Mięśnie twarzy biorące udział w żuciu pokarmu w jamie ustnej

W żołądku pokarm jest mieszany dzięki skurczom mięśni i przesuwany dalej do jelita cienkiego. Płynna treść pokarmowa, docierająca do jelita cienkiego podlega dalszemu mieszaniu i przesuwaniu dzięki ruchom jelita - wahadłowym, odcinkowym i perystaltycznym.

Ruchy odcinkowe polegają na równoczesnym skurczu mięśni okrężnych w różnych miejscach jelita, przy jednoczesnym rozkurczu mięśni podłużnych. Podczas ruchów wahadłowych następuje przewężenie jelita, które przesuwa się raz w jedną, raz w drugą jego stronę. Ruchy perystaltyczne spowodowane są skurczem mięśni okrężnych. Powstaje wówczas przewężenie, które przesuwa się wzdłuż jelita, powodując tzw. falę perystaltyczną. Ruchy robaczkowe są głównym czynnikiem przesuwania się treści pokarmowej od żołądka do odbytnicy.

Ruchy jelit  

Za pobudzenia mięśni odpowiedzialne są włókna układu przywspółczulnego i acetylocholina. Hamowanie ruchów perystaltycznych odbywa się pod wpływem włókien układu współczulnego oraz adrenaliny.

Proces trawienia, czyli chemicznego rozkładu spożywanych składników pokarmowych odbywa się dzięki enzymom trawiennym.

Procesy trawienia i enzymy trawienne

Enzymy trawienne należą do tzw. hydrolaz, czyli rozkładają związki złożone na proste z przyłączeniem wody. Działają na określone składniki pokarmowe - są dla nich specyficzne. Z tego względu można wyróżnić:

• peptydazy - enzymy trawiące białka (enzymy proteolityczne)

• amylazy - enzymy trawiące węglowodany (amylolityczne)

• lipazy - enzymy trawiące tłuszcze (lipolityczne)

• nukleazy - enzymy trawiące kwasy nukleinowe

Enzymy proteolityczne powodują rozszczepienie wiązań peptydowych. Z uwagi na swoje miejsce działania, dzielą się na egzopeptydazy (peptydazy) oraz endopeptydazy (proteazy). Do endopeptydaz należą: pepsyna, trypsyna, chymotrypsyna. Egzopeptydazy rozszczepiają wiązania peptydowe albo od końca karboksylowego – karboksypeptydazy lub od końca aminowego – aminopeptydazy.

Enzymy amylolityczne katalizują rozkład wiązań glikozydowych w węglowodanach. Należą do nich: amylaza rozkładająca skrobię i glikogen poprzez dekstryny (oligosacharydy) do maltozy; maltaza - rozkładająca maltozę na dwie cząsteczki glukozy; sacharaza - rozkładająca sacharozę na glukozę i fruktozę oraz laktaza - rozkładająca laktozę do glukozy i galaktozy.

Enzymy lipolityczne (lipazy) katalizują rozszczepienie wiązań estrowych w tłuszczach i powstanie kwasów tłuszczowych.

Nukleazy rozkładają kwasy nukleinowe - DNA - deoksyrybonukleazy, RNA - rybonukleazy. Końcowymi produktami rozkładu są: deoksyryboza lub ryboza, zasady purynowe i pirymidynowe oraz kwas ortofosforowy.

Enzymy wydzielane są i działają w określonych miejscach, środowisku o różnym pH (kwaśnym lub zasadowym) oraz w odpowiedniej dla nich temperaturze. Enzymy trawienne są wydzielane w jamie ustnej, żołądku i jelicie cienkim.

W jamie ustnej, dzięki ślinie, pH ma wartość około 7. Zostaje tu zapoczątkowane trawienie skrobi przez amylazę ślinową - zostaje ona rozłożona na dekstryny i maltozę.

Sok żołądkowy zawiera HCl, enzymy, sole mineralne, śluz i wodę. Dzięki obecności kwasu solnego pH żołądka wynosi około 1. Trawione są tu głównie białka. Wydzielany przez komórki główne pepsynogen zostaje uaktywniony przez działanie kwasu solnego do pepsyny. W żołądku wydzielana jest też renina (podpuszczka, chymozyna), która powoduje „ścinanie” białka mleka w nierozpuszczalną parakazeinę i zapoczątkowuje jej trawienie. W żołądku wydzielana jest też lipaza żołądkowa, ale jej działanie ogranicza się tylko do trawienia tłuszczu w postaci zemulgowanej, np. w mleku, śmietanie czy jajkach.

W jelicie cienkim treść pokarmowa stopniowo ulega alkalizacji do pH około 7-9 pod wpływem soku jelitowego i trzustkowego. Tutaj też strawieniu ulegają wszystkie składniki pokarmowe.

W jelicie grubym nie są wydzielane enzymy trawienne, ale dostający się tam jeszcze pokarm jest nadal trawiony pod wpływem jeszcze działających enzymów z jelita cienkiego.

Dokładne działanie poszczególnych enzymów zawiera poniższa tabela.

Etapy trawienia w przewodzie pokarmowym

 

Miejsce	Enzym	Co trawi
		substrat
Jama ustna	amylaza ślinowa - ptyalina	zapoczątkowuje trawienie skrobi
Żołądek	pepsyna	białka
Jelito cienkie	sok jelitowy	dwupeptydazy
		maltaza
		sacharaza
		laktaza
		nukleazy
	sok trzustkowy	endopeptydazy: trypsyna i chymotrypsyna
		egzopeptydazy
		lipaza trzustkowa
		amylaza trzustkowa
		nukleazy

 

W trawieniu substancji pokarmowych ogromną rolę odgrywają także:

• kwas solny, który aktywuje w żołądku nieczynny pepsynogen do pepsyny

• żółć, która emulguje tłuszcze i uaktywnia lipazę oraz zwiększa perystaltykę jelit i ułatwia wchłanianie tłuszczów

Wchłanianie produktów trawienia

Substancje, które powstają w wyniku trawienia są transportowane do naczyń krwionośnych lub limfatycznych. Wchłanianie odbywa się przede wszystkim na zasadzie aktywnego transportu i dyfuzji.

Najwięcej substancji wchłanianych jest w jelicie czczym, które dzięki obecności kosmków jelitowych ma ogromną powierzchnię chłonną.

Wchłanianie zachodzi:

• w jamie ustnej - wchłaniana jest nikotyna, alkohol, niektóre leki (nitrogliceryna), trucizny

• w żołądku - wchłania się alkohol, niektóre leki (salicylany), woda (trudniej)

• w jelicie cienkim - do naczyń krwionośnych kosmków jelita cienkiego wchłaniane są cukry proste (glukoza, galaktoza), aminokwasy, witaminy, sole mineralne i woda oraz część kwasów tłuszczowych; do naczyń limfatycznych kosmków jelita cienkiego wchłaniane są kwasy tłuszczowe

• w jelicie grubym - wchłaniana jest woda, niektóre witaminy i sole mineralne oraz alkohol i niektóre leki  

Transport i magazynowanie produktów trawienia

Produkty trawienia wchłonięte zostają do naczyń włosowatych jelit, które łącząc się ze sobą, tworzą żyłę wrotną. Uchodzi ona do wątroby, gdzie wchłonięte składniki ulegają wielu dalszym przemianom.

Wchłanianie i transport substancji

Glukoza stanowi substrat do syntezy nierozpuszczalnego w wodzie glikogenu, który stanowi magazyn glukozy w wątrobie. W miarę zapotrzebowania na glukozę, te zapasy są uruchamiane.

Kwasy tłuszczowe są częściowo przetwarzane w tłuszcze a częściowo wykorzystywane są do procesu oddychania wewnątrzkomórkowego.

Aminokwasy nie są u człowieka magazynowane, ale są zużywane do bieżącej produkcji białek. Nadmiar aminokwasów może być użyty jako materiał energetyczny (po dezaminacji).

Witaminy rozpuszczalne w tłuszczach magazynowane są w wątrobie.

Regulacja pracy układu pokarmowego

Podobnie jak i inne układy i narządy, również funkcjonowanie układu pokarmowego znajduje się pod kontrolą układu nerwowego i hormonalnego. Spożywanie pokarmu lub nie jedzenie jest regulowane przez ośrodek głodu i sytości.

Czynnikiem, który pobudza lub hamuje działanie tych ośrodków jest poziom glukozy we krwi. Po spożytym posiłku ilość glukozy we krwi wzrasta i pobudza ośrodek sytości, który sygnalizuje niechęć do jedzenia. Gdy stan ten trwa dłużej, poziom glukozy we krwi spada, co jest sygnałem dla ośrodka głodu, który wyzwala łaknienie. Sytuacje stresowe powodują uwalnianie glukozy z zapasów w wątrobie. Nie odczuwamy wówczas głodu.

Działanie ośrodka głodu i sytości

Układ hormonalny i nerwowy ma również wpływ na wydzielanie śliny i enzymów trawiennych. Wiele enzymów jest wydzielana w postaci nieczynnej a ich uaktywnienie następuje na drodze hormonalnej i nerwowej.

Wydzielanie śliny podlega regulacji nerwowej na drodze odruchowej - zetkniecie pokarmu z błoną śluzową jamy ustnej wyzwala wrodzoną reakcję wydzielania śliny.

Wydzielanie soków żołądkowych odbywa się pod wpływem układu nerwowego oraz hormonów. Wąchanie, próbowanie i myślenie o jedzeniu pobudza ośrodki w mózgu do stymulacji wydzielania soków. Ucisk pokarmu na ściany żołądka powoduje wydzielenie hormonu - gastryny, która również stymuluje wydzielanie soków żołądkowych.

Wydzielanie soków trzustkowych jest stymulowane przez hormon - sekretynę. Wydzielanie żółci jest stymulowane przez hormon - cholecystokininę. Działanie wybranych hormonów na układ pokarmowy ukazuje poniższa tabela.

Wpływ wybranych hormonów na układ pokarmowy

 

Hormon	Miejsce wydzielania	Narząd docelowy	Działanie	Czynnik stymulujący wydzielanie
gastryna	żołądek	żołądek	pobudza komórki główne żołądka do wydzielania pepsynogenu	rozciągnięcie ścian żołądka przez pokarm
sekretyna	dwunastnica	trzustka	stymuluje wydzielanie dwuwęglanu sodu	działanie kwaśnej treści pokarmowej na błonę śluzową dwunastnicy
		wątroba	stymuluje wydzielanie żółci
cholecystokinina	dwunastnica	trzustka	stymuluje wydzielanie enzymów trawiennych	obecność kwasów tłuszczowych i częściowo rozłożonych białek w dwunastnicy
		pęcherzyk żółciowy	stymuluje opróżnianie pęcherzyka żółciowego

 

Źródła rysunków:

1. Mięśnie twarzy biorące udział w żuciu: T. Weston Atlas anatomii, Wydawnictwo R. Kłuszyński, Kraków 1995

2. Pozostałe: Jolanta Kamecka-Krupa Poznać i oswoić. Biologia w gimnazjum. Wydawnictwo Edukacyjne, Kraków 2002