Химические процессы

Химические процессы  

  
 
 

Самые сложные  химические процессы протекают в  организме очень быстро. Так, например, такой сложный процесс, как переваривание (расщепление) в пищеварительном  аппарате белков до образования конечных продуктов этого переваривания  — аминокислот, продолжается всего лишь 3—4 часа. При этом расщепление протекает при температуре не выше 38° и в условиях кислой (желудок) или слабо щелочной, почти нейтральной (кишечник) реакции среды. 

Между тем такое  расщепление белков вне организма  возможно только при чрезвычайно кислой или щелочной реакции среды и при кипячении растворов белка в течение 48—72 часов.

Если же расщепление  белков вне организма проводится под воздействием желудочного и  кишечного соков, то этот процесс  протекает с такой же скоростью, как и в организме. Такие же явления наблюдаются и при расщеплении углеводов, жиров и других веществ, которые претерпевают в организме соответствующие химические превращения. 

Эти явления  дали основание сделать вывод, что  в пищеварительных соках содержатся какие-то особые вещества, которые во много тысяч раз ускоряют течение химических процессов. Дальнейшие исследования позволили не только обнаружить эти вещества, но даже выделить их в чистом виде. Эти вещества были названы ферментами. Оказалось, что ферменты содержатся во всех клетках организма. Было установлено также, что они резко ускоряют не только процессы расщепления, но и процессы синтеза веществ в организме.

Ферменты представляют собой особые белки. В состав многих ферментов, помимо белков, входят и другие вещества. Чаще всего этими веществами являются витамины. 

Существуют ферменты, которые способствуют расщеплению  или синтезу только белков; эти  ферменты не могут оказывать влияния  на расщепление или синтез жиров  и углеводов. Они называются белковыми ферментами, или протеазами. Наиболее важными из них являются: пепсин — содержащийся в желудочном соке, трипсин — обеспечивающий переваривание белков в кишечнике, катепсин, который находится главным образом внутри клеток, и др. 

Имеются ферменты, которые расщепляют или синтезируют только углеводы и не оказывают воздействия на белки и жиры. Эти ферменты называются карбогидразами. К ним относятся: амилаза — расщепляющая крахмал, мальтоза — расщепляющая мальтозу, сахараза — расщепляющая сахарозу, и т. д. Существуют также ферменты, которые расщепляют или синтезируют только жиры; они называются липазами. 

Переваривание пищи и ее усвояемость 

Пища подвергается в организме сложной переработке. Во рту она измельчается зубами и  смешивается со слюной, выделяемой слюнными железами. Пропитывание пищи слюной облегчает ее дальнейшее переваривание в желудке, так как слюна усиливает процесс выделения желудочного сока. Слюна содержит особые вещества — ферменты, которые ускоряют биохимические процессы, протекающие в организме, и в том числе процессы пищеварения. Один из ферментов слюны — птиалин способствует расщеплению крахмала на простые сахара. Так как пища находится во рту незначительное время, в сахар успевает превратиться только часть крахмала. 

Из ротовой  полости пища по пищеводу поступает в желудок (Рис. 1. Схема органов пищеварения). Процесс переваривания пищи в желудке состоит главным образом в расщеплении белков. В состав желудочного сока (выделяется железами, которые находятся в стенках желудка) входят соляная кислота и ферменты. Один из ферментов желудочного сока — пепсин — расщепляет сложные белки на более простые (альбумозы и пептоны). 
 

Из желудка  пища переходит в тонкие, а затем  в толстые кишки. Железы тонких кишок  также выделяют сок, в котором  содержатся ферменты. Кроме того, в верхний отдел тонких кишок, непосредственно прилегающий к желудку, или так называемую двенадцатиперстную кишку, из протока печени выливается желчь, а из протока поджелудочной железы — сок этой железы. Все эти пищеварительные соки и содержащиеся в них ферменты окончательно переваривают белки, жиры и углеводы. 

Некоторые продукты расщепления белков, жиров и углеводов, т. е. аминокислоты, глюкоза, глицерин и  жирные кислоты, а также поступающие  с пищей минеральные соли и  витамины всасываются ворсинками тонких кишок в кровь и лимфу, которыми и разносятся по всему организму. 

По количеству всосавшихся в кровь пищевых  веществ можно судить об усвояемости  отдельных продуктов и пищи в  целом. 

На усвояемость  пищевых веществ влияет состояние, в котором находятся органы пищеварения, а также состав пищи и способы ее кулинарной обработки. 

Углеводы хорошо усваиваются организмом при любом  составе пищи. Иначе обстоит дело с усвоением белков и жиров. Белки  животного происхождения усваиваются  организмом лучше, чем белки продуктов растительного происхождения. Так, например, белки мяса и молока используются на 96—98%; белки пшена — на 60—65%; белки смешанной пищи, т. е. пищи, состоящей из продуктов животного и растительного происхождения, — на 80—90%. Молочный жир усваивается организмом человека лучше, чем говяжий, а говяжий лучше, чем бараний. 

Большое значение для усвоения пищевых веществ  имеет также соотношение в  рационе питания белков, жиров  и углеводов. Целесообразно, чтобы  пища содержала жиров столько  же, сколько белков, а углеводов примерно в четыре раза больше. Для детей это соотношение пищевых веществ в рационах питания должно быть постоянным, так как иначе даже при достаточной калорийности пищи питание детей будет неполноценным. 

Неусвоенные организмом вещества и клетчатка из тонких кишок переходят в толстые. В толстых кишках происходит всасывание только воды. Таким образом, в толстых кишках из неусвоенных организмом веществ образуется уплотненная масса, которая выводится из организма. 

Работа органов пищеварения регулируется центральной нервной системой. 

Органы пищеварения  тесно связаны как со всем организмом, так и между собой. Поэтому  деятельность их протекает согласованно. Так, например, когда пища находится  во рту, непосредственно за выделением слюны выделяется и желудочный сок. 

Слюна и желудочный сок могут выделяться не только тогда, когда пища находится во рту или  попадает в желудок, но и при виде аппетитно приготовленных блюд, при  ощущении их запаха и даже при разговоре  о еде. Этот сок называется «запальным», или аппетитным, он очень важен для начала пищеварения. 

Вкусную, возбуждающую аппетит, пищу человек ест с удовольствием, а значит и с большой пользой  для здоровья. И. П. Павлов доказал, что  вкус пищи очень важен для нормального  процесса ее переваривания. Чем вкуснее пища, тем больше выделяется желудочного сока и тем интенсивнее протекает процесс пищеварения. 

Большое значение имеет и обстановка, в которой  происходит прием пищи. Помещение  столовой, обставленное со вкусом, чистые столы, посуда, приборы создают хорошее настроение и способствуют возбуждению аппетита. 

Для того чтобы  процесс пищеварения протекал нормально, нужно хорошо разжевывать пищу, есть не спеша. Поэтому важно, чтобы в  закусочных, столовых и кафе посетители не затрачивали много времени на ожидание обеда, завтрака или ужина. В этом отношении наиболее удобен способ самообслуживания потребителей, позволяющий значительно сократить время, которое ранее затрачивалось на подачу пищи официантами. 

Метки: питание

Пищеварительные ферменты

Буланов Ю.Б., врач 
 

Строительный  материал для мышц и энергию, необходимую  для жизнедеятельности, организм получает исключительно из пищи[1]. Получение  энергии из пищи - вершина эволюционного  механизма потребления энергии. В процессе переваривания пища превращается в составные элементы, которые могут быть использованы организмом.  

При высоких  физических нагрузках потребность  в пищевых веществах может  быть настолько велика, что даже здоровый желудочно-кишечный тракт  не способен будет обеспечить организм достаточным количеством пластического и энергетического материала. В связи с этим, возникает противоречие между потребностью организма в пищевых веществах и способностью желудочно-кишечного тракта эту потребность удовлетворить.  

Попробуем рассмотреть  способы решения этой проблемы.  

Для того, чтобы  понять, каким образом лучше всего  повысить переваривающую способность  желудочно-кишечного тракта, необходимо сделать краткий экскурс в  физиологию.  

В химических преобразованиях  пищи самую важную роль играет секреция пищеварительных желез. Она строго координирована. Пища, передвигаясь по желудочно-кишечному тракту, подвергается поочередному воздействию различных пищеварительных желез.  

Понятие “пищеварение”  неразрывно связано с понятием пищеварительных  ферментов. Пищеварительные ферменты – это узкоспециализированная часть ферментов, основная задача которых - расщепление сложных пищевых веществ в желудочно-кишечном тракте до более простых, которые уже непосредственно усваиваются организмом.  

Рассмотрим основные компоненты пищи:

Углеводы 

Простые углеводы сахара (глюкоза, фруктоза) переваривания  не требуют. Они благополучно всасываются  в ротовой полости, 12-и перстной кишке и тонком кишечнике.  

Сложные углеводы - крахмал и гликоген требуют переваривания (расщепления) до простых сахаров.  

Частичное расщепление  сложных углеводов начинается уже  в ротовой полости, т.к. слюна содержит амилазу - фермент, расщепляющий углеводы. Амилаза слюны L-амилаза, осуществляет лишь первые фазы распада крахмала или гликогена с образованием декстринов и мальтозы. В желудке действие слюнной L -амилазы прекращается из-за кислой реакции содержимого желудка (рН 1,5-2,5). Однако в более глубоких слоях пищевого комка, куда не сразу проникает желудочный сок, действие слюнной амилазы некоторое время продолжается и происходит расщепление полисахаридов с образованием декстринов и мальтозы.  

Когда пища попадает в 12-и перстную кишку, там осуществляется самая важная фаза превращения крахмала (гликогена), рН возрастает до нейтральной  среды и L -амилаза максимально активизируется. Крахмал и гликоген полностью распадаются до мальтозы. В кишечнике мальтоза очень быстро распадается на 2 молекулы глюкозы, которые быстро всасываются.

Дисахариды. 

Сахароза (простой  сахар), попавшая в тонкий кишечник, под действием фермента сахарозы быстро превращается в глюкозу и фруктозу.  

Лактоза, молочный сахар, который содержится только в  молоке, под действием фермента лактозы.  

В конце концов, все углеводы пищи распадаются на составляющие их моносахариды (преимущественно глюкоза, фруктоза и галактоза), которые всасываются кишечной стенкой и затем попадают в кровь. Свыше 90% всосавшихся моносахаридов (главным образом глюкозы) через капилляры кишечных ворсинок попадают в кровеносную систему и с током крови доставляются прежде всего в печень. В печени большая часть глюкозы превращается в гликоген, который откладывается в печеночных клетках.  

Итак, теперь мы с вами знаем, что основными ферментами, расщепляющими углеводы, являются амилаза, сахароза и лактоза. Причем более 90% удельного веса занимает амилаза. поскольку большая часть потребляемых нами углеводов являются сложными, то и амилаза соответственно - основной пищеварительный фермент, расщепляющий углеводы (сложные).

Белки 

Белки пищи не усваиваются  организмом, пока они не будут расщеплены в процессе переваривания пищи до стадии свободных аминокислот. Живой организм обладает способностью использовать вводимый с пищей белок только после его полного гидролиза в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, из которых затем в клетках организма строятся свойственные для данного вида специфические белки.  

Процесс переваривания  белков и является многоступенчатым.  

Ферменты, расщепляющие белки называются “протиолитическими”. Примерно 95-97% белков пищи (те, что подверглись  расщеплению) всасываются в кровь в виде свободных аминокислот.  

Ферментный аппарат  желудочно-кишечного тракта расщепляет пептидные связи белковых молекул  поэтапно, строго избирательно. При  отсоединении от белковой молекулы одной  аминокислоты получается аминокислота и пептид. Затем от пептида отщепляется еще одна аминокислота, затем еще и еще. И так до тех пор, пока вся молекула не будет расщеплена до аминокислот.