Пищеварение в желудке – процесс, в результате которого пища, которую мы поглощаем, меняет свою форму на такую, которую наш организм способен усвоить. После определенных физических явлений и процессов, а также химических реакций, которым способствуют пищеварительные соки, питательные вещества изменяются так, чтоб организм смог беспрепятственно всасывать их и далее использовать при обмене веществ. Переваривание пищи может происходить в то время, как она перемещается по органам желудочно-кишечного тракта.
Основными компонентами правильного и здорового рациона питания ученые считают всего три основных класса химических соединений: белки, углеводы (также сахар) и жиры, а именно липиды. Рассмотрим их подробнее.
Углеводы
Эти вещества присутствуют в виде крахмала в растительной пище. Пищеварение в желудке и кишечнике способствует процессу превращения углеводов в глюкозу, а она, в свою очередь, запасается в виде гликогена, то есть полимера, и далее используется организмом. Отдельная молекула крахмала считается очень крупным полимером, который образуется из множества молекул глюкозы. Стоит отметить, что крахмал в сыром виде сформирован в гранулах. Они должны быть разрушены для того, чтобы предоставить возможность данному веществу превратиться в глюкозу. Именно приготовление пищи и способствует разрушению гранул содержащегося в ней крахмала.
Необходимо также знать о том, что часть пищевых продуктов содержит углеводы в особой форме дисахаридов. Это простые сахара, лактоза, а также сахароза, тростниковый сахар. Пищеварение в желудке превращает эти вещества в еще более простые соединения – моносахариды, которые не особо нуждаются в переваривании.
Белки
Они представлены различными полимерами, которые образовываются из двадцати разных видов аминокислот. После переваривания , формируются свободные аминокислоты как конечные продукты. Промежуточными продуктами переваривания белковой пищи являются полипептиды, пептоны и дипептиды.
Жиры
Это достаточно простые соединения, которые в результате процессов пищеварения и переваривания превращаются в жирные кислоты и глицерин.
Физические процессы
Где находится желудок, мы все знаем, а вот какие физические процессы протекают в нашем организме – не всегда. Основой пищеварения считается измельчение пищи, которое происходит при ее пережевывании и при ритмических сокращениях кишечника и желудка. Такие воздействия помогают пище измельчиться и тщательно перемешать все ее частицы с пищеварительными соками, которые выделяются в кишечнике, в желудке и во рту. Более того, сокращения стенок пищеварительного тракта обеспечивают постоянное продвижение пищи по его отделам. Все эти движения постоянно регулируются и контролируются нервной системой.
Химические реакции
Пищеварение в желудке невозможно вообразить без химических реакций внутри нашего организма. Их основой является распад углеводов, жиров и белков, а именно – гидролиз, который осуществляется определенным набором ферментов. Питательные вещества расщепляются во время гидролиза на мелкие частицы, которые усваиваются в организме. Данный процесс осуществляется достаточно быстро из-за воздействия ферментов, которые содержатся в желудочном, а также других пищеварительных соках.
Источниками энергии для организма человека являются белки, жиры, углеводы которые составляют 90% сухого веса всего питания и поставляют 100% энергии. Все три питательных вещества обеспечивают энергию (измеряется в калориях), но количество энергии в 1 грамме вещества различно:
- 4 килокалории в грамме углеводов или белков;
- 9 килокалорий в грамме жира.
В грамме жира в 2 раза больше энергии для организма чем в грамме углеводов и белков.
Эти питательные вещества также различаются в том, как быстро они поставляют энергию. Углеводы поставляются быстрее, а жиры медленнее.
Белки, жиры, углеводы перевариваются в кишечнике, где они разбиваются на основные единицы:
- углеводы в сахаре
- белки в аминокислотах
- жиры в жирных кислотах и глицерине.
Организм использует эти базовые единицы для создания веществ, которые необходимы для выполнения основных жизненных функций (в том числе другие углеводы, белки, жиры).
Виды углеводов
В зависимости от размера молекулы углеводов могут быть простыми или сложными.
- Простые углеводы: различные виды сахаров, таких, как глюкоза и сахароза (столовый сахар), являются простыми углеводами. Это маленькие молекулы, поэтому они быстро поглощается организмом и являются быстрым источником энергии. Они быстро увеличивают уровень глюкозы в крови (уровень сахара в крови). Фрукты, молочные продукты, мед и кленовый сироп содержат большое количество простых углеводов, которые обеспечивают сладкий вкус в большинстве конфет и пирожных.
- Сложные углеводы: эти углеводы состоят из длинных строк простых углеводов. Поскольку сложные углеводы большие молекулы, они должны быть разбиты на простые молекулы прежде, чем они могут быть поглощены. Таким образом, они, как правило, обеспечивают энергию для организма более медленно, чем простые, но все же быстрее, чем белок или жир. Это потому что они перевариваются медленнее, чем простые углеводы, и меньше шансов быть преобразованными в жир. Они также повышают уровень сахара в крови более медленными темпами и на более низких уровнях, чем простые, но для более длительного времени. Сложные углеводы включают крахмал и белки, которые имеются в продуктах пшеницы (хлеб и макаронные изделия), другие зерновые (рожь и кукуруза), бобы и корнеплоды (картофель).
Углеводы могут быть:
- рафинированными
- нерафинированными
Рафинированные – обработанные, волокна и отруби, а также многие из витаминов и минералов, которые они содержат удалены. Таким образом в процессе метаболизма обрабатываются эти углеводы быстро и обеспечивают мало питания, хотя они содержат примерно столько же калорий. Рафинированные продукты часто обогащенные, то есть витамины и минералы добавляются искусственно, чтобы повысить питательную ценность. Диета с высоким содержанием простых или рафинированных углеводов, как правило, повышают риск ожирения и диабета.
Нерафинированные углеводы из растительных продуктов. В них углеводы содержатся в виде крахмала и клетчатки. Это такие продукты как картофель, цельное зерно, овощи, фрукты.
Если люди потребляют больше углеводов, чем они нуждаются, организм хранит некоторые из этих углеводов в клетках (как гликоген), а остальные преобразует в жир. Гликоген является сложным углеводом для преобразования в энергию и хранится в печени и мышцах. Мышцы используют гликоген энергию в периоды интенсивных упражнений. Количество углеводов, хранящихся как гликоген, может обеспечить калориями на день. Несколько других тканей тела хранят сложные углеводы, которые не могут быть использованы как источник энергии для организма.
Гликемический индекс углеводов
Гликемический индекс углеводов представляет значение, как быстро их потребление повышает уровень сахара в крови. Диапазон значений от 1 (самое медленное усвоение) до 100 (быстрое, индекс чистой глюкозы). Однако, как быстро на самом деле повышается уровень зависит от продуктов, попадающих в организм.
Гликемический индекс, как правило, ниже для сложных углеводов, чем для простых углеводов, но есть исключения. Например, фруктоза (сахар в плодах) имеет незначительное влияние на уровень сахара в крови.
На гликемический индекс влияет технология обработки и состав продовольствия:
- обработка: обработанные, нарезанные или мелко молотые продукты, как правило, имеют высокий гликемический индекс
- тип крахмала: различные виды крахмала поглощаются по-разному. Крахмал картофельный переваривается и сравнительно быстро впитывается в кровь. Ячмень переваривается и поглощается гораздо медленнее.
- содержание волокна: больше клетчатки пища, тем труднее это переварить. Как следствие сахар более медленно всасывается в кровь
- спелость фруктов: зрелые плоды, больше сахара в нем и чем выше его гликемический индекс
- содержание жира или кислоты: содержит больше жира или кислоты пищи, медленно перевариваются и медленно ее сахара всасываются в кровь
- приготовление пищи: как готовится пища может повлиять на то как быстро всасывается в кровь. Как правило, приготовление пищи или измельчение пищи увеличивает его гликемический индекс, поскольку после процесса приготовления пищи их легче переваривать и усваивать.
- другие факторы: процессы питания организма варьируется от человека к человеку, как быстро влияют углеводы на преобразование в сахар и всасывание. Насколько хорошо пережевана пища и как быстро глотается важно.
Гликемический индекс некоторых продуктов
| Продукты | Состав | Индекс |
| Фасоль | Семена фасоли | 33 |
| Чечевица красная | 27 | |
| Соя | 14 | |
| Хлеб | Ржаной хлеб | 49 |
| Белый | 69 | |
| Цельная пшеница | 72 | |
| Зерновые культуры | Все отруби | 54 |
| Кукурузные хлопья | 83 | |
| Овсяная каша | 53 | |
| Запыхаться риса | 90 | |
| Измельченные пшеница | 70 | |
| Молочные | Молоко, мороженое и йогурт | 34 – 38 |
| Фрукты | Яблоко | 38 |
| Банан | 61 | |
| Мандарин | 43 | |
| Апельсиновый сок | 49 | |
| Клубника | 32 | |
| Зерно | Ячмень | 22 |
| Коричневый рис | 66 | |
| Белый рис | 72 | |
| Макаронные изделия | - | 38 |
| Картофель | Мгновенное пюре (через блендер) | 86 |
| Пюре | 72 | |
| Сладкое пюре | 50 | |
| Закуски | Кукурузные чипсы | 72 |
| Печенье овсяное | 57 | |
| Картофельные чипсы | 56 | |
| Сахар | Фруктоза | 22 |
| Глюкоза | 100 | |
| Мед | 91 | |
| Сахар-рафинад | 64 |
Гликемический индекс важный параметр, потому что углеводы повышают сахар в крови, если быстро (с высоким гликемическим индексом) то увеличивается уровень инсулина. Увеличение инсулина может привести к низкому уровню сахара в крови (гипогликемия) и голоду, который, как правило, потребляет лишние калории и набирает вес.
Углеводы с низким гликемическим индексом не сильно увеличивают уровень инсулина. В результате люди чувствуют себя сытыми дольше после еды. Потребление углеводов с низким гликемическим индексом также приводит к более здоровому уровню холестерина и снижает риск ожирения и диабета у людей с диабетом, риск осложнений из-за диабета.
Несмотря на связь между продуктами с низким гликемическим индексом и улучшением здоровья, использование индекса для выбора продуктов не приводит автоматически к здоровому питанию.
Например, высокий гликемический индекс у картофельных чипсов и некоторых конфет не выбор здорового питания, но некоторые пищевые продукты с высоким гликемическим индексом содержат ценные витамины и минералы.
Таким образом, гликемический индекс следует использовать только в качестве общего руководства для выбора продуктов.
Гликемическая нагрузка продуктов
Гликемический индекс показывает, как быстро углеводы в пище всасываются в кровь. Он не включает количество углеводов в пище, которые имеют важное значение.
Гликемическая нагрузка, относительно новый термин, включает гликемический индекс и количество углеводов в пище.
Продукты питания, такие как морковь, бананы, арбуз или хлеб из муки грубого помола, могут иметь высокий гликемический индекс, но содержат сравнительно мало углеводов и, таким образом, у них низкая гликемическая нагрузка продуктов. Такие продукты имеют незначительное влияние на уровень сахара в крови.
Белки в продуктах
Белки состоят из структуры, называемой аминокислоты и образуют сложные образования. Поскольку белки являются сложными молекулами, организм занимает больше времени, чтобы впитать их. В результате они гораздо медленный и долгий источник энергии для организма человека, чем углеводы.
Существуют 20 аминокислот. Организм человека синтезирует некоторые из компонентов в организме, но он не может синтезировать 9 аминокислот - называемые незаменимые аминокислоты. Они должны употребляться в рационе питания. Каждый нуждается в 8 из этих аминокислот: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валина. Младенцы также нуждаются в 9 аминокислоте — гистидине.
Процент белка, который организм может использовать для синтеза незаменимых аминокислот варьируется. Организм может использовать 100% белка в яйце и высокий процент из белков молока и мяса, но может использовать немного меньше половины белка из большинства овощей и зерновых.
Организм любого млекопитающего нуждается в белке для обслуживания и замены тканей росте. Белок обычно не используется как источник энергии для организма человека. Однако если организм не получает достаточного количества калорий из других питательных веществ или из жира, хранящихся в организме, белок используется для энергии. Если больше белка чем необходимо, организм преобразует белок и сохраняет его компоненты как жир.
Живое тело содержит большое количество белка. Белок, главный строительный блок в организме и является основным компонентом большинства клеток. Например, мышцы, соединительная ткань и кожа все построено из белка.
Взрослые должны съесть около 60 граммов белка в день (1,5 грамм на килограмм веса или 10-15% от общего числа калорий).
Взрослым, которые пытаются развить мышцы нужно немного больше. Детям также необходимо белка больше потому, что они растут.
Жиры
Жиры являются сложными молекулами, состоящими из жирных кислот и глицерина. Организм нуждается в жирах для роста и как источник энергии для организма. Жир также используется для синтеза гормонов и других веществ, необходимых для деятельности органа (например, простагландины).
Жиры медленный источник энергии, но наиболее энергоэффективный вид пищи. Каждый грамм жира поставляет телу около 9 калорий, более чем вдвое больше, чем поставляемые белки или углеводы. Жиры — эффективная форма энергии и тело хранит излишки энергии как жир. Организм откладывает избыточный жир в брюшной полости (сальниковый жир) и под кожу (подкожный жир), чтобы использовать, когда требуется больше энергии. Тело может также изъять избыток жира из кровеносных сосудов и из органов, где он может блокировать поток крови и из поврежденных органов, что часто вызывает серьезные расстройства.
Жирные кислоты
Когда организм нуждается в жирных кислотах, он может сделать (синтезировать) некоторые из них. Некоторые кислоты, называемые незаменимые жирные кислоты, не могут быть синтезированы и должны потребляться в рационе питания.
Незаменимые жирные кислоты составляют около 7% жира, потребляемого в нормальной диете и около 3% от общего количества калорий (около 8 грамм). Они включают линолевую и линоленовую кислоты, которые присутствуют в некоторых растительных маслах. Эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты, которые являются жирными кислотами необходимы для развития мозга и могут быть синтезированы из линолевой кислоты. Однако они также присутствуют в некоторых морских рыбных продуктах, которые являются более эффективным источником.
Где находится жир?
|
Тип жира |
Источник |
| Мононенасыщенные | Авокадо, оливковое масло
Арахисовое масло |
| Полиненасыщенные | Рапс, кукуруза, соя, подсолнечник и многие другие жидкие растительные масла |
| Насыщенные | Мясо, особенно говядины
Жирное молочные продукты, такие как цельное молоко, сливочное масло и сыр Кокосовое и пальмовое масла Искусственно гидрогенизированные растительные масла |
| Омега-3 жирные кислоты | Льняное семя
Озерная форель и некоторых глубоководных рыб, таких как скумбрия, лосось, сельдь и тунец Зеленые листовые овощи Грецкие орехи |
| Омега-6 жирные кислоты | Растительные масла (в том числе подсолнечника, сафлора, кукуруза, хлопковое и соевого масла)
Рыбий жир Яичные желтки |
| Транс-жиры | Коммерчески запеченные продукты, такие, как печенье, крекеры и пончики
Картофель фри и другие жареные продукты Маргарин Картофельные чипсы |
Линолевая и арахидоновая кислоты состоят из омега-6 жирных кислот.
Линоленовой кислота, эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты представляют омега-3 жирные кислоты.
Питание, богатое омега-3 жирными кислотами может снизить риск атеросклероза (включая заболевание коронарной артерии). Озерная форель и некоторые глубоководные рыбы содержат большое количество Омега-3 жирных кислот.
Необходимо потреблять достаточное количество омега-6 жирных кислот
Виды жиров
Существуют различные виды жиров
- мононенасыщенные
- полиненасыщенные
- насыщенные
Употребление насыщенных жиров увеличивает уровень холестерина и риск атеросклероза. Продукты, полученные от животных обычно содержат насыщенные жиры, которые, как правило, твердые при комнатной температуре. Жиры, полученных из растений обычно содержат мононенасыщенные или полиненасыщенные жирные кислоты, которые, как правило, жидкие при комнатной температуре. Исключением являются пальмовое и кокосовое масло. Они содержат больше насыщенных жиров, чем другие растительные масла.
Транс-жиры (транс-жирные кислоты) — другая категория жира. Они искусственные и формируются путем добавления атомов водорода (гидрирования) мононенасыщенных или полиненасыщенных жирных кислот. Жиры могут полностью или частично быть гидрогенизированные (насыщенные атомами воды). Основным источником питания транс-жиров является частично гидрогенизированные растительные масла в коммерчески подготовленных продуктах. Потребление транс-жиров может негативно повлиять на уровень холестерина в организме и может способствовать риску атеросклероза.
Жиры в питании
- жир должен быть ограничен и составлять менее 30% от общего количества ежедневных калорий (или менее 90 грамм в день)
- насыщенные жиры должны употребляться ограниченно до 10%.
Когда потребление жиров сокращается до 10% или меньше от общего количества ежедневных калорий, уровень холестерина резко уменьшается.
Углеводы, белки и жиры представляют основные источники энергии для человека необходимой для жизнедеятельности и их качество имеет важное значения для здоровья.
Некоторые полагают, что углеводы, жиры и белки всегда полностью усваиваются организмом. Многие думают, что абсолютно все присутствующие на их тарелке (и, конечно, подсчитанные) калории поступят в кровь и оставят свой след в организме. На самом деле все обстоит иначе. Давайте рассмотрим усвоение каждого из макронутриентов по отдельности.
Переваривание (усвоение)
– это совокупность механических и биохимических процессов, благодаря которым поглощаемая человеком пища преобразуется в вещества, необходимые для функционирования организма.
Процесс переваривания обычно начинается уже во рту, после чего пережеванная пища попадает в желудок, где подвергается различным биохимическим обработкам (в основном на данном этапе обрабатывается белок). Продолжается процесс в тонком кишечнике, где под воздействием различных пищевых ферментов происходит превращение углеводов в глюкозу, расщепление липидов на жирные кислоты и моноглицериды, а белков – на аминокислоты. Все эти вещества, всасываясь через стенки кишечника, попадают в кровь и разносятся по всему организму.
Усвоение макронутриентов
Всасывание макронутриентов не длится часами и не растягивается на все 6,5 метров тонкой кишки. Усвоение углеводов и липидов на 80%, а белков – на 50% осуществляется на протяжении первых 70 сантиметров тонкого кишечника.
Усвоение углеводов
Усвоение различных типов происходит по-разному, так как они имеют различную химическую структуру . Для визуализации этой разницы и принципов переваривания основные этапы для простых и сложных углеводов представлены в инфографике ниже.
| Как и почему отличается скорость усвоения различных углеводов? |
Высокий гликемический индекс продукта означает, что в результате его переваривания подъём уровня глюкозы в крови будет значительным. Низкий гликемический индекс продукта указывает, что его усвоение организмом изменит содержание глюкозы в крови незначительно.
| Диета, основанная на продуктах питания с низким ГИ, является крайне эффективной для людей с сахарным диабетом. |
Для того чтобы определить гликемический индекс продукта, берется порция, содержащая 50 г или 25 г подлежащего усвоению углевода (т. е. вычитаются все неусваиваемые углеводы в продукте). Эти продукты предлагаются обычно группе из 8-10 человек, которые не ели со вчерашнего дня (т. е. соблюдали ночной пост). Замеры уровня сахара в крови (методом пробы крови из пальца) делаются с интервалами в 15-30 минут в течение двух часов.
Результаты замеров позволяют воспроизвести график (см. картинку), на котором вся площадь под полученной кривой отражает общий рост уровня сахара в крови. Эта величина делится на число, полученное от стандарта (глюкоза или белый хлеб), и умножается на 100 для получения процентной величины.
На графике вы можете видеть, как продукты с различным значением ГИ изменяют уровень глюкозы (гликемию) в крови после употребления. У завтрака с высокий гликемическим индексом — высокий пик подъема уровня глюкозы, у завтрака с низким ГИ — кривая более пологая.
Важно отметить, что пик гликемии наступает примерно в одно и то же время для всех видов углеводов, вне зависимости от того, сложен или прост состав их молекулы.
Таким образом, популярные понятия быстрых и медленных углеводов не являются корректными.
Множество исследований показало, что в первоначальной теории скорость попадания глюкозы в кровь была ошибочно принята за скорость переваривания, действительно отличающуюся у разных углеводов.
За последние три десятилетия исследователи измерили гликемический индекс нескольких тысяч продуктов.
Важно понимать, что гликемический индекс не является постоянной величиной . Его значение зависит от ряда параметров: происхождение, сорт и разновидность продукта (для злаковых, фруктов), степень созревания (для фруктов), термическая и гидротермическая обработка, вид переработки продукта (дробление, измельчение до муки), а также индивидуальные особенности организма каждого человека и другие факторы.
Гликемический индекс определенных продуктов может также зависеть от того, с чем эти продукты употребляются . Оливковое масло или что-то кислое, например, уксус или лимонный сок, могут замедлить превращение крахмала в сахар и таким образом снизить гликемический индекс.
| Смотреть только на какой-то один параметр не имеет смысла - необходимо комплексно рассматривать картину. |
«Некоторые продукты (например, морковь, арбуз) имеют высокий ГИ, но их стандартная порция содержит так мало углеводов, что влияние на уровень сахара в крови незначительно. Другие (например, сладкая газировка) имеют умеренный ГИ, поскольку содержат достаточное количество фруктозы, которая имеет относительно незначительное влияние на уровень сахара в крови. Но они при этом могут содержать большое количество глюкозы, которая повышает уровень сахара», – предупреждает доктор Франк Ху, профессор питания и эпидемиологии в Гарвардской школе общественного здравоохранения.
Помимо ГИ для регуляции уровня глюкозы в крови диетологами было предложено также учитывать и гликемическую нагрузку продуктов (ГН) .
Гликемическая нагрузка (ГН) принимает в расчет и ГИ продукта, и количество углеводов в нём. Нередко у продуктов с высоким ГИ будет маленькая ГН. Формула подсчета ГН:
Пример:
- Кабачки готовые (ГИ=75). ГН = 75*4,9/100 = 3,68.
- Бублик пшеничный (ГИ=72). ГН = 72*58,5/100=42,12.
Шкала уровней ГН:
- ГН≤10 - минимальный уровень;
- ГН = 11-19 - умеренный уровень;
- ГН ≥20 - повышенный.
В последние годы в научной среде появилось мнение о необходимости пересмотра оценки ГИ.
Исследования показывают, что ГИ и ГН не являются достаточно надежными критериями для выбора углеводосодержащих продуктов, так как не позволяют с высокой точностью оптимизировать уровень глюкозы при составлении рациона.
Гликемический индекс продуктов и похудение
Есть достаточное количество научных данных о том, что системы питания, основанные на употреблении продуктов с низким ГИ, могут положительно влиять на снижение веса. Биохимических механизмов, которые в этом участвуют, множество, но назовем наиболее актуальные для нас:
- Продукты с низким ГИ вызывают большее чувство сытости, нежели продукты с высоким ГИ.
- После употребления продуктов с высоким ГИ поднимается уровень инсулина, который стимулирует всасывание глюкозы и липидов в мышцы, жировые клетки и печень, параллельно приостанавливая расщепление жиров. Как следствие, уровень глюкозы и жирных кислот в крови падает, и это стимулирует голод и новый прием пищи.
- Продукты с разными ГИ по-разному влияют на расщепление жиров во время отдыха и во время спортивных тренировок. Глюкоза из продуктов с низким ГИ не так активно откладывается в гликоген, но зато во время тренировок гликоген не так активно сжигается, что указывает на повышенное использование жиров для этой цели.
| Почему цельная пшеница предпочтительнее пшеничной муки? |
- Чем продукт более измельчен (в основном относится к зерновым), тем выше ГИ продукта.
Различия между пшеничной мукой (ГИ 85) и зерном пшеницы (ГИ 15) попадают под оба этих критерия. Это значит, что уровень глюкозы в крови после употребления муки вырастает более резко, чем после употребления цельного зерна, например, булгура или полбы.
| Почему мы рекомендуем свеклу и другие овощи с высоким ГИ? |
- Чем больше в продукте содержится клетчатки, тем ниже его ГИ.
- Количество углеводов в продукте не менее важно, чем ГИ.
Свекла – это источник углеводов с более высоким содержанием клетчатки, чем мука. Несмотря на то что у нее высокий гликемический индекс, у нее низкое содержание углеводов, т. е. более низкая гликемическая нагрузка. В данном случае , несмотря на то, что ГИ у нее такой же, как и у зернового продукта, количество глюкозы, поступившее в кровь, будет намного меньше. Когда мы сравниваем цельные культуры с переработанными, важно не забывать обо всех микро- и фитонутриентах, которые присутствуют в натуральных продуктах и которых нет в полученных промышленным способом.
Переваривание и всасывание белков
Переваривание белков начинается в желудке. Пепсин гидролизует 10 - 15% белков пищи. Эндопептидазы (трипсин, химотрипсин) расщепляют белки до полипептидов; экзопептидазы отщепляют аминокислоты. Под влиянием эндо- и экзопептидаз панкреатического сока и ферментов щеточной каемки эритроцитов полипептиды и олиго- пептиды расщепляются до аминокислот, которые транспортируются через мембрану в цитозоль клеток эпителий. Часть олиго- пептидов подвергается внутримембранному перевариванию, расщепляясь до аминокислот, часть поступает в цитозоль и расщепляется пептидазами цитозоля.
Около 50 - 60% расщепленных белков пищи всасываются слизистой оболочкой двенадцатиперстной кишки, около 30% - остальными участками тонкой кишки. У новорожденного ребенка многие неизмененные белки всасываются путем эндоцитоза. Между микроворсинками цитолемма ин- вагинируется, образуя удлиненные канальцы, куда поступают белки, затем от этих канальцев отшнуровываются микровезикулы. Некоторые из этих белков перерабатываются лизосомными ферментами, другие выделяются из клетки в неизмененном виде, например, иммуноглобулины.
Переваривание и всасывание жиров
Под влиянием панкреатических липаз эмульгированные жиры расщепляются до желчных кислот, холестерина, лизолецитина, глицерола и жирных кислот с длинными, средними и короткими цепями. Последние два вида соединений всасываются клетками в неизменном виде. Остальные образуют с желчными кислотами смешанные мицеллы (микрочастицы, в которых находятся в кишечнике жирные кислоты и моноглицериды), которые контактируют с цитолем- мой энтероцита в промежутках между микроворсинками, после чего содержимое мицелл переносится через мембрану. В гладком эндоплазматическом ретикулуме энтероцитов происходит ресинтез жиров, которые в комплексе Гольджи, соединяясь с липопротеинами, образуют липопротеины очень низкой плотности и хиломикроны, выделяющиеся из клетки в расширенные межклеточные пространства и поступающие через базальную мембрану в соединительную ткань, откуда они проникают в лимфатические капилляры ворсинок.
Переваривание и всасывание углеводов
Под влиянием a-ами- лазы слюнных желез, панкреатической амилазы, ферментов щеточной каемки, связанных с мембраной (амилаза, глюкозидаза, дисахаридазы, сахараза, мальтаза, изомальтаза, лактаза), полисахариды расщепляются в конечном итоге на глюкозу, галактозу и фруктозу. Около 60% углеводов пищи составляет растительный крахмал. Всасываются лишь моносахариды. В двенадцатиперстной кишке происходит очень быстрый гидролиз крахмала под действием панкреатической амилазы. Расщепление до моносахаридов осуществляют олигосахаразы, локализованные на поверхности микроворсинок щеточной каемки.
Различные участки тонкой кишки по-разному участвуют во всасывании: жиры всасываются преимущественно в верхней половине тонкой кишки, белки - в средней трети, вода - в подвздошной кишке. Окончательное переваривание пищи и всасывание продуктов происходит по мере продвижения пищевых масс в направлении от двенадцатиперстной кишки в подвздошную кишку и далее, в слепую кишку. Движение пищевых масс осуществляется благодаря сокращению циркулярного и продольного мышечных слоев и стенок тонкой кишки. Выделяют два вида движений тонкой кишки: перистальтические и маятнико- образные. Перистальтика в виде сократительных волн возникает в начальных отделах тонкой кишки, затем эти волны пробегают до слепой кишки. При этом пищевые массы перемешиваются с кишечным соком (это ускоряет процесс переваривания) и продвигаются в сторону толстой кишки. При маятникообраз- ных движениях мышечные слои тонкой кишки то сокращаются на коротком участке, то расслабляются. При этом пищевые массы передвигаются в просвете кишки то в одном, то в другом направлениях. В результате происходит интенсивное перемешивание пищевых масс.
Любой живой организм питается органической пищей, которая разрушается в пищеварительной системе и участвует в клеточном метаболизме. И для такого вещества, как белок, переваривание означает полное расщепление до составляющих его мономеров. Это значит, что основной задачей пищеварительной системы является разрушение вторичной, третичной или доменной структуры молекулы, а затем отщепление аминокислот. Позже будут разнесены кровеносной системой по клеткам организма, где будут синтезированы новые белковые молекулы, необходимые для жизнедеятельности.
Ферментативное расщепление белка
Белок — сложная макромолекула, пример биополимера, состоящего из множества аминокислот. А некоторые белковые молекулы состоят не только из аминокислотных остатков, но и из углеводных или липидных структур. Ферментативные или транспортные белки и вовсе могут содержать ион металла. Чаще прочих в пище присутствуют белковые молекулы, которые содержатся в мясе животного. Это также сложные фибриллярные молекулы с длинной аминокислотной цепочкой.
Для расщепления белков в пищеварительной системе имеется набор ферментов протеолиза. Это пепсин, трипсин, хемотрипсин, эластаза, гастриксин, химозин. Окончательное переваривание белков происходит в тонком кишечнике под действием пептид-гидролаз и дипептидаз. Это группа ферментов, которые разрушают пептидную связь у строго специфичных аминокислот. Это значит, что для разрушения пептидной связи между остатками аминокислоты серина нужен один фермент, а для расщепления связи, образованной треонином, — другой.
Ферменты переваривания белков делятся на виды в зависимости от строения их активного центра. Это сериновые, треониновые, аспартильные, глютаминовые и цистеиновые протеазы. В структуре своего активного центра они содержат определенную аминокислоту, из-за которой получили свое название.
Что происходит с белком в желудке?
Многие ошибаются, говоря, что желудок является главным органом пищеварения. Это распространенное заблуждение, так как переваривание пищи частично наблюдается уже в ротовой полости, где разрушается небольшая часть углеводов. Здесь же происходит их частичное всасывание. Но основные процессы пищеварения и вовсе протекают в тонком кишечнике. При этом, несмотря на наличие пепсина, химозина, гастриксина и соляной кислоты, переваривания белков в желудке не происходит. Эти вещества под действием протеолитического и соляной кислоты денатурируют, то есть теряют свою особую пространственную структуру. Также под действием химозина створаживается белок молока.
Если выразить процесс переваривания белка в процентах, то в желудке происходит примерно 10 % разрушения каждой белковой молекулы. Это значит, что в желудке ни одна аминокислота от макромолекулы не отрывается и не всасывается в кровь. Белок лишь набухает и денатурирует, чтобы увеличить количество доступных мест для работы протеолитических ферментов в двенадцатиперстной кишке. Это значит, что под действием пепсина молекула белка увеличивается в объеме, обнажая больше пептидных связей, на которые затем присоединяются протеолитические ферменты панкреатического сока.
Переваривание белка в двенадцатиперстной кишке
После желудка обработанная и тщательно измельченная пища, смешанная с желудочным соком и подготовленная к дальнейшим этапам пищеварения, попадает в двенадцатиперстную кишку. Это участок пищеварительного тракта, расположенный в самом начале тонкого кишечника. Здесь происходит дальнейшее расщепление молекул под действием панкреатических ферментов. Это более агрессивные и более активные вещества, способные дробить длинную полипептидную цепочку.
Под действием трипсина, эластазы, химотрипсина, карбоксипептидаз А и В происходит расщепление молекулы белка на множество более мелких цепей. По сути, после прохождения двенадцатиперстной кишки переваривание белков в кишечнике только начинается. И если выразить в процентах, то после обработки пищевого комка белки перевариваются примерно на 30-35 %. Полная их «разборка» до составляющих мономеров будет проведена в тонком кишечнике.
Итоги панкреатического пищеварения белков
Переваривание белков в желудке и двенадцатиперстной кишке — это подготовительный этап, который нужен для дробления макромолекул. Если в желудок поступает белок с длиной цепочки в 1000 аминокислот, то на выходе из двенадцатиперстной кишки получится, к примеру, 100 молекул с 10 аминокислотами в каждой. Это гипотетическая цифра, так как эндопептидазы, указанные выше, не делят молекулу на равные участки. В образовавшейся массе будут присутствовать молекулы с длиной цепочки и 20 аминокислот, и 10, и 5. Это значит, что процесс дробления является хаотичным. Его цель — максимальное упрощение работы экзопептидаз в тонком кишечнике.
Пищеварение в тонком кишечнике
Для любого высокомолекулярного белка переваривание — это полное его разрушение до составляющих первичную структуру мономеров. И в тонком кишечнике под действием экзопептидаз достигается разложение олигопептидов на отдельные аминокислоты. Олигопептидами называются упомянутые выше остатки крупной белковой молекулы, состоящие из небольшого количества аминокислот. Их расщепление сопоставимо по энергетическим затратам с синтезом. Потому переваривание белков и углеводов — это энергоемкий процесс, как и само всасывание полученных аминокислот эпителиальными клетками.
Пристеночное пищеварение
Пищеварение в тонком кишечнике называется пристеночным, так как оно протекает на ворсинках — складках кишечного эпителия, где сконцентрированы ферменты экзопептидазы. Они присоединяются к молекуле олигопептида и гидролизуют пептидную связь. При этом для каждого типа аминокислоты существует свой фермент. То есть на разрыв связи, образованной аланином, нужен фермент аланин-аминопептидаза, глицина — глицин-аминопептидаза, лейцина — лейцин-аминопетидаза.
Из-за этого белковое переваривание занимает много времени и требует большого количества пищеварительных ферментов разных типов. За их синтез отвечает поджелудочная железа. Ее функция страдает у пациентов, злоупотребляющих алкоголем. Но нормализовать недостаток ферментов, принимая фармакологические препараты, практически невозможно.
