Цели на обучението

До края на този раздел ще можете да:

  • Опишете процеса на храносмилане
  • Детайлизирайте стъпките, свързани с храносмилането и усвояването
  • Определете елиминирането
  • Обяснете ролята на тънките и дебелите черва в усвояването

Получаването на храна и енергия от храната е многоетапен процес. За истинските животни първата стъпка е поглъщането, актът на приемане на храна. Това е последвано от храносмилане, усвояване и елиминиране. В следващите раздели всяка от тези стъпки ще бъде разгледана подробно.

Поглъщане

Големите молекули, открити в непокътната храна, не могат да преминат през клетъчните мембрани. Храната трябва да бъде разбита на по-малки частици, за да могат животните да използват хранителните вещества и органичните молекули. Първата стъпка в този процес е поглъщането. Поглъщането е процес на приемане на храна през устата. При гръбначните животни зъбите, слюнката и езикът играят важна роля в дъвченето (приготвянето на храната в болус). Докато храната се разгражда механично, ензимите в слюнката започват да обработват и химически храната. Комбинираното действие на тези процеси модифицира храната от големи частици до мека маса, която може да бъде погълната и може да премине по дължината на хранопровода.

Храносмилане и абсорбция

Храносмилане е механичното и химичното разграждане на храната на малки органични фрагменти. Важно е да се разграждат макромолекулите на по-малки фрагменти, които са с подходящ размер за абсорбиране през храносмилателния епител. Големите сложни молекули на протеини, полизахариди и липиди трябва да бъдат редуцирани до по-прости частици като обикновена захар, преди да могат да бъдат усвоени от храносмилателните епителни клетки. Различните органи играят специфични роли в храносмилателния процес. Диетата на животните се нуждае от въглехидрати, протеини и мазнини, както и от витамини и неорганични компоненти за хранителен баланс. Как се усвоява всеки от тези компоненти, се обсъжда в следващите раздели.

Въглехидрати

Усвояването на въглехидратите започва в устата. Слюнченият ензим амилаза започва разграждането на хранителните нишестета до малтоза, дизахарид. Тъй като болусът на храната пътува през хранопровода до стомаха, не се извършва значително усвояване на въглехидратите. Езофагусът не произвежда храносмилателни ензими, но произвежда лигавица за смазване. Киселата среда в стомаха спира действието на ензима амилаза.

Следващата стъпка от храносмилането на въглехидратите се извършва в дванадесетопръстника. Спомнете си, че химусът от стомаха навлиза в дванадесетопръстника и се смесва с храносмилателния секрет от панкреаса, черния дроб и жлъчния мехур. Панкреатичните сокове също съдържат амилаза, която продължава разграждането на нишестето и гликогена до малтоза, дизахарид. Дизахаридите се разграждат до монозахариди от ензимите, наречени малтази

, сукрази и лактази, които присъстват и в четката на границата на тънкочревната стена. Малтазата разгражда малтозата до глюкоза. Други дизахариди, като захароза и лактоза, се разграждат съответно от захараза и лактаза. Сукразата разгражда захарозата (или „трапезна захар“) до глюкоза и фруктоза, а лактазата разгражда лактозата (или „млечната захар“) до глюкоза и галактоза. Така произведените монозахариди (глюкоза) се абсорбират и след това могат да се използват по метаболитни пътища за усвояване на енергия. Монозахаридите се транспортират през чревния епител в кръвния поток, за да бъдат транспортирани до различните клетки в тялото. Стъпките при усвояването на въглехидратите са обобщени на фигура 15.16 и таблица 15.5.

храносмилателната
Фигура 15.16. Храносмилането на въглехидратите се извършва от няколко ензима. Нишестето и гликогенът се разграждат до глюкоза от амилаза и малтаза. Захарозата (трапезна захар) и лактозата (млечна захар) се разграждат съответно от захараза и лактаза.

Таблица15 .5 Смилане на въглехидратите Ензим, произведен от сайта на действие Субстрат, действащ върху крайни продукти
Слюнчена амилаза Слюнчените жлези Уста Полизахариди (нишесте) Дизахариди (малтоза), олигозахариди
Амилаза на панкреаса Панкреас Тънко черво Полизахариди (нишесте) Дизахариди (малтоза), монозахариди
Олигозахаридази Лигавица на червата; мембрана на четката Тънко черво Дизахариди Монозахариди (напр. Глюкоза, фруктоза, галактоза)

Протеин

Голяма част от храносмилането на протеини се извършва в стомаха. Ензимът пепсин играе важна роля в храносмилането на протеините, като разгражда непокътнатия протеин до пептиди, които са къси вериги от четири до девет аминокиселини. В дванадесетопръстника други ензими - трипсин, еластаза, и химотрипсин- действа върху пептидите, като ги намалява до по-малки пептиди. Трипсин еластазата, карбоксипептидазата и химотрипсинът се произвеждат от панкреаса и се освобождават в дванадесетопръстника, където действат върху химуса. По-нататъшното разграждане на пептидите до единични аминокиселини се подпомага от ензими, наречени пептидази (тези, които разграждат пептидите). По-конкретно, карбоксипептидаза, дипептидаза, и аминопептидаза играят важни роли за намаляване на пептидите до свободни аминокиселини. Аминокиселините се абсорбират в кръвния поток през тънките черва. Стъпките в смилането на протеини са обобщени на Фигура 15.17 и Таблица 15.6.

Фигура 15.17
Храносмилането на протеини е многоетапен процес, който започва в стомаха и продължава през червата.

Липиди

Храносмилането на липидите започва в стомаха с помощта на лингвална липаза и стомашна липаза. Въпреки това, по-голямата част от храносмилането на липидите се случва в тънките черва поради панкреатичната липаза. Когато химусът навлезе в дванадесетопръстника, хормоналните реакции предизвикват отделянето на жлъчка, която се произвежда в черния дроб и се съхранява в жлъчния мехур. Жлъчката подпомага усвояването на липиди, предимно триглицериди чрез емулгиране. Емулгирането е процес, при който големите липидни глобули се разбиват на няколко малки липидни глобули. Тези малки глобули са по-широко разпространени в химуса, вместо да образуват големи агрегати. Липидите са хидрофобни вещества: в присъствието на вода те ще се агрегират, за да образуват глобули, за да минимизират излагането на вода. Жлъчката съдържа жлъчни соли, които са амфипатични, което означава, че съдържат хидрофобни и хидрофилни части. По този начин, хидрофилната страна на жлъчните соли може да взаимодейства с вода от едната страна, а хидрофобната страна да се свързва с липидите от другата. По този начин жлъчните соли емулгират големи липидни глобули в малки липидни глобули.

Фигура 15.18.
Липидите се усвояват и абсорбират в тънките черва.

Витамини

Витамините могат да бъдат или водоразтворими, или разтворими в липиди. Мастноразтворимите витамини се абсорбират по същия начин като липидите. Важно е да се консумира известно количество диетични липиди, за да се подпомогне усвояването на липидоразтворимите витамини. Водоразтворимите витамини могат да се абсорбират директно в кръвта от червата.

Концепция в действие

Този уебсайт има преглед на храносмилането на протеини, мазнини и въглехидрати.

Кое от следните твърдения за храносмилателните процеси е вярно?

  1. Амилазата, малтазата и лактазата в устата усвояват въглехидратите.
  2. Трипсинът и липазата в стомаха усвояват протеина.
  3. Жлъчката емулгира липидите в тънките черва.
  4. Никаква храна не се абсорбира до тънките черва.

Елиминиране

Последната стъпка в храносмилането е премахването на неразграденото съдържание на храни и отпадъчните продукти. Несграденият хранителен материал попада в дебелото черво, където по-голямата част от водата се реабсорбира. Спомнете си, че дебелото черво също е дом на микрофлората, наречена „чревна флора“, която подпомага процеса на храносмилане. Полутвърдите отпадъци се преместват през дебелото черво чрез перисталтични движения на мускула и се съхраняват в ректума. Тъй като ректумът се разширява в отговор на съхранението на фекални вещества, той задейства невронните сигнали, необходими за създаване на желанието за елиминиране. Твърдите отпадъци се елиминират през ануса с помощта на перисталтични движения на ректума.

Често срещани проблеми с елиминирането

Диарията и запекът са едни от най-често срещаните здравословни проблеми, които засягат храносмилането. Запекът е състояние, при което изпражненията се втвърдяват поради излишното отстраняване на вода в дебелото черво. За разлика от това, ако достатъчно количество вода не се отстрани от изпражненията, това води до диария. Много бактерии, включително тези, които причиняват холера, засягат протеините, участващи във реабсорбцията на вода в дебелото черво и водят до прекомерна диария.

Повръщане

Емезисът или повръщането е елиминиране на храната чрез насилствено изхвърляне през устата. Често е в отговор на дразнител, който засяга храносмилателния тракт, включително, но не само, вируси, бактерии, емоции, гледки и хранително отравяне. Това насилствено изхвърляне на храната се дължи на силните контракции, произведени от стомашните мускули. Процесът на повръщане се регулира от медулата.

Обобщение

Диетата на животните трябва да бъде балансирана и да отговаря на нуждите на организма. Въглехидратите, протеините и мазнините са основните компоненти на храната. Някои основни хранителни вещества са необходими за клетъчната функция, но не могат да бъдат произведени от животинското тяло. Те включват витамини, минерали, някои мастни киселини и някои аминокиселини. Приемът на храна в повече от необходимите количества се съхранява като гликоген в черния дроб и мускулните клетки и в мастните клетки. Излишното съхранение в мазнини може да доведе до затлъстяване и сериозни здравословни проблеми. АТФ е енергийната валута на клетката и се получава от метаболитните пътища. Излишните въглехидрати и енергия се съхраняват като гликоген в организма.