Расщепление белков в тонком кишечнике. Ферменты пищеварения Ферменты тонкой кишки

Тонкий кишечник является самым первым и самым длинным отдела ЖКТ, который расположен за желудком. Его окончание – это подвздошная кишка. Главной функцией тонкой кишки является всасывание жидкости с различными полезными веществами, которые попадают вместе с пищей и растворяются в ней.

Что такое ферменты

Организм человека не вырабатывает самостоятельно пищеварительные ферменты , так как они поступают в него, когда человек кушает сырую пищу или в виде специальных биодобавок. Только в поджелудочной железе вырабатываются такие ферменты, но они не активизируются в самом желудке, а только в 12-перстной кишке при условии, что в ней сохраняется слабощелочной баланс.

И поэтому, если у человека нарушен кислотно – щелочной баланс, то и ферменты тонкого кишечника работать не будут .

Бытует мнение, что соляная кислота, которая находится в желудочном соке, помогает расщеплять белок. Но это заблуждение, так как данная кислота не расщепляет его, а только превращает пепсиноген в более активную форму под названием пепсин. Это фермент, который расщепляет белок и начинает активно работать в ЖКТ.

Что же делать, если в тонком кишечнике не функционирует фермент и происходит его нехватка? Какие ферменты необходимы организму человека, и как их восполнять с помощью полезной пищи и биологических добавок?

Ферменты пищевого характера работают в ЖКТ, а поджелудочной железы в 12 –перстной кишке . Такие ферменты работают в достаточно большом диапазоне и поэтому сохраняют свою активность по всему желудочному тракту. А вот панкреатин является ферментом поджелудочной железы, которые работает в щелочной среде узкого спектра действия и разрушается при попадании в кислую среду желудка.

Нехватка ферментов, которые нужны для стабильной работы ЖКТ может привести к возникновению различных заболеваний, таких как:

• артрит;
• катаракта;
• сахарный диабет;
• остеопороз;
• почечная недостаточность;
• увеличение поджелудочной железы.

Как восполнить запас ферментов в организме?

Какие ферменты назначают при сниженной кислотности и других проблемах? Если наблюдается снижение кислотности, то врач назначает такой препарат как соляная кислота, которая улучшит процесс переваривания белка . Но лучше всего добиться положительного результата с помощью пищевых ферментов, чтобы не давать нагрузок на почки, так как в анализе мочи может обнаружиться кислая реакция, которая может быть связана с приемом диетических добавок или злоупотребления кислой едой.

При увеличенной кислотности принимают соли кальция. Но иногда они имеют негативный эффект, так как превращаются в соли щавелевой кислоты, способствующие развитию артрита и других суставных заболеваний костей. Корректировка ферментов в организме может производиться с помощью сырой пищи с большим содержанием данных веществ.

Также недостаток ферментов может привести к таким симптомам как:

• Увеличение температуры тела (лихорадка).
• Увеличение поджелудочной железы. Обычно это бывает у людей, которые едят часто переваренную пищу, в которой погибли все полезные элементы.
• Плохой анализ мочи.
• Увеличение числа белых кровяных телец в крови.

Ферменты, которые переваривают белки, обладают существенным лечебным эффектом при заболевании таких органов как глаза, почки, уши. Они являются первой и очень важной линией обороны организма.

При резком снижении веса необходимо убрать из меню все продукты, которые содержат пурин , так как кислая среда желудочного сока разрушает такие элементы как липаза и амилаза, что приводит к неудовлетворительному перевариванию жиров. Панкреатит является следствием большого содержания пурина в организме, а это наноси непоправимый вред почкам.

Существует более 50 тысяч кишечных ферментов, из которых науке известны только 3 тысячи. Каждый энзим выполняет конкретную функцию, запуская определенную биологическую реакцию. В любом ферменте, в его составе, содержатся аминокислоты, которые ускоряют происходящие в кишечнике процессы, в частности, пищеварение. При нехватке этих веществ происходят сбои, например, начинается гниение белков в кишечнике. Это приводит к проблемам с пищеварением, влекущим за собой дефицитные состояния, вздутие и запоры.

Роль в организме пищеварительных ферментов кишечника

Кишечные ферменты выполняют множество функций:

• пищеварительную;
• транспортную;
• биологическую;
• выводящую.

С помощью этих полезных веществ выполняются следующие действия:

• происходит ферментация (брожение);
• продуцируется энергия;
• поглощается кислород;
• повышается защита против инфекций;
• ускоряется ранозаживление;
• подавляются воспалительные процессы;
• поставляются и усваиваются питательные вещества в клетках;
• выводятся токсины;
• расщепляются (эмульгируют) жиры;
• регулируется уровень холестерина;
• рассасываются тромбы;
• регулируется секреция гормонов;
• замедляются процессы старения.

Роль ферментов в организме человека.

Но для выполнения этих функций ферментам нужны помощники – коэнзимы. Они существуют вне клеточной структуры, но возможно их выделение и всасывание для пополнения запасов организма полезными микроэлементами. Основная часть кишечных катализаторов биореакций производится в поджелудочной железе.

Принцип действия

Работоспособность энзимов поддерживается в определенном температурном диапазоне, в среднем – при 37°С. Они воздействуют на различные вещества, преобразуя их субстрат. Под воздействием коэнзимов происходит ускорение разрыва одних химсвязей в молекуле с созданием других и подготовки их к выделению и всасыванию клетками организма, компонентами крови.

При благоприятных условиях ферменты не изнашиваются, поэтому после выполнения своей задачи приступают к следующей. Теоретически участие в метаболических процессах может происходить бесконечно. Основные направления, в которых работают ферменты:

• анаболизм или синтез сложных соединений из простых веществ с созданием новых тканей;
• катаболизм или обратный процесс, вызывающий распад сложных субстратов в более простые вещества.

Важнейшей функцией энзимов является обеспечение стабильного пищеварения, в результате которого компоненты пищи расщепляются, подготавливаются к ферментации, выделению и всасыванию. Процесс проходит в несколько этапов:

1. Пищеварение запускается в ротовой полости, где находятся ферменты слюны (алимазы), расщепляющие углеводы.
2. После попадания в желудок срабатывает протеаза для разрушения протеинов.
3. При перемещении пищи в тонкий кишечник к процессу присоединяется липаза для расщепления жиров. Одновременно амилаза окончательно преобразует углеводы.

Следовательно, 90% всего пищеварительного процесса происходит в кишечнике, где организм осуществляет всасывание ценных компонентов, которые поступают в кровоток через миллионы тонкокишечных ворсинок.

Виды

Существует 6 международных классов ферментов:

• оксидоредуктазы – ускоряют окислительные реакции;
• трансферазы – переносят ценные компоненты;
• гидролазы – ускоряют реакции разрыва сложных связей с участием молекул воды;
• лиазы – убыстряют процесс разрушения неводных соединений;
• изомеразы – отвечают за реакцию взаимопревращения в одной молекуле;
• лигазы – регулируют реакции соединения двух разных молекул.

Каждый класс энзимов имеет подклассы и 3 группы:

1. Пищеварительные, которые работают в ЖКТ и регулируют процессы переработки питательных веществ с дальнейшим поглощением в системный кровоток. Фермент, который выделяется и эмульгирует в тонкокишечном отделе и поджелудочной, называют панкреатическим.
2. Пищевые или растительные, которые поступают с пищей.
3. Метаболические, которые отвечают за ускорение процессов внутриклеточного обмена.

Кишечные ферменты – это группа, которая подразделяется на 8 категорий:

1. Алимазы, содержащиеся в слюне, поджелудочной и кишечнике. Фермент расщепляет углеводы на простые сахара для облегчения поглощения в кровь.
2. Протеазы, которые продуцируются поджелудочной и слизистой желудка. Ими наполняются секреты желудка и кишечника. Задача – переваривание белка, стабилизация микрофлоры ЖКТ.
3. Липазы, вырабатываемые поджелудочной, но находящиеся в желудочном секрете. Задача гидролитических ферментов – расщепление и усвоение жиров.
4. Целлюлазы – расщепляющий волокна клетчатки материал.
5. Мальтаза – преобразование сложных молекул сахара в глюкозу, которая лучше усваивается.
6. Лактаза – разрушение лактозы.
7. Фитаза – универсальный помощник пищеварения, особенно при синтезе витаминов группы В.
8. Сахараза – расщепление сахара.

Дефицит

При любых нарушениях среды, например, повышении или понижении температуры, происходит разрушение ферментных веществ, нарушается их эмульгирование с другими компонентами еды. В результате пища недостаточно переваривается, что провоцирует сбои в работе ЖКТ. В итоге развиваются:

• болезни печени, желчного пузыря, поджелудочной железы;
• диспепсические расстройства в виде отрыжки, изжоги, повышенного газообразования и метеоризма;
• сильные головные боли;
• нерегулярность стула, вплоть до хронических запоров;
• повышение восприимчивости к любым инфекциям;
• недостаточность эндокринной системы;
• ожирение, т. к. не разлагается жир.

Причины

Регулярное и правильное питание человека – залог нормальной работоспособности организма.

Переедание и перекусы “на ходу” могут спровоцировать нарушение выработки ферментов.

Содержимое желудка поступает в кишечник, а именно в двенадцатиперстную кишку. Она является отделом тонкой кишки (тонкого кишечника), в состав которой также входит тощая кишка (2-2,5м длиной) и подвздошная кишка (2,5-3,2м).

Двенадцатиперстная кишка является самой толстой при длине 25-30 см. На ее внутренней поверхности находится множество ворсинок, а в подслизистом слое - небольшие железы, секрет которых расщепляет белки и углеводы.

В полости двенадцатиперстной кишки располагается главный проток поджелудочной железы и общий желчный проток, здесь на пищу воздействует поджелудочный сок, желчь, а также кишечный сок. Именно здесь углеводы, жиры и белки перевариваются так, чтобы они могли быть усвоены организмом.

Сок поджелудочной железы

Поджелудочный сок также называют панкреатическим от латинского "pancreas" - поджелудочная железа. Она является второй по величине железой у человека длиной в 15 - 22см, весом - 60 - 100г. В ее состав входит две железы - экзокринная, синтезирующая 500 - 700 мл панкреатического сока, и эндокринная - вырабатывающая гормоны.

Панкреатический сок является прозрачной бесцветной жидкостью со щелочной реакцией с рН 7,8 - 8,4. Он начинает продуцироваться спустя 2-3 мин после потребления пищи, и продолжается этот процесс 6 - 14 часов. Самое длительное сокоотделение вызывает прием жирной пищи.

Ферменты сока поджелудочной железы

Расщепляющий белки фермент трипсин синтезируется клетками железы в неактивной форме (трипсиноген), делает его активным фермент кишечного сока энтерокиназа, в результате чего трипсин расщепляет белки до аминокислот.

Фермент липаза преобразует жиры в глицерин и жирные кислоты, его активность усиливает желчь.

В поджелудочном соке содержится также фермент амилаза, расщепляющий крахмал до дисахаридов, и мальтаза, преобразующая дисахариды в моносахариды.

Ферментный состав поджелудочного сока обусловлен характером . Установлено, что богатый жирами рацион увеличивает активность липазы в поджелудочном соке. Систематическое употребление углеводной пищи повышает активность амилазы, белковой пищи - фермента протеазы.

Таким образом, сок поджелудочной железы нейтрализует кислое содержимое в двенадцатиперстной кишке и расщепляет жиры, углеводы, белки, нуклеиновые кислоты посредством полостного пищеварения.

Желчь в пищеварении

Большая роль в отводится печени, самой крупной в организме железы. Она синтезирует и секретирует желчь, которая накапливается в желчном пузыре. Его объем составляет примерно 40 мл, но желчь здесь содержится концентрированная - темная с зеленоватым оттенком из-за большого количества желчных кислот и пигментов. По концентрации она превосходит печеночную желчь в 3-5 раз, поскольку из нее постоянно всасываются минеральные соли, вода и ряд других веществ.

Начинает поступать желчь в двенадцатиперстную кишку спустя 5-10 минут после приема пищи и завершается, когда последняя порция покидает желудок. Желчь останавливает действие желудочного сока, его ферментов.

Функции желчи:

• приводит в активное состояние фермент липазу, расщепляющий жиры;
• смешивается с жирами, образуя эмульсию и улучшая таким образом их расщепление, поскольку многократно повышается поверхность соприкосновения жиро­вых частиц с ферментами;
• принимает участие во всасывании жирных кислот;
• повышает выработку панкреатического сока;
• активизирует перистальтику (моторику) кишечника.

Нарушения в синтезе желчи либо в ее поступлении в кишечник вызывают проблемы при переваривании и всасывания жиров.

В составе желчи содержатся жирные кислоты, жиры, желчный пигмент билирубин, холестерин, лецитин, муцин (слизь), мыла и неорганические соли.

Реакция желчи является слабощелочной. В сутки объем выделяемой желчи у взрослого человека составляет 500 - 1000 мл, довольно внушительное количество.

Кишечный сок

Внутренняя оболочка тонкого кишечника содержит специальные железы, вырабатывающие и секретирующие кишечный сок. Он дополняет своим действием процесс .

Кишечный сок является бесцветной жидкостью, мутноватой от примесей слизи и эпителиальных клеток. Он обладает щелочной реакцией и в его составе находится комплекс пищеварительных ферментов - свыше 20-ти (аминопептидаз, дипептидаз и т.д).

Виды пищеварения в тонком кишечнике

В кишечнике выделяют 2 вида пищеварения: полостное и пристеночное. Полостное пищеварение осуществляется ферментами в полости органа, пристеночное - ферментами, которые локализуются на слизистой внутренней поверхности тонкой кишки, причем здесь концентрация ферментов значительно выше. Этот вид пищеварения в тонком кишечнике также называется контактным или мембранным.

Контактное пищеварение (ферменты лактаза, мальтаза, сахараза) расщепляет дисахариды до моносахаридов и мелкие пептиды до аминокислот. Питательные вещества, измельченные в кишке в результате действия желчи и панкреатического сока, проникают в плотную кайму, образованную ворсинками кишечных клеток, куда крупные молекулы, а тем более бактерии не способны попасть.

В эту же зону клетки кишечника выделяют ферменты, и питательные вещества разделяются до элементарных составляющих - аминокислот, жирных кислот, моносахаридов, которые затем всасываются. Оба процесса - расщепления и всасывания в кровь осуществляются в рамках лимитированного пространства и довольно часто являют собой один взаимосвязанный процесс.

Всасывание в тонком кишечнике

Кишечник в состоянии всасывать за 1 час 2 - 3 л жидкости, которая содержит пищевые вещества, растворенные в ней. Это возможно благодаря большой общей всасывающей поверхности кишечника, значительному количеству складок и выпячиваний слизистой - ворсинок, в том числе, из-за особой структуры выстилающих кишечник эпителиальных клеток.

Поверхность этих клеток покрыта тончайшими нитевидными отростками (микроворсинками). Одна клетка содержит от 1600 до 3000 микроворсинок, внутри которых находятся микроканальцы. Ворсинки и в особенности микроворсинки расширяют всасывающую поверхность слизистой кишечника до громадной величины - 500 м2.

В результате процесса всасывания в тонком кишечнике полученные пищевые вещества проникают в кровь, но не в общий кровоток, иначе человек умер бы после первого же приема пищи. Вся кровь, которая направляется от желудка и от кишечника, накапливается в воротной вене и движется в печень, поскольку при расщеплении пищи образуются не только полезные соединения, но и побочные продукты - токсины, которые выделяются кишечной микрофлорой, лекарства и яды, содержащиеся в продуктах при уровне современной экологии. Кроме того, попадание сразу питательных компонентов в общее кровяное русло превзошло бы все допустимые пределы.

Печень не зря иначе именуют биохимической лабораторией организма, поскольку здесь обеззараживаются вредные соединения, кроме того, регулируется жировой, белковый и углеводный обмены.

Степень интенсивности работы печени определяется расходуемой энергией: при весе в 1,5 кг она потребляет 1/7 часть энергии организма. В течение одной минуты сквозь печень проходит фактически 1,5 литра крови, причем в сосудах органа содержится до 20% от общего объема крови.

В завершении процесса пищеварения в тонком кишечнике непереваренные остатки пищи из подвздошной кишки через клапан (сфинктер) попадают , где продолжается этот процесс.

Ферменты тонкого кишечника, а их более 20, принимают участие в процессе пищеварения. Они перерабатывают пищу до состояния питательных веществ, которые затем усваиваются организмом и поступают в кровоток. Тонкий кишечник представляет собой длинную трубку (2-4 м), которая является частью пищеварительного тракта и соединяет желудок и толстый кишечник. В ней наиболее активно протекают процессы переваривания пищи. Здесь всасывается большая часть витаминов, минералов, жиров и немного воды. Мышечные сокращения, называемые перистальтикой, заставляют двигаться пищу к толстому кишечнику.

Функционально и анатомически он делится на 3 отдела:

• двенадцатиперстная кишка;
• тощая кишка;
• подвздошная.

Двенадцатиперстная кишка является первым и самым коротким участком, ее длина составляет примерно 25 см. Пища попадает в нее из желудка через мышечный сфинктер. Сюда выходят протоки от поджелудочной железы и желчного пузыря. В этой части происходит всасывание железа. Тощая и подвздошная кишки образуют многочисленные петли. Здесь всасываются сахара, аминокислоты и жирные кислоты. В последнем отделе кишечника поглощаются витамин В12 и желчные кислоты.

Внутреннее строение

На протяжении всей длины стенка органа имеет 3 оболочки:

• наружную серозную (брюшина);
• среднюю мышечную, состоящую из 2 слоев;
• внутреннюю слизистую с подслизистым слоем.

Внутренний слой с подслоем имеют складки. Слизистая оболочка снабжена выростами (ворсинками), имеющими тесный контакт с поступающей пищей. Между ними расположены длинные углубления или крипты, которые секретируют кишечный сок. У их основания имеются специальные клетки, вырабатывающие антибактериальный фермент лизоцим. Особые бокаловидные клетки выделяют слизь, участвующую в пищеварении и помогающую продвижению жидкого содержимого желудка (химуса).

Виды веществ и их действие

В двенадцатиперстной кишке вырабатывается щелочная жидкость, которая нейтрализует кислоту в желудочном соке, помогая тем самым обеспечивать оптимальное значение рН от 7 до 9. Это необходимое условие для продуктивной работы ферментов. Все ферменты, вырабатываемые в тонком кишечнике, образуются в эпителии слизистой оболочки или на конах ворсинок и входят в состав кишечного сока. Они делятся по типу субстрата, на который влияют. Различают следующие ферменты:

• протеаза и пептидаза расщепляют белки до аминокислот;
• липаза превращает жиры в жирные кислоты;
• карбогидразы расщепляют углеводы, такие как крахмал и сахар;
• нуклеаза превращает нуклеиновые кислоты в нуклеотиды;
• гидролазы расщепляют большие молекулы на меньшие по размеру в просвете кишечника.

Многие ферменты попадают в кишечник из поджелудочной железы и желчного пузыря. Панкреатические ферменты, которые он принимает – это липаза, трипсин и амилаза. Трипсин расщепляет белки на более короткие полипептиды, липаза превращает жиры и масла в жирные кислоты и глицерол, амилаза превращает амилозу (крахмал) в мальтозу. Поступающая желчь эмульгирует жиры и позволяет более эффективно работать кишечной липазе, которая менее активна, чем липаза поджелудочной железы.

ARVE Ошибка: id and provider shortcodes attributes are mandatory for old shortcodes. It is recommended to switch to new shortcodes that need only url

Под влиянием этих соединений белки, жиры и углеводы распадаются на более мелкие молекулы. Но они еще не полностью расщеплены. Далее на них воздействуют кишечные ферменты. К ним относятся:

• сахараза, превращающая сахарозу в глюкозу и фруктозу;
• мальтаза, которая расщепляет мальтозу до глюкозы;
• изомальтаза, которая воздействует на мальтозу и изомальтозу;
• лактаза, которая разлагает лактозу;
• кишечная липаза, способствующая расщеплению жиров;
• пептидазы, разрушающие пептиды до простых аминокислот.

Образовавшиеся простые молекулы всасываются в кровь с помощью ворсинок в тощей и подвздошной кишке.

Покинув желудок, пища подвергается действию панкреатического сока, кишечного сока и желчи.

В тонком кишечнике белки должны полностью расщепляться

Сок поджелудочной железы содержит проферменты - трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидазы, проэластазу. Проферменты в просвете кишечника активируются до трипсина, химотрипсина, карбоксипептидаз и эластазы, соответственно, способом ограниченного протеолиза. Указанные ферменты осуществляют основную работу по перевариванию белков.

В кишечном соке активны дипептидазы и аминопептидазы. Они заканчивают переваривание белков.

Триписин, химотрипсин, эластаза являются эндопептидазами. Карбоксипептидазы и аминопептидазы - экзопептидазы.

Регуляция кишечного пищеварения

В кишечнике под влиянием соляной кислоты, поступающей из желудка в составе пищевого комка, начинается секреция гормона секретина, который с током крови достигает поджелудочной железы и стимулирует выделение жидкой части панкреатического сока, богатого карбонат-ионами (HCO 3 -). В результате рН химуса повышается до 7,0-7,5.

Благодаря работе желудочных ферментов в химусе имеется некоторое количество аминокислот, вызывающих освобождение холецистокинина-панкреозимина. Он стимулирует секрецию другой, богатой проферментами, части поджелудочного сока, и секрецию желчи.

Нейтрализация кислого химуса в двенадцатиперстной кишке происходит также при участии желчи. Формирование желчи (холерез) идет непрерывно, не прекращаясь даже при голодании.

Механизм активации трипсина.

Синтезируемый в поджелудочной железе трипсиноген в двенадцатиперстной кишке подвергается частичному протеолизу под действием фермента энтеропептидазы, секретируемой клетками кишечного эпителия. От профермента отделяется гексапептид (Вал-Асп-Асп-Асп-Асп-Лиз), что приводит к формированию активного центра трипсина.

Трипсин специфичен к пептидным связям, образованным с участием карбоксильных групп лизина и аргинина. может осуществлять аутокатализ, то есть превращение последующих молекул трипсиногена в трипсин, также он активирует остальные протеолитические ферменты панкреатического сока - химотрипсиноген, проэластазу, прокарбоксипептидазу.

Параллельно трипсин участвует в переваривании пищевых липидов, активируя фермент переваривания фосфолипидов - фосфолипазу А 2 , и колипазу фермента липазы, отвечающей за гидролиз триацилглицеролов.

Химотрипсин

Механизм активации химотрипсина.

Образуется из химотрипсиногена при участии трипсина и промежуточных, уже активных, форм химотрипсина, которые выстригают два дипептида из цепи профермента. Три образованных фрагмента удерживаются друг с другом посредством дисульфидных связей.

Фермент специфичен к пептидным связям, образованным с участием карбоксильных групп фенилаланина, тирозина и триптофана.

Эластаза

Активируется в просвете кишечника трипсином из проэластазы. Гидролизует связи, образованные карбоксильными группами малых аминокислот аланина, пролина, глицина. Карбоксипептидазы

Карбоксипептидазы являются экзопептидазами, то есть гидролизуют пептидные связи с С-конца пептидной цепи. Различают два типа карбоксипептидаз - карбоксипептидазы А и карбоксипептидазы В. Карбоксипептидазы А отщепляют с С-конца остатки алифатических и ароматических аминокислот, карбоксипептидазы В - остатки лизина и аргинина. Аминопептидазы

Являясь экзопептидазами, аминопептидазы отщепляют N-концевые аминокислоты. Важными представителями являются аланинаминопептидаза и лейцинаминопептидаза, обладающие широкой специфичностью. Например, лейцинаминопептидаза отщепляет с N-конца белка не только лейцин, но и ароматические аминокислоты и гистидин.

Дипептидазы

Дипептидазы гидролизуют дипептиды, в изобилии образующиеся в кишечнике при работе других ферментов.

Лизосомы энтероцитов

Малое количество дипептидов и пептидов пиноцитозом попадают в энтероциты и здесь гидролизуются лизосомальными протеазами.

При заболеваниях ЖКТ и нарушении переваривания, при желудочном или кишечном кровотечении, при диете с избытком белков часть пептидов, не успевая расщепиться, достигает толстого кишечника и потребляется живущими там микроорганизмами - развивается гниение белков в кишечнике.

В действительности же дела с перевариванием белков в ЖКТ обстоят не совсем так как в теории: постепенно в фармакологии накапливаются факты об эффективности пептидных лекарственных препаратов при их пероральном применении. Однако делать определенные выводы никто не спешит.