Контрольные вопросы

1. Как можно классифицировать вредные вещества пищи?

2. Какие вещества относятся к природным токсикантам?

3. Что такое контаминанты?

4. Каковы причины загрязнения пищи тяжелыми металлами? Назовите наиболее опасные из них.

5. Какую опасность представляют микотоксины?

6. Назовите наиболее активные полициклические ароматические углеводороды. Каким образом происходит загрязнение пищевых продуктов ПАУ?

6 Биохимия пищеварения и основы рационального питания

6.1 Биохимия пищеварения

В организме человека вещества пищи подвергаются расщеплению до простейших соединений, из которых строятся клетки и ткани самого организма. Таким образом, происходит процесс усвоения, который называется ассимиляцией. Одновременно с процессом ассимиляции в организме происходит процесс диссимиляции - распад веществ, входящих в состав клеток и тканей. Оба процесса находятся в тесной взаимосвязи, совокупность их называется обменом веществ.

В организме взрослого человека процессы ассимиляции и диссимиляции находятся в состоянии динамического равновесия. При сдвиге равновесия в какую-либо сторону между поступлением веществ, их синтезом и выделением из организма возникают заболевания, связанные с нарушением обмена веществ, такие как избыточный вес, дистрофия, атеросклероз, преждевременное старение.

Переваривание пищи в организме человека происходит по трем основным типам: внеклеточное (полостное); внутриклеточное, мембранное.

Полостное (внеклеточное) пищеварение происходит в пищеварительных полостях – ротовой, желудочной, кишечной, - удаленных от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы), которые синтезируют пищеварительные ферменты. Ферменты гидролизуют крупные агрегаты молекул пищи на более мелкие фрагменты, и происходит начальная стадия пищеварения.

Внутриклеточное пищеварение происходит внутри клетки. Мелкие агрегаты молекул пищи способны проникать через клеточные мембраны, далее они гидролизуются под действием ферментов цитоплазмы, не выделяемыми за пределы клетки.

Мембранное пищеварение происходит на границе клетки и сочетает особенности внеклеточного и внутриклеточного типов. В мембранном пищеварении так же участвуют гидролитические ферменты, но они находятся на поверхности слизистой кишечника. Кроме того, в мембранном пищеварении участвуют ферменты, которые продуцируют специальные клетки кишечника - энтероциты.

Одной из ключевых биологических закономерностей, определяющих процессы ассимиляции пищи, является правило соответствия : ферментные наборы организма находятся в соответствии с химическими структурами пищи. Нарушение этого соответствия служит причиной многих заболеваний. Общие представления об этом соответствии иллюстрирует таблица 2

В ходе основных этапов пищеварения идут механические, коллоидные, физико-химические и химические процессы.

Переработка пищи начинается в ротовой полости (см. рисунок 6.1). Здесь пища измельчается, смачивается слюной. Слюнные железы обеспечивают щелочную обработку углеводов пищи. Под действием фермента птиалина (амилазы) происходит частичное превращение крахмала сначала в декстрины, затем в мальтозу и глюкозу.

Таблица 2. Пищеварительные ферменты человека и их специфичность

Ферменты	Оптимальное значение рН		Соответствует видам пищи	Не соответствует видам пищи
Переваривающие белки (протеазы) Пепсин Гастриксин Трипсин Химотрипсин аминопептидазы Карбоксипептидазы Дипептидазы	1,0 –1,5 2,0 –3,0 8,0 8,0 8,0 8,0 8,0		Большинство белков глобулярной природы То же « - « - Пептиды с N- концевого аминокислотного остатка) Пептиды с С-концевого аминокислотного остатка) Дипептиды	Кератины, зластины, коллагены Тоже « - « - « - - « -
Переваривающие углеводы: амилазы Дисахаридазы	7,0 6,5 – 7,5	Крахмал, гликоген, другие усвояемые полисахариды Сахароза, мальтоза, лактоза		Целлюлоза и гемицеллюлозы из-за наличия гликозидной связи То же
Переваривающие жиры: липазы	8,0	Ацилглицерины		Воски

По пищеводу пища транспортируется к кардиальному клапану желудка, который открывается автоматически. Плотно закрывающийся вход в желудок обеспечивает свежесть дыхания и препятствует попаданию кислых компонентов желудка в пищевод (в противном случае - изжога). В желудке происходит обработка пищи желудочным соком. В состав желудочного сока входят в основном соляная кислота (0,4 - 0,5 %) и протеазы. Протеазы (пепсин и гастриксин, желатиназа) расщепляют белки до полипептидов различной степени сложности. При этом большое значение имеет соляная кислота, потому что она создает оптимальные рН для действия протеаз; вызывает набухание и денатурацию белков.

В желудке продолжается расщепление крахмала до тех пор, пока в комке пищи не образуется кислая среда (примерно 30 - 40 мин.). Пища находится в желудке 6 - 8 и более часов. Возможность эвакуации пищи из желудка в двенадцатиперстную кишку (ДПК) контролируется мозгом через клапан - привратник.

1 - ротовая полость; 2 - пищевод; 3 - желудок; 4 - двенадцатиперстная кишка; 5 - тонкий кишечник; 6 - толстый кишечник; Клапаны: 7 - кардиальный; 8 - привратник пилодический; 9 - дуоденоеюнальный; 10 - илеоцекальный.

В ДПК пища подвергается действию поджелудочного сока (панкреатического сока), желчи, а так же сока специальных желез, находящихся в слизистой оболочке этой же кишки.

Поджелудочный сок имеет рН 7,8 - 8,4 , так как содержит бикарбонаты. Сок поджелудочной железы очень богат пищеварительными ферментами, расщепляющими белки и полипептиды: трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидаза и аминопентидаза. Под воздействием этих ферментов происходит дальнейшее превращение белков, начавшееся в желудке.

Названные ферменты в совокупности расщепляют все (или почти все) пептидные связи в молекулах пищевых белков до свободных аминокислот.

Кроме протеолитических ферментов в поджелудочном соке присутсвует липза, расщепляющая жиры на глицерин и жирные кислоты. Стимулятором ее действия является желчь, поступающая в ДПК из желчного пузыря. Желчь выполняет целый ряд функций: повышает активность липазы, эмульгирует жиры, участвует во всасывании жирных кислот, усиливает моторику (перстальтику) кишечника.

В поджелудочном соке так же присутствуют ферменты, заканчивающие расщепление углеводов: амилаза, рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза.

В тонкий кишечник пища поступает через дуоденоеюнальный клапан. Длина кишки 6 - 7 м, она расположена горизонтальными петлями по высоте брюшной полости в кольце толстого отдела кишечника. В этом отделе синтезируется значительное количество ферментов, в том числе энтерокиназа, которая является активатором всех протеолитических ферментов поджелудочного сока. В тонком кишечнике продолжается переваривание пищи: происходит разрушение дисахаридов с образованием моноз, дипептидов до аминокислот и липидов с образованием жирных кислот и глицерина. Большую роль здесь играют микроорганизмы, их состав и способность к пристеночному (мембранному) пищеварению.

Всасывающая поверхность тонкого кишечника очень велика (за 1 ч может всасываться до 3 л жидкости с растворенными веществами) за счет наличия микроворсинок - мельчайших нитевидных отростков.

Продукты расщепления пищевых веществ (моносахароза, аминокислоты) после всасывания в кишечнике попадают в кровь воротной вены, которая поступает в печень. В печени происходит обмен аминокислотами, синтез заменимых аминокислот и преобразование глюкозы в гликоген. Печень выполняет так же обезвреживающую роль по отношению к ядовитым веществам (индола, скатола, фенола и др.), которые могут поступать в кровь из полости кишечника. Детоксикация ядовитых веществ происходит обычно путем их окисления до менее опасных соединений.

В толстом отделе кишечника, длина которого составляет 1,5 – 4,0 м, пищеварение практически отсутствует. Здесь всасывается вода (до 95 %), соли, глюкоза, некоторые витамины и аминокислоты. В толстом отделе кишечника обитает более 240 типов микроорганизмов плотностью до 30 - 40 миллиардов в каждом грамме содержимого.

Кишечная микрофлора является важным органом вторичного переваривания пищи. Ключевыми ее функциями являются :

синтез витаминов группы В, фолиевой и пантотеновой кислот, витаминов Н и К;

метаболизм желчных кислот с образованием нетоксичных метаболитов;

стимуляция иммунной реактивности организма.