Физиология питания. 2

Содержание.

  № страницы 

1. Как протекает  процесс переваривания белков в  пищеварительном аппарате, какие  ферменты обеспечивают этот процесс, какие  свойства являются конечными продуктами переваривания и как происходит их всасывание.                                                                                                             2

2.  Роль углеводов в питании. Простые и сложные углеводы, потребность организма в углеводах, источники углеводов.                                                 10

3.  Принципы лечебного питания.  Диета № 9.                                                  18 
 

4.  Использованная  литература                                                                            23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Как протекает процесс  переваривания белков в пищеварительном  аппарате, какие ферменты обеспечивают этот процесс, какие свойства являются конечными продуктами переваривания и как происходит их всасывание.

     Самые сложные химические процессы протекают в организме очень быстро. 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.

     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. 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.

     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.

     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 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.

     Основной  протеолитический фермент желудка - пепсин. Пепсин расщепляет крупные белковые молекулы до пептидов и аминокислот. Активен пепсин только в кислой среде, поэтому для его нормальной активности необходимо поддерживать определенный уровень кислотности желудочного сока. При некоторых заболеваниях желудка (гастрит и т.д.) кислотность желудочного сока значительно снижается.

     В желудочном соке содержится также ренин. Это протеолитический фермент, который  вызывает створаживание молока. Молоко в желудке человека должно сначала  превращаться в кефир, а уж затем подвергаться дальнейшему усвоению. При отсутствии ренина (считается, что он присутствует в желудочном соке только до 10-13 летнего возраста) молоко не будет створоженным, проникает в толстый кишечник и там подвергается процессам гниения (лактаальбумины) и брожения (галактоза). Утешением служит тот факт, что у 70% взрослых людей функцию ренина берет на себя пепсин, 30% взрослых людей молоко все-таки не переносит. Оно вызывает у них вздутие кишечника (брожение галактозы) и послабление стула. Для таких людей предпочтительны кисломолочные продукты, в которых молоко находится уже в створоженном виде.

     В 12-и перстной кишке пептиды и  белки подвергаются уже более  сильной “агрессии” протеолитичекими ферментами. Источником этих ферментов служит внешнесекреторный аппарат поджелудочной железы. Итак, 12-и перстная кишка содержит такие протеолитические ферменты, как трипсин, химотрипсин, коллагеназа, пептидаза, эластаза. А отличие от протеолитичеких ферментов желудка, ферменты поджелудочной железы разрывают большую часть пептидных связей и превращают основную массу пептидов в аминокислоты.

     В тонком кишечнике полностью завершается  распад еще имеющихся пептидов до аминокислот. Происходит всасывание основного  количества аминокислот путем пассивного транспорта. Всасывание путем пассивного транспорта означает, что чем больше аминокислот будет находиться в тонком кишечнике, тем больше их всосется в кровь.

     Тонкий  кишечник содержит большой набор  различных пищеварительных ферментов, которые объединяются под общим названием пептидазы. Здесь завершается в основном пищеварение белков.

      В результате последовательного действия всех пищеварительных протеаз большинство  пищевых белков расщепляется до свободных  аминокислот.

      Аминокислоты, образовавшиеся при переваривании белков, быстро всасываются в кишечнике. Транспорт их осуществляется двумя путями: через воротную систему печени, ведущую прямо в печень, и по лимфатическим сосудам, сообщающимся с кровью через грудной лимфатический проток. Максимальная концентрация аминокислот в крови достигается через 30-50 мин после приёма белковой пищи (углеводы и жиры замедляют всасывание аминокислот). Всасывание L-аминокислот (но не D-изомеров) - активный процесс, требующий затраты энергии. Аминокислоты переносятся через кишечную стенку от слизистой её поверхности в кровь. Перенос через щёточную кайму осуществляется целым рядом переносчиков, многие из которых действуют при участии Nа+-зависимых механизмов симпорта, подобно переносу глюкозы.

      Различная скорость проникновения аминокислот через мембраны клеток указывает на наличие транспортных систем, обеспечивающих перенос аминокислот как через внешнюю плазматическую мембрану, так и через внутриклеточные мембраны. В настоящее время известно по крайней мере пять специфических транспортных систем, каждая из которых функционирует для переноса определённой группы близких по строению аминокислот:

- нейтральных,  с короткой боковой цепью (аланин, серии, треонин);

- нейтральных,  с длинной или разветвлённой  боковой цепью (валин, лейцин, изолейцин);

- с катионными  радикалами (лизин, аргинин);

- с анионными  радикалами (глутаминовая и аспарагиновая  кислоты);

- иминокислот  (пролин, оксипролин).

Причём  к числу Nа+-зависимых относятся  переносчики аминокислот, входящих в первую и пятую группы, а также переносчик метионина. Независимые от Na+ переносчики специфичны для некоторых нейтральных аминокислот (фенилаланин, лейцин) и аминокислот с катионными радикалами (лизин).

      Аминокислоты  конкурируют друг с другом за специфические  участки связывания. Например, всасывание лейцина (если концентрация его достаточно высока) уменьшает всасывание изолейцина и валина.

      Одна  из специфических транспортных систем для некоторых нейтральных аминокислот  функционирует в кишечнике, почках и, по-видимому, мозге. Она получила название γ-глутамильного цикла.

      В этой системе участвуют шесть ферментов, один из которых находится в клеточной мембране, а остальные - в цитозоле. Ключевую роль в транспорте аминокислоты играет мембранно-связанный фермент                    γ-глутамилтрансфераза. Этот фермент является гликопротеином и катализирует перенос γ-глутамильной группы от глутатиона (иногда другого γ-глутамильного пептида) на транспортируемую аминокислоту и последующий перенос комплекса в клетку. Глутатион представляет собой трипептид - γ-глутамилцистеинилглицин, который находится во всех тканях животных.

      Аминокислота, связанная с γ-глутамильным остатком, оказывается внутри клетки. В следующей  реакции происходит отщепление                        γ-глутамильного остатка под действием фермента                                             γ-глутамилциклотрансферазы.

      Дипептид  цистеинилглицин расщепляется под  действием пептидазы на две аминокислоты - цистеин и глицин. В результате этих трёх реакций происходит перенос одной молекулы аминокислоты в клетку (или внутриклеточную структуру). Следующие три реакции обеспечивают регенерацию глутатиона, благодаря чему цикл повторяется многократно. Для транспорта в клетку одной молекулы аминокислоты с участием                       γ-глутамильного цикла затрачиваются три молекулы АТФ.

     Следы пищеварительных процессов можно  отыскать еще и в толстом кишечнике, где под влиянием микрофлоры происходит частичный распад трудноперевариваемых молекул. Однако этот механизм носит  рудиментарный характер и серьезного значения в общем процессе пищеварения не имеет.

     Все основные процессы пищеварения протекают на поверхности слизистой оболочки кишечника (пристеночное пищеварение по А.М.Уголеву).

     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 хлеба - на 62-86%; овощей – на 80%; картофеля и некоторых бобовых – на 70%. Однако смесь этих продуктов может быть биологически более полноценной.

     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.

     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.

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

     Суточная  потребность организма  человека в аминокислотах

2. Роль углеводов в питании. Простые и сложные углеводы, потребность организма в углеводах, источники                                   углеводов.

     Углеводы  входят в состав живых организмов и вместе с белками, липидами и  нуклеиновыми кислотами определяют специфичность их строения и функционирования. К углеводам относят соединения, обладающие разнообразными и зачастую сильно отличающимися функциями. Углеводы участвуют во многих метаболических процессах, но прежде всего они являются основными поставщиками энергии. На долю углеводов приходится примерно 75% массы пищевого суточного рациона и более 50% от суточного количества необходимых калорий.

       Однако неправильно сводить функцию  углеводов только к энергетическому  обеспечению процессов жизнедеятельности  организма. Следует отметить и  структурную роль углеводов. Так,  в виде гликозаминогликанов углеводы  входят в состав межклеточного матрикса.  

     Большое число белков (ферменты, белки-транспортёры, белки-рецепторы, гормоны) - гликопротеины, углеводная составляющая которых повышает их специфичность. Например, различия в строении олигосахаридных фрагментов клеточной оболочки эритроцитов  обеспечивают групповую принадлежность крови.

       Из углеводов в процессе метаболизма  образуется большое число органических  соединений, которые служат исходными  субстратами для синтеза липидов,  аминокислот, нуклеотидов. Производные  углеводов - глюкурониды - участвуют в детоксикации ксенобиотиков и инактивации веществ эндогенного происхождения. Углеводы могут быть синтезированы в организме с использованием других метаболитов: некоторых аминокислот, глицерина, молочной кислоты.

       Углеводы нельзя считать незаменимыми компонентами пищи. Однако если исключить углеводы из диеты, то следствием может быть гипогликемия, для компенсации которой будут расходоваться белки и липиды. Таким образом, углеводы - обязательные пищевые компоненты, потому что помимо их основной энергетической функции (клеточные "дрова") углеводы участвуют во многих метаболических клеточных процессах.

     Отдельные углеводы выполняют свои, присущие им функции, например, мукополисахарид  гепарин препятствует свёртыванию  крови.

     Балластные  вещества (целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые вещества) влияют на перистальтику кишечника, создавая необходимые условия в продвижении пищи по желудочно-кишечному тракту. Они способствуют выведению из организма холестерина, препятствуют всасыванию ядовитых веществ. Недостаток балластных веществ способствует ожирению, развитию желчно-каменной болезни, сердечно-сосудистых заболеваний, с их недостатком связывают рост заболеваний раком толстой кишки. Следует также отметить, что балластные вещества создают чувство насыщенности, снижают аппетит. Пищевой рацион должен содержать необходимое количество  балластных веществ, это следует помнить, создавая новые виды продуктов, особенно рафинированные.

     Основные  источники балластных веществ в  питании: хлеб грубого помола, картофель, капуста, морковь.

     Из  дисахаридов необходимо отметить лактозу (до 8,0% в женском молоке, 4,8% в коровьем). Лактоза способствует развитию молочно-кислых бактерий в пищеварительном тракте, антагонистов гнилостных микроорганизмов. У многих людей отсутствует или недостаточна активность фермента лактазы,  гидролизующего лактозу, поэтому они страдают непереносимостью молока.

     Различают две основные группы углеводов: простые  и сложные. К простым углеводам  относятся глюкоза, фруктоза, галактоза, сахароза, лактоза и мальтоза. К сложным – крахмал, гликоген, клетчатка и пектиновые вещества.

     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, 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).

     Углеводы  можно разделить на 3 основные группы в зависимости от количества составляющих их мономеров: моносахариды, олигосахариды  и полисахариды.

       Моносахариды - производные многоатомных спиртов, содержащие карбонильную группу. В зависимости от положения в молекуле карбонильной группы моносахариды подразделяют на альдозы и кетозы. Альдозы содержат функциональную альдегидную группу -НС=О, тогда как кетозы содержат кетонную группу >С=О. Название моносахарида зависит от числа составляющих его углеродных атомов, например альдотриозы, кетотриозы, альдогексозы, кетогексозы и т.д.

     Моносахариды  по строению можно отнести к простым  углеводам, так как они не гидролизуются  при переваривании, в отличие  от сложных, которые при гидролизе  распадаются с образованием простых углеводов. В пище человека (фрукты, мёд, соки) содержится небольшое количество моносахаридов, в основном глюкоза и фруктоза.

     Глюкоза является альдогексозой. Она может существовать в линейной и циклической формах. Циклическая форма глюкозы, предпочтительная в термодинамическом отношении, обусловливает химические свойства глюкозы. Как и все гексозы, глюкоза имеет 4 асимметричных углеродных атома, обусловливающих наличие стереоизомеров. Возможно образование 16 стереоизомеров, наиболее важные из которых D- и L-глюкоза. Эти типы изомеров зеркально отображают друг друга.

     Расположение  Н- и ОН-групп относительно пятого углеродного атома определяет принадлежность глюкозы к D- или L-ряду. В организме  млекопитающих моносахариды находятся  в D-конфигурации, так как к этой форме глюкозы специфичны ферменты, катализирующие её превращения.

     Фруктоза является кетогексозой (кетогруппа находится у второго углеродного атома). Фруктоза так же, как и глюкоза, существует в циклической форме, образуя α- и β-аномеры.

     При окислении концевых групп глюкозы -СНО и -СН₂ОН образуются 3 различных производных. При окислении группы -СНО образуется глюконовая кислота. Если окислению подвергается концевая группа -СН₂ОН, образуется глюкуроновая кислота. А если окисляются обе концевые группы, то образуется сахарная кислота, содержащая 2 карбоксильные группы. Восстановление первого углерода приводит к образованию сахароспирта - сорбитола.