ХАРЧУВАННЯ, Енциклопедія Навколишній світ
ХАРЧУВАННЯ,процес, у ході якого поглинена їжа перетворюється на форму, придатну використання організмом. Через війну фізичних процесів і різноманітних хімічних реакцій, які під дією травних соків, поживні речовини, тобто. вуглеводи, білки та жири, змінюються таким чином, що організм може їх всмоктувати та використовувати в обміні речовин. Травлення відбувається в процесі переміщення їжі органами, що становлять травний тракт. У вищих тварин до таких органів належать рот з усіма його структурами, ковтка, стравохід, шлунок, кишечник та анальний отвір (задній прохід). Процес травлення забезпечують також допоміжні органи: слинні залози, підшлункова залоза, печінка та жовчний міхур. У людини та інших ссавців та частина травного тракту, яка включає шлунок і кишечник, називається шлунково-кишковим трактом (див. такожАНАТОМІЯ ПОРІВНЯЛЬНА; СИСТЕМАТИКА ТВАРИН).
Поживні речовини.
Основні компоненти нормального раціону харчування представлені головним чином трьома класами хімічних сполук: вуглеводами (зокрема цукрами), білками та жирами (ліпідами).
присутні у рослинній їжі переважно у вигляді крохмалю. У процесі травлення він перетворюється на глюкозу, яка може запасатися у вигляді полімеру – глікогену – та використовуватися організмом. Молекула крохмалю дуже великий полімер, утворений безліччю молекул глюкози. У сирому вигляді крохмаль укладений у гранули, які мають бути зруйновані, щоб він зміг перетворитися на глюкозу. Обробка та приготування їжі призводять до руйнування частини крохмальних гранул.
Деякі харчові продукти містять вуглеводи у формі дисахаридів. Ці порівняно прості цукру, зокремасахароза (тростинний цукор) і лактоза (молочний цукор), у процесі травлення перетворюються на ще простіші сполуки – моносахариди. Останні не потребують перетравлення.
є різні за складом полімери, в освіті яких беруть участь 20 видів амінокислот. При перетравленні білків утворюються як кінцеві продукти вільні амінокислоти та аміак. Важливими проміжними продуктами перетравлення є альбумози, пептони, поліпептиди та дипептиди.
Харчові жири представлені переважно нейтральними жирами, або тригліцеридами. Це порівняно прості сполуки, які в процесі травлення розпадаються на складові – гліцерин та жирні кислоти.
фізичні процеси.
Основний фізичний процес під час травлення – подрібнення харчової маси, яке відбувається як при жуванні, так і внаслідок ритмічних скорочень шлунка та кишечника. Такі фізичні впливи сприяють розчиненню їжі та ретельному перемішуванні її частинок із травними соками, що виділяються у роті, шлунку та кишечнику. Крім того, скорочення стінок шлунково-кишкового тракту в поєднанні з періодичним відкриттям і закриттям кишкових клапанів забезпечують поступове, невеликими порціями, просування харчової грудки з одного відділу тракту до іншого. Всі рухи кишечника (перистальтика) регулюються вегетативною нервовою системою і головним чином її внутрішньокишковим відділом, іноді званим «кишковим мозком».
Хімічні реакції.
Основною хімічною реакцією, що призводить до розпаду вуглеводів, білків та жирів, є гідроліз, який здійснюється набором гідролітичних ферментів. У процесі гідролізу поживні речовини, приєднуючи фрагменти молекули води, розщеплюються на дрібні розчинні ланки,які можуть засвоюватися організмом. Завдяки дії специфічних ферментів, які у травних соках, гідроліз протікає дуже швидко.Див. такожФЕРМЕНТИ.
ПРОЦЕСИ ТРАВЛЕННЯ
Травлення в ротовій порожнині.
Потрапивши в рот, їжа в ході пережовування змішується з слиною, що має лужну реакцію, яка і починає процес травлення; слина забезпечує тісний контакт харчових частинок з ферментом птіаліном, що міститься в ній, розчиняє деякі легко розчинні речовини, розм'якшує більш щільні частинки і покриває харчову грудку слизом, що полегшує ковтання. Дія птіаліну (слинної амілази) на крохмаль, що пройшов теплову обробку, або декстрин починає хімічну стадію травлення. При цьому частина крохмалю перетворюється на декстрин, а частина декстрину – на мальтозу. Кількість та склад слини, а також певною мірою і ступінь перетравлення їжі на даному етапі залежать від стимуляції слинних залоз. Вже сама думка про їжу викликає психогенне слиновиділення, а присутність їжі у роті рефлекторно активує секрецію слини, а також подовжує час її виділення. При прийомі сухої їжі виділяється рясна слизом (муцином) слина, а багата на вуглеводи їжа стимулює секреторну активність привушних залоз, у слині якої особливо багато ферментів. Оскільки їжа зазвичай недовго залишається у роті, тут травлення лише починається, а травний ефект слини проявляється переважно у шлунку.
Травлення у шлунку.
Після короткочасного перебування в роті напіврідка харчова маса завдяки перистальтичним рухам стравоходу потрапляє в шлунок. Тут дія слини триває до того часу, поки кислота шлункового соку не просочить харчову масу і зруйнує амілазу слини. При звичайній змішаній їжі це можезайняти до 30 хвилин. Час просочування їжі шлунковим соком залежить від характеру та розмірів харчової грудки та активності шлункової секреції.
У міру проникнення шлункового соку в харчову масу починається шлункова фаза травлення, протягом якої головним чином відбувається протеоліз (розщеплення білка). В ході цього процесу фермент пепсин за допомогою соляної кислоти, яка теж присутня в шлунковому соку, перетворює велику кількість білків на альбумози та пептони. Так само діє фермент ренін (хімозин), який міститься в шлунковому соку маленьких дітей; він розщеплює молочний білок казеїн, спричиняючи згортання молока. У шлунку може початися часткове перетравлення жиру, оскільки в нормальному шлунковому соку присутня невелика кількість ліпази. Ліпаза гідролізує нейтральні жири з утворенням гліцерину та жирних кислот.
Шлункові ферменти пепсин і ренін безперервно секретуються численними головними, або зімогенні, клітинами слизової оболонки шлунка у вигляді попередників - пепсиногену і проренніну. Останні перетворюються на активні ферменти під дією соляної кислоти, яку виділяють обкладувальні (парієтальні) клітини, розташовані в ділянці дна шлунка. Їхню секреторну активність підвищує гормон гастрин, що виділяється шлунковими стінками (ймовірно, при їх механічному подразненні їжею або якимись її складовими частинами) і вступає в кров. Невелика кількість кислого секрету, т.зв. «запальний сік», що виділяється в результаті психічної стимуляції. Суміш продуктів всіх клітин шлункових стінок становить шлунковий сік. Під впливом соляної кислоти неактивні попередники травних ферментів перетворюються на активні форми.
Спільна дія ферментів та кислоти шлункового соку розчиняєбільшість речовин, що містяться в їжі. Це стосується насамперед білкових сполук, з якими соляна кислота легко утворює розчинні солі. Соляна кислота руйнує також основну масу бактерій, що потрапляють у шлунок з їжею, і цим запобігає або гальмує процеси гниття.
Тривалість перебування їжі у шлунку залежить від її складу. Тверда їжа, що містить велику кількість білка, сильніше стимулює секрецію шлункового соку і довше залишається в шлунку, ніж рідкіша їжа, що містить менше білка. Жир залишається у шлунку відносно довго, а вуглеводи швидко проходять через нього. На кінцевій стадії шлункового травлення кисла рідка маса (хімус) під дією перистальтичних скорочень шлунково-кишкового тракту переміщається до тонкого кишечника.Див. такожШЛУНОК.
Травлення у кишечнику.
Продукти шлункового травлення, що надходять в кишечник, змішуються з секретом кишкових стінок і двома лужними рідинами - соком підшлункової залози (панкреатичним соком) і жовчю, які виділяються в кишечник в області сфінктера воротаря, що відокремлює шлунок від тонкого кишечника. Ці лужні рідини нейтралізують кислу масу, що надійшла зі шлунка, приводячи до закінчення шлункової фази травлення. Одночасно під впливом ферментів панкреатичного та кишкового соку починається остання стадія процесу травлення. Секрет підшлункової залози містить високоактивні ферменти – амілазу, протеази (трипсин та хімотрипсин) та ліпазу, які розщеплюють крохмаль, білки та жири, що вціліли після слинної та шлункової фаз травлення. У кишковому соку є ферменти, що руйнують проміжні продукти розщеплення білків і крохмалю, а також деякі менші молекули поживних речовин.
Панкреатичнаамілаза (амілопсин) перетворює сирий крохмаль, не зруйнований амілазою слини, і всі залишки крохмалю, що пройшов теплову обробку, на декстрин, а декстрин на мальтозу. Панкреатична ліпаза гідролізує нейтральні жири з утворенням гліцерину та жирних кислот. Важлива роль цієї реакції належить лужним секретам і присутнім у жовчі жовчним солям: змінюючи поверхневе натяг і посилюючи перистальтику, вони емульгують жир (розбивають на безліч мікрокрапель), що значно збільшує поверхню, яку може діяти ліпаза. Панкреатичні протеази, трипсин та хімотрипсин, діють подібно до пепсину, перетворюючи всі не розщеплені шлунковим соком білки (зазвичай це 50–70% від загальної кількості білків їжі) на альбумози та пептони. Ці проміжні продукти розщеплення білків піддаються дії суміші кишкових ферментів (амінопептидаз і дипептидаз) і перетворюються на поліпептиди, дипептиди і, нарешті, в окремі амінокислоти. (Раніше вважали, що в даному випадку діє тільки один кишковий фермент і називали цю суміш пептидаз ерепсином.) Кишкові ферменти мальтазу, сахаразу та лактазу гідролізують відповідні дисахариди (мальтозу, сахарозу та лактозу) до складових їх моносахаридів.
У кишковому соку присутній також і ряд інших ферментів, які розщеплюють компоненти їжі, що надходять у малій кількості, наприклад нуклеїнові кислоти, гексозофосфати і лецитин. До таких ферментів відносяться відповідно полі-і мононуклеотидази, фосфатазу та лецитиназу. Нетравний фермент кишкового соку – ентерокіназа – є специфічним активатором трипсиногену (попередника протеолітичного ферменту трипсину).
Ферменти, що містяться в кишковому соку, ще більшої концентрації присутні на поверхні слизової оболонкикишки. Тому частина реакцій, які раніше вважалися у просвіті кишечника, насправді може протікати на кишковій стінці (пристінне травлення). Секреція панкреатичного соку та жовчі (але не кишкового соку) знаходиться під своєрідним гормональним контролем, особливість якого полягає в тому, що гормонально-активні речовини секретуються в кров не залозами, а окремими ендокринними клітинами слизової оболонки кишечника. Виділення цих гормонів відбувається, мабуть, під впливом кислот, зокрема вільних жирних кислот хімусу, при його надходженні зі шлунка до кишечника. Поліпептидний гормон секретин стимулює вироблення рідкої частини панкреатичного соку (а саме секрецію води та солей, особливо бікарбонатів); інший гормон, панкреозимін, посилює виділення ферментів цього соку; третій, холецистокінін, викликає рясне жовчовиділення.
Внаслідок трьох стадій травлення відбувається гідроліз майже всіх поглинених поживних речовин з утворенням більш простих молекул. Поряд із вітамінами, мінеральними речовинами та небагатьма не потребують перетравлення поживними речовинами, ці прості молекули швидко всмоктуються через слизову оболонку кишечника (див. такожМЕТАБОЛІЗМ), і кров переносить їх у клітини різних тканин. До товстого кишечника потрапляють відходи травлення, які виводяться з організму через задній прохід.Див. такожАНАТОМІЯ ЛЮДИНИ.