Пищеварительные ферменты в слюне, желудке, поджелудочной железе и тонком кишечнике

Съеденная пища в пищеварительной системе подвергается воздействию механических факторов и химических веществ, направленных на доведение потребляемых блюд до усвояемого вида.

Питательными веществами являются белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества и вода. Первые 3 группы, то есть белки, жиры и углеводы, должны быть расщеплены до более простых форм – аминокислот, жирных кислот и простых сахаров, чтобы быть поглощены и потрачены, соответственно, организмом.

Пищеварительные ферменты — как они работают

Сразу заметим: определенные органы человеческого тела вырабатывают и определенные ферменты. Как только фермент попадает в пищу, он( в соответствии со своей «специализацией») начинает ее дробить( на молекулярном уровне) на более мелкие частицы — молекулы более простых по химическому строению веществ.

Это нужно для того, чтобы пища лучше и проще усваивалась в кишечнике. Например, ферменты, действующие на белки(протеазы, пептидазы), расщепляют сложные, огромные белковые молекулы на молекулы поменьше — пептиды и аминокислоты; ферменты, расщепляющие углеводы, превращают их в простые сахара( например, в глюкозу); ферменты для жиров — липазы — «колдуют» над липидами(жирами), образуя из них жирные кислоты и холестерин.

Получившиеся компоненты благодаря работе ферментов в дальнейшем смогут проникнуть через кишечный барьер, попасть в кровь и с кровью транспортироваться во все органы тела.

Катализатор и не только

Сегодня можно часто услышать о пользе ферментов. Но что такое эти вещества, от которых зависит работоспособность нашего организма?

Энзимы – это биологические молекулы, жизненный цикл которых не определяется рамками от рождения и смерти. Они просто работают в организме до тех пор, пока не растворятся. Как правило, это происходит под воздействием других ферментов.

В процессе биохимической реакции они не становятся частью конечного продукта. Когда реакция завершена, фермент покидает субстрат. После этого вещество готово снова приступить к работе, но уже на другой молекуле. И так продолжается столько, сколько необходимо организму.

Уникальность ферментов в том, что каждый из них выполняет только одну, ему отведенную функцию. Биологическая реакция происходит только тогда, когда фермент находит правильный для него субстрат. Это взаимодействие можно сравнить с принципом работы ключа и замка – только правильно подобранные элементы смогут «сработаться». Еще одна особенность: они могут работать при низких температурах и умеренном рН, а в роли катализаторов являются более стабильными, чем любые другие химические вещества.

Ферменты в качестве катализаторов ускоряют процессы метаболизма и другие реакции.

Как правило, эти процессы состоят из определенных этапов, каждый из которых требует работы определенного энзима. Без этого цикл преобразования или ускорения не сможет завершиться.

Пожалуй, из всех функций ферментов наиболее известна – роль катализатора. Это значит, что энзимы комбинируют химические реагенты таким образом, чтобы снизить энергетические затраты, необходимые для более быстрого формирования продукта. Без этих веществ химические реакции протекали бы в сотни раз медленнее. Но на этом способности энзимов не исчерпываются. Все живые организмы содержат энергию, необходимую им для продолжения жизни. Аденозинтрифосфат, или АТФ, это своего рода заряженная батарейка, которая снабжает клетки энергией. Но функционирование АТФ невозможно без ферментов. И главный энзим, производящий АТФ, – синтаза. Для каждой молекулы глюкозы, которая трансформируется в энергию, синтаза производит около 32-34 молекул АТФ.

Помимо этого, энзимы (липаза, амилаза, протеаза) активно применяются в медицине. В частности, служат компонентом ферментативных препаратов, таких как «Фестал», «Мезим», «Панзинорм», «Панкреатин», применяемых для лечения несварения желудка. Но некоторые энзимы способны также влиять на кровеносную систему (растворяют тромбы), ускорять заживление гнойных ран. И даже в противораковой терапии также прибегают к помощи ферментов.

Ферменты типы

Для каждого вида пищи, употребляемой человеком, существуют определенные типы пищеварительных ферментов.

Ферменты для углеводов

• мальтаза — расщепляет мальтозу(солодовый сахар) на молекулы глюкозы, присутствует в слюне и в секреции поджелудочной железы
• амилаза — расщепляет крахмал на молекулы глюкозы, тоже присутствует в в слюне и в секреции поджелудочной железы
• лактаза — расщепляет молочный сахар(лактозу) на галактозу и глюкозу, выделяется в тонком кишечнике

Протеолитические ферменты( для расщепления белков)

• пепсин — вырабатывается клетками слизистой желудка, присутствует в желудочном соке, превращает белки в аминокислоты
• трипсин — вырабатывается поджелудочной железой, расщепляет белки и пептиды
• пептидазы — ферменты, которые расщепляют пептидные связи в молекулах белка до коротких пептидов и аминокислот

Ферменты для жиров

• липазы — ферменты, которые помогают расщеплять и переваривать жиры

Строение желудка

Желудок находится между пищеводом и ДПК. Еда задерживается в нем на 4 – 6 часов.

• Переваривание: белка – пепсин и соляная кислота и жира.
• Всасывание: сахара, спирта, воды, солей.

В слизистой образуется антианемический фактор (Касла) – связывание и адсорбция витамина В12.

Форма желудка зависит от телосложения, вида принятой пищи и положения тела. Длина пустого желудка 20 см, ширина 8 см. Емкость 1,5 – 4 л.

Строение желудка:

• Кардиальный отдел – место впадения пищевода в желудок.
• Дно или свод – слева.
• Тело желудка – большая и малая кривизна.
• Пилорическая часть (привратник) – привратниковая пещера и канал привратника.
• Граница – круговая борозда (заслонка) и сфинктер привратника.
• 3 слоя мышц: наружный – продольный, средний – циркулярный, внутренний – косой.
• Моторика – перемешивание химуса.

Более детальное рассмотрение:

• По малой кривизне – дорожка желудка.
• По дну и телу – поперечные, продольные и косые складки.
• На слизистой желудочные поля – зернистый вид слизистой.
• Желудочные ямки с выводными протоками желудочных желез.
• 1 мм слизистой – 60 желудочных ямок.
• Общее число ямок – 35 млн.
• Эндокринные клетки: серотонин, мелатонин, гистамин, глюкагон, соматостатин, ВИП.

У новорожденного имеет форму цилиндра или бычьего рога. Кардиальная часть, дно и пилорический отдел слабо выражены, привратник широкий. Объем желудка составляет около 50 см3.

В конце 1-го года жизни длина желудка достигает 9 см, ширина 7 см, а объем увеличивается до 250-300 см3. В возрасте 2 лет объем желудка равен 490-590 см3, 3 лет — 580-680 см3, к 4 годам — 750 см3. К концу периода второго детства (12 лет) объем увеличивается до 1300-1500 см3.

У детей, находящихся на искусственном вскармливании, желудок растянут, особенно в области передней стенки. Значительная часть желудка новорожденного (кардия, дно, часть тела) находится в левом подреберье и прикрыта левой долей печени.

Секреция в желудке:

• Мукозные клетки – слизь и бикарбонаты.
• Париетальные (обкладочные – соляная кислота).
• Главные клетки – пепсиногены Пепсиноген 1 – фундальные клетки, пепсиноген 2 – весь желудок.
• Пепсины А – рН 2,0.
• Пепсин В – рН 5,6.
• Гастриксин – рН 3,0.
• Пепсин Д, химозин гидролиз казеина.
• Липаза – рН 6,0 – 8,0.

Вещества желудочного сока:

• Неорганические вещества: вода, хлориды: сульфаты, бикарбонаты натрия, калия, магния.
• Соляная кислота.
• Органические: белки – ферменты, мукопротеиды, мукопротеазы.

Функции соляной кислоты:

• Денатурация белков.
• Последующее расщепление белков.
• Активация пепсиногенов.
• Создание кислой среды.
• Антибактериальное действие.
• Регуляция продвижение пищевого комка.
• Участие в регуляции секреции желудка, ПЖ и ДПК.
• Стимуляция синтеза энтерокиназы.
• Стимуляция моторной деятельности желудка.

Муцин – защищает стенку от химических и термических повреждений, аутолиза. Выделение мукоцитами. Состав: вода + гликопротеиды + IgA + бикарбонаты +олиго и полисахариды. Фактор Касла – гликопротеин (антианемический фактор) – усвоение витамина В12.

Слизь – уникальное вещество, обеспечивающее защиту от повреждений и инфекций, препятствуя агглютинации. Сиаломуцины – активность против вирусов.

Моторика желудка обеспечивает:

• Депонирование и переваривание пищи.
• Перемешивание.
• Продвижение к входу в ДПК 1 – 4 см/с.
• Эвакуация – пропульсивные волны 7 в минуту.

Где вырабатываются ферменты

Пищеварительные ферменты вырабатывают различные органы человеческого тела:

1. Ферменты слюны — вырабатывают слюнные железы (амилаза, мальтаза, липаза …).
2. Ферменты желудка — вырабатывает слизистая оболочка желудка (пепсин, липаза, катепсин, ренин …).
3. Ферменты печени(сульфотрансфераза, эстеразы …), которые смешиваются с желчными кислотами, отправляются в двенадцатиперстную кишку и способствуют расщеплению жиров на полезный холестерин.
4. Ферменты поджелудочной железы (амилазы, липазы, трипсин, пептидазы …) вырабатываются в виде поджелудочного сока, который затем также попадает в двенадцатиперстную кишку.

В тонком кишечнике также присутствуют ферменты(мальтаза, сахараза, лактаза, пептидаза …), действие которых на пищу позволяет завершить процесс переваривания углеводов и белков.

Каждый раз, как только человек собирается покушать, или даже смотрит на пищу, включается биохимический процесс образования пищеварительных ферментов, они секретируются через рефлекторные механизмы. Первые ферменты для обработки еды выделяет слюна; далее начинается секреция соляной кислоты в желудке, как только пища туда поступает, а начало выделения желудочных соков стимулирует производство ферментов печени и поджелудочной железы…

Акт глотания

Глотание – сложный рефлекторный процесс, перевод пищевого комка в пищевод с перекрытием дыхательных путей.

Фазы глотания:

1. Произвольная (ротовая).
2. Непроизвольная (глоточная – быстрая).
3. Непроизвольная (пищеводная – медленная).

Огромное количество рецепторных образований в слизистой оболочке по ходу пищевода запускают цепь рефлекторных актов, пока пища не покинет пищевод и не начнется следующая фаза пищеварения.

Факторы, влияющие на продвижение:

• Градиент давления между глоткой и началом пищевода.
• Перистальтика пищевода.
• Тонус мускулатуры.
• Сила тяжести пищевого комка.

Сокращение пищевода имеет характер волны. Распространяется в сторону желудка. Последовательное сокращение циркулярного слоя. Скорость 2 – 5 см/с – зависит от свойств пищевого комка. Вагус усиливает перистальтику и снижает тонус кардии.

Строение глотки:

• На передней стенке – хоаны, зев, ниже гортань.
• На внутренней стенке – глоточная миндалина.
• На боковых – глоточное отверстие слуховой трубы – трубные миндалины.
• Три отдела: носоглотка, ротоглотка и гортаноглотка.
• Мышцы: констрикторы (сжиматели и подниматели глотки).

Рекомендуем

«Физиология стресса и пути выхода из него» Подробнее

Акт глотания представляет собой непрерывное чередование следующих фаз:

• мышцы мягкого неба сокращаются, небная занавеска поднимается и прижимается к своду и задней стенке глотки, отделяя носоглотку от остальных частей глотки;
• при сокращении мышечной диафрагмы рта гортань поднимается и смещается вперед, надгортанник закрывает вход в гортань;
• при сокращении шилоязычной и подъязычно-язычной мышц корень языка смещается назад, пищевой комок проталкивается через зев в ротоглотку;
• за счет сокращения небно-язычных мышц часть пищевого комка, поступившего в ротовую часть глотки, отделяется (отсекается) от той пищи, которая еще находится в полости рта;
• при поступлении пищевого комка в глотку продольные мышцы поднимают ее, натягивая на пищевой комок;
• последовательное сверху вниз сокращение констрикторов глотки проталкивает пищевой комок из глотки в пищевод.

Роль ферментов в жизни человека

Чтобы понимать, насколько важны эти маленькие помощники в нашем организме, достаточно понять смысл одной очень умной мысли: хорошее здоровье начинается с хорошего пищеварения.

Многие проблемы со здоровьем начинаются именно с плохой пищеварительной абсорбции(поглощения, всасывания) питательных веществ, главная причина такого явления -недостаточность или отсутствие определенных энзимов(ферментов) в организме человека. Даже если вы хорошо питаетесь и пища состоит только из качественных продуктов, окончательный процесс усвоения питательных веществ зависит от ферментов, их достаточного количества.

То, что вы перевариваете, при недостаточности ферментов будет очень отличаться от того, что вы едите. Плохое пищеварение нельзя исправить за счет изменения набора употребляемых продуктов и приема диетических добавок. Нарушения здоровья начинаются с плохого усвоения аминокислот, первые признаки такого процесса — усталость, плохое настроение из-за отсутствия нейромедиаторов(продукты от депрессии), снижение производства гормонов, проблемы с кожей, снижение иммунитета и пр.

Биохимические свойства

Хотя при участии ферментов в природе происходит огромное количество реакций, но все они могут быть разделены на 6 категорий. Соответственно, каждая из этих шести реакций протекает под влиянием определенного типа ферментов.

Реакции при участии энзимов:

1. Окисление и восстановление.

Ферменты, участвующие в этих реакциях, называются оксидоредуктазами. В качестве примера можно вспомнить как, алкогольдегидрогеназы преобразуют первичные спирты в альдегид.

1. Реакция переноса группы.

Ферменты, благодаря которым происходят эти реакции, называются трансферазами. Они обладают умением перемещать функциональные группы от одной молекулы к другой. Так происходит, например, когда аланинаминотрансферазы перемещают альфа-аминогруппы между аланином и аспартатом. Также трансферазы перемещают фосфатные группы между АТФ и другими соединениями, а из остатков глюкозы создают дисахариды.

1. Гидролиз.

Гидролазы, участвующие в реакции, умеют разрывать одинарные связи, добавляя элементы воды.

1. Создание или удаление двойной связи.

Этот вид реакций негидролитическим путем происходит при участии лиазы.

1. Изомеризация функциональных групп.

Во многих химических реакциях положение функциональной группы изменяется в пределах молекулы, но сама молекула состоит из того же количества и типов атомов, что были до начала реакции. Иными словами, субстрат и продукт реакции являются изомерами. Такого типа трансформации возможны под влиянием ферментов изомеразы.

1. Образование одинарной связи с устранением элемента воды.

Гидролазы разрушают связь, добавляя в молекулу элементы воды. Лиазы осуществляют обратную реакцию, удаляя водную часть из функциональных групп. Таким образом, создают простую связь.

Дефицит ферментов — отличительные признаки

Главный признак дефицита пищеварительных ферментов — это, конечно же, жалобы на плохое самочувствие из-за плохой работы пищеварительной системы. Обычно последствия проявляются в виде:

• тяжести и боли в животе после еды
• вздутия живота, отрыжки
• избыточного газообразования
• плавающих или масляных остатков пищи в испражнениях

Уменьшение выработки пищеварительных ферментов мы также можем усугубить собственными пагубными привычками питания.

1. Сокращение в рационе сырой пищи приводит к значительному уменьшению уровня ферментов в слюне.

2. Термически обработанная пища, которой мы отдаем предпочтение в современном мире, приводит к истощению поджелудочной железы, поскольку она должна вырабатывать больше ферментов для ее обработки — природные ферменты, которые содержались в продуктах до их термической обработки, разрушены высокой температурой.

О такой ситуации свидетельствуют эксперименты, которые проводились учеными на животных. Те из них, кого кормили продуктами с дефицитом ферментов(последствия термической обработки), имели проблемы с поджелудочной железой, она работала с перегрузкой. Еще один эксперимент показал, что при употреблении в пищу сырых продуктов выделение слюнных ферментов не столь активно, поскольку им на смену приходят природные, содержащиеся в такой пище.

Снижение активности ферментов — причины

1. Пища тщательно не жуется, пища поглощается слишком быстро — нет стимуляции выработки ферментов в других пищеварительных органах.

2. В организме недостаточно необходимых питательных веществ(витамины, минералы, микроэлементы) для работы определенного типа фермента, как следствие, — фермент не работает.

3. Снижена кислотность желудка — снижается выработка ферментов, которую катализирует соляная кислота.

4. Потребляемая пища — орехи, семена, цельное зерно и пр. — содержит ингибиторы ферментов.

5. Человек часто пребывает в состоянии стресса, который истощает выработку ферментов.

6. Организм подвержен интоксикации тяжелых металлов, из-за этого угасают ферментативные реакции.

7. Генетические дефекты пищеварения( например, нет синтеза лактазы, которая помогает переваривать лактозу, поступающую из молока).

Гипер- и гипоактивность

Бывают случаи, когда энзимы выполняют свои функции с неправильной интенсивностью. Чрезмерная активность вызывает чрезмерное формирование продукта реакции и дефицит субстрата. В результате – ухудшение самочувствия и серьезные болезни. Причиной гиперактивности энзима может быть как генетическое нарушение, так и избыток витаминов или микроэлементов, используемых в реакции.

Гипоактивность ферментов может даже стать причиной смерти, когда, например, энзимы не выводят из организма токсины либо возникает дефицит АТФ. Причиной такого состояния также могут быть мутированные гены или, наоборот, гиповитаминоз и дефицит других питательных веществ. Кроме того, пониженная температура тела аналогично замедляет функционирование энзимов.

Как увеличить количество пищеварительных ферментов

Ферменты, поступающие с пищей

«Главную скрипку» здесь играют ферменты, поступающие со свежими и сырыми продуктами, содержащими такие важные для пищеварения энзимы. Введите в свой рацион сырую и необработанную пищу — сырые фрукты и овощи, источники ферментов: имбирь, алоэ вера, манго, киви, ананасы, папайю… Последние два фрукта богаты на протеолитические ферменты и помогают лучше переваривать белки. Много ферментов и в проросших семенах.

Ферменты, поступающие с пищей — чайный гриб ( комбуча )

Еще один кладезь ферментов — ферментированные продукты: квашеная капуста, маринованный имбирь, яблочный уксус, кефир, чайный гриб, соленые огурцы, каперсы, оливки и пр.

Ферментные добавки

Ферментные добавки готовят из ферментов животных. Они могут улучшить самочувствие и процесс переваривания пищи, но принимать их следует по рекомендации и под наблюдением врача-гастроэнтеролога.

Влияние возраста

С возрастом у человека снижается кислотность желудка, что в свою очередь, приводит к снижению производства ферментов. Однако такая картина наблюдается на фоне частого возникновения кислотного рефлюса пищевода, об этом следует знать.

К сожалению, сегодня уже стало обычным фактом снижение уровня кислотности в желудке задолго до наступления среднего возраста. Очевидно, это связано со стрессами, массовым увлечением фаст-фудом, отсутствием в рационе питания сырой пищи и необработанных термически продуктов. Снижение кислотности приводит все к тем же плачевным последствиям — расстройствам пищеварения.

Чем можно улучшить пищеварение

В первую очередь важно изменить свой рацион и добавить в него продукты, полезные для пищеварения.

Во-первых, нужно включать в ежедневное меню продукты, богатые пробиотиками (живыми бактериями):

• кисломолочные продукты (особенно кефир и йогурт);
• квашеную капусту;
• соленья;
• яблочный уксус;
• другие ферментированные продукты.

Во-вторых, следует есть больше продуктов-пребиотиков, а именно овощей и фруктов, не подвергшихся термической обработке (авокадо, манго, папайя, побеги зерновых культур, чеснок и хрен). Пребиотические продукты богаты неперевариваемой клетчаткой, которая является «пищей» для полезных бактерий.

Ферменты также можно получить, используя различные медикаментозные препараты и биологические добавки к пище (Панкреатин, Креон, Фестал, Панзинорм, Ораза и т.п.).

Как наладить выработку пищеварительных ферментов

Конечно же, в решении такой нелегкой задачи необходим комплексный подход. Традиционными помощниками, стимулирующими выработку пищеварительных соков, являются некоторые растения с горьким вкусом( природные горечи): горечавка, одуванчик, куркума, цикорий, красный и черный горький перец …

Чтобы запустить процесс выработки ферментов и приготовить пищеварительную систему к хорошей работе, в самом начале еды практикуйте употребление салатов из свежих овощей и зелени.

Для поддержания в форме своей пищеварительной системы возьмите за правило ежедневно включать в меню сырые, необработанные термически продукты, пейте достаточно воды, избегайте стресса и выполняйте умеренные физические упражнения для поддержания хорошей физической формы…