Transformările alimentelor în tubul digestiv

Alimentele sunt amestecuri de substanțe. În tubul digestiv, ele suferă transformări fizice și chimice. Mestecarea rupe hrana în bucăți mai mici; mișcările stomacului și ale intestinului o amestecă. Acestea sunt exemple de transformări fizice. Enzimele digestive descompun molecule mari, precum amidonul sau proteinele, în molecule mai mici; aceasta este digestie chimică.

Procesul începe în gură, unde alimentele se amestecă cu saliva. Continuă în stomac și apoi în intestinul subțire. Nu toate substanțele se transformă în același loc și cu aceeași enzimă. De pildă, amidonul începe să fie descompus în gură, iar digestia proteinelor începe în principal în stomac. În intestinul subțire, secrețiile pancreasului și ale mucoasei intestinale continuă descompunerea; bila ajută prelucrarea grăsimilor fără să fie enzimă.

La final, moleculele suficient de mici pot trece prin epiteliul intestinal prin absorbție. Digestia și absorbția sunt procese succesive, cu mecanisme diferite. Pentru a urmări fiecare segment fără a repeta detaliile, citește Digestia bucală, Digestia gastrică și Digestia intestinală.

Două feluri de transformări. Digestia mecanică (masticația, frământarea gastrică, mișcările de segmentare și peristaltismul intestinal) mărunțește și amestecă hrana, fără să schimbe natura chimică a substanțelor. Digestia chimică este o succesiune de hidrolize catalizate de enzime: o legătură dintre două unități structurale se desface cu consum de apă. Ecuațiile generale sunt:

Ce se digeră și ce nu. Apa, sărurile minerale, vitaminele și monozaharidele se absorb ca atare. Se digeră polizaharidele (amidonul, glicogenul), dizaharidele, proteinele, lipidele și acizii nucleici. Celuloza nu se digeră la om, deoarece organismul nu produce celulază; ea străbate tubul ca fibră alimentară.

Succesiunea pe segmente (reacțiile fiecărui segment sunt în lecțiile lui):

Tabelul arată că fiecare grupă de nutrimente parcurge mai multe etape și că intestinul subțire este singurul segment care duce toate grupele până la produșii finali absorbabili.

Exemplu rezolvat 1: bilanțul de masă la hidroliză. Câte grame de glucoză rezultă din 171 g de maltoză ($M=342g/mol$)?

1. Scriem reacția: ${\mathrm{C}}_{12}{\mathrm{H}}_{22}{\mathrm{O}}_{11}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 2{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6$.
2. Calculăm cantitatea de maltoză: $171/342=0,5$ mol.
3. Dintr-un mol de maltoză rezultă 2 mol de glucoză, deci din 0,5 mol rezultă 1 mol de glucoză.
4. Masa de glucoză este $1\mathrm{mol}\times 180g/mol=180$ g.
5. Verificare: apa consumată este $0,5\times 18=9$ g, iar $171+9=180$ g, deci masa se conservă. Produșii hidrolizei cântăresc mai mult decât substratul, pentru că includ apa fixată.

Exemplu rezolvat 2: drumul unei felii de pâine cu brânză și unt. Urmărim fiecare nutrient.

1. Amidonul din pâine. În gură, amilaza salivară începe hidroliza (dextrine, maltoză). În stomac, aciditatea oprește amilaza. În duoden, amilaza pancreatică continuă, iar maltaza de la marginea în perie formează glucoza.
2. Proteinele din brânză. În stomac, pepsina le transformă în polipeptide. În intestin, tripsina, chimotripsina și carboxipeptidazele le scurtează, iar peptidazele eliberează aminoacizii.
3. Lipidele din unt. În stomac, lipaza gastrică acționează într-o măsură mică. În duoden, bila emulsionează grăsimile, iar lipaza pancreatică produce acizi grași și monogliceride.
4. Apa și sarea din brânză nu se digeră, ci se absorb.
5. Concluzie: cele trei grupe ajung la forme absorbabile abia în intestinul subțire.

Rolul digestiei mecanice. Mărunțirea nu este un simplu pas pregătitor: împarte hrana în particule mici și mărește suprafața pe care acționează enzimele. În stomac, unda peristaltică ajunge în antrul piloric de aproximativ 3 ori pe minut și transformă bolul în chim gastric, un amestec semilichid, acid. În intestinul subțire, mișcările de segmentare amestecă chimul cu secrețiile, iar peristaltismul îl împinge spre intestinul gros. Secrețiile și motilitatea sunt astfel complementare: fără amestecare, enzimele ar rămâne în contact doar cu stratul extern al conținutului.

Fixează locul de început al digestiei chimice: amidonul în cavitatea bucală (amilaza salivară), proteinele în stomac (pepsina), lipidele în intestinul subțire (lipaza gastrică are un rol minor), acizii nucleici în intestinul subțire (nucleazele pancreatice). Digestia chimică la om este extracelulară, în lumenul tubului, și de contact, la marginea în perie; dipeptidele și tripeptidele absorbite sunt hidrolizate în plus în interiorul enterocitului. Hidroliza nu produce ATP: energia se eliberează abia după absorbție, prin metabolism.

Valorile de pH sunt cerute adesea: saliva 6,35–6,85; sucul gastric 1–2; sucul pancreatic aproximativ 8; sucul enteric 7,4–7,8. Pepsina, activă în mediu acid, se inactivează în duoden, unde sucul pancreatic neutralizează chimul. Apa, sărurile și vitaminele nu necesită digestie, iar celuloza nu este hidrolizată de enzimele umane. Distinge emulsionarea lipidelor (proces fizic, făcut de bilă) de hidroliza lor (proces chimic, făcut de lipază). Pentru produșii fiecărei enzime, folosește Enzimele digestive.

Despre transformările alimentelor în tubul digestiv este corectă afirmația:

• a) Amidonul este transformat în glucoză în cavitatea bucală, sub acțiunea amilazei salivare.
• b) Pepsina rămâne activă în duoden, unde pH-ul este aproape neutru.
• c) Lactoza este hidrolizată la marginea în perie a enterocitelor, în glucoză și galactoză.
• d) Bila hidrolizează trigliceridele în acizi grași și glicerol.
• e) Celuloza este hidrolizată în colon de celulaza produsă de mucoasa colonului.

Răspuns: c. Varianta a este falsă: amilaza salivară produce dextrine și maltoză, nu glucoză. Varianta b este falsă: pepsina funcționează în mediu acid și se inactivează în duoden. Varianta c este adevărată: lactaza din membrana enterocitelor hidrolizează lactoza. Varianta d este falsă: bila emulsionează lipidele, iar hidroliza este făcută de lipază. Varianta e este falsă: omul nu produce celulază, iar celuloza este fermentată doar parțial de microbiota colonului.

Greșeli frecvente

• Greșit: Mestecarea rupe prin ea însăși amidonul în glucoză.
  Corect: Mestecarea este mecanică; enzimele fac hidroliza chimică.
• Greșit: Bila este o enzimă digestivă.
  Corect: Ea emulsionează lipidele, iar hidroliza lor este făcută de lipază.
• Greșit: Digestia chimică produce energie pentru celule.
  Corect: Hidroliza desface legături fără să formeze ATP; energia se obține după absorbție, prin metabolismul nutrimentelor.
• Greșit: Toate substanțele din hrană trebuie digerate înainte de absorbție.
  Corect: Apa, sărurile minerale, vitaminele și monozaharidele se absorb ca atare.

Înainte și după