mozok.click » Podręczniki w języku polskim » Biologia » Rozszczepienie substancji
Інформація про новину
  • Переглядів: 750
  • Автор: admin
  • Дата: 9-03-2018, 23:13
9-03-2018, 23:13

Rozszczepienie substancji

Категорія: Podręczniki w języku polskim » Biologia

Substancje pokarmowe rozszczepiają się w układzie trawiennym

W poprzednim paragrafie dowiedzieliśmy się, że zwierzęta nie są zdolne do samodzielnego syntezowania substancji organicznych z dwutlenku węgla i wody, dlatego muszą otrzymywać je z pokarmem. W tym paragrafie dowiemy się, co zachodzi z cząsteczkami pokarmu, który był spożyty przez człowieka. Najpierw trzeba zaznaczyć, że pokarm zawiera wiele polimerów (białek i polisacharydów), które komórki jelita cienkiego nie mogą bezpośrednio wchłonąć. Dlatego te substancje muszą być rozszczepione na monomery (aminokwasy i monosacharydy odpowiednio). Tłuszcze też nie mogą wchłaniać się bez uprzedniego rozszczepienia, dlatego one rozszczepiają się do kwasów tłuszczowych i glicerolu. Właśnie te procesy opiszemy.

Rozszczepienie białek rozpoczyna się w żołądku

Pokarm białkowy jest podstawą racji żywieniowej człowieka, lecz zawartość białek w pokarmie znacznie różni się w różnych kulturach narodowych: bardzo bogata w białko jest kuchnia Azji Środkowej, natomiast biedna - kuchnia polinezyjska i kuchnia aborygenów afrykańskich. W układzie trawiennym rozszczepienie białek zachodzi etapowo. Początkowe etapy rozszczepienia białek zachodzą w żołądku. Tu, w środowisku kwaśnym u białek niszczy się struktura trójwymiarowa i zachodzi rozszczepienie początkowe enzymem pepsyną. Przy tym cząsteczka białkowa rozszczepia się na krótsze łańcuszki aminokwasowe, lecz nie do wolnych aminokwasów. Potem powstałe łańcuszki aminokwasowe dostają się do jelita cienkiego. Tu, w środowisku słaboza-sadowym na nie oddziałuje enzym trypsyna i chymotrypsyna produkowane przez trzustkę. Praca tych enzymów prowadzi do powstania jeszcze krótszych łańcuszków aminokwasowych (2-20 aminokwasów). Ostatecznego rozszczepienia tych skróconych łańcuszków do aminokwasów dokonują inne enzymy jelita cienkiego. Tylko wolne aminokwasy mogą wchłaniać się komórkami jelita cienkiego i dostawać do krwi1.

Rozszczepienie węglowodanów zachodzi w kilku etapach

Pokarm zawiera różnorodne węglowodany: polisacharydy (takie jak skrobia i błonnik), disacharydy (takie jak sacharoza i laktoza), a także monosacharydy, z których najważniejszy - to glukoza. Zawartość względna wolnej glukozy w pokarmie zwykle jest niewielka, a większość węglowodanów znajduje się w postaci di- i polisacharydów. Jak i w przypadku aminokwasów, komórki nabłonka jelita cienkiego są zdolne do wchłaniania tylko monosacharydów, dlatego di- i polisacharydy muszą być rozszczepione w układzie trawiennym. Disacharydy rozszczepiają się w jelicie cienkim: sacharozę rozszczepia enzym sacharaza, a laktozę - laktaza. Warto przypomnieć, że zwykle laktaza u ssaków powstaje tylko w okresie odżywiania się mlekiem matki, z wiekiem jej produkcja ustaje i ssaki tracą zdolność do przyswajania mleka. W niektórych populacjach ludzkich laktaza tworzy się w ciągu całego życia (patrz: dodatek II).

1 To stwierdzenie nie jest całkiem prawidłowe. Niektóre białka potrafią dostawać się do krwi ze światła jelita cienkiego w całości, nie rozszczepiając się. Takie jest na przykład białko mleka laktoferyna, która bierze udział w przeniesieniu żelaza od matki do niemowlęcia, a także w ochronie przeciw bakteriom i wirusom. Jednak taki przykład przeniesienia białek jest raczej wyjątkiem niż regułą.



 

Rozszczepienie polisacharydów zachodzi bardziej skomplikowanie i w kilku etapach. Jako przykład rozpatrzmy rozszczepienie skrobi zawartej w wielu produktach żywnościowych. Początek rozszczepienia skrobi zachodzi już w jamie ustnej, ponieważ ślina zawiera enzym amylazę. Amylaza rozszczepia łańcuchy skrobi na krótsze. W jelicie cienkim one są poddawane działaniu amylazy trzustkowej. Tu zachodzi rozszczepienie krótkich łańcuchów do disacharydu maltozy, złożonej z dwóch reszt glukozy. Enzym maltaza rozszczepia maltozę do glukozy.

Jak już wiemy, większa część glukozy w biosferze znajduje się w składzie błonnika. Enzym celulaza, który zawierają niektóre bakterie, pierwotniaki i grzyby, rozszczepia błonnik. Zwierzęta kręgowe celulazy nie posiadają. Jednak zwierzęta roślinożerne przyswajają błonnik dzięki obecności w ich układzie trawiennym organizmów symbio-tycznych. Te organizmy preferują życie w środowisku beztlenowym. U ssaków roślinożernych drobnoustroje symbiotyczne rozszczepiające błonnik mieszkają w jelicie grubym i ślepym (jak u nieparzystokopytnych i zającokształtnych) lub w wyspecjalizowanym odcinku przełyku (jak u przeżuwaczy parzystokopytnych). Na przykład żwaczkrowy zajmuje całą lewą stronę jamy brzusznej i sięga objętości 300 litrów (ryc. 16.1).

A. Budowa czterooddziałowego „żołądka” krowy z dużym żwaczem.

B. Krowy z przetokami w boku, które są połączone ze żwaczem, umożliwiają badanie procesu trawienia.

C. Podstawowy „pokarm” krowy - pantofelki (2 mln/ml) zamieszkujące w żwaczu.

D. Świdrak okrętowy - niezwykły małż odżywiający się drewnem. On nie tylko zawiera w układzie trawiennym drobnoustroje symbiotyczne trawiące błonnik, lecz

i wytwarza własną celulazę. Chociaż małż jest szkodnikiem niszczącym drewniane statki,jednak ma wielkie znaczenie dla przyrody: niszczy martwe drewno w Oceanie Światowym.

W żwaczu kształtuje się unikalny ekosystem drobnoustrojów. Większość „mieszkańców” żwacza stanowią bakterie, które rozszczepiają błonnik i wchłaniają glukozę.

Nimi odżywiają się różnorodne pantofelki, które też mieszkają w żwaczu przeżuwaczy. Właśnie te pantofelki są podstawowym „pokarmem” przeżuwaczy. Można powiedzieć, że krowa „odżywia” się nie tyle trawą, co biomasą drobnoustrojową, którą ona „hoduje” w swoim żwaczu.

1 Często żwacz rozpatrywany jest jako pierwszy oddział żołądka czterooddziałowego, lecz prawdziwemu żołądkowi odpowiada tylko ostatni oddział - trawieniec.

Do rozszczepienia tłuszczów niezbędna jest ich emulgacja

Tłuszcze też są ważną częścią racji żywieniowej zwierząt. Szczególnie warto wspomnieć o wysokiej energetycznej wartości tłuszczyów. „Spalanie” jednego grama tłuszczu daje znacznie więcej energii niż „spalanie” jednego grama białka lub węglowodanu. Jednak tłuszcze są trudno przyswajalne. Jak wiemy, tłuszcze są cząsteczkami niepolarnymi formującymi w roztworze wodnym krople tłuszczowe. Takie krople nie mogą być wchłaniane przez komórki nabłonka jelita cienkiego. Duża niepolarna cząsteczka tłuszczu nie może przedostać się przez warstwę polarnych główek na powierzchnię błony komórkowej. Dlatego enzym lipaza rozszczepia cząsteczkę tłuszczu w jelicie cienkim i dopiero potem ona jest wchłaniana przez komórki jelita (ryc. 16.2).


 

Enzym lipazę wydziela trzustka. Jak i wiele innych enzymów, ona jest cząsteczką rozpuszczalną w wodzie, dlatego może rozszczepić tłuszcze tylko na powierzchni tłuszczowych kropel. Oczywiście, że szybkość takiego procesu będzie ograniczona powierzchnią tłuszczowych kropel. Do zwiększenia powierzchni są niezbędne kwasy żółciowe, utworzone przez wątrobę. Kwasy tłuszczowe emulgują tłuszcze - rozbijają duże tłuszczowe krople na drobne, znacznie zwiększając powierzchnię dostępną lipazie. Komponenty, które powstały wskutek rozszczepienia tłuszczów pokarmu nadchodzą do komórek nabłonka jelita cienkiego, gdzie z nich znów syntezują się cząsteczki tłuszczów. Takie cząsteczki w retikulim endoplazmatycznym zbierają się w specjalne krople, które wydzielają się z przeciwległej strony komórki. Jednak dostają się one nie do krwi, a do limfatycznych naczyń włosowatych. Dopiero potem z prądem limfy krople dostają się do układu krwionośnego w żyłach szyi i żyle próżnej górnej.

Wewnątrzkomórkowe utlenianie glukozy zachodzi w kilku etapach

W poprzednich rozdziałach przypomnieliśmy, że di- i polisacharydy, które dostają się do układu trawiennego, są rozszczepiane przez enzymy do monosacharydów, z których najważniejszy - to glukoza. Glukoza przez komórki nabłonka jelita cienkiego dostaje się do krwi i roznosi się po organizmie. W środku komórki z glukozą mogą zajść takie zmiany:

1. Ona może całkiem utlenić się do dwutlenku węgla i wody. Przy tym będzie zmagazynowana energia w postaci ATP. Ten proces zachodzi w obecności tlenu i nazywa się oddychaniem.

2. Ona może przekształcić się w kwas mlekowy podczas fermentacji. Do tego procesu tlen nie jest potrzebny, a ATP tworzy się mniej niż przy oddychaniu.

3. Ona może przekształcić się na inne monosacharydy, a także na lipidy i aminokwasy.

4. Ona może być przekształcona na polimer glikogen, w którego postaci przechowuje się w cytoplazmie. Najczęściej glikogen magazynuje się w wątrobie i mięśniach szkieletowych. Przy zapotrzebowaniu organizmu na glukozę glikogen znów się rozszczepia.

Jakub Parnas

UrodzU się w roku 1884 w Mokrzanach, koło Drohobycza w obwodzie lwowskim.

Wykształcenie otrzymywał we Lwowie, Strasburgu, Zurichu. Był wykładowcą na uniwersytetach Strasburga, Warszawy, Lwowa. Podstawowe naukowe osiągnięcia uczonego - w dziedzinie biochemii wymiany węglowodanowej. Najbardziej znany jest na świecie z odkrycia procesów rozszczepienia glikogenu w mięśniach i wykrycia poszczególnych reakcji glikolizy, która jest nazywana schematem EMP (schemat Embdena-Meyerhofa-Parnasa). Po sowieckiej okupacji Zachodniej Ukrainy w 1939 roku miał możliwość na zaproszenie kolegów wyjechać do Londynu lub Nowego Jorku, lecz został we Lwowie. Po wybuchu wojny niemiecko-sowieckiej został ewakuowany do Ufy, a w 1943 roku został przeniesiony do Moskwy. W Moskwie stał się jednym z założycieli Akademii Nauk Medycznych ZSRR, założycielem i dyrektorem Instytutu Biologicznej i Medycznej Chemii. Prowadził ogromną pracę edukacyjną, organizując każdego czwartku seminaria z udziałem wybitnych biochemików, fizjologów, medyków. Na początku 1949 roku został aresztowany przez MG В w związku ze sprawą Żydowskiego Komitetu Antyfaszystowskiego niby za działalność wywiadowczą na rzecz innego państwa. Wszystkie zarzuty przeciwko Parnasowi były sfabrykowane i nie były potwierdzone. W tym czasie uczony chorował na cukrzycę i niewydolność układu krążenia. W styczniu 1949 roku Jakub Parnas zmarł w czasie przesłuchania na zawał serca. Tak zapisano w dokumentach KGB, a jak było naprawdę, do dziś nie wiadomo. Nie wiadomo też, gdzie został pochowany wybitny uczony. Obecnie co dwa lata Ukraińskie Towarzystwo Biochemiczne i Polskie Towarzystwo Biochemiczne przeprowadzają konferencję naukową poświęconą pamięci wybitnego uczonego.

Początkowym etapem utleniania glukozy jest glikoliza - rozszczepienie jednej cząsteczki glukozy do dwóch cząsteczek kwasu pirogronowego. Ten proces w całości zachodzi w cytoplazmie komórki. Jest to liniowa droga metaboliczna, włączająca 10 kolejnych reakcji. Schemat glikolizy podano na rycinie 16.3.

Zauważyłeś, że w tym procesie tlen udziału nie bierze. Jeżeli dokładniej przypatrzymy się do schematu glikolizy, to zauważymy, że dwie cząsteczki kwasu pirogronowego zawierają tyle węgla i tlenu, ile jedna cząsteczka glukozy, jednak nie wystarcza czterech atomów wodoru. Te cztery atomy wodoru przechodzi na specjalny przenośnik. W następnym paragrafie dowiemy się , co odbywa się dalej z tymi atomami wodoru, a także jak cząsteczki kwasu pirogronowego utleniają się do dwutlenku węgla. I w tym procesie już będzie uczestniczył tlen.


 

Zastanów się

Wybierz jedną poprawną odpowiedź

1

Cząsteczki polimerowe nie powinny dostawać się do wewnętrznego środowiska organizmu - krwi i limfy, dlatego rozszczepiają się na monomery. Zachodzi to w

A układzie krwionośnym В układzie trawiennym C układzie wydalniczym D układzie oddechowym E układzie odpornościowym

2

Kwaśne środowisko soku żołądkowego sprzyja

1) niszczeniu trójwymiarowej struktury cząsteczki białka;

2) aktywacji pepsyny;

3) emulgacji tłuszczów.

A 1 i 2 В 2 і З C 1 i 3 D tylko 1 Е1.2ІЗ

3

W układzie trawiennym lipidy pokarmu są emulgowane. Głównym celem tego procesu jest

A ułatwienie wchłaniania lipidów przez błony В sformowanie grudeczki pokarmowej

C sprawienie, że cząsteczki pokarmu będą niedostępne dla jelitowej mikroflory D zwiększenie powierzchni kropelek lipidowych Є zwiększenie powierzchniowego napięcia lipidów

Sformułuj odpowiedź w postaci kilku zdań

4

Ludzie, jak i inne zwierzęta, potrzebują nadchodzenia do organizmu substancji organicznych. W jakim celu ludzie powinni regularnie otrzymywać substancje organiczne?

5

Dlaczego przed wchłanianiem do komórek organizmu białka rozszczepiają się na aminokwasy? Czy tylko duże rozmiary cząsteczek białkowych ograniczają ich wchłanianie? Jeżeli nie, to przytocz inne przyczyny.

6

Czy każdy pokarm trzeba żuć? A jeżeli można go łatwo połknąć, jak na przykład rzadką kaszę manną lub owsianą? Uzasadnij odpowiedź, uwzględniając skład pokarmu i fizjologię trawienia.

Jakich trudności doznają zwierzęta, odżywiające się trawą i drewnem? Dlaczego prawie wszystkie one hodują w swoim układzie trawiennym drobnoustroje symbiotyczne? Cóż więc jest pokarmem krowy?

8

Najbardziej rozpowszechniony w przyrodzie żywej monosacharyd - to glukoza. Jakie są możliwe drogi jej wykorzystania przez organizm człowieka?

Znajdź odpowiedź i postaraj się zrozumieć istotę problemu

9

Krowy mają wielu symbiontów w swoich żwaczach, króliki - w jelicie ślepym. A w jaki sposób symbionty tam dostają się, przecież te zwierzęta nie rodzą się z już zasiedlonym układem trawiennym?

10

Wiadomo, że żółć sprzyja emulgacji tłuszczów, co umożliwia ich rozszczepienie. Jakie substancje żółci są odpowiedzialne za ten proces? Jakie osobliwości cząsteczek żółci umożliwiaj taką niezwykłą funkcję?

Dowiedz się samodzielnie i opowiedz innym

11

Celulaza - to enzym, który mają nieliczne organizmy. A dlaczego? O ile by było prościej żyć, gdybyśmy się odżywiali drewnem, trocinami, papierem. Spróbuj wyjaśnić nieznaczne rozpowszechnienie takiego korzystnego enzymu w święcie zwierzęcym.

12:

Uwzględniając energetykę procesu, wyjaśnij, dlaczego od glukozy podczas glikolizy odszczepia się wodór, a nie węgiel lub tlen.

 

Źródło: Biologia podręcznika dla klasy 9 Szałamow

 






^