Желудочный сок: состав, ферменты, кислотность

ГастритуНет.ру » Болезни желудка » Строение » Физиология

Процесс пищеварения является достаточно сложным механизмом, который начинается в полости рта и заканчивается в просвете толстой кишки. Ферменты желудочного сока способствуют химической обработке пищи, а регулярное расслабление и сокращение мышечной стенки – механической. Кроме переваривания и перетирания еды в просвете желудка происходит всасывание необходимых организму микроэлементов и витаминов.

• 1 Особенности пищеварения в желудке
• 2 Ферментативные процессы в желудке
• 3 Желудочные ферменты
• 4 Основные пепсины желудочного сока
• 5 Непротеолитические ферменты желудочного сока
• 6 Полезное видео
• 7 Причины недостатка ферментов
• 8 Патологии при недостатке желудочных ферментов
• 9 Симптомы дефицита ферментов
• 10 Как восполнить недостаток ферментов

Особенности пищеварения в желудке

Пройдя полость рта и пищевод, пища попадает в желудок – мышечный полый орган, стенка которого богата железами. Его работа регулируется нейроэндокринной системой, блуждающим нервом, а также характером питания. Кроме того, желудочный сок активно вырабатывается под влиянием гастрина – особого гормона, синтезируемого в G-клетках поджелудочной железы и двенадцатиперстной кишки.

Что представляет собой желудочный сок

Пищеварительный секрет являет собой прозрачную жидкость без цвета и вырабатывается фундальными железами внутренней выстилки желудка. В его состав входит соляная, или хлористоводородная, кислота, а также слизь, соли и значительное количество ферментов.

Ионы соляной кислоты вырабатываются обкладочными клетками слизистой выстилки путем активного транспорта. В сутки здоровый желудок продуцирует в среднем 2-2,5 литра кислоты. Ее основная роль – создание оптимального кислотно-основного баланса для нормального переваривания и активация ферментов. Кроме того, хлористоводородная кислота выполняет такие функции:

• превращает пепсиноген в активный пепсин;
• помогает ферментам расщеплять белки;
• обладает бактерицидным эффектом;
• запускает переход пищи из полости желудка в просвет 12-перстной кишки, активирует синтез таких гастроинтестинальных гормонов, как гастрин и секретин;
• влияет на моторику органов ЖКТ, в частности, желудка.

Слизь выполняет защитную роль, обволакивая внутреннюю стенку желудка, а также нейтрализует хлористоводородную кислоту при ее высокой концентрации.

Какие ферменты есть в желудочном соке

Примерно на 97-98% пищеварительный сок состоит из воды, остальные 2-3% — это кислоты, соли, микроэлементы и ферменты. Последние подразделяются на:

• протеолитические (они расщепляют белковые соединения);
• амилолитические (поступают из полости рта со слюной и расщепляют углеводные соединения);
• липолитические (влияют на жиры).

Какую роль играют ферменты в желудке

Основные ферменты желудочного сока способствуют расщеплению и всасыванию белков, незаменимых аминокислот, нейтральных жиров. Кроме того, эти вещества способствуют переходу съеденной пищи в более мягкую консистенцию, активируют фактор Касла, который принимает участие во всасывании витамина В12.

Несмотря на обилие ферментативных веществ, в просвете желудка плохо перевариваются коллагеновые белки, трансжиры и быстроусвояемые углеводы.

Физико-химические свойства желудочного сока

Несколько фактов о желудочном соке:

1. В норме отмечается кисловатый запах желудочного содержимого. Он может меняться в зависимости от количества HCl. При низком уровне соляной кислоты, присутствии продуктов брожения запах напоминает испарения органических кислот. Например, молочной или уксусной. Если от желудочного содержимого исходит запах гнили, значит – человек страдает онкологией.
2. Пищеварительный сок желудка практически бесцветен. Желтоватый оттенок появляется при наличии низкой кислотности, ахилии. Зеленый цвет говорит о высоком уровне соляной кислоты, присутствии желчи. Красное и коричневое окрашивание означает присутствие крови.
3. Умеренное количество слизи – норма. Ее объем изменяется при гастритах с низкой кислотностью (гипертрофическом, атрофическом).
4. Объем желудка натощак колеблется от 0 до 50 мл.

Перечисленные характеристики играют важную роль в диагностике патологии органов ЖКТ. По изменению физико-химического состава желудочного содержимого можно судить о патологии пищеварительной системы.

Ферментативные процессы в желудке

Желудочный сок продуцируется регулярно, но его количество и состав не являются постоянными. Это зависит от характера съеденной пищи, времени суток и фонового состояния желудочно-кишечного тракта.

Его синтез происходит в три основные фазы:

1. Рефлекторную. Начинается с воздействия условных и безусловных раздражителей (запах еды, звук посуды, вид продуктов, жевание и т.д.). Ее длительность обычно не превышает 2-х часов. Секрет, вырабатывающийся в эту фазу, часто называют «аппетитным», поскольку обладает сильной переваривающей способностью и содержит большое количество ферментов.
2. Нейрогуморальную. Запускается с момента попадания пищи в полость желудка и характеризуется образованием промежуточных продуктов. В последующем они всасываются слизистой выстилкой желудка. Длительность фазы – около 10 часов.
3. Эвакуаторная. В ее основе лежит перемещение в двенадцатиперстную кишку пищевых масс.

Классификация

В зависимости от реакций, которые проистекают в ЖКТ, ферменты можно подразделить на 6 групп. Это:

1. оксидоредуктаза. Возбуждает окислительно-восстановительные реации;
2. трансфераза. Отвечает за перемещение одних молекул в другие;
3. пепсин, трипсин, амилаза и некоторые другие. Осуществляют гидролиз химических структур;
4. лиаза, ускоряющая обрыв химических соединений;
5. изомеры. Изменяют установленное взаиморасположение в формуле;
6. лигаза. Организует процесс гидролиза аденозинтрифосфорной кислоты.

У ферментов большая избирательная направленность. Из-за этого некоторые из них расщепляют только белки. Речь идет о:

1. протеазе;
2. пепсине;
3. химотрипсине;
4. трипсине.

С их помощью переваривается пищевой комок в желудке.

Другая группа в виде желчных кислот и липазы ориентирована на расщепление жиров, в то время как расщеплять пищу, содержащую углеводы, предназначены:

1. амилаза;
2. сахароза;
3. мальтаза;
4. лактоза.

Основным ферментом желудочного сока является пепсин А. Главное его назначение – превращение белков в пептиды. Пепсин работает в кислой среде, характерной для дна желудка.

Здесь идет процесс выделения соляной кислоты. Железы, содержащиеся в теле и на дне желудка, выделяют пепсиноген. Он считается неактивным заменителем пепсина и функционирует исключительно в соляной кислоте.

В результате активирования соляной кислотой из гастриксиногена формируется гастриксин (пепсин с литерой С). В желудочном секрете имеется также аналог гидролазы – желатиноза (литера В).

Она способна растворять коллагеновые волокна, имеющиеся в мясных продуктах. Реннин (литера Д, химозин) формирует паракзеин и сывороточный протеин.

Интересно! Функция, состав и свойства желудочного сока — как образуется

Пищеварительный процесс, осуществляемый с использованием всех перечисленных веществ, предназначен для того, чтобы поддержать человеческий организм в усвоении всех полезных элементов, поступающих с продуктами питания.

Нарушения в работе ЖКТ ведут к патологическим нарушениям. Для их предотвращения прибегают к помощи синтезированных препаратов.

Дополнительная информация! Количество элементов, вырабатываемых желудком, резко уменьшается после перенесенных человеком грибковых или инфекционных заболеваний, а также в результате длительного приема антибактериальных лекарств или злоупотребления алкоголем.

Основные пепсины желудочного сока

Под воздействием пепсинов белки расщепляются до более мелких молекул – пептонов, дипептидов или аминокислотных остатков. Их работа возможна только при определенной температуре и кислой рН.

Фракции пепсина:

• пепсин А;
• пепсин С;
• пепсин Д;
• пепсин В.

Пепсин А

Считается основным протеолитическим ферментативным веществом, которое активирует самую раннюю стадию гидролиза белков. Активен при резко кислой рН (в пределах 1,5-2).

Некоторая часть этого пепсина транспортируется в кровеносное русло, фильтруется почечной системой и выделяется в виде уропепсина вместе с мочой.

Пепсин С (желудочный катепсин, гастриксин)

Менее активное вещество, особенно в сравнении с предыдущим ферментом. Расщепляет белковые соединения при рН 3-3,5. В норме его концентрация может равняться таковой пепсина А либо превышать ее в 3-5 раз.

Пепсин В (желатиназа, парапепсин)

Участвует в расщеплении белков коллагеновой группы (кератин и т.д.), которые соединяют между собой мышечные волокна. Активируется при кислотно-основном балансе, который равен 5,5. В случае ощелачивания среды перестает функционировать.

Пепсин Д (химозин, ренин)

Его основное действие направлено на расщепление особого молочного белка – казеина. Однако процесс возможен только в присутствии ионов кальция. В дальнейшем получившийся казеин способствует образованию рыхлых по структуре хлопьев, которые легко фрагментируются.

Функции желудочных ферментов

Функция желудочных ферментов состоит в том, чтобы расщеплять пищу на более простые питательные вещества, которые затем могут всасываться или перевариваться в кишечнике.

Пепсин

Пепсин — это активная форма пепсиногена, который секретируется главными клетками стенки желудка. Пепсиноген превращается в пепсин под действием желудочной кислоты. Пепсин переваривает протеин. Он расщепляет большие белковые цепи (полипептиды) на более мелкие белки (дипептиды и пептиды).

Пепсин наиболее активен в кислой среде. В сочетании с тем фактом, что он секретируется в неактивной форме, это означает, что он не повреждает и не переваривает ткани стенки. Слизистый барьер, отделяющий содержимое желудка от стенки желудка, также предотвращает самопереваривание.

Хотя желудочная кислота эффективна в уничтожении бактерий, которые могут потребляться с пищей или напитками, пепсин также может в некоторой степени помочь в этом отношении.

Внутренний фактор

Внутренний фактор — это гликопротеин, который секретируется париетальными клетками стенки желудка
Внутренний фактор — это гликопротеин, который секретируется париетальными клетками стенки желудка. Это ферментоподобное вещество, которое отвечает за усвоение витамина B12. Однако внутренний фактор действует только в тонком кишечнике, несмотря на то, что секретируется стенкой желудка.

Витамин B12, который выделяется с пищей в желудке, связывается специфическими связывающими белками, а не внутренним фактором. Когда этот связанный витамин B12 попадает в тонкий кишечник, ферменты поджелудочной железы высвобождают витамин B12 из связывающих белков.

Затем витамин B12 связывается с внутренним фактором и в конечном итоге высвобождается в последних частях тонкой кишки, где затем всасывается в кровоток.

Непротеолитические ферменты желудочного сока

К данной группе компонентов пищеварительного секрета относят вещества, которые расщепляют жиры, углеводы, обладают бактерицидным эффектом.

К ним относят:

• желудочную липазу;
• лизоцим.

Желудочная липаза

Ее функция заключается в растворении нейтральных жиров с образованием жирных кислот, глицерина. Действие фермента в основном распространяется на легко эмульгирующиеся (дробящиеся) жиры молочного и растительного происхождения.

Лизоцим

Муромидаза, или лизоцим, продуцируется эпителиальными клетками внутренней стенки органа. Основной эффект вещества – борьба с патогенными микроорганизмами (вирусами, грибками и бактериями).

Ферменты желудка

Слизистая оболочка желудка имеет толщину от 1,5 до 2,5 мм, она покрыта слоем специальных железистых клеток, которые выделяют слизеподобный секрет. В более глубоких слоях слизистой оболочки расположены железы, состоящие из главных и обкладочных клеток. Эти железы вырабатывают желудочный сок, содержащий ферменты и соляную кислоту.

В слизистой желудка образуются биологически активные вещества (гормон гастрин, олигопептиды), действующие воздуждающе на нейроны продолговатого мозга, что усиливает активность желудочных желез.

Пепсин.

Пепсин (греч.pepsis – пищеварение) – протеиназа, входящая в состав желудочного сока вырабатывается обкладочными клетками слизистой оболочки желудка. Молекула пепсина представляет одну полипептидную цепь, содержащую 327 аминокислотных остатков. Пепсин получают в виде белковых кристаллов. Молекулярная масса пепсина – 34644. Кристаллический пепсин обладает высокой каталитической активностью, 1 г пепсина за 2 часа створаживает 100000 л молока, или растворяет 50000 г сваренного яичного белка. Активатором пепсина являются ионы водорода (HCl) и пепсин. Профермент пепсина – пепсиноген

Пепсиноген Н+, пепсин Пепсин

Пепсин гидролизует не только белки, но и полипептидазы, олигопептидазы, дипептидазы (в основном субстрат – белок). Пепсин гидролизует пептидные связи, образованные аминными группами ароматических аминокислот. Оптимум рН для пепсина – 1,5-2,5.

Для определения активности пепсина используется метод Пятницкого – экспресс-метод. В основе метода лежит способность пепсина створаживать белок молока – казеиноген. Створаживание молочно-ацетатной смеси пепсином при рН = 4,9 и температуре 250С происходит пропорционально его способности переваривать белок. За единицу активности пепсина принимают количество пепсина (мг), которое при рН = 4,9-5 и температуре 250С створаживает 5 см3 молочно-ацетатной смеси (данная единица соответствует 0,010 мг кристаллического пепсина. Желудочный сок в норме содержит в 1 см3 40-60 единиц пепсина, то есть в 1 см3 желудочного сока должно быть 0,4-0,6 мг пепсина.

Гастриксин.

Гастриксин является гидролазой, протеиназой. Гастриксин (греч.gastros – желудок) – фермент, входящий в состав желудочного сока. Вырабатывается слизистой желудка. Оптимум рН = 3,5-4. Профермент – гасриксиноген. Активатором гастриксина являются ионы Н+ (HCl). Субстрат – белки, продукты гидролиза – полипептиды.

Парапепсин.

Парапепсин – фермент, входящий в состав желудочного сока. Вырабатывается обкладочными клетками слизистой оболочки желудка. Активируется ионами Н+ (HCl). Субстратом для парапепсина является — белок гемоглобин, продуктами гидролиза – полипептиды. Парапепсин относится к гидролазам.

Желатиназа

. Желатиназа – гидролаза, присутствующая в желудочном соке. Гидролизует полипептид желатин.

Химозин.

Химозин (греч.chymos – сок) – протеиназа, вырабатываемая слизистой желудка. Другие названия фермента – реннин, сычужный фермент, лабфермент. Характерен для детского организма. Активатором являются ионы Н+, зимогеном – химозиноген, субстратом – белки молока. Получают из сычуга. В сычуге (четвертом отделе желудка) теленка содержится сычужный фермент, створаживающий молоко. Сычуг применяют в качестве створаживающего средства при изготовлении сыров. Сычужный фермент превращает белок молока казеиноген в сгусток казеината кальция. Очищенный сычужный фермент получают в виде кристаллов, он обладает высокой каталитической активностью: одна часть фермента при рН = 6,2 и температуре 370С свертывает 4550000 частей молока.

Ферменты кишечника

Кишечный сок – пищеварительный сок, выделяемый либеркюновыми железами слизистой оболочки кишечника. За сутки выделяется 2 л кишечного сока.

Кишечный сок – бесцветная мутноватая жидкость, имеет рН > 7. В состав сока входят следующие протеолитические ферменты: карбоксипептидаза, аминопептидаза, дипептидаза.

Кишечный сок содержит энтероксидазу, которая является активатором всех протеолитических ферментов панкреатического сока. Активация трипсина происходит в двенадцатиперстной кишке. Активированный трипсин в свою очередь является активатором всех протеолитических ферментов в полости двенадцатиперстной кишки.

Панкреатический (поджелудочный) сок

– пищеварительный сок поджелудочной железы, поступающий по протокам в кишечник. За сутки вырабатывается 0,8 л панкреатического сока, который поступает в двенадцатиперстную кишку.

Секреция поджелудочного сока начинается через 2-3 минуты после приема пищи и продолжается 6-14 часов. Длительное поджелудочное сокоотделение происходит при приеме жирной пищи. Панкреатический сок является бесцветной прозрачной жидкостью, имеет рН = 7,8-8,7. Протеолитическими ферментами панкреатического сока являются трипсин, химотрипсин.

Трипсин. Трипсин (греч.thrypsis – разжижение) – протеиназа, которая входит в состав панкреатического сока, выделяемого поджелудочной железой. Панкреатический сок поступает по протокам в тонкий кишечник. Молекулярная масса трипсина 24000. Изоэлектрическая точка соответствует рН = 10, оптимум рН = 8-9 (физиологический диапазон рН тонкого кишечника – 7,8-8,2).

Трипсин гидролизует преимущественно пептидные связи, в которых участвует карбоксильная группа лизина или аргинина. Зимогеном трипсина является трипсиноген. В 1899 г. Шеповальников, сотрудник лаборатории академика И.П.Павлова установил, что в пищеварительном соке трипсин присутствует в виде профермента трипсиногена. Активаторами являются трипсин и энтерокиназа. В процессе активации из одной молекулы трипсина отщепляется одна молекула гексапептида.

Химотрипсин. Химотрипсин (греч.chymos – сок thrypsis – разжижение) – пищеварительный протеолитический фермент. Химотрипсин входит в состав панкреатического сока, который вырабатывается поджелудочной железой и по протокам поступает в тонкий кишечник. Проферментом химотрипсина является химотрипсиноген, активатором – энтерокиназа и трипсин. Химотрипсин относится к классу гидролаз, является протеиназой. Оптимум рН = 7,8-8,2. Субстрат – полипептиды, продукты гидролиза – олигопептиды. Химотрипсин расщепляет пептидные связи между ароматическими аминокислотами, а также те связи, которые не были гидролизованы трипсином. Для активного центра химотрипсина характерно наличие остатков таких аминокислот, как серин, гистидин, аспаргиновая кислота.

Карбоксипептидаза. Карбоксипептидаза (карбоксиполипептидаза) – пищеварительная гидролаза, вырабатывается поджелудочной железой, входит в состав панкреатического сока. Субстратом для карбоксидазы являются олигопептиды, содержащие С-концевые аминокислоты. С-концевыми аминокислотами называются концевые аминокислоты, содержащие свободную группу –СООН. Карбоксипептидазы отщепляют С-концевые аминокислоты.

Схема действия:

COOH

|

Х – СО – NH – C – H

|

R

Карбоксипептидазы имеют шифр 3.4.12. Карбопептидаза А (3.4.12.2) является металлоферментом. Молекулярная масса ее – 35000, содержится в кишечнике, получена в виде кристаллов, содержит 1 моль Zn2+ на 1 моль белка, используется для определения белка.

Аминопептидаза. Аминопептидаза – пищеварительный гидролитический фермент, вырабатываемый слизистой кишечника, входит в состав кишечного сока. Катализирует отщепление N-концевых аминокислот. N-концевые аминокислоты – аминокислоты, находящиеся на конце полипептидной цепи и содержащие свободную аминогруппу.

Аминопептидазы имеют шифр 3.4.11. Первая цифра шифра обозначает класс гидролаз, вторая – подкласс пептидгидролаз, третья – группу аминопептидаз.

Схема действия:

R R¢

| |

H2N – CH – C NH – CH – C …

||

O

В природе широко распространена лейцинаминопептидаза (3.4.11.1). Данный фермент содержит Zn, гидролизует соединения лейцина, пептиды, амиды, содержащие N-концевые аминокислоты.

Соляная кислота в желудке

В париетальных клеточных элементах фундальных желез производится кислота желудочного сока — соляная (HCl). Концентрация этого вещества составляет 160 миллимоль на литр.

Роль HCl в пищеварении:

1. Разжижает вещества, которые образуют пищевой комок, подготавливает к гидролизу.
2. Создает кислую среду, в которой активнее действуют ферменты желудочного сока.
3. Действует как антисептик, дезинфицирует желудочный сок.
4. Активизирует гормоны и ферменты поджелудочной железы.
5. Поддерживает необходимый показатель рН.

Какие ферменты входят в состав желудочного сока

В состав желудочного сока входят ферменты протеолитической и непротеолитической природы. Первая группа веществ специализируется на гидролизе белков. Они разрушают связи между белковыми структурами с образованием простых пептидов. Под действием непротеолитических ферментов расщепляются жиры.

Протеолитическими свойствами обладает целый ряд веществ: реннин, пепсин, гастриксин, АТФ, молочная кислота, слизь, гастромукопротеин. Первые три фермента характеризуются сходной первичной структурой. Они происходят из пепсиногена.

К непротеолитическим компонентам относится липаза. Необходима для расщепления эмульгированных жиров молока. Особенное значение имеет для грудных детей.

Таблица 3. Ферменты, входящие в состав желудочного сока

Что представляет собой желудочный сок?

Секрет желез, находящихся в слизистой желудка, — прозрачная, бесцветная жидкость без запаха, с хлопьями слизи. Величину ее кислотности характеризует водородный показатель (pH). Измерения показывают, что рН в присутствии пищи составляет 1,6–2, то есть жидкость в желудке имеет сильно кислую реакцию. Отсутствие питательных веществ приводит к ощелачиванию содержимого за счет бикарбонатов до рН = 8 (максимально возможный показатель). Ряд заболеваний желудка сопровождается повышением кислотности до значений 1–0,9.

Пищеварительный сок, выделяемый железами, является сложным по составу. Важнейшие компоненты — соляная кислота, ферменты желудочного сока и слизь — производятся разными клетками внутренней оболочки органа. Кроме перечисленных выше соединений, жидкость содержит гормон гастрин, другие молекулы органических соединений, а также минеральные вещества. Желудок взрослого человека выделяет в среднем 2 л пищеварительного сока.