Какую роль играют ферменты в пищеварении и обмене веществ человека

Пищеварение – крайне сложный процесс, который заключается в расщеплении пищевых частиц и их последующем усвоении. Одна из главных функций в переработке белков, жиров, углеводов и прочих веществ отводится ферментам – особым белковым молекулам, способным в разы ускорять скорость химических реакций.

При определённых условиях (течение инфекционно-воспалительных и соматических заболеваний, неправильное питание, отравления токсическими и ядовитыми веществами) деятельность ферментов угнетается, что приводит к всевозможным нарушениям.

В этом материале мы рассмотрим, что такое ферменты и какова их роль в пищеварении и других метаболических процессах в организме человека.

Что такое пищеварительные ферменты

Пищеварительные ферменты (энзимы) – это белковые молекулы, которые расщепляют частицы пищи, поступившие в организм человека, до более простых веществ, способных всасываться через стенку кишки.

Секреция ферментов – крайне сложный механизм, на работу которого оказывают влияние множество факторов: рацион питания, состояние различных отделов желудочно-кишечного тракта, течение различных заболеваний.

Основные зоны функционирования ферментов – это ротовая полость, желудок и тонкий кишечник.

Активное участие в синтезе и выделении белковых частиц играют слюнные железы, поджелудочная железа, а также мелкие секреторные клетки, расположенные в толще слизистой оболочки желудка и кишечника.

Учёные выделяют следующие основные типы ферментов:

1. Протеазы или пептидазы. Отвечают за разрушение протеинов до аминокислот или коротких пептидов.
2. Липазы. Расщепляют любые жиры до жирных кислот и глицерина.
3. Нуклеазы. Необходимы для разложения нуклеиновых кислот до простых оснований.
4. Карбогидразы. Обеспечивают гидролиз углеводов (крахмал, простые и сложные сахара).

Их роль в переваривании пищи

Ферменты играют важную биологическую роль в обмене веществ в организме и, в первую очередь, в переваривании пищи. При их недостатке или отсутствии полноценное усвоение всех питательных веществ практически невозможно.

Переваривание пищи начинается в ротовой полости. Слюнные железы выделяют амилазу – фермент слюны, который, в процессе пережёвывания пищи, разрушает крахмал до растворимых сахаров (мальтоза, декстрины, мальтриоза).

Второй этап переваривания – обработка желудочными ферментами. Основной фермент, который работает в желудке, — это пепсин. Он разрушает пептидные связи высокомолекулярных белков, в результате чего образуются пептиды.

В просвете двенадцатиперстной кишки активно действуют ферменты сока поджелудочной железы. Выделение секрета происходит через большой сосочек, открывающийся в стенке кишки.

Выделяют следующую классификацию панкреатических (поджелудочных) ферментов:

1. Протеазы. Подразделяются на трипсин (действует аналогично пепсину), химотрипсин (расщепляет белки животной и растительной пищи), карбоксипептидаза, эластаза (гидролизируют эластин).
2. Нуклеазы. Разрывают связи между цепочками ДНК и РНК.
3. Стеапсин. Обеспечивает расщепление жиров.
4. Амилаза. Разрушает крахмал и гликоген, способствуя образованию простых углеводных частиц.
5. Липаза. Воздействует преимущественно на жиры, которые выделяются в просвет желудочно-кишечного тракта вместе с желчью. Имеет тропность к триацилглицеридам.

Пища, попадая в петли тонкого кишечника, подвергается воздействую ещё более массивного перечня ферментативных веществ, среди которых выделяют:

1. Пептидазы. Энтеропептидаза способствует активации трипсиногена (который был выделен поджелудочной железой), в результате образуется трипсин, расщепляющий высокомолекулярные белки и пептиды. К группе пептидаз также относится аланинаминопептидаза, которая разрушает сульфидные связи в пептидах, образованных после воздействия протеаз желудочного сока.
2. Липаза.
3. Эрепсин (гидролизирует белки).
4. Ферменты, разрушающие дисахаридные образования до моносахаридов. Сахараза расщепляет сахарозу с образованием глюкозы и фруктозы, мальтаза – мальтозу до глюкозы, изомальтаза – мальтозу и изомальтозу (изомер мальтозы) до глюкозы, лактаза – лактозу до галактозы и глюкозы.

Обитающие в толстом кишечнике человека микроорганизмы секретируют пищеварительные ферменты, помогающие переваривать некоторые варианты пищи. Наибольшей эффективностью обладают лактобактерии, бифидобактерии и кишечная палочка (относится к семейству энтеробактерий).

Американские исследования обнаружили, что увеличение популяции лакто- и бифидобактерий в составе микрофлоры желудочно-кишечного тракта повышает скорость переваривания лактозы.

Важно отметить, что по данным ученых, лица с непереносимостью лактозы (данной патологией в различной степени выраженности страдает до 25% населения земного шара) могут безопасно употребить до 18 г лактозы.

Учёные рекомендуют включать пробиотические препараты и продукты для улучшения переваривания пищи.

В отдельных статьях мы рассмотрели, что такое пробиотики, и описали их 8 полезных свойств.

5 основных факторов, влияющих на их работу

Ферменты – крайне привередливые вещества, требующие определённых условий для полноценной реализации своих функций.

К ключевым факторам, регулирующим работу ферментов, относятся:

1. Температура тела. В норме в просвете желудочно-кишечного тракта поддерживается температура тела, равная 37 градусам. Снижение (при переохлаждении) или повышение (на фоне инфекционно-воспалительных заболеваний) данного показателя замедляет активность ферментов и нарушает усвоение пищи. Кроме того, рост температуры тела провоцирует денатурацию белковых молекул ферментов, в результате их работа полностью прекращается.
2. Кислотность. В желудке постоянно поддерживается кислая среда, во всех остальных отделах пищеварительной системы – щелочная. Употребление слишком кислых продуктов, дисбактериоз и прочие нарушения, способные оказывать влияние на pH, угнетают работу ферментов.
3. Воспалительные заболевания. Многие патологии (панкреатит, дуоденит, гепатит) и т. п. способны вызвать нарушение секреции ферментов. На фоне снижения числа ферментов в кишечнике, течение процессов ферментационной обработки пищи значительно замедляется.
4. Качество и сбалансированность рациона. Чрезмерное употребление продуктов определённого вида (белков, жиров или углеводов) провоцирует повышенную нагрузку на одни ферменты и снижает – на другие. В результате адекватное расщепление пищевых частиц становится невозможным. Замедляет расщепление питательных веществ также использование в рационе трудноперевариваемых продуктов. Например, по данным учёных, избыточное потребление целлюлозы (содержится в мороженном, отдельных видах сыра и хлеба) снижает активность углеводных ферментов в несколько раз.
5. Отправление токсическими веществами. К данной группе относятся разобщители энергетического обмена (замедляют синтез энергетических молекул — АТФ и АДФ) и ингибиторы синтеза белка (например, иприт). Подобные яды мало распространены в обычной жизни, но могут использоваться в военных операциях.

Причины и симптомы дефицита

К дефициту ферментов приводят различные заболевания органов пищеварения.

Наиболее важным органом для поддержания процессов усвоения пищи является поджелудочная железа. К сожалению, до 27% населения испытывают проблемы с этим органом. К числу самых частых патологий относят: хронический и острый панкреатит, муковисцидоз, рак поджелудочной железы. 7 продуктов, полезных для поджелудочной железы, смотрите в отдельной статье.

На втором месте по частоте стоят обострения хронических отклонений со стороны пищеварительной трубки (хронический гастрит и дуоденит, дискинезия желчевыводящих путей, холецистит).

Первыми симптомами дефицита пищеварительных ферментов обычно являются:

• изжога и отрыжка;
• метеоризм (избыточное образование газа в просвете кишечника);
• нарушения стула по типу диареи или запоров;
• спастические боли в любых отделах живота;
• общая слабость, хроническая усталость, сонливость, снижение работоспособности.

При появлении вышеописанных симптомов рекомендуется обязательно обратиться к врачу.

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.).

Заключение

Таким образом, ферменты играют решающую роль в процессе расщепления и усвоения пищевых частиц. Получить их можно, употребляя отдельные группы продуктов питания, а также используя лекарственные препараты.