Харчова фізіологія
вступ
Класифікація дієт
Тварина не здатна отримувати власні поживні речовини з простих неорганічних речовин, але повинна засвоювати та перетворювати їх з їжею. Навіть одноклітинні організми, більшість і деякі квіткові рослини залежать від прийому складних життєвих компонентів з їжею. Цей тип споживання їжі відомий як гетеротрофія, оскільки один організм харчується іншим. Деякі примітивні водорості та рослини використовують фотосинтез для створення складних органічних сполук вуглецю з простих неорганічних речовин, таких як вуглекислий газ та вода. Ця форма відома як автотрофія, оскільки ці рослини можуть харчуватися самі і не залежать від інших організмів.
Розрізняють три типи гетеротрофії:
1. Голозойська дієта
Тварина або хижа рослина живе на твердому органічному матеріалі, який отримують з переважно чужорідного організму.
a. Хижак: Хижаки харчуються виключно хитрою здобиччю, такою як вовк, лисиця, собака та кішка, або падаллю, такою як гієни та стерв'ятники.
b. Травоїдні: Вони харчуються рослинами і перетравлюють їх за допомогою найпростіших та бактерій, які живуть у їхньому травному тракті та корисні для господаря. До цих тварин належать морські свинки, кролики, вівці, кози тощо.
c. Всеїдна тварина: Це всеїдні, які споживають як рослини, так і м’ясо. Сюди входять люди, а також миші, щури тощо.
2. Сапрофітне харчування
Сюди входить екстракція розчинних органічних речовин з організму мертвих тварин і рослин. Багато грибів та бактерій використовують цю форму живлення.
3. Паразитна дієта
Сюди входить ряд тварин, рослин, грибів та бактерій. Організми, що належать до цієї групи, живуть в іншому живому організмі, де в основному поглинають органічні поживні речовини, які вже є у розчині.
Загальні міркування щодо гетеротрофного харчування
Проблема гетеротрофного організму, який харчується твердим органічним матеріалом, полягає у забезпеченні необхідними органічними речовинами, які служать для збереження його виду - ловити (полювати), а потім ковтати (ковтати).
Для того, щоб мати можливість зловити їжу і доставити її до травного тракту, природа розробила ряд інструментів, таких як щупальця, ікла, кігті, щипці тощо.
Після потрапляння їжі в травний тракт починається низка фізичних та хімічних процесів, відомих як травлення. У процесі травлення тверда їжа може розщеплюватися на розчинні компоненти, які можуть всмоктуватися в кров через стінки кишечника (всмоктування). Поглинені поживні речовини розподіляються кишечником в організмі, щоб засвоюватися різними тканинами клітин. Деякі клітини перетворюють ці речовини на набагато складніші органічні матеріали (асиміляція) або перетворюють їх на енергію (дихання клітин).
Фізичне та хімічне травлення
Поглинання та засвоєння
Кінцевими продуктами травлення є: Глюкоза (цукор, що виробляється травною системою вуглеводи), Жирні кислоти та гліцерин (з перетравлення Жири) та амінокислоти (з перетравлення Білки). Внутрішня стінка кишечника демонструє міцну складку, за допомогою якої досягається велика поверхня для всмоктування поживних речовин. Для подальшого збільшення поверхні всмоктування в просвіт кишки (порожнину кишкової труби), так звані кишкові ворсинки, виступають численні ворсинки, схожі на пальці. Площа всмоктування збільшується за рахунок мікроворсинок, які розташовані на спеціалізованих епітеліальних клітинах ворсинок кишечника. За допомогою цієї надзвичайно збільшеної кишкової поверхні продукти травлення можуть потрапляти через стінку кишечника в лімфу та судини, а також в тканини та органи організму. Неперетравний матеріал, який не могла розщепитися травною системою, дренується товстою кишкою і виводиться з організму у вигляді фекалій.
Ферменти
Фермент - це білок, який прискорює хімічні реакції в організмі, не змінюючись і не витрачаючись під час самої реакції. Ферменти працюють дуже швидко, залежать від температури та значення рН і завжди специфічні для певного субстрату.
Ферментативна реакція може протікати в обох напрямках: субстрат до продукту або продукт до субстрату, внаслідок чого напрямок залежить від концентрації. Швидкість реакції залежить від концентрації субстрату. Звідси випливає, що швидкість реакції висока, коли є висока концентрація субстрату.
Фермент + субстрат Фермент-субстратний комплекс Фермент-продуктовий комплекс Ензим + молекула продукту
Фермент завжди дуже специфічний для певного субстрату і має активну ділянку, до якої стикується молекула субстрату. Деякі ферменти працюють лише тоді, коли присутній кофактор. Ці коферменти можуть бути простими мікроелементами, такими як іони металів цинку, заліза або міді, але вони також можуть складатися із складних органічних молекул, таких як NAD (нікотинамід аденіндинуклеотид), який отримується організмом із вітаміну нікотинаміду (похідного нікотинової кислоти). Клітинне дихання відіграє важливу роль.
Найважливіші ферменти та їх ефективність у травному тракті: