I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, ПРОИСХОДЯЩИХ В ЖЕЛУДКЕ ПРИ ПЕРЕВАРИВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Магеррамова Ирада Исмайыл кызы 1Воробьева Ирина Ивановна 1

---

1

Сафина Л.Г. 1Нелюбина Е.Г. 1

---

1

Работа в формате PDF

854.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Вы никогда не задумывались о том, как Вы едите и что Вы едите. Вспомните любое застолья по случаю какого либо юбилея, праздника и т.д. Живот уже полный, и вроде бы еще не наелся, а уже нет места. Чувство дискомфорта, а потом изжога, газы, неправильный стул и прочие радости. Знакомо? Хотите получать удовольствие от еды и поддерживать нормальный вес? Хотите вести здоровый образ жизни? Наверное да! Нарушения привычного ритма питания влекут за собой нарушения пищеварения, а так же болезненные состояния, и приводят к скорому изнашиванию пищеварительных органов.

Функционирование пищеварительной системы обеспечивает поступление в организм воды и пищи, превращение ее в простые химические соединения, способные всасываться и усваиваться организмом с целью обеспечения организма энергетическими и пластическими материалами. Если поступающая пища не усваивается, то развивается недостаточность пищеварения, ведущая к белковому, углеводному и жировому голоданию, снижению сопротивляемости организма к различным внешним факторам (инфекций, ядов, паразитов). Поэтому каждому человеку необходимо знать, что происходят с пищей в организме в процессе пищеварения.

Цель исследования – подобрать методики моделирования химических процессов, происходящих в желудке при переваривании различных пищевых продуктов, определить факторы влияющие на переваривание в желудке и экспериментально доказать эффективность раздельного питания.

Задачи исследования:

1. Провести литературный обзор, показывающий что пищеварение в желудке это сложный биохимический процесс.

2. Подобрать методики моделирования процесса переваривания белка пепсином желудочного сока и осуществить экспериментальный исследование.

3. Определить факторы влияющие на переваривание в желудке.

4. Экспериментально доказать эффективность раздельного питания.

Объект исследования – пищеварение.

Предмет исследования – биохимические процессы происходящие в желудке.

Гипотеза исследования – если можно будет подобрать методики моделирования химических процессов, происходящих в желудке при переваривании различных пищевых продуктов, определить факторы влияющие на переваривание в желудке, то можно будет экспериментально доказать эффективность раздельного питания.

Методы исследования:

1. Теоретические – анализ, синтез, систематизация информации по литературным источникам.

2. Практические – лабораторное моделирование химических процессов происходящих в желудке.

Структура работы: работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы и приложений.

1.  

   1. Пищеварение как физико-химический процесс

Организм человека и животного – это открытая термодинамическая система, которая постоянно обменивается веществом и энергией с окружающей средой. Организм требует пополнения энергетического и строительного материала. Это необходимо для работы, поддержания температуры, восстановления тканей. Эти материалы человек и животные получает из окружающей среды в виде животного или растительного происхождения. В пищевых продуктах в разных соотношениях питательные вещества – белки, жиры.Питательные вещества – это крупные полимерные молекулы. Пища также содержит воду, минеральные соли, витамины. И хотя эти вещества не являются источником энергии, они являются очень важными компонентами для жизнедеятельности. Питательные вещества из пищевых продуктов не могут быть сразу усвоены; для этого необходима обработка питательных веществ в ЖКТ, чтобы продукты переваривания могли быть использованы.

Длина пищеварительного тракта равна примерно 9 м. В состав пищеварительной системы входит ротовая полость, глотка пищевод, желудок, тонкая и толстая кишка, прямая кишка и анальный канал. Имеются добавочные органы ЖКТ - они включают язык, зубы, слюнные железы, поджелудочную железу, печень и желчный пузырь.

В словаре С.И. Ожегова дано такое определение понятие пищеварение: «Пищеварение - переработка пищи и её усвоение организмом человека и животного».3

В анатомическом справочнике под пищеварением,понимается процесс, в ходе которого поглощенная пища переводится в форму, пригодную для использования организмом. В результате физических процессов и разнообразных химических реакций, протекающих под действием пищеварительных соков, питательные вещества, т.е. углеводы, белки и жиры, изменяются таким образом, что организм может их всасывать и использовать в обмене веществ. Пищеварение происходит в процессе перемещения пищи по органам, составляющим пищеварительный тракт. У высших животных к таким органам относятся рот со всеми его структурами, глотка, пищевод, желудок, кишечник и анальное отверстие (задний проход). Процесс пищеварения обеспечивают также вспомогательные органы: слюнные железы, поджелудочная железа, печень и желчный пузырь. У человека и других млекопитающих та часть пищеварительного тракта, которая включает желудок и кишечник, называется желудочно-кишечным трактом.

Основные компоненты нормального рациона питания представлены главным образом тремя классами химических соединений: углеводами (в том числе сахарами), белками и жирами (липидами).

Углеводыприсутствуют в растительной пище в основном в виде крахмала. В процессе пищеварения он превращается в глюкозу, которая может запасаться в виде полимера – гликогена – и использоваться организмом. Молекула крахмала – очень крупный полимер, образованный множеством молекул глюкозы. В сыром виде крахмал заключен в гранулы, которые должны быть разрушены, чтобы он смог превратиться в глюкозу. Обработка и приготовление пищи приводят к разрушению части крахмальных гранул.

Некоторые пищевые продукты содержат углеводы в форме дисахаридов. Эти сравнительно простые сахара, в частности сахароза (тростниковый сахар) и лактоза (молочный сахар), в процессе пищеварения превращаются в еще более простые соединения – моносахариды. Последние не нуждаются в переваривании.

Белкипредставляют собой различные по составу полимеры, в образовании которых участвуют 20 видов аминокислот. При переваривании белков образуются в качестве конечных продуктов свободные аминокислоты и аммиак. Важными промежуточными продуктами переваривания являются альбумозы, пептоны, полипептиды и дипептиды[1].

Жиры.Пищевые жиры представлены в основном нейтральными жирами, или триглицеридами. Это сравнительно простые соединения, которые в процессе пищеварения распадаются на составные части – глицерин и жирные кислоты.

Основной физический процесс во время пищеварения – измельчение пищевой массы, которое происходит как при жевании, так и в результате ритмических сокращений желудка и кишечника. Такие физические воздействия способствуют растворению пищи и тщательному перемешиванию ее частиц с пищеварительными соками, которые выделяются во рту, желудке и кишечнике. Кроме того, сокращения стенок желудочно-кишечного тракта в сочетании с периодическим открытием и закрытием кишечных клапанов обеспечивают постепенное, небольшими порциями, продвижение пищевого комка из одного отдела тракта в другой. Все движения кишечника (перистальтика) регулируются вегетативной нервной системой и главным образом ее внутрикишечным отделом, называемым иногда «кишечным мозгом».

Основной химической реакцией, приводящей к распаду углеводов, белков и жиров, является гидролиз, осуществляемый набором гидролитических ферментов. В процессе гидролиза питательные вещества, присоединяя фрагменты молекулы воды, расщепляются на мелкие растворимые звенья, которые могут усваиваться организмом. Благодаря действию специфических ферментов, содержащихся в пищеварительных соках, гидролиз протекает очень быстро.

1.  

   1. Характеристика биохимических процессов, происходящих на каждой стадии ЖКТ

Пищеварение в полости рта.Попав в рот, пища в ходе пережевывания смешивается с имеющей щелочную реакциюслюной, которая и начинает процесс пищеварения; слюна обеспечивает тесный контакт пищевых частиц с содержащимся в ней ферментом птиалином, растворяет некоторые легко растворимые вещества, размягчает более плотные частицы и покрывает пищевой комок слизью, облегчающей глотание. Действие птиалина (слюнной амилазы) на крахмал, прошедший тепловую обработку, или на декстрин начинает химическую стадию пищеварения. При этом часть крахмала превращается в декстрин, а часть декстрина – в мальтозу. Количество и состав слюны, а также в какой-то мере и степень переваривания пищи на данном этапе зависят от стимуляции слюнных желез. Уже сама мысль о пище вызывает психогенное слюноотделение, а присутствие пищи во рту рефлекторно активирует секрецию слюны, а также удлиняет время ее выделения. При приеме сухой пищи выделяется изобилующая слизью (муцином) слюна, а богатая углеводами пища стимулирует секреторную активность околоушных желез, в слюне которой особенно много ферментов. Поскольку пища обычно недолго остается во рту, здесь пищеварение лишь начинается, а пищеварительный эффект слюны проявляется в основном в желудке.

Пищеварение в желудке.После кратковременного пребывания во рту полужидкая пищевая масса, благодаря перистальтическим движениям пищевода, попадает в желудок. Здесь действие слюны продолжается до тех пор, пока кислота желудочного сока не пропитает пищевую массу и не разрушит амилазу слюны. При обычной смешанной пище это может занять до 30 минут. Время пропитывания пищи желудочным соком зависит от характера и размеров пищевого комка и активности желудочной секреции.

По мере проникновения желудочного сока в пищевую массу начинается желудочная фаза пищеварения, в течение которой происходит главным образом протеолиз (расщепление белка). В ходе этого процесса фермент пепсин с помощью соляной кислоты, которая тоже присутствует в желудочном соке, превращает большое количество белков в альбумозы и пептоны. Точно так же действует фермент реннин (химозин), который содержится в желудочном соке маленьких детей; он расщепляет молочный белок казеин, вызывая створаживание молока. В желудке может начаться и частичное переваривание жира, поскольку в нормальном желудочном соке присутствует небольшое количество липазы. Липаза гидролизует нейтральные жиры с образованием глицерина и жирных кислот.

Желудочные ферменты пепсин и реннин непрерывно секретируются многочисленными главными, или зимогенными, клетками слизистой оболочки желудка в виде предшественников – пепсиногена и прореннина. Последние превращаются в активные ферменты под действием соляной кислоты, которую выделяют обкладочные (париетальные) клетки, расположенные в области дна желудка. Их секреторную активность повышает гормон гастрин, выделяемый желудочными стенками (вероятно, при их механическом раздражении пищей или какими-то ее составными частями) и поступающий в кровь. Небольшое количество кислого секрета, т.н. «запальный сок», выделяется в результате психической стимуляции. Смесь продуктов всех клеток желудочных стенок составляет желудочный сок. Под влиянием соляной кислоты неактивные предшественники пищеварительных ферментов превращаются в активные формы.

Совместное действие ферментов и кислоты желудочного сока растворяет большинство содержащихся в пище веществ. Это относится в первую очередь к белковым соединениям, с которыми соляная кислота легко образует растворимые соли. Соляная кислота разрушает также основную массу бактерий, попадающих в желудок с пищей, и тем самым предотвращает или тормозит процессы гниения.

Продолжительность пребывания пищи в желудке зависит от ее состава. Твердая пища, содержащая большое количество белка, сильнее стимулирует секрецию желудочного сока и дольше остается в желудке, чем более жидкая пища, содержащая меньше белка. Жир остается в желудке относительно долго, а углеводы быстро проходят через него. На конечной стадии желудочного пищеварения кислая жидкая масса (химус) под действием перистальтических сокращений желудочно-кишечного тракта перемещается в тонкий кишечник.

Пищеварение в кишечнике.Поступающие в кишечник продукты желудочного пищеварения смешиваются с секретом кишечных стенок и двумя щелочными жидкостями – соком поджелудочной железы (панкреатическим соком) и желчью, которые выделяются в кишечник в области сфинктера привратника, отделяющего желудок от тонкого кишечника. Эти щелочные жидкости нейтрализуют поступившую из желудка кислую массу, приводя к окончанию желудочной фазы пищеварения. Одновременно под влиянием ферментов панкреатического и кишечного сока начинается последняя стадия процесса пищеварения. Секрет поджелудочной железы содержит высокоактивные ферменты – амилазу, протеазы (трипсин и химотрипсин) и липазу, которые расщепляют крахмал, белки и жиры, уцелевшие после слюнной и желудочной фаз пищеварения. В кишечном соке присутствуют ферменты, разрушающие промежуточные продукты расщепления белков и крахмала, а также некоторые меньшие молекулы питательных веществ[5].

Панкреатическая амилаза (амилопсин) превращает сырой крахмал, не разрушенный амилазой слюны, и все остатки прошедшего тепловую обработку крахмала в декстрин, а декстрин в мальтозу. Панкреатическая липаза гидролизует нейтральные жиры с образованием глицерина и жирных кислот. Важная роль в этой реакции принадлежит щелочным секретам и присутствующим в желчи желчным солям: изменяя поверхностное натяжение и усиливая перистальтику, они эмульгируют жир (разбивают на множество микрокапель), что значительно увеличивает поверхность, на которую может действовать липаза. Панкреатические протеазы, трипсин и химотрипсин, действуют подобно пепсину, превращая все не расщепленные желудочным соком белки (обычно это 50–70% от общего количества белков пищи) в альбумозы и пептоны. Эти промежуточные продукты расщепления белков подвергаются затем действию смеси кишечных ферментов (аминопептидаз и дипептидаз) и превращаются в полипептиды, дипептиды и, наконец, в отдельные аминокислоты. (Раньше полагали, что в данном случае действует только один кишечный фермент и называли эту смесь пептидаз эрепсином.) Кишечные ферменты мальтаза, сахараза и лактаза гидролизуют соответствующие дисахариды (мальтозу, сахарозу и лактозу) до составляющих их моносахаридов.

В кишечном соке присутствует также и ряд других ферментов, которые расщепляют поступающие в малом количестве компоненты пищи, например нуклеиновые кислоты, гексозофосфаты и лецитин. К таким ферментам относятся соответственно поли- и мононуклеотидазы, фосфатаза и лецитиназа. Непищеварительный фермент кишечного сока – энтерокиназа – является специфическим активатором трипсиногена (предшественника протеолитического фермента трипсина).

Ферменты, содержащиеся в кишечном соке, в еще большей концентрации присутствуют на поверхности слизистой оболочки кишки. Поэтому часть реакций, которые раньше считались происходящими в просвете кишечника, на самом деле может протекать на кишечной стенке (пристеночное пищеварение). Секреция панкреатического сока и желчи (но не кишечного сока) находится под своеобразным гормональным контролем, особенность которого состоит в том, что гормонально-активные вещества секретируются в кровь не железами, а отдельными эндокринными клетками слизистой кишечника. Выделение этих гормонов происходит, по-видимому, под влиянием кислот, в частности свободных жирных кислот химуса, при его поступлении из желудка в кишечник. Полипептидный гормон секретин стимулирует выработку жидкой части панкреатического сока (а именно секрецию воды и солей, в особенности бикарбонатов); другой гормон, панкреозимин, усиливает выделение ферментов этого сока; третий, холецистокинин, вызывает обильное желчеотделение.

В результате трех стадий пищеварения происходит гидролиз почти всех поглощенных питательных веществ с образованием более простых молекул. Наряду с витаминами, минеральными веществами и немногими не требующими переваривания питательными веществами, эти простые молекулы быстро всасываются через слизистую оболочку кишечника, и кровь переносит их в клетки различных тканей. В толстый кишечник попадают отходы пищеварения, которые выводятся из организма через задний проход.

1.3. Особенности биохимических процессов, происходящих в желудке при переваривании различных пищевых продуктов

Пища из ротовой полости поступает в желудок, где она подвергается дальнейшей химической и механической обработке. Кроме того, желудок является пищевым депо. Механическая обработка пищи обеспечивается моторной деятельностью желудка, химическая осуществляется за счет ферментов желудочного сока. Размельченные и химически обработанные пищевые массы в смеси с желудочным соком образуют жидкий или полужидкий химус. Желудок выполняет следующие функции: секреторную, моторную, всасывательную, экскреторную (выделение мочевины, мочевой кислоты, креатинина, солей тяжелых металлов, йода, лекарственных веществ), инкреторную (образование гормонов гастрина и гистамина), гомеостатическую (регуляция рН), участие в гемопоэзе (выработка внутреннего фактора Касла).

Когда человек ест, пища поступает в желудок и находится в нем довольно долго, подвергаясь механической обработке и химическому действию желудочного сока. Желудок человека может вместить до двух килограммов пищевых веществ и воды. Слизистая (внутренняя) оболочка желудка усеяна мелкими железками с микроскопическими выходными отверстиями. Эти железки вырабатывают набор химических веществ, при взаимодействии которых с пищевыми продуктами происходит первая (желудочная) стадия переваривания и усвоения пищи.

Нейтральные жиры в первые два-три часа тормозят работу желудочных желез, а потом вызывают отделение сока со слабой переваривающей способностью. Соковыделение тормозит и смешанная, но чрезмерно жирная пища; в этом случае "растормошить" желудочные железы способны только бульоны или овощные соки. Искусственные способы успокоить чрезмерно активную желудочную секрецию — это прием раствора питьевой соды, олеиновой кислоты, крепких растворов солей, и, что особенно удивительно, 0,5%-го раствора соляной кислоты. Мясная пища способствует быстрому выделению желудочного сока, и оно продолжается два- три часа, а потом быстро затухает. А углеводная пища, например, хлеб, быстро возбуждает сокоотделение, потом оно уменьшается, но все-таки понемногу идет целых 8-9 часов. Так же действуют на желудок картофель, крупы, выпечка. Интересно, что черный хлеб и хлеб с отрубями вызывают более энергичное отделение желудочного сока. Молоко как продукт питания действует на желудок своеобразно: сначала жиры молока тормозят работу желудочных желез, потом наступает время сокогонного действия жирных кислот, образовавшихся из жиров под действием ферментов, и продуктов переваривания белков молока. Больше всего желудочного сока получается через 3-4 часа после того, как вы выпьете стакан молока. Минеральные воды мы пьем не только с лечебной целью, но и просто, чтобы утолить жажду. Соли и газы минеральных вод сильно влияют на желудочные железы: усиливают их работу, особенно если воду пить во время еды или непосредственно перед приемом пищи, и угнетают их, если выпить минеральную воду за полчаса-час до еды. Так что желудок — химический реактор, который мы носим в себе, — поддается управлению и тонкому регулированию![6]

1.4. Состав, свойства и функции желудочного сока

Желудочный сок — это бесцветная жидкость, совершенно прозрачная и имеющая кислую реакцию (рН = 0,8-1,0) благодаря присутствию 0,2-0,5%-й соляной кислоты. НСI образуется в обкладочных клетках желудочных желёз. Источником Н⁺ является Н₂ СО₃ , которая образуется в обкладочных клетках желудка из СО₂ , диффундирующего из крови, и Н₂О под действием фермента карбоангидразы (карбонатдегидра-тазы):

Н₂О + СО₂ → Н₂СО₃ → НСО₃ ^- + H⁺

Диссоциация Н₂СО₃ приводит к образованию бикарбоната, который с участием специальных белков выделяется в плазму в обмен на Сl^- , и ионов Н⁺, которые поступают в просвет желудка путём активного транспорта, катализируемого мембранной. При этом концентрация протонов в просвете желудка увеличивается в 106 раз. Ионы Сl^- поступают в просвет желудка через хлоридный канал. Концентрация НСl в желудочном соке может достигать 0,16 М, за счёт чего значение рН снижается до 1,0-2,0. Приём белковой пищи часто сопровождается выделением щелочной мочи за счёт секреции большого количества бикарбоната в процессе образования НСl.

Под действием НСl происходит денатурация белков пищи, не подвергшихся термической обработке, что увеличивает доступность пептидных связей для протеаз. НСl обладает бактерицидным действием и препятствует попаданию патогенных бактерий в кишечник. Кроме того, соляная кислота активирует пепсиноген и создаёт оптимум рН для действия пепсина. Помимо соляной кислоты, в желудочном соке есть и другие неорганические соединения — хлориды натрия и калия, сульфаты и фосфаты натрия, магния и кальция и даже тиоцианат аммония; правда, количество их очень разное (тиоцианата, например, крайне мало). Из органических веществ в желудочном соке присутствуют белковые соединения, а также немного молочной кислоты, глюкозы, креатинфосфорной и аденозинфосфорной кислоты, мочевины и мочевой кислоты. Молочная кислота и другие перечисленные соединения сначала считались не продуктами секреции желудочных железок, а примесями, возникшими в результате брожения, но потом было точно установлено, что они образуются в процессе нормальной выработки организмом желудочного сока и всегда входят в его состав. Белковую часть органических веществ желудочного сока составляют в основном ферменты. Самый важный из них пепсин, расщепляющий белки пищи. Клетки слизистой оболочки желудка вырабатывают пепсин в неактивном состоянии, он приобретает способность к взаимодействию с белками только под действием кислоты; в щелочной среде пепсин совершенно теряет активность. Другой важный компонент набора желудочных ферментов — сычужный фермент химозин входит в состав желудочного сока человека (да и млекопитающих животных) в основном в детском возрасте; он створаживает молоко в кислой, нейтральной и в щелочной среде. Не стоит долго объяснять, каково значение химозина для того, чтобы желудок младенца успешно переваривал единственно доступную для него пищу — молоко. Створаживание молока желудочным соком взрослого человека, как установил еще великий русский физиолог И.П. Павлов (1849-1936), идет за счет фермента пепсина, а отнюдь не химозина; таким образом, химозин — типично "младенческий" фермент. Третий фермент желудочного сока называется липаза; она расщепляет жиры (липиды) на жирные кислоты и глицерин. Фермент липаза у взрослых не очень активен, а у грудных детей его активность весьма велика, это и понятно, ведь процесс усвоения жиров молока для младенцев имеет жизненно важное значение. Наличие кислоты в желудочном соке не только придает активность ферменту пепсину, но и способствует тому, что желудочный сок действует подобно бактерицидному лекарственному препарату: в кислой среде жизнедеятельность микроорганизмов всегда подавляется (вспомним хотя бы то, что кислоты — молочная, уксусная, лимонная — консервируют продукты). Концентрация соляной кислоты в желудочном соке не постоянна, а зависит от общего состояния организма и от скорости выделения сока, хотя в самый момент выделения клетками слизистой оболочки эта концентрация всегда одинакова.[7]

У взрослого человека в течение суток образуется и выделяется около 2-2,5 л желудочного сока. Желудочный сок имеет кислую реакцию (рН 1,5- 1,8). В его состав входят вода - 99% и сухой остаток - 1%. Сухой остаток представлен органическими и неорганическими веществами. Главный неорганический компонент желудочного сока - соляная кислота, которая находится в свободном и связанном с протеинами состоянии. Соляная кислота выполняет ряд функций:

1) способствует денатурации и набуханию белков в желудке, что облегчает их последующее расщепление пепсинами;

2) активирует пепсиногены и превращает их в пепсины;

3) создает кислую среду, необходимую для действия ферментов желудочного сока;

4) обеспечивает антибактериальное действие желудочного сока;

5) способствует нормальной эвакуации пищи из желудка: открытию пилорического сфинктера со стороны желудка и закрытию со стороны 12-перстной кишки;

6)возбуждает панкреатическую секрецию.

Кроме того, в желудочном соке содержатся следующие неорганические вещества: хлориды, бикарбонаты, сульфаты, фосфаты, натрий, калий, кальций, магний и др. В состав органических веществ входят протеолитические ферменты, главную роль среди которых играют пепсины. Пепсины выделяются в неактивной форме в виде пепсиногенов. Под влиянием соляной кислоты они активируются. Оптимум протеазной активности находится при рН 1,5-2,0. Они расщепляют белки до альбумоз и пептонов. Гастриксин гидролизует белки при рН 3,2-3,5. Реннин (химозин) вызывает створаживание молока в присутствии ионов кальция, так как переводит растворимый белок казеиноген в нерастворимую форму - казеин. В желудочном соке имеются также и непротеолитические ферменты. Желудочная липаза мало активна и расщепляет только эмульгированные жиры. В желудке продолжается гидролиз углеводов под влиянием ферментов слюны. Это становится возможным потому, что пищевой комок, попавший в желудок, пропитывается кислым желудочным соком постепенно, И в это время во внутренних слоях пищевого комка в щелочной среде продолжается действие ферментов слюны. В состав органических веществ входит лизоцим, обеспечивающий бактерицидные свойства желудочного сока. Желудочная слизь, содержащая муцин, защищает слизистую оболочку желудка от механических и химических раздражении и от самопереваривания. В желудке вырабатывается гастромукопротеид, или внутренний фактор Касла. Только при наличии внутреннего фактора возможно образование комплекса с витамином В12, участвующего в эритропоэзе. В желудочном соке содержатся также аминокислоты, мочевина, мочевая кислота.[8]

Пепсиин—фермент класса гидролаз, вырабатываемый главными клетками слизистой оболочки желудка, осуществляет расщепление белков пищи до пептидов. Присутствует в желудочном соке млекопитающих, птиц, пресмыкающихся и большинства рыб. Открыт Теодором Шванном в 1836 году. Джон Нортроп в 1930 году получил его в кристаллическом виде.

Пепсин фермент, который расщепляет центральные пептидные связи в молекулах белков и пептидов (кроме кератинов и других склеропротеинов) с образованием более простых пептидов и свободных аминокислот. С наибольшей скоростью пепсин гидролизует пептидные связи, образованные ароматическими аминокислотами —тирозином и фенилаланином, однако, в отличие от других протеолитических ферментов—трипсина и химотрипсина, — строгой специфичностью не обладает. Пепсин используют в лабораториях для изучения первичной структуры белков, в сыроварении и при лечении некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта. Естественным ингибитором пепсина является пепстатин.

Пепсины играют значительную роль в пищеварении у млекопитающих, в том числе у человека, являясь ферментом, выполняющим один из важных этапов в цепочке превращений белков пищи в аминокислоты. Железами желудка пепсин вырабатывается в неактивном виде, переходит в активную форму при воздействии на него соляной кислоты. Пепсин действует только в кислой среде желудка и при попадании в щелочную среду двенадцатиперстной кишки становится неактивным.

1.  
   1. Методика моделирования процесса переваривания белка пепсином желудочного сока

На чашку Петри нарезают брусками объекты исследования одинаковых размеров. Пинцетом каждый брусок помещают в пробирку, в каждую из которых приливают по одинаковому объему, чтобы жидкость покрывала брусок белка:

1. Дистиллированной воды

2. 0,1% раствор пепсина в воде

3. 0,1% раствор пепсина в 0,2% раствора соляной кислоты

4. 0,2% раствор соляной кислоты

На пробирках карандашом по стеклу отмечают уровень жидкости, пробирки помещают в водяную баню на час, поддерживая температуру 37-40°С.

Через час пробирки вынимают. Из каждой пробирки жидкую фазу сливают в соответствующие пронумерованные пробирки и с каждой из них выполнить Биуретовую реакцию, которая обусловлена присутствием в белках пептидных связей, которые в щелочной среде образуют с сульфатом меди (ІІ) окрашенные медные солеобразные комплексы. Для этого в каждую пробирку приливают по 1 мл 10% щелочи и по 3 капли сульфата меди.

1.  
   1. Результаты экспериментальной работы

Экспериментальная часть работы была произведена на базе кафедры химии, географии и методики их преподавания ФГБОУ ВПО «Самарский государственный социально-педагогический университет» в октябре и ноябре 2015 года (приложение 1).

Согласно описанной в пункте 2.1. методики моделирования процесса переваривания белка пепсином желудочного сока в качестве исследуемых образцов нами были взяты:

1 образец- мясо

2 образец белковый крем

3 образец яичный белок

Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица 1. – Результаты экспериментального моделирования процесса переваривания белка пепсином желудочного сока (октябрь 2015 года)

Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что Биуретова реакция - качественная на все без исключения белки, а также продукты их неполного гидролиза, которые содержат не менее двух пептидных связей, показала положительный результат, только в 0,1% растворе пепсина в 0,2% растворе соляной кислоты, т.к. там содержится и фермент пепсин и соляная кислота его активатор.

Далее мы провели исследование образцов, в растворе пепсина с соляной кислотой, для определения минимального времени необходимого для выделения белков из пищи, чтобы Биуретовая реакция дала положительный результат. При комнатной температуре 19°С процесс выделения белка не идет, т.к. Биуретовая реакция дала отрицательный результат.

Результаты эксперимента приведены в таблице 2.

Таблица 2. – Результаты экспериментального определения минимального времени необходимого для выделения белков из пищи при температуре 37-40°С.

Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что

1. Для процесса переваривания необходима температура 37-40°С;

2. Мясная продукция подвержена более быстрому процессу переваривания;

3. Однако приваривание мяса в смеси с другими продуктами замедляется.

Исходя из третьего вывода доказана рациональность раздельного питания в процессе пищеварения, т.к. все компоненты продуктов питания условно делятся на 3 основные группы - белки, жиры и углеводы. Жиры совместимы практически со всеми видами продуктов. А белки и углеводы между собой не сочетаются, поскольку для переваривания белков требуется кислая среда, а для углеводов - щелочная.

По итогам проведенного исследования можно сформулировать следующие выводы, цель исследования достигнута, так как подобраны методики моделирования процесса переваривания происходящих в желудке, изучены факторы влияющие на процесс пищеварения в нем. Доказано, что основная пищеварительная функция желудка заключается в том, что в нём начинается переваривание белка. Существенную роль в этом процессе играет соляная кислота, которая активизирует фермент пепсин, который ускоряет процесс переваривания белковой пищи. Доказана рациональность раздельного питания в процессе пищеварения, т.к. все компоненты продуктов питания условно делятся на 3 основные группы - белки, жиры и углеводы. Жиры совместимы практически со всеми видами продуктов. А белки и углеводы между собой не сочетаются, поскольку для переваривания белков требуется кислая среда, а для углеводов - щелочная.

1. Академик. Словари и энциклопедии. http://dic.academic.ru/

2. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология, т. 2, М., 1996

3. Ожегов С.И. Словарь русского языка

4. Энциклопедический словарь http://dic.academic.ru/dic.nsf/es/23114

5. Физиология человека, под ред. Шмидта Р., Тевса Г., т. 3, М., 1996

6. http://www.alhimik.ru/kunst/inner_reactor.html

7. http://www.alhimik.ru/kunst/inner_reactor.html

8. http://www.medicinform.net/human/fisiology1_5.htm

Фотоотчет о проведении экспериментальной части работы на базе кафедры химии, географии и методики их преподавания ФГБОУ ВПО «Самарский государственный социально-педагогический университет» в октябре и ноябре 2015 года.

24