מבנה המזון ומערכת העיכול

• רמה:י' עד יב'

מבנה המזון

חומרים אורגניים

החומרים שהרכבם כולל אטומי פחמן ומימן בנוסף לאטומים אחרים. הם נוצרים מפעילות של יצורים חיים. הם בוערים בלהבה כשמבעירים אותם ויבערו עד שישאר אפר(המכיל את המינרלים שהיו בחומר) אדי מים וגזים אחרים. מולקולות הגדולות בדרך כלל ממולקות החומרים האי אורגניים.

חומרים אי-אורגניים

מתקיימים בסביבה הטבעית בלי נוכחות או פעילות יצורים חיים. רוב החומרים האי-אורגניים לא בוערים בלהבה. מולקולות קטנות יחסית וקטנו בדרך כלל ממולקולות החומרים האורגניים.

מים

מהווים כ70% ממשקל הגוף. רוב המים נמצאים בתוך התאים ובעצם פנים כל תא הוא תמיסה מימית. שאר המים במרווחים בין התאים, בדם ושאר נוזלי הגוף. מינרלים: קבוצת חומרים אי אורגניים הבנויים ממולקולות קטנות ונמצאים בכמויות זעירות. המינרלים נמצאים בטבע בצורת מלחים, תרכובות או יסודות. למינרלים שונים תפקידים ייחודים בתהליכים המתקיימים בתאים.

חלבונים

חומרי הבניין העיקריים של הגוף. מבנה: חלבון הוא פוליפפטיד(פולי-הרבה), בנוי מחומצות אמיניות. זהו מבנה ראשוני, חומצות אמיניות בינהן קשרים פפטידים וקשרים כימים נוספים. חלבון אחד שונה מחלבון אחר בכמות וסדר החומצות האמיניות מהן הוא מורכב,בסך הכל יש כ20 חומצות אמיניות. זהו מבנה שניוני. הוא נוצר בגלל קשרים כימים בין חומצות אמיניות קרובות המולקולה מתקפלת ומקבלת צורת סליל. זהו מבנה שלישוני. נוצרים קשרים נוספים בין חומצות אמיניות שהתקרבו במבנה השניוני ונוצר מבנה קומפקטי עוד יותר. לכל חלבון מבנה מרחבי יחודי לו. סדר החומצות האמיניות במבנה הראשוני קובע את המבנה השלישוני.לחלק מהחלבונים יש יותר משרשרת פוליפפטידית אחת ולהם מבנה רבעוני בו נוצר קשר בין המבנים השלישונים של השרשרות. לדוג' להמוגלובין 4 שרשרות פוליפפטידיות שהופכות למולקולה אחת. הקשרים הכי חזקים הם הקשרים הפפטידים ובכל שלב הם חלשים יותר ויותר.

דנטורציה

הריסת המבנה המרחבי של חלבון בעקבות פעולה כימית, מכנית, שינוי טמפ'. בהתאם למבנה המרחבי אנו מבחינים בין שני סוגי חלבונים: חלבונים גלובולריים: המבנה המרחבי דומה לגלובוס, קומפקטים. חלבונים סיביים: מבנה מרחבי ארוך.

תפקידי החלבונים

קרום התא: מורכב משתי שכבות שומן וחלבונים ביניהן. החלבון הוא אחד המרכיבים העיקריים של קרום התא. לכל איברון יש קרום ובכל קרום חלבונים. אנזים (זרז): כל האנזימים הם חלבונים וכל התגובות הביו-כימיות בגופנו נוצרות בעקבות אנזימים. לכל אנזים מצע המתאים לו עפ"י המבנה המרחבי. בעקבות דנטורציה האנזים מאבד את יכולתו לפעול.

נוגדנים

הנוגדנים במערכת החיסון הם חלבונים. נוגדן הוא חלבון הפועל נגד גוף זר. חיסול גופים זרים גם קשור במבנה המרחבי שלהם. אחרי פלישת גוף זר הגוף שלנו לומד את מבנה המרחבי שלו ומייצר נוגדן המתאים לגוף הזר הספציפי. הורמונים וויטמינים: חלקם חלבונים. גופנו מסוגל לייצר חלק מהחומצות האמיניות ואלו שאנו לא מסוגלים לייצר נקראות חומצות אמיניות חיוניות.

פחמימות(סוכרים)

בעיקר משמשות מקור אנרגיה לביצוע תהליכים בתא, פחמימות מפורקות בנשימה תאית. הפחמימות מתחלקות לשלוש קבוצות: חד סוכרים(גלוקוז), דו סוכרים(סוכרוז) ורב סוכרים(עמילן).

חד סוכרים

בנויים ממולקולות קטנות יחסית המכילות חמישה או שישה אטומי פחמן.נוסחאה כללית לחד סוכרים: Cn(H2O)n. יכולים להיות מספר חד סוכרים בעלי אותה נוסחאה אך המבנה המרחבי שלהם שונה: לדוג' גלוקוז ופרוקטוז.

דו סכרים

מורכבים משתי מולקולות חד סוכרים.

הרב סוכרים

מולקולות הבנויות משרשרות ארוכות של חד סוכרים. חד סוכרים בעלי מסיסות גבוהה דו סוכרים בינונית ורב סוכרים קטנה מאוד עד אפסית-שוקעים. בגלל שחד ודו סוכרים מתמוססים אי אפשר להשתמש בהם כחומרי תשמורת. חומר תשמורת הוא חומר שהגוף יכול לבנות ולפרק. עמילן בצמחקים וגליקוגן בבע"ח. משתמשים בחד סוכרים כדי ליצור אנרגיה זמינה או כאבני בניין למקרומולקולות בדו סוכרים: לאחר פירוק כמקור אנרגיה זמינה או אבני בניין למקרומולקולות רב סוכרים. חומר תשמורת או יחידת מבנה:תאית בצמחים וכיטין בחרקים.

שומנים(ליפידים)

מרכיב חשוב במבנה קרום התא וקרומי האברונים בתא. מקור חשוב לאנרגיה, חומר בידוד ושומר על רקמות פנימיות. רוב השומנים בנויים מחומצות שומניות(שרשרות ארוכות של פחמן(16,18) ומימן) וגליצרול(חומר הדומה לאלכוהול). מכיוון שהגליצרול בנוי משלוש פחמנים הוא מסוגל לקשור לעצמו שלוש חומצות שומן. טריגליצריד: גליצרול בעל שלוש חומצות שומן.שומנים הם בלתי מסיסים במים.שומנים מהחי:בשר, חלב, חמאה וגבינה. שומנים מהצומח:אבוקדו, בוטנים, גרעיני חמניות, זיתים, אגוזים ושומשום.

ויטמינים

קבוצה מעורבת של חומרים אורגניים שהמשותף להם הוא היותם חומרים חיונים לקיומם של תהליכים שונים בתאים ודי בכמויות זעירות מהם. רק ויטמין אחדויטמין D)) נבנה בגוף האדם. כמויות קטנות של הויטמינים 12B ו-K נוצרות ע"י החיידקים הגרים בגופנו אך אנו חיייבים לקבלם גם במזון.

מע' העיכול

פה

השיניים חותכות, טוחנות ומפרקות את המזון לחלקים קטנים. תנועות הלעיסה, מראה המזון, טעמו וריחו יוצרים הגירוי המעורר את בלוטות הרוק להפריש רוק לתוך הפה(רפלקס הפרשת הרוק:קולטנים ופקעות טעם נשלח מידע למוח ע"י תאי עצב תחושתיים, המוח מעבד את המידע ושולח הוראה ע"י תאי עצב המוסרים לבלוטות הרוק להגביר את הפרשת הרוק. בנוסף הוא מעביר הוראה לכל מערכת העיכול להתכונן לעיכול המזון. ברפלקס משתתפים 3 קולטנים, המוח-מעבד ואיבר פעיל. רפלקס זה פעיל כשאנו מריחים רואים או חושבים על אוכל) . הלשון מערבבת את הפירורים עם הרוק.

הרוק

ממיס את חלקי המזון המסיסים במים, מפרק עמילן לדו סוכר (בעזרת האנזים עמילאז), מסייע בהגנה על הגוף (מכיל אנזים הפוגע בחיידקים). מדי כמה שניות המזון עובר מהפה דרך בית הבליעה לוושט.

ושט

צינור קצר המתחיל בבית הבליעה ומסתיים בקיבה. נוזלים נעים בוושט בצורה פסיבית בהשפעת כוח הכובד ואילו החלקים המוצקים נעים בתנועה פריסטלטית(תנועה גלית של השרירים). למזון לוקח מספר שניות לעבור את הוושט.

קיבה

איבר שרירי דמוי שק. בפתחה העליון שריר טבעתי המכונה"פי הקיבה". ברגע שאנו בולעים מזון לעוס תאי עצבים רגישים למידע בבית הבליעה מעבירים מידע על כך למוח המעביר פקודה עיצבית לפי הקיבה שנפתח ומאפשר מעבר מזון לקיבה. בחלקה התחתון של הקיבה שריר טבעתי המכונה שוער שנפתח אל המעי הדק. בדפנות הקיבה שלוש שכבות שרירים שממשיכים בעיכול מכני ובקיבה מתרחש עיכול כימי בעיקר של חלבונים. דפנות הקיבה מכוסות קפלים המגדילים את שטח הפנים ובכך את שטח המגע עם המזון. פני השטח מכוסים בשכבת תאים שחלקם מפרישים ריר("רירית הקיבה") בין הקפלים נמצאים תאים המפרישים חומצה מלחית ותאים המפרישים אנזימים. החומרים הללו נקראים "מיץ הקיבה". החומצה המלחית עושה את מיץ הקיבה לחומצי מאוד 1-2 pH. אחד האנזימים הפעילים ביותר בקיבה הוא הפפסין שיוצא דופן בקר האנזימים שפועל בסביבה כה חומצית. הפפסים מזרז את תחילת הפירוק הכימי של החלבונים לפפטידים(שרשרות קצרות של חומצות אמיניות). בין השאר היא מעכלת תאים זרים המגיעים אליה עם המזוןובכך מסייעת להגנה על הגוף ממזיקים(חיידקים לדוג'). חלק מהתאים המצפים את הדופן הפנימית של הקיבה מפרישים בהתמדה ריר צמיג ודביק היוצר שכבת מגן. בלי קשר להגנה שמספק הריר התאים המצפים את דופן הקיבה תוחלת חיים קצרה ובקיבה בריאה כל התאים המצפים את דפנות הקיבה מתחלפים במשך שלושה עד שישה ימים. כשעה לאחר תחילת העיכול בקיבה השוער נפתח ונסגר ומאפשר לכמות קטנה של מזון מעוכל חלקית לעבור מהקיבה למעי הדק. תריסריון: העיסה הנוזלית מגיעה לחלק הראשון של המעי הדק, התריסריון(משום שאורכו כתריסר אצבעות). בתריסריון עיקר העיכול הכימי הפחמימות, החלבונים והשומנים. הסביבה בתריסריון ניטרלית משום שבלוטת הלבלב מפרישה נתרן ביקרבונט המנטרל את השפעת החומצה בחומר המגיע מהקיבה, הלבלב מפריש אנזימים נוספים והתריסריון עצמו מפריש אנזימים גם כן. בנוסף לאנזימי העיכול ופרש לתריסריון מיץ מרה(חומר הנוצר בכבד, נאגר בכיס המרה ומגיע לתריסריון דרך צינור המרה). מיץ המרה מזרז את תחילת פירוק השומנים, הוא יוצר תחליב של השומנים במעי.

מעי דק

במעי הדק מתבצע המשך הפירוק הכימי, אנזימי עיכול מופרשים בדפנות המעי הדק. עד הגיעם ל"סוף המסלול" החלבונים מתפרקים לחומצות אמיניות, פחמימות לחד סוכרים ושומנים לחומצות שומניות וגליצרול. המעי הדק הוא צינור ארוך מאוד, שבעה מטרים בקירוב. מהחלל הפנימי של המעי עוברים תוצרי העיכול לדם. פני השטח של המעי מכילים קפלים רבים מאוד ובליטות קטנקטנות. הדם והלימפה מעבירים את תוצרי העיכול אל הכבד.

הכבד

למרות שאינו חלק ממערכת העיכול הוא: מעביר את תוצרי העיכול לחלקי הגוף השונים, מייצר ומפרק חלבונים, משמש כמאגר לפחמימות(מייצר גליקוגן מעודפי גלוקוז, ושומן המגיע לרקמות שומניות) ואנזימים בכבד מפרקים חומרים מזיקים שונים ומנטרלים רעלים שמגיעים לעיתים לדם ונוצרים מפירוק תאי דם אדומים או מזון, מייצר ומפריש מיץ מרה .

מעי גס

שאריות של חומרים שלא עוכלו מגיעים למעי הגס. חלק גדול מהם הם סיבים תזונתיים המורכבים מפחמימה בשם תאית. המעי הגס הוא צינור שאורכו לא עולה על מטר אחד עם מעט קפלים. חומרים שלא עוכלו עד הסוף מגיעים למעי הגס עם מעט מהאנזימים מהמעי הדק ושם נשלם עיכולם. כתשעה ליטרים עוברים במערכת העיכול במהלך יממה אחת ורק במאה סמ"ק של נוזל עוזבים את מערכת העיכול בצואה. ספיגת המים מהמעיים מגיעה ל99%. למרות שרוב המים נספגים במעי הדק למעי הגס חשיבות גדולה. במעי הגס יש אוכלסייה ענקית של חיידקים שמסייעים בפירוק חלק מחומרי המזון המעטים המגיעים למעי הגס, מונעים התרבות חיידקים גורמי מחלות, מייצרים ומפרישים כמויות קטנות של ויטמין K ו12B. שאריות לא מעוכלות של מזון נאגרות ונדחסות במעי הגס והופכות לצואה(עם פסולת המזון גם כמות גדולה של חיידקי המעי נדחסת). תנועות שרירים פריסטלטיות דוחות את הצואה למעי הישר ולחץ הצואה גרום לגירוי עצבים המפעילים שרירים רצוניים ובתגובה רצונית של האדם השרירים הטבעתיים הסוגרים את פי הטבעת נפתחים ומתאפשרת יציאת צואה.