Состав и химическая природа желудочного сока
Желудочный сок представляет собой сложную биологическую жидкость, секретируемую железами слизистой оболочки желудка. Он состоит из воды, неорганических и органических компонентов, включая ферменты, кислоту и мукоидные вещества. Основной функцией желудочного сока является участие в химическом расщеплении пищи, создание оптимальной среды для активности ферментов и защитная роль для слизистой оболочки желудка.
Вода и ионный состав
Вода составляет до 99% объёма желудочного сока, обеспечивая растворение всех компонентов и транспорт ферментов к пищевому комку. Основные неорганические компоненты включают ионы хлора (Cl⁻), калия (K⁺), натрия (Na⁺) и магния (Mg²⁺). Наиболее важным является ион хлора, участвующий в синтезе соляной кислоты (HCl) париетальными клетками.
Соляная кислота и её роль
HCl обеспечивает низкий рН желудочного сока (1,5–2,0), что создаёт кислую среду, необходимую для активации ферментов и разрушения микроорганизмов, поступающих с пищей. Синтез HCl происходит через обмен ионов Na⁺ и H⁺ в париетальных клетках и является примером биологического кислотно-основного регулирования. Кислотность также способствует денатурации белков, раскрывая их полипептидные цепи для дальнейшего действия протеолитических ферментов.
Ферменты желудочного сока
Пепсин – главный протеолитический фермент, секретируемый в виде неактивного пепсиногена. В кислой среде происходит автокаталитическая активация пепсиногена в пепсин. Пепсин гидролизует пептидные связи, преимущественно в белках с ароматическими аминокислотами (фенилаланин, триптофан, тирозин), образуя олигопептиды.
Липаза желудочная – участвует в ограниченном гидролизе триглицеридов, преимущественно молочного происхождения. Активность липазы низкая по сравнению с панкреатической, но важна для младенцев.
Реннин (лактоза-фермент у детей) – коагулирует молочный белок казеин, формируя сгусток и замедляя транзит молока, что способствует его ферментативному перевариванию.
Мукоиды и защитные компоненты
Слизистые клетки секретируют муцин, образующий вязкую защитную пленку на поверхности слизистой. Муцин содержит гликопротеиды, обладающие буферными свойствами, а также связывающие воду, что предотвращает повреждение клеток желудка высокой кислотой. Присутствие бикарбоната (HCO₃⁻) в слизи создаёт локальный щелочной слой, нейтрализующий часть HCl вблизи эпителия.
Регуляция секреции желудочного сока
Секреция регулируется нейрогуморальными механизмами.
Физиологическое значение компонентов
Взаимодействие компонентов желудочного сока с пищей
Белки подвергаются частичной гидролизу, жиры – ограниченной эмульгации и гидролизу, углеводы – незначительно, так как для них активность ферментов желудка минимальна. Кислотная среда способствует диссоциации ионов микроэлементов, повышая их растворимость и биодоступность.
Молекулярные аспекты секреции и активации ферментов
Пепсиноген содержит N-концевой сигнальный участок, блокирующий активное место фермента. Кислотная среда вызывает протеолитическое расщепление этого участка, что демонстрирует принцип контроля активности ферментов через pH-сенсоры. Pariетальные клетки используют протонный насос (H⁺/K⁺-АТФаза), обеспечивая активное выделение ионов водорода против концентрационного градиента, что является ключевым механизмом кислотной секреции.
Заключение по функциональной интеграции
Желудочный сок представляет собой высокоорганизованную систему, где кислотность, ферментативная активность и защитные компоненты взаимодействуют для эффективного переваривания пищи. Биохимическая координация обеспечивает начало расщепления белков, частичную эмульгацию жиров, стерилизацию пищи и защиту слизистой оболочки, создавая основу для последующих процессов пищеварения в тонкой кишке.