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胃肠道中的消化与吸收

身体赖以生存的主要食物（除少量维生素和矿物质等物质外）是碳水化合物、脂肪和蛋白质。它们通常无法以其天然形式通过胃肠道黏膜吸收，因此，如果没有初步消化，它们作为营养物质是无用的。本章讨论了碳水化合物、脂肪和蛋白质被消化成足够小的化合物以供吸收的过程，以及消化终产物、水、电解质和其他物质被吸收的机制。

通过水解作用消化各种食物

碳水化合物的水解。几乎所有的膳食碳水化合物都是大分子多糖或双糖，它们是由单糖通过缩合反应结合而成的。这种现象意味着一个氢离子 <math display="inline">\left(\mathrm{H^{+}}\right)</math> 从一个单糖中移除，而一个羟基离子 (OH−) 从另一个单糖中移除。然后这两个单糖在移除的位置结合，<math display="inline">\mathrm{H^{+}}</math> 和 <math display="inline">\mathrm{OH^{-}}</math> 结合形成水 <math display="inline">\mathrm{(H_{2}O)}</math>。

当碳水化合物被消化时，这一过程被逆转，碳水化合物被转化为单糖。胃肠道消化液中的特定酶将 <math display="inline">\mathrm{H^{+}}</math> 和 <math display="inline">\mathrm{OH^{-}}</math> 从 <math display="inline">\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}</math> 返回到多糖中，从而将单糖彼此分离。这一过程称为水解，如下所示（其中 <math display="inline">\mathrm{R}^{\prime\prime}</math> -R' 是双糖）：

<math display="block">{\mathsf{R}}^{\prime\prime}-{\mathsf{R}}^{\prime}+{\mathsf{H}}_{2}{\mathsf{O}}\xrightarrow[\mathsf{e n z y m e}]{\mathsf{D i g e s t i v e}}{\mathsf{R}}^{\prime\prime}{\mathsf{O H}}+{\mathsf{R}}^{\prime}{\mathsf{H}}</math> 脂肪的水解。膳食中几乎所有的脂肪部分都由甘油三酯（中性脂肪）组成，甘油三酯是由三个脂肪酸分子与一个甘油分子缩合而成的。在缩合过程中，移除了三个水分子。

甘油三酯的水解（消化）包括一个逆向过程：脂肪消化酶将三分子水返回到甘油三酯分子中，从而将脂肪酸分子从甘油中分离出来。

蛋白质的水解。蛋白质由多个氨基酸通过肽键连接而成。在每个连接处，一个氨基酸的<math display="inline">\mathrm{OH^{-}}</math>被移除，另一个氨基酸的<math display="inline">\mathrm{H^{+}}</math>被移除；因此，蛋白质链中的连续氨基酸也是通过缩合反应连接在一起的，而消化则是通过逆向效应：水解。也就是说，蛋白水解酶将<math display="inline">\mathrm{H^{+}}</math>和<math display="inline">\mathrm{OH^{-}}</math>从水分子返回到蛋白质分子中，将其分解为其组成的氨基酸。

因此，消化的化学过程是简单的，因为在所有三种主要食物类型的情况下，都涉及相同的基本水解过程。唯一的区别在于促进每种食物类型水解反应所需的酶的类型。

所有的消化酶都是蛋白质。不同胃肠道腺体分泌这些酶的过程在第65章中讨论过。

碳水化合物的消化

饮食中的碳水化合物食物。在正常的人类饮食中，只有三种主要的碳水化合物来源。它们是蔗糖，这是一种二糖；乳糖，这是一种在牛奶中发现的二糖；以及淀粉，这是一种几乎存在于所有非动物食物中的大分子多糖，特别是在土豆和各种谷物中。其他少量摄入的碳水化合物包括直链淀粉、糖原、酒精、乳酸、丙酮酸、果胶、糊精以及肉类中的少量碳水化合物衍生物。

饮食中还含有大量的纤维素，这是一种碳水化合物。然而，人类消化道中不分泌能够水解纤维素的酶。因此，纤维素不能被视为人类的食物。

碳水化合物的消化始于口腔和胃。当食物被咀嚼时，它与唾液混合，唾液中含有主要由腮腺分泌的消化酶唾液淀粉酶ptyalin（一种α-淀粉酶）。这种酶将淀粉水解为二糖麦芽糖和其他含有三到九个葡萄糖分子的小分子葡萄糖聚合物，如图66-1所示。然而，食物在口腔中停留的时间很短，因此在食物被吞咽时，可能不超过<math display="inline">5\%</math>的淀粉被水解。

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图66-1. 碳水化合物的消化

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