Vizsgakövetelmények Tudja magyarázni a táplálkozás jelentőségét, és értse folyamatait (rágás, nyelés, bélperisztaltika). Ismerje fel ábrán a

Átírás

1 1 1

2 2 Vizsgakövetelmények Tudja magyarázni a táplálkozás jelentőségét, és értse folyamatait (rágás, nyelés, bélperisztaltika). Ismerje fel ábrán a táplálkozási szervrendszer szerveit, tudja biológiai funkcióit. Ismerje fel a fog részeit magyarázza a részek funkcióit, értse a fogképletet. Ismertesse a száj higiéniáját, a szájápolás szabályait és jelentőségét. Ismerje a máj szerepét az emésztőnedv-termelésben, a fehérje-, glükóz- és glikogénszintézisben, a raktározásban és a méregtelenítésben. Tudja, mely emésztőnedvek játszanak szerepet a fehérjék, a szénhidrátok, a zsírok és a nukleinsavak emésztésének folyamatában; ismerje a termelődési helyüket és a működésükhöz szükséges optimális kémhatást. Ismerje a következő emésztőenzimek termelődésének helyét és hatásait: amiláz, laktáz, lipáz, nukleáz, pepszin, tripszin. Értelmezzen a hasnyál vagy a gyomornedv hatását bemutató kísérletet. Ismerje a bélbolyhok helyét, és tudja működésük lényegét. Ismerje a táplálékkal felvett fehérje, szénhidrát és zsír alkotó részeinek útját a szövetekbe történő beépülésig, illetve a felhasználásig. Értse a kapcsolatot a tápanyagok emésztése és sejtszintű lebontása között. 2

3 3 Az ember emésztőkészüléke Szerkesztette: Vizkievicz András A gerinces állatok emésztőkészüléke alapvetően különbözik a gerinctelenekétől. Jellemző a gerincesekre, hogy a táplálék a bélcső számos szakaszán halad keresztül, ahol más és más emésztőnedvek fejtik ki hatásukat a számukra optimális körülmények között. A gerincteleneknél általában enzimkeverék hat a táplálékra az emésztőkészülék egy adott szakaszában (űrbél, középbéli mirigy, középbél). A gyomor is a gerincesekre jellemző bélcső szakasz, önálló emésztési állomás, ahol a saját falában keletkező enzimek hatnak a táplálékra. A gerinctelenek gyomra vagy a táplálék mechanikai felaprításának és osztályozásának a helye, vagy pedig, ha emésztés történik e szakaszban, úgy az enzimek termelődési helye máshol van, pl. a középbéli mirigyben. Végül csak a gerinceseken fejlődik ki az a két nagy mirigy, amely a gyomor után következő bélcső szakaszba juttatja a váladékát, nevezetesen a máj és a hasnyálmirigy. A gerinces állatok bélcsöve elő-, közép-, és utóbéli szakaszra osztható. A tápcsatorna emberben kb. 8 m hosszú, erősen kanyarulatos lefutású, a szájnyílással kezdődő és a végbélnyílással végződő cső. Az előbél elsősorban a táplálék felvételét, aprítását, puhítását, az emésztés megkezdését, a táplálék továbbítását végzi (szájüregtől a gyomorig), a középbél a táplálék emésztését és felszívását, az utóbél az emészthetetlen maradék, a bélsár széklet - kialakítását és tárolását, kiürítését viszi véghez. 3

4 4 A bélcsatorna falát a következő rétegek alkotják: nyálkahártya hámréteg kötőszöveti réteg simaizom réteg nyálkahártya alatti rostos kötőszöveti réteg simaizom réteg körkörös ferde hosszanti savós hártya kötőszöveti réteg hámréteg (egyrétegű laphám) A rétegek vastagsága, fejlettsége bélszakaszonként, rétegről rétegre változik. A szájüreg A bélcső legelülső része a szájüreg. A szájüreg feladata a táplálék felvétele, felaprítása, puhítása, az emésztés megkezdése, a táplálék továbbítása. E feladatok ellátására alakultak ki a szájüreg képletei: a fogak, a nyelv, a nyálmirigyek. A szájüreget elől az ajkak zárják le, hátul folyamatosan, éles határ nélkül megy át a garatba. Felül elöl a kemény, ill. hátul a lágy szájpadlás határolja el az orrüregtől. A szájüreget nyálkahártya béleli, mely nevét a felszínét borító nyálkarétegről kapta. A nyálka feladata: mechanikai védelem, kiszáradás elleni védelem, az emésztés megkezdése. A szájüreget bélelő nyálkahártya hámja többrétegű gyengén elszarusodó hám. 4

5 5 A fogazat Az emlősök, így az ember fogazata különböző alakú és rendeltetésű gyökeres fogakból áll, ún. heterodont fogazat. A fogazat 4 egyenlő ún. kvadránsra osztható, egy kvadránsban 8 fog van, melyek a középvonaltól kezdve az alábbi módon helyezkednek el: 2 véső alakú metszőfog, 1 kúpos szemfog, 2 gumós felületű kisőrlő, ill. 3 nagyőrlő. Tehát az ember fogképlete: Összesen 32 maradó fog, ill. 20 szintén gyökeres tejfog van (2 metsző, 1 szemfog és 2 őrlő). A fogváltás a 6. életévben kezdődik és az utolsó tejőrlő kihullásáig, kb. 11 éves korig tart. A tejfogak gyökerei lassan felszívódnak és a fogak kiesnek. A fogak az ún. fogmederben helyezkednek el. A fog főbb részei: a szabadon kiálló fogkorona, a fogmederben lévő foggyökér, és a kettő határán a fognyak. A fogak a szervezet legkeményebb képződményei, felépítésükben mind a hám, mind a kötőszövet részt vesz. A fogkorona hámeredetű, s kívülről a rendkívül kemény zománcrétegből áll. Elhalt, élettelen rétege a fognak. A zománcréteg sejtmentes, regenerálódni nem képes, s a fog legkeményebb alkotórésze. Az őrlőfogak esetén felül kb.1 mm vastag, oldalt csupán 1/2 mm. A zománc apatit kristályokból áll, melyeket keratinszerű szerves anyag köt össze. Az apatit kristályokat az elmeszesedett zománcsejtek termelik. 5

6 6 A fogak fő tömegét a zománcréteg alatt található dentin adja. Ez a csonthoz hasonló, kollagén rostokat tartalmazó, elmeszesedett támasztó szövet. Különbség a csonthoz képest, hogy a dentinben több a mész, kevesebb a kollagén, és ereket nem tartalmaz. A dentint odontoblastok termelik, amelyek egy sorban, hengerhámszerűen helyezkednek el a fogbél és a dentin határán. A foggyökeret kívülről az ún. cementállomány borítja. Szerkezete, felépítése teljesen hasonló a lemezes csontszövetéhez. A fog szilárd állománya az ún. fogüreget fogja közre. Ezt a lágy fogbél tölti ki, ami erekben és idegekben gazdag lazarostos kötőszövet, táplálja a fogat. A fogak feladata a táplálék felaprítása, ez a rágás révén történik. A rágómozgások reflexes úton nyálelválasztáshoz vezetnek. A rágóizmok tetemes erő kifejtésére képesek: ez a metszőfogak között 25 kg, az őrlőfogak között 9O kg is lehet. A fogak felszínét az ún. foglepedék borítja, amely a táplálék, ill. a nyál szervesanyag maradványaiból alakul ki. Ebben a szervesanyag rétegben baktériumok telepedhetnek meg, amelyek az itt található anyagokat bontják tovább. A lebomlás eredményeképpen különféle szerves savak keletkeznek, amelyek megtámadják a zománcréteget. A zománcrétegen egyre mélyülő nyílás keletkezik, amely végül elérheti akár a fogbelet is, ahol komolyabb gyulladás is keletkezhet. Ez a folyamat a fogszuvasodás. Ezért mossatok fogat!!! Fogregeneráció csak minimális mértékben történik, mechanikai igényekre az odontoblastok fokozott dentin képzéssel reagálnak, de szuvasodásnál ez nem elégséges, nem védi meg a fogbelet a fertőzésektől, mivel a keletkező dentin nem elég tömör. 6

7 7 A nyelv A nyelv a szájfenék izmos kiemelkedése, felületét nyálkahártya borítja, fő tömegét harántcsíkolt izmok alkotják. Az izomrostok között kötőszövet helyezkedik el, amelyben erek és idegek futnak. A nyelv hátának elülső 2/3-a szemölcsös, melyek alakjuk szerint lehetnek: fonál alakúak, levél alakúak, gomba alakúak, körülárkolt szemölcsök. Egyes szemölcsökben ízérző sejtcsoportok, ún. ízlelőbimbók vannak. Az ízérzősejtek felületén mikrobolyhok vannak, ezek lépnek kapcsolatba az ízmolekulákkal. A receptorsejtek 8 napig élnek, állandóan pusztulnak és regenerálódnak. A receptorok 5 féle ízre érzékenyek: az édes és sós ízeket a nyelv hegyén, a savanyú ízt a nyelv szélén, a keserű ízt a nyelv gyökerén érzékeljük. Ezenkívül megkülönböztetjük az umami ízt. A savanyú íz a H + koncentráció függvénye, a sós íz a kisebb pozitív töltésű kationok hatására érződik (NaCl), míg ugyanezek az ionok nagy koncentrációban keserű ízt okoznak, de a nagyobb töltésű kationok, pl. Ca 2+, Mg 2+ szintén keserűek, az édes ízt a legkülönfélébb szerkezetű vegyületek okozhatnak, de természetes módon a sok -OH csoportot tartalmazó vegyületek felelősek az édes íz kialakításáért. Az umami ami japánul finom ízt jelent - az ötödik alapíz, természetesen fordul elő ez az íz például a paradicsomban, a parmezán sajtban és a japán konyhában használt kombu nevű barnamoszatban. A legismertebb, ezt az ízt kiváltó mesterséges adalékanyag, a nátrium-glutamát, E 621. A nyelv feladata: az összerágott táplálék összekeverése a nyállal, az ízérzékelés, nyeléskor zárja a gégefedőt, a hangképzés. 7

8 8 A nyál A nyálat a szájüregbe nyíló 3 pár nyálmirigy termeli: a fültőmirigy, a nyelvalatti mirigy, állkapocs alatti mirigy. Naponta kb. 5OO-6OO ml nyál termelődik, ph-ja 6,2-7,4-ig változik, többnyire enyhén lúgos. Fő összetevői: mucin, melynek fő feladata a táplálékpép összeragasztása, a falat képzése, a nyál viszkozitásának növelése. A nyálamiláz, feladata a keményítő emésztésének a megindítása, keményítőt és a glikogént maltózzá bontja, működésének ph-optimuma 6,8 körül van. A nyál ezen kívül még anorganikus sókat is tartalmaz: Na +, K +, Ca 2+, Cl -, HCO 3-, PO4 3. A foszfátok a nyál túl lúgosodása esetén kiválnak és fogkövet képeznek. A nyál mennyisége és minősége alkalmazkodik a táplálék minőségéhez: százaz táplálék esetén nagy mennyiségű, híg nyál keletkezik, savanyú vagy lúgos táplálék esetén nő a nyál mucin tartalma, magas szénhidráttartalom mellett nő az amiláz koncentrációja. A nyál fő feladata a megrágott táplálék nedvesítése, összeragasztása falattá. A falatképzés megkönnyíti a táplálék haladását a nyelőcsőben, továbbá a nyál védi a szájnyálkahártyáját a kiszáradástól, sérülésektől, lúgos kémhatása révén védi a fogakat a szuvasodástól. A nyál lizozim enzimje antibakteriális hatású, továbbá immunglobulinjai védenek a fertőzések ellen. Kísérletek amilázzal Két kémcsőbe öntsünk 1-1 cm 3 keményítő-oldatot! Egyikbe tegyünk 2 cm 3 nyálat, vagy a gyógyszertárakban kapható amiláz enzimet, a másikba 2 cm 3 vizet! Helyezzük mindkettőt 37 o C-os vízfürdőbe! Kb. 15 perc múlva cseppentsünk mindkét mintából egyegy cseppet fehér csempelapra, cseppentsünk hozzájuk egy-egy csepp Lugol-oldatot (KI-os jód oldat)! Az amilázt is tartalmazó kémcsőből vett minta a Lugol-oldat hozzáadását követően sárgásbarna színűvé válik, ez a Lugol-oldat színe, mivel az amiláz a keményítőt elbontotta. A másik minta kékeslilás lesz, mert a keményítőbontás amiláz hiányában nem következik be. A 37 o C-os vízfürdőre azért volt szükség, mert ilyenek a szájüregben mért hőmérsékleti körülmények, így ez optimális az enzimek számára. Amilázt kinyerhetünk nyálból, hasnyálból, ill. csírázó magokból. 8

9 9 Vizsgálat 9

10 10 Tapasztalatok, következtetések Az első mintavételkor (kiindulási állapotban) az 1-4. mintákban a Lugol-oldat hatására sötét szín megjelenését tapasztaljuk a keményítő jelenlétének köszönhetően. Ebben az esetben a Lugol-oldat az indikátor szerepét látja el. A tapasztalt eredmények magyarázata: Az 1. kémcső a kontroll vizsgálat. A 2. kémcsőben nem megfelelő a kémhatás. A 3. kémcsőben az alacsony hőmérséklet miatt lassabb a reakció. A 4. kémcsőben nem működik az enzim, hiszen forralás hatására az enzim denaturálódott elveszítve az aktivitását. A kísérletet elvégezve a kutató a nyálban levő amiláz enzim hőtűrő képességét szerette volna megvizsgálni. E célból azonos töménységű keményítő oldatokból indult ki, melyekhez azonos mennyiségű nyálat adott és a reakciót különböző hőmérsékleteken vizsgálta, majd megmérte a Lugol-oldat hozzáadása után a szín elhalványulásához szükséges időt. A garat és a nyelőcső A szájüreg hátsó elkeskenyedő része a torokszoros, amely a garatban pharynx - folytatódik. A garat felnőtteken cm hosszú, felülről lefelé kissé elkeskenyedő, nyálkahártyával bélelt izomcső. Ide nyílnak: a belső orrnyílások, a szájüreg, fülkürt (Eustach kürt), amely a középfülbe vezet, gége, nyelőcső. A garat hátsó fala receptorban gazdag, érintése nyelési reflexet indít el, folyamatos ingerlése hányást vált ki. Itt kereszteződik a levegő és a táplálék útvonala. A táp- és a légutak kezdeti szakaszán, a torok- és orrgaratban különösképpen nagy mennyiségben találhatók az immunrendszerhez tartozó nyiroktüszők, melyeket Waldeyer-féle garatgyűrű néven foglaljuk össze, ill. manduláknak nevezzünk (orrgarati, fülkürti, szájpadi, nyelvgyöki, oldalsó garati mandulák). A garat tápcsatornai része a nyelőcsőben folytatódik. A nyelés során a falat a nyelőcsövön keresztül a gyomorba jut. A nyelőcső emberben kb. 2O-3O cm hosszú, és kb. 2 cm átmérőjű, átfúrva a rekeszizmot alul az ún. gyomorszájhoz kapcsolódik. Nyálkahártyájának hámja többrétegű gyengén elszarusodó laphám. A nyelőcső nyálkahártyája hosszanti redőket vet, amelyek a falat általi kitáguláskor elsimulnak. A nyelőcső izomzata körkörös és hosszanti rétegekből áll, ez a felső harmadban harántcsíkolt, lejjebb simaizom. 10

11 11 A nyelés mechanizmusa Az ajkak zárulnak, nyelv elölről hátrafelé felemelkedik, így a falatot a garatba juttatja, a lágy szájpad felemelkedik, és elzárja az utat az orrüreg felé, a falat a gégefőhöz nyomódik, a garatot a garat izmai felemelik, a gégefő elzárja az utat a légcső felé, a belégzés ekkor gátolt, a falat a nyelőcsőbe jut, a nyelőcső izmainak perisztaltikus mozgása továbbítja a falatot a gyomorba. Amikor a falat a gyomorba ér, az ott lévő gyűrű alakú záróizom elernyed, és a falat bejut a gyomorba. Ezután a záróizom újra összehúzódik, s így megakadályozza, hogy a falat visszajusson a nyelőcsőbe. A falat továbbítása nem passzív, hanem aktív izomműködés, az ún. perisztaltikus mozgás eredménye. A szájüreg felé eső körkörös izmok összehúzódnak, majd ezek elernyednek, és az addig elernyedt körkörös izmok húzódnak össze, így a falatot a gyomor felé nyomják. A gyomor A gyomor az emésztőkészülék nyelőcső után következő szakasza, amely a rekeszizom alatt, a baloldalon helyezkedik el. Álló testhelyzetben a gyomor függőleges állású tömlő, melynek alsó része horogszerűen visszakanyarodik. Felül a gyomorszájjal kezdődik, amely a nyelőcső átmenete a gyomorba. A gyomor következő része a gyomorszájtól felfelé emelkedő, és a rekesz bal kupoláját kitöltő gyomorfenék. A gyomorszáj helyétől lefelé, álló helyzetben a gyomor függőleges része a gyomortest. A J-kampójának visszaforduló része a gyomorkapu. A gyomorkaput és a patkóbelet erős, gyűrűszerű simaizom választja el. A gyomor görbületei, a kis, ill. nagy görbület (curvatura minor, major). 11

12 12 A gyomor falának szerkezete A gyomorfal rétegződését tekintve tipikus felépítésű, amennyiben redőzött nyálkahártya, nyálkahártya alatti kötőszövet, izomrétegek és savós hártya építik fel. I. Nyálkahártya (mucosa) a) Hámja egyrétegű hengerhám, melynek felületi rétege mucinszerű anyagot termel. E nyákszerű anyagnak fontos szerepe van a gyomorfal védelmében. b) A nyálkahártya kötőszöveti rétege tartalmazza a nyálkahártya csöves mirigyeit. A csöves mirigyek felépítése: A mirigyek nyaki szakaszában találjuk a mucinózus nyálkát termelő melléksejteket. A mirigyek középső régióiban helyezkednek el a sósavat termelő, ún. fedősejtek. A mirigyek alsó részében vannak a pepszinogént termelő, ún. fősejtek. Ezen váladékok összessége a gyomornedv. c) Nyálkahártya simaizom rétege II. Nyálkahártya alatti kötőszövet (submucosa) Laza kötőszövetes réteg, melyben vérerek, nyirokerek és idegek futnak. III. Simaizom réteg A gyomorban háromrétegű: ferde, körkörös és hosszanti lefutású. IV. Savós hártya A gyomor működései 1. Tárolja az elfogyasztott táplálékot, szakaszossá teszi annak belépését a vékonybélbe. 2. Enzimjei pepszin - révén megkezdi a fehérjék emésztését. 3. A víz, alkohol, és egyes gyógyszerek már a gyomor nyálkahártyájáról felszívódnak. 4. A gyomorfal termeli a gasztrin nevű szöveti hormont, és a vörösvérsejtképzés szempontjából fontos intrinsic faktort. A gyomor mozgásai A gyomor erőteljes, izmos fala spontán mozgásokat mutat, melynek szerepe: a táplálék szétoszlatása, az emésztőnedvekkel való összekeverése, és a patkóbélbe való továbbítása. A gyomor mozgásának jellegzetes jelenségei továbbá a perisztaltikus hullámok, amelyek a táplálék továbbításáért felelősek. 12

13 13 A gyomor elválasztó működése Mucin termelés. HCl termelés következtében a gyomornedv ph-ja O,9 és 1,5 között van, amely optimális feltételeket biztosít a pepszin számára. Pepszin elválasztás. A pepszin fehérjeemésztő enzim, amely inaktív formában, mint pepszinogén kerül elválasztásra. A pepszinogén részben HCl hatására, részben autokatalízissel aktiválódik. A pepszin a fehérjéket a tirozin vagy fenil-alanin amino-csoportjánál hasítja, így a fehérjéket oligopeptidekre bontja. A fehérjék emésztése gyomor hiányában is jól végbemegy a hasnyálmirigy és a bélnedv enzimjei hatására. Az intrinsic faktor egy fehérje, amely a B 12 vitamin felszívódását biztosítja, hiányában a vitamin nem szívódik fel, így zavar támadhat a vörösvérsejtek képződésében. Fiatal emlősállatok gyomrában termelődik a kimozin, amely felnőtt korban már nem mutatható ki. A kimozin olyan endopeptidáz, amely szintén inaktív alakban jön létre, 4,5 ph körül alakul át aktív kimozinná. A kimozin elsősorban a tej kazeinjének hidrolízisét katalizálja. A kimozin optimális ph-ja 6 7 között van. Fontos alkalmazási területe a tejipar, ahol a tej alvasztására (savanyítás, fehérjék kicsapása), a túró és a kazein előállítására használják. A sajtkészítés alapja a tej megalvasztása, azaz a tejet savanyítják, majd fehérjéit kicsapják. Az első lépés a tej savanyítása, ez tejsavbaktérium tenyészettel történik. A második lépés a fehérjék kicsapása oltó enzimekkel. A kimozin enzim a tejfehérjék közül a kappa-kazeint hasítja. A kappa-kazein kettős oldódási tulajdonságú (amfipatikus) molekula. A kimozin enzim a 105. számú (Phenilalanin) és a 106. számú (Metionin) aminosav között hasítja el a kappa-kazeint. A hasítás eredményeképpen egy erősen poláris és egy erősen apoláris molekularész keletkezik. Ennek eredményeképpen összekapcsolódnak az apoláros molekularészek, és a tej megalvad. A szopós emlősök gyomrában a kimozinos emésztés következtében hosszabb ideig időzik a tej, mivel folyékony halmazállapotúból kocsonyás állagúvá válik május emelt szintű érettségi Gyomor emésztő működésének vizsgálata Töltsünk meg négy kémcsövet az alábbi ábrának megfelelően. Főtt tojásfehérjéből vágjunk metszetvékonyságú darabokat és rakjunk ezekből minden kémcsőbe. A kémcsöveket ezután helyezzük 37 C-os vízfürdőbe és hagyjuk egy óráig állni. Egy óra elteltével vegyük ki a kémcsöveket és vizsgáljuk meg a tartalmukat ml 0,2%-os sósav (kontroll) 2. 1 ml 1%-os pepszin és 9 ml víz 3. 1 ml 1%-os pepszin és 9 ml 0,2 %-os sósav 4. 1 ml 1%-os pepszin és 9 ml 0,2 %-os nátriumhidroxid Az 1. a 2. és a 4. kémcsőben nem történt változás, míg a 3. kémcsőben a tojásfehérje feloldódott. Mi lehet az észlelt különbségek magyarázata? 13

14 14 A középbél - vékonybél A vékonybél a tápcsatorna középső szakasza - ezért lehet középbélnek is nevezni -, az emésztés befejezésének és a táplálék felszívásának fő helye. Az itt ható emésztőnedveket egyrészt a bél falának mirigyei, másrészt a középbélhez kapcsolódó máj és hasnyálmirigy termeli. Emberben kb. 6-7 m hosszú, és 3 fő szakaszra osztható: epésbél vagy patkóbél, éhbél, csípőbél. A patkóbél nevét alakjáról, illetve arról kapta, hogy ide nyílik a máj és a hasnyálmirigy közös vezetéke, tehát ide ömlik az epe. A patkóbél kanyarulatában foglal helyet a hasnyálmirigy. Éhbél nevét onnan nyerte, hogy a nagymértékű felszívódás miatt tetemekben általában üres. Nem választható el élesen a csípőbéltől. Az éhbél és a csípőbél közötti határ kb. a bal csípőtányér felső tájékán van. Mindkettő szélesen kanyargó hurkokat vet, ezeket bélkacsoknak nevezzük. A vékonybél falának szerkezete I. Nyálkahártya A vékonybél nyálkahártya rajzolatát sűrűn álló, magas, körkörös redők adják. A középbél legjellegzetesebb képződményei a bélbolyhok, amelyek kesztyűujjszerű kiemelkedései a nyálkahártyának. Közel 1 mm hosszúak, és 1 négyzetmilliméteren kb. 2O található belőlük, a csípőbélben a legrövidebbek, a patkóbélben a leghosszabbak. A hámréteget egyrétegű mikrobolyhos hengerhám alkotja. Egyetlen hengerhámsejt felületét mintegy 3OOO mikroboholy boríthatja. A felszívó hámsejtek között mucintermelő, ún. kehelysejtek találhatók. A felületi hámsejtek utánpótlása a bél csöves mirigyeinek nyaki részén folyamatosan zajló mitózisok révén történik. 14

15 15 A bélbolyhok tengelyét: laza kötőszövet, simaizomsejtek, bonyolult hajszálérhálózat, finom idegfonat, és egy, a csúcs közelében vakon kezdődő centrális nyirokér tölti ki. A hosszanti irányú simaizomsejtek összehúzódásukkal hol harmonikaszerűen megrövidítik a bolyhot, hol megengedik, hogy eredeti hosszukra kiugorjanak. Ez a centrális nyirokér vonatkozásában szivattyúszerű mechanizmusként működik. A finom idegfonat a boholy simaizmát működteti. A bélbolyhok között csöves mirigyek, az ún. Lieberkühn-féle mirigyek nyílnak. Bennük többféle sejttípus különíthető el: Egyesek - Panneth-féle sejtek -, emésztőenzimeket termelnek, kehelysejtek, melyek mucint termelnek, osztódó sejtek, melyek pótolják a felszín pusztuló sejtjeit (3-4 nap), argantaffin-sejtek, melyek a szerotonin nevű hormont termelik. A szerotonin amely fontos ingerületátvivő anyag - fontos szerepet játszik a testhőmérséklet, hangulat, hányinger, szexualitás, valamint az étvágy szabályozásában. Az alacsony szerotonin szint minden bizonnyal közrejátszik a depresszió, migrén, fülzúgás, fibromyalgia (krónikus, egész testben szétterjedő fájdalom), valamint idegi zavarok kialakulásában. II. Nyálkahártya alatti kötőszövet: vastag, lazarostos kötőszöveti réteg. A patkóbél területén elágazó csöves mirigyeket, az ún. Brunner-féle mirigyeket találhatunk, amelyek mucinózus váladékot termelnek, mely megvédi a nyálkahártyát az enzimek roncsoló hatásától. A csípőbél nyálkahártya alatti kötőszövetében nagy mennyiségű nyiroktüszőt találunk. (immunfeladatok). III. A simaizom réteg egy körkörös és egy hosszanti izomrétegre különül. IV. Savós hártya 15

16 16 A vékonybél mozgásai A vékonybél mozgásainak egyik jellemző típusa az ún. szegmentális mozgás. Ennek során a vékonybélen 5-10 cm-es távolságokban a körkörös izomzat összehúzódik ami a belet szakaszokra, szegmentumokra osztja. Majd az összehúzódott részek elernyednek, s az eddig elernyedt állapotban levő részek húzódnak össze. Ez a mozgás biztosítja a táplálék összekeveredését. A mozgás kiváltó ingere a bélfal feszülése. A vékonybél mozgásának másik típusa a perisztaltikus mozgás, amely a táplálék továbbításáért felelős. A bélcsatorna falának hámjában a felszívó és a mirigyhámsejtek mellet szöveti hormonokat termelő sejtek is találhatók, amelyek olyan anyagokat választanak el, melyek szabályozzák az emésztési folyamatokat. Ezek a sejtek igen sokféle anyagot termelnek, amelyek egy része megtalálható a központi idegrendszerben is (endorfin, enkefalin, szomatosztatin, neurotenzin, stb.). Feladatuk: a bélüreg felől származó kémiai és mechanikai ingerek hatására megváltoztatják a hámsejtek, kötőszöveti sejtek, simaizomsejtek, idegsejtek működését. Vékonybélnedv A vékonybél falának mirigyei - Brunner és Lieberkühn - termelik a vékonybélnedvet, amely emberben napi 6OO-1OOO ml térfogatú, enyhén lúgos, ph-ja 7,6. A bélnedvben számos enzim jelenlétét lehet kimutatni. Aminopeptidáz és a dipeptidáz, oligopeptidek hidrolízisét végzik, így befejezik a fehérjék aminosavakká történő hidrolízisét. Maltáz, szaharáz, laktáz, amelyek diszacharidok monoszacharidokra bontását végzik. Lipázok, melyek a zsírokat zsírsavakra és 2-monogliceridekre bontják. Nukleotidázok, amelyek nukleotidokat nukleozidokra és foszforsavra bontanak. 16

17 17 A középbél nagy emésztőmirigyei a máj és a hasnyálmirigy. A máj A máj emberben közel másfél kilogramm tömegű, vörösbarna színű, mirigyes szerkezetű szerv. A rekeszizom jobb kupolájába illeszkedik be. Felső része domború, alsó része lapos. Két lebenyre, jobb és bal lebenyre osztható. Vérellátás A májba két ér hozza a vért: a májartéria, mely az aortából ered, és friss, oxigén dús vért szállít (4OO ml/perc), májkapuvéna, mely a máj funkcionális ere, a bélcsatorna felől - kivéve a végbél alsó kétharmadát - szállít táp- és toxikus anyagokban gazdag vért. A májba lépő erek az ún. májkapun lépnek be a máj állományába. A májban az erek egyre kisebb ágakra oszlanak, majd keverednek, s végül egyetlen éren, a májvénán keresztül távoznak a májból. 17

18 18 A máj szöveti szerkezete rendkívül bonyolult. A máj szövettani és működési egysége a májlebenyke. A májlebenyke hengeres test, amelyet sugarasan futó májsejtgerendák építenek fel. Az epeutak a májsejtek között epekapillárisokkal kezdődnek, melyek egyre nagyobb vezetékekké egyesülnek, végül az epevezetékbe torkolva hagyják el a májat. A májba futó erek - a májkapuvéna ill. a májartéria - egyre kisebb erekké válnak szét, végül a májlebenyke szélén egymásmellé kerülnek. Az egyes sejt gerendák között futnak az artériák és a vénák, amelyek a májlebenyke közepén a centrális vénában egyesülnek. A centrális vénák egyre nagyobb vénákká folynak össze, végül egyként a májvéna hagyja el a májkapun keresztül a májat. A máj feladatai A szervezetszintű anyagcsere központja, működése rendkívül szerteágazó. 1) Termeli az epét. 2) Minden tápanyag (szénhidrát, zsír, fehérje) anyagcseréjében részt vesz. 3) Egyes vitaminokat raktároz (A, B12, D, K), karotinból A vitamint gyárt. 4) Glikogént raktároz (100 g). 5) Az aminosavak bomlásából származó ammóniát karbamiddá alakítja. 6) A purinbázisok bomlásából húgysavat állít elő. 7) Detoxikál, pl. az alkoholt lebontja két enzim, az alkohol-dehidrogenáz és az aldehid-dehidrogenáz segítségével. Az ADH az alkohol-molekulákat acetaldehiddé oxidálja, míg az ALDH ezt a vegyületet oxidálja tovább acetát-ionná. más vegyületekhez bilirubin - OH csoportokat építve vízoldhatóvá tesz, segítve kiürülésüket, nehézfémeket akkumulálja. 8) Részt vesz a vörösvértestek lebontásában, a hemoglobin anyagcseréjében. Ezt a feladatot a májsejtekhez kapcsolódó, fagocitáló képességű ún. Kupffer-sejtek végzik. 9) Vérfehérjéket, albuminokat, fibrinogént, hemoglobint, protrombint termel. 18

19 19 10) Szénhidráthiány esetén hormonális hatásra (kortizol) aminosavakból szénhidrátokat állít elő (glükoneogenezis). 11) Az izomban keletkező tejsavat kortizol hatására glükózzá alakítja (glükoneogenezis). 12) Szteroid hormonokat inaktívál. 13) Zsírokat szintetizál, pl. glükózból. 14) A zsírokat szállítófehérjékhez kapcsolja. 15) Vasat raktároz ferritinben. 16) Véralvadás gátló heparint termel. 17) Magzatban vérképző szerv (2-7. hónap). Az epe Az epe a vékonybél egyik igen fontos emésztőnedve, amely enzimeket nem tartalmaz, a májban termelődik. Az epevezeték a hasnyálmirigy vezetékével egyesülve közösen nyílik a patkóbélbe. Az epeelválasztás állandóan folyik, a táplálkozás szakaszosságától lényegében független. A képződött epe egy része az epehólyagban raktározódik el, s ott jelentősen bekoncentrálódik. Az epehólyag vékony simaizom elemeket tartalmazó falát nyálkahártya béleli. Űrtartalma ml. Emberben 24 óra alatt 5OO-1OOO ml epe termelődik. Az epe részben szekrétumnak fogható fel, mivel több olyan anyagot szállít, melyek az emésztésben lényeges szerepet játszanak (epesavak), másrészt exkrétumnak is tekinthető, mert bomlástermékeket is tartalmaz (epefestékek). Az epe összetétele Epesavas sók, epefestékek, koleszterin, ásványi sók. Az epe ph-ja 7 és 8,5 között mozog, emésztő enzimeket nem tartalmaz! Epesavas sók A kólsav és a dezoxi-kólsav (epesavak), a glicinnel képeznek sót. Az epe elválasztását a gasztrin, a szekretin, és az inzulin fokozzák. Amfipatikus vegyületek. Feladatuk kettős: aktiválják a zsírbontó lipázokat. A bélmozgások miatt felaprózódott zsírcseppek felületén elhelyezkedve csökkentik az emulgeált zsírgolyócskák felületi feszültségét, stabilizálják azokat, és felületüket nagyobbítva kedvezőbb feltételeket teremtenek a lipáz hatása számára (hatásuk a szappanokéhoz hasonló). 19

20 20 A koleszterin Az epekövek lehetnek koleszterin (80 százalékban) és bilirubin (20 százalékban) kövek. A koleszterint az epesavak tartják oldatban, s ha mennyiségük valamilyen okból csökken, a koleszterin epekövek formájában kiválik az epehólyagban. Az utóbbiak a fokozott hemoglobin lebomlás során képződhetnek. Epefestékek A hemoglobin porfirin vázának bomlásából származnak. A bilirubin vöröses, a biliverdin zöldes színárnyalatot ad az epének. Jelentőségük az emésztésben nincs, bomlástermékek, az epén keresztül választódnak ki. Ha a májsejtek károsodnak, a bilirubin egy része bekerülhet a vérkeringésbe, a bőr alatti kötőszövetben felhalmozódik, és a bőrnek sárgás színt ad (sárgaság). A kiöregedett vörösvértestek a lépben és a májban és a vörös csontvelőben esnek szét, a hemoglobin tartalmuk hem részének lebontási termékeként először zöld biliverdin alakul ki a vas-ion lehasadásával. A biliverdin redukciójával indirekt bilirubin keletkezik, amely vízben nem oldódik, a vese eltávolítani nem tudja. Fehérjéhez kötve jut el a májba. A májsejtek a bilirubint vízoldékony direkt bilirubinná alakítják, amely az epeutakon keresztül a patkóbélbe ürül. A bélbe jutott direkt bilirubin egy része a bélbaktériumok redukáló hatására urobilinogénné alakul, majd o részben szterkobilinné oxidálódik és a széklet jellegzetes színét adva kiürül a szervezetből, o részben a bélből visszaszívódik a vérbe, ahonnan a vese kiválasztja, annak jellegzetes színét adva. A máj a szervezetszintű anyagcsere központja Szervezetszintű anyagcserének nevezzük azon átalakulások összességét, melyek során a bélből felszívódott tápanyagok (lipidek, szénhidrátok, fehérjék): lebomlások során energiát bocsátanak a szervezet rendelkezésére, egymásba átalakulnak, pl. o szénhidrátok zsírokká, o aminosavak szénhidrátokká, o tejsav glükózzá, stb., tartalékolódnak glikogén és zsír formájában. 20

21 21 Szénhidrátforgalom A máj a szervezet szénhidrátforgalmának legfontosabb regulátora: a vérből szénhidrátokat glükózt - vesz fel és ad le a szükségleteknek megfelelően. A felvett szénhidrátok a májban vagy lebomlanak energiát szolgáltatva, vagy átalakulnak pl. zsírokká, vagy átmenetileg raktározódnak glikogénként. A máj nem szénhidrát előanyagokból (tejsav, bizonyos aminosavak (pl. alanin és glicerin) a glükoneogenezis folyamatában szénhidrátokat tud előállítani. A máj szénhidrátforgalommal összefüggő, egyik igen fontos feladata a vércukorszint szabályozása. Táplálkozás után, amikor a vércukorszint megnő, a felesleges szénhidrátokat a máj felveszi, majd raktározza. Éhezéskor, vagy hosszantartó izommunka esetén, ha a vércukorszint csökken, a raktározott glikogén lebontása útján a keletkezett glükózt a vérbe juttatja. A máj szénhidrátforgalmát egyrészt idegi, másrészt hormonális tényezők befolyásolják. Az inzulin serkenti a máj glükóz felvételét, illetve a glikogén, ill. zsírok szintézisét. Az adrenalin, glukagon, illetve a szimpatikus idegek utasítására fokozódik a máj glikogén bontása, a keletkező glükóz leadása. Lipidek anyagcseréje Az apoláris lipidek a vér vizes poláris - közegében nem szabadon, hanem szállítófehérjékhez kötötten különféle ún. lipoproteinek formájában szállítódnak. A táplálékkal felvett neutrális zsírok a tápcsatornába kerülve enzimatikus lebontás következtében o zsírsavakra és o monogliceridekre esnek szét, majd ezt követően a bélbolyhok hámsejtjeiben reszintetizálódnak, szállítófehérjékhez kötődve létrehozzák a kilomikront. 21

22 22 A hajszálerek falában található enzim (lipoproteinlipáz) a kilomikron neutrális zsírjait zsírsavra és glicerinre bontja, és kialakul a trigliceridben szegény kilomikronremnant, mely visszajutva a májba összetétele megváltozik és VLDL részecskévé alakul. A felszabaduló zsírsavak a váz- és szívizom számára energiaforrásként szolgálnak, a zsírszövetben zsírrá alakulnak. A VLDL a kilomikronhoz hasonló módon VLDLremnanttá alakul, csökken a zsírsavtartalma és megváltozik a fehérje-összetétele is, és így kialakul az elsősorban koleszterint szállító LDL. Az érfalat alkotó sejtek nagy mennyiségben vehetik fel a LDL-t, aminek következtében sejtbe nagy mennyiségű koleszterin kerül, miközben zsírosan elfajul, és ún. habos sejtek jönnek létre. Ezek a habos sejtek az érelmeszesedés kezdeti lépését jelentik. Az érelmeszesedés legjellemzőbb formája az atherosclerosis. Ilyenkor az érbelhártya alatt először kásaszerű anyagot tartalmazó, később kalcium lerakódása miatt megkeményedő plakkok akadályozzák a szervek vérellátását. A zsíranyagcsere másik fontos alkotója a HDL (high density lipoprotein), melyet a máj és a vékonybél szintetizál. A HDL, az ún. védő lipoproteinrészecske. A perifériás szövetekből képes koleszterint felvenni és a májba szállítani. Az így felvett koleszterin epesavvá alakul és a tápcsatornába kerül. Ezen az úton keresztül a szervezet megszabadul fölös koleszterintartalmától. Hasnyálmirigy A hasnyálmirigy anatómiai és funkcionális értelemben egyaránt két részre tagolódik. Az emésztőenzimeket termelő külső elválasztású (exokrin) részre, amely a váladékát a hasnyálat a patkóbélbe juttatja, a hormonokat (inzulin, glukagon) termelő belső elválasztású (endokrin) részre, amely váladékát a vérbe üríti. Az endokrin sejtcsoportok a külső elválasztású részek végkamrái között a mirigyállományban szigetszerűen helyezkednek el, nevüket leírójukról kapták, Langerhansféle szigeteknek nevezzük. Számuk emberben kb. 1 millió. Vérellátásuk igen gazdag, tekintve hogy a sejtek váladékukat a vérbe juttatják. 22

23 23 A mirigysejtek citoplazmájában rendkívül fejlett DER található, amely az intenzív fehérjeszintézissel van összefüggésben. A szigetek kétféle sejtből állnak: kisebb, világosabb béta-sejtekből, ezek termelik az inzulint, nagyobb, sötétebbre festődő alfa-sejtekből, melyek a glukagont termelik. A Langerhans-szigetek működését elsősorban a vércukorszint szabályozza. A hasnyálmirigy külső elválasztású része termeli a hasnyálat, amely emberben napi 1,2-1,5 l, ph-ja 8 körül van. Összetétel Tripszin, amely inaktív tripszinogén formájában választódik el, a polipeptideket oligopeptidekre bontja adott helyen (peptidkötéseket hidrolizál). Lipáz - kezdetben inaktív, epesavak hatására válik aktívvá -, amely a lipidek észterkötéseit hidrolizálja, így a neutrális zsírok monogliceridekre és zsírsavakra esnek szét. Hasnyál amiláz, amely a nyálamilázhoz hasonló, ezért szintén a keményítőt hasítja maltóz egységekre. Nukleáz, amely a nukleinsavakat nukleotidokra hidrolizálja. Emésztés és felszívódás Az emésztés során a tápanyagok makromolekulái a tápcsatorna üregében külső emésztés - monomerekre hasadnak, hidrolizálnak, melyek aztán a vérbe, ill. a nyirokba szívódnak fel. Összességében energiaigényes folyamat (tápcsatorna mozgásai, emésztőnedvek termelése, aktív transzportfolyamatok). A vér a monomereket elszállítja a szövetekig, ahol bejutva a sejtekbe különféle átalakuláson mennek keresztül. Pl.: tovább bomlanak a biológiai oxidáció folyamatában, energiát szolgáltatva, pl. a glükóz, ill. a zsírsavak az izomszövetekben, vagy raktározódnak egyes szövetekben, szervekben, pl. glükóz a májban, izomszövetben glikogén formájában, zsírok a zsírszövetekben zsírok formájában. A felszívódó molekulák kémiai természetüknek és molekulatömegüknek megfelelően szelektálódnak. A vízben oldódó molekulák inkább a vérkeringési rendszerbe, a nagyobb hidrofób molekulák zsírok - a nyirokkeringésbe jutnak. A felszívódásnak több, a nyálkahártya felületét nagyobbító tényező kedvez. A nyálkahártya körkörös redői háromszorosára, a bélbolyhok harmincszorosára, a mikrobolyhok hatszázszorosára növelik a felszívó felületet, amely elérheti akár a 200 m 2 -t. 23

24 24 Hogyan? A felszívódás történhet: passzív módon diffúzióval, aktív transzporttal és endocitózissal. Diffúzióval a víz és a 4 szénatomnál kisebb vízoldható vegyületek szívódhatnak fel. A nagyobb molekulák aktív transzporttal szívódnak fel. Endocitózissal a makromolekulák vagy zsírcseppecskék jutnak be a sejtekbe. Hol? Felszívódás a szájüregből A szájban és a nyelőcsőben nincs jelentős felszívódás, csupán néhány anyag szívódik fel: morfin, szteroid hormonok, egyes gyógyszerek. Felszívódás a gyomorból Víz, egyes ionok, alkohol, gyógyszerek, nagy koncentráció esetén kevés glükóz. Felszívódás a vékonybélben A felszívódás fő helye, egyszóval minden. Felszívódás a vastagbélben A ragadozók vastagbele a tápanyagok felszívásában nem játszik fontos szerepet. Itt főleg víz, ionok, és esetleg kis tömegű szerves anyagok, mint pl. B- és K-vitaminok szívódnak fel. A növényevők vastagbelében levő jelentős mikrobatömeg egyszerű szénhidrátokat, aminosavakat, zsírsavakat és B-vitaminokat képez, melyek ezen a szakaszon kis mértékben felszívódnak. Mi szívódik fel? A víz és az ionok felvétele A víz felvétele vizes csatornákon keresztül, passzív transzporttal történik. Az ionok felszívása aktív transzporttal történik. Aminosavak és fehérjék felszívódása A felszívódott aminosavak aktív transzporttal a vérkeringésbe jutnak. A fehérjék endocitózissal történő felszívódása alárendelt jelentőségű. A fehérjék felszívódását bizonyítják az emberben megfigyelhető túlérzékenységi reakciók (allergia). Ilyen esetben a táplálékfehérjék szerkezetüket megőrizve, a szervezet kóros immunreakcióit váltják ki. Csecsemők a tej gamma-globulinjait veszik fel változatlan formában (természetes passzív immunizálás). 24

25 25 A szénhidrátok felszívódása A folyamat E-t igénylő aktív transzport. A zsírok felszívódása A zsírok felszívódása több egymást követő fázisból áll: 1. A lipáz a zsírokat 2-mono-gliceridekre és zsírsavakra bontja. 2. A bélhámsejtekben a zsírok reszintetizálódnak. 3. A reszintetizálódott zsírok kilomikron formájában a nyirokérbe jutnak. A kilomikronok lipoproteinek, melyek a SER-ben képződnek. A zsírok kb. 50%-a emésztés nélkül, triglicerid formájában kerül a bélhámsejtekbe endocitózissal. Ennek köszönhetően lipáz teljes hiányában is történik zsírfelszívódás. A középbél emésztő működésével kapcsolatos gyakorlatok A hasnyál enzimhatásának vizsgálata A hasnyál zsírbontó hatása 1. kémcső: 0,5 ml étolaj + 2ml hasnyál kivonat + 0,5 ml epe. 2. kémcső: 0,5 ml étolaj + 2ml hasnyálkivonat. 3. kémcső: 0,5 ml étolaj + 0,5ml epe + 0,5 ml víz. A kémcsövek tartalmát összerázzuk. Ezután minden kémcsövet 1%-os NaHCO3 oldattal lúgosítjuk csepp fenolftalein indikátorral enyhe bíbor elszíneződés mellet kimutatjuk a lúgos kémhatást. Majd a kémcsöveket 37 C-os vízfürdőbe helyeztük. A 1. kémcsőben a lipáz az epe emulgeáló és aktiváló hatásának köszönhetően lezajlott az emésztés. A hőmérsékletváltozás hatása az enzimaktivitásra Négy, tiszta kémcsőbe egyenként 4 ml amiláz-oldatot tegyünk, öntsünk hozzá 2 ml keményítő-oldatot, helyezzük a négy kémcsövet a megfelelő hőmérsékletű helyre a következők szerint: 1. kémcsövet jeges vizet tartalmazó főzőpohárba, 2. kémcsövet szobahőmérsékletre, 3. kémcsövet 37 C hőmérsékletű vízfürdőbe, 4. kémcsőben először forraljuk fel a kimért amilázoldatot, s azután öntsük hozzá a keményítő-oldatot. 20 perc múlva a kémcsövek tartalmához tegyünk hozzá 1-1 csepp Lugol-oldatot. Az 1., 2., 4. kémcsőben kék színeződést tapasztalunk, a 3. kémcsőben ezzel szemben nem változik meg a Lugol-oldat barna színe. 25

26 26 A ph változás hatása az enzimaktivitásra Emberből nyert emésztőnedvek (A és B) működését vizsgáltuk különböző kémhatásokon. A vizsgálat során kétszer 12 darab kémcső mindegyikébe 3 cm 3 fehérjeoldatot öntöttünk, majd mindkét sorozat kémcsöveinek kémhatását beállítottuk rendre ph = 1, ph = 2, ph = 3, ph = 12-es értékekre. Ezt követően az egyik kémcsősorozat kémcsöveibe bemértünk 1 1cm 3 -t az A, a másik kémcsősorozat kémcsöveibe a B emésztőnedvből. Az emésztőnedvek működési aktivitását (az általuk időegység alatt lebontott szubsztrát mennyiségét) a ph függvényében ábrázolva az alábbi diagramot kaptuk. Emelt szintű biológia érettségi. Vizsgálat Kutatók három cukor, a glükóz, a galaktóz és a xilóz felszívódásának sebességét vizsgálták a cukorkoncentráció függvényében a vékonybél felszívó hámsejtjeinek felszínén. Azt mérték, hogy a három anyag önmagában, illetve a másik két anyag jelenlétében milyen gyorsan szívódik fel. Az eredményt a grafikonok mutatják. Az anyagok egy része aktív szállítással, más részük egyszerű diffúzióval szívódik fel. Tapasztalatok, következtetések A grafikonok alapján a három anyag közül a glükóz és a galaktóz felszívása történt aktív szállítással, a xilóz passzív transzporttal szívódott fel, mivel sebessége konstans, mértékét nem befolyásolta pl. a glükóz jelenléte. A három anyag kölcsönhatására vonatkozóan összhangban a kísérletek eredményével megállapítható hogy a glükóz és a galaktóz ugyanazon szállítórendszerért verseng egymással, míg a glükóz és a xilóz felszívása két, egymástól független folyamat. Ha a bélben csak glükóz van a grafikonon X betűvel jelölt koncentrációtól a bélhám szállítófehérjéi időegység alatt nem képesek ennél több glükózt továbbítani, továbbá a glükóz felszívásának sebességét csökkentené, ha galaktózt is juttatnánk a bélbe. Emelt szintű biológia érettségi. 26

27 27 A hasnyálmirigy feltételezett működészavarainak egyik vizsgálati módja a cukor- és keményítőterhelés. A vizsgálat során, az egyik napon éhgyomorra 75 g vízben oldott glükózt, a másik napon 75 g keményítőt fogyaszt el a vizsgált személy. Mindkét alkalommal a 30, 60 majd 90 és 120 perccel a táplálékbevitel után vércukormérést végeznek. Az alábbi két grafikon közül a bal oldali egészséges, a jobb oldali pedig hasnyálmirigy működési zavarban szenvedő beteg vércukorszintjének változását ábrázolja. A folyamatos vonal a glükóz, a szaggatott vonal a keményítőfogyasztás hatását mutatja. Tapasztalatok, következtetések A 60. percig a cukorfelszívás mértéke nagyobb, mint a cukorraktározásé. Egészséges emberben a folyamatos és a szaggatott görbe lefutása közti különbségnek az a magyarázata, hogy a keményítő emésztése időt igényel, ugyanakkor a glükóz közvetlenül fölszívható. A 60. perc utáni vércukorszint esésnek az a magyarázata, hogy a növekedő inzulintermelés miatt a máj vagy izmok glikogénraktározása fokozódik. A vizsgálat a hasnyálmirigy külső elválasztású működésében állapított meg zavart az amiláz termelésében -, hiszen a 60. perc utáni vércukorszint esés bizonyítja, hogy az inzulintermelés mindkét esetben normális volt. A normális és a kóros hasnyálmirigy működés összehasonlításakor a cukor és a keményítőterhelés hatását hasonlítják össze. Az úgynevezett Althausen-képlet a következőképpen adja meg az arányt: (cukorterhelés csúcsérték - éhgyomri érték) - (keményítőterhelés csúcsérték - éhgyomri érték) (keményítőterhelés csúcsérték - éhgyomri érték) Ha az így kiszámított arány 70 (70%) fölötti értéket ad, a hasnyálmirigy működése kóros. Ebben a vizsgálatban: Normális: (7,5 4,8) (7 4,8) / (7 4,8) = 0,5 / 2,2 = 0,227 0,227* 100 = 22,7 % Kóros: (8,2 4,6) (6,2 4,6) / (6,2 4,6) = 2 / 1,6 = 1,25 1,25* 100 = 125 % Emelt szintű biológia érettségi. 27

28 28 Emésztés és felszívódás Emelt szintű érettségi feladatok A táplálékainkban gyakran megtalálható szénhidrát, a keményítő emésztése már a szájüregben megkezdődik. 1. Mi a keményítőt bontani képes nyálenzim neve?... Tervezzen meg egy kísérletet, amellyel igazolni tudja a nyálenzim keményítőbontó hatását és azt, hogy az enzim savas kémhatású oldatban nem működik! A kísérlethez 3 db, 1-3 számokkal ellátott kémcsövet és az alábbi anyagokat használhatja: A) desztillált víz B) keményítőoldat C) 20%-os ecetsavoldat D) nyáloldat Írja be a táblázat megfelelő sorába annak az anyagnak a betűjelét, amelyből a megadott mennyiséget töltené a kémcsövekbe! 6. Milyen látható változás tapasztalható a kémcsövekben a Lugol-oldat hozzácseppentése után?.. Mindhárom kémcsövet 36 C-os vízfürdőbe helyezzük 20 percre. 7. Mit modellez a vízfürdő a kísérletben? 8. Melyik kémcsőben tapasztalható színváltozás 20 perc elteltével?. 9. Mi a szerepe az 1. kémcsőnek a kísérletben? A. Az enzim hőmérsékleti optimumát tudjuk vele igazolni. B. Igazolja, hogy nyálenzim nélkül a keményítő nem bomlik le. C. Igazolja, hogy nyálenzimmel a keményítő lebomlik. D. Igazolja, hogy a keményítő savas közegben bomlik le. E. Nincs szerepe a kísérletben, el is lehetett volna hagyni. 28

29 Milyen eltérést okozott volna az 1. kémcsőben a kísérlet végén, ha abból az anyagból, amelyből 4 cm 3 -t adagoltunk, csak 2 cm 3 -t öntünk? A. Nem történt volna színreakció. B. Sötétebb szín jelent volna meg. C. Világosabb szín jelent volna meg. D. Lebontódott volna a keményítő. E. Nem okozott volna eltérést, csak azért volt szükség 4 cm 3 -re, hogy mindhárom kémcsőben azonos legyen a végtérfogat. Megoldás 1. amiláz 2. B 3. A 4. C 5. D 6. kék elszíneződés 7. A szájüreg hőmérsékleti viszonyait. 8. a 3.-ban 9. B 10. B Két folyamat Hasonlítsa össze a szőlőcukor biológiai oxidációját és a glikogén emésztését az emberi szervezetben! A helyes válasz betűjelét írja az üres négyszögekbe! A. A szőlőcukor biológiai oxidációjára jellemző B. A glikogén emésztésére jellemző C. Mindkettőre jellemző D. Egyikre sem igaz 1. Hidrolízis. 2. Előfeltétele az epe szétoszlató (emulziót stabilizáló) hatása. 3. Kémiai reakciókból áll. 4. Sejten belüli folyamat. 5. Egyes lépései a mitokondriumon belül mennek végbe. 6. A folyamat során fölszabaduló energia egy részét ATP formájában tárolja a szervezet. 7. A hasnyál enzimjei gyorsítják. 8. A folyamat egyes lépéseiben a NAD + molekulák továbbítják a hidrogénatomokat. 9. Autotróf élőlényekben is lezajlik. Megoldás 1. B 2. D 3. C 4. A 5. A 6. A 7. B 8. A / D 9. A 29

30 30 Az ember és az amőba emésztése A feladat az amőba és az ember táplálkozás során fölvett anyagainak emésztésére vonatkozik. A) az amőba emésztésére igaz B) az ember emésztésére igaz C) mindkettőre igaz D) egyikre sem igaz 1. Legtöbb lépése hidrolízis. 2. Legtöbb lépése (biológiai) oxidáció. 3. Első lépései a sejtplazma alapállományában zajlanak. 4. Sejten kívül zajlik. 5. Energianyerő (ATP-termelő) folyamat. 6. Az emésztő űröcskékben megy végbe. 7. Záró lépése a mitokondriumokban zajlik. 8. Enzimek katalizálják. 1. C 2. D 3. D 4. B Megoldás Emésztés az ember tápcsatornájában 5. D 6. A 7. D 8. C Írja a meghatározások sorszámát a halmazábra megfelelő helyére! 1. A szájüregben is történik. 2. A gyomornedvben a pepszin nevű enzim végzi. 3. Az epe aktiválja a folyamathoz szükséges enzimeket. 4. Észterkötések felbontását jelenti. 5. Termékei monogliceridek és zsírsavak. 6. Folyamatát enzimek katalizálják. 7. Erősen savas kémhatású közegben nem megy végbe. 8. Folyamata hidrolízis. 9. A hasnyál emésztőenzimjei hatására a vékonybélben megy végbe. Megoldás 30

31 31 Az emésztés és a máj anyagcseréje Vesse össze az emberi bélcsatornában zajló emésztés és a májsejtekben zajló anyagátalakító folyamatok (köztes anyagcsere) jellemzőit! A) a bélcsatornában zajló emésztés B) a májsejtek anyagcseréje C) mindkettő D) egyik sem 1. Fontos folyamatai hidrolízisek. 2. Jellemzőek rá a kondenzációs folyamatok. 3. Részeként fehérjék szintézise is zajlik. 4. Folyamatai közt biológiai oxidáció is végbemegy. 5. Enzimek hatására megy végbe. 6. Részeként vitaminok szintézise is zajlik. 7. Folyamatait hormonok befolyásolják. A grafikon a vérben keringő tejsav koncentrációjának változását mutatja (a nyugalmi értékhez viszonyított mértékegységekkel) egy erős munkavégzést követő időszakban. 8. Az izomrostok mely részében (sejtalkotójában) keletkezett a felszabaduló tejsav? 9. Magyarázza meg a tejsav koncentrációjának növekedését a munkavégzés után! 10. Magyarázza meg a tejsav koncentrációjának csökkenését a munkavégzés után 15. percet követően! Hol és mi történik a tejsavval?.. Megoldás 2. B 3. B 4. B 5. C 6. B/D 7. C 8. A sejtplazmában. 9. A rostokban oxigén hiányában tejsav keletkezett / a keletkezett tejsav folyamatosan a vérkeringésbe került. 10. A vérben keringő tejsavat a máj lebontja / átalakítja. 31

32 32 Az emésztés feltételei Az emberi nyál emésztő hatását vizsgálták a következő kísérletekben. A szükséges 4 db kémcső tartalmát az 1. táblázat tünteti fel. Ebben a 4 kémcsőben lévő anyagok minőségét és mennyiségét, valamint a kísérlet körülményeit (kémhatás és hőmérséklet) találjuk. A kémcsövekből 10 percenként 1-1 cseppet fehér csempére cseppentünk. Minden esetben a kivett csepphez 1-1 csepp Lugol-oldatot (KI-os I2 oldatot) adunk. A tapasztalatokat a 2. táblázat összegzi. 1. Az első mintavételkor (kiindulási állapotban) milyen szín alakul ki a Lugol-oldat hatására az 1-4. mintákban? A) sárgásbarna B) sötétkék C) mélyvörös D) halvány ibolya E) ezüstszínű 2. Mely folyamatot segítette elő a nyálban levő enzim? A) A keményítő hidrolízisét. B) A keményítő oxidációját. C) A keményítő kondenzációját. D) A keményítő és a jód reakcióját. E) A keményítő kicsapódását. 3. Mi volt a Lugol-oldat szerepe a kísérletben? A) Katalizátor. B) Indikátor. C) Reakciópartner. D) Energiaforrás. E) Kontroll. 32

33 33 4. Mi az oka a kísérletben tapasztaltaknak? (3 pont) A) A 2. és a 4. kémcsőben nem megfelelő a kémhatás. B) A 2. kémcsőben nem megfelelő a kémhatás. C) Az 1. és a 4. kémcső minden anyagot tartalmaz, a kémhatás és a hőmérséklet megfelelő, így az enzimreakció végbemegy. D) A 4. kémcsőben nem működik az enzim. E) A 3. kémcsőben az alacsony hőmérséklet miatt lassabb a reakció. F) A 4. kémcsőben kicsapódott a keményítő. 5. A kísérletet elvégezve a kutató a nyálban levő amiláz enzim hőtűrő képességét szerette volna megvizsgálni. E célból azonos töménységű keményítő oldatokból indult ki, melyekhez azonos mennyiségű nyálat adott és a reakciót különböző hőmérsékleteken vizsgálta. Mit mért? A) A színreakció során a sötétedés mértékét a kiindulási állapotban. B) A Lugol-oldat hozzáadása után a szín elhalványulásához szükséges időt. C) A színreakció kiváltásához felhasznált Lugol-oldat mennyiségét. D) A színreakció kiváltásához szükséges keményítőoldat mennyiségét. E) A színreakció megjelenéséig eltelt időtartamot. 1. B 2. A 3. B 4. B, D, E 5. B Megoldás Cukorfelszívás Kutatók három cukor, a glükóz (szőlőcukor), a galaktóz és a xilóz felszívódásának (transzportjának) sebességét vizsgálták a cukorkoncentráció függvényében a vékonybél felszívó hámsejtjeinek felszínén. Azt mérték, hogy a három anyag önmagában, illetve a másik két anyag jelenlétében milyen gyorsan szívódik fel. Az eredményt a grafikonok mutatják. 1. Milyen mértékegységet ábrázolhattak a grafikonok x (vízszintes) tengelyén? A) m/s B) mol C) mol/dm3 D) perc E) % 33

34 34 2. Az anyagok egy része aktív szállítással, más részük egyszerű diffúzióval szívódik fel. E kísérletsorozat eredményével mely állítások egyeztethetők össze? A) A három anyag közül csak a glükóz felszívása történt aktív szállítással. B) A három anyag közül a glükóz és a galaktóz felszívása történt aktív szállítással. C) A három anyag közül a xilóz és glükóz felszívása történt aktív szállítással. D) A három anyag közül csak a xilóz felszívása történt aktív szállítással. E) Mindhárom anyag felszívása aktív szállítással történt. 3. A három anyag kölcsönhatására vonatkozóan mely állítások vannak összhangban a kísérletek eredményével? (2 pont) A) A glükóz és a galaktóz ugyanazon szállítórendszerért verseng egymással. B) A glükóz és a xilóz ugyanazon szállítórendszerért verseng egymással. C) A glükóz és a xilóz felszívása két, egymástól független folyamat. D) Ha mindhárom cukor egyszerre lenne jelen, mindhárom felszívódásának sebessége lassulna. E) Ha mindhárom cukor egyszerre lenne jelen, az legalább az egyik felszívódásának sebességét növelné. 4. Mely állítások állnak összhangban a kísérlet eredményével a grafikonon X betűvel jelölt helyzetben, ha a bélben csak glükóz volt? (2 pont) A) A bélben és a vérben keringő glükóz koncentrációja azonossá vált. B) A szervezetnek nincs szüksége több glükózra, de galaktózra még igen. C) A glükóz felszívásának sebességét csökkentené, ha galaktózt is juttatnánk a bélbe. D) A bélhám szállítófehérjéi időegység alatt nem képesek ennél több glükózt továbbítani. E) A glükóz-koncentrációt tovább növelve a felesleg a vizeletben jelenne meg. 1. C 2. B Megoldás Belső összeköttetések 3. A, C 4. C,D 1. Egészséges, éhező szervezetben - a vese sajátos szerepéből adódóan - miben tér el egymástól az A és a C jelű érben áramló folyadékok összetétele? A) Oxigéntartalmukban. B) Hemoglobintartalmukban. C) Karbamidtartalmukban. D) Cukortartalmukban. E) Vérsejttartalmukban. 3. Miben hasonlít egymásra az E és az F szervekben, ill. azok vezetékeiben áramló folyadék? (3 pont) A) Mindkettő elősegíti a lipidek apró cseppekben (emulzióban) tartását. B) Mindkettő váladéka lúgos kémhatású. C) Mindkettő tartalmaz emésztőenzimeket. D) Mindkettő a patkóbélbe jut. E) Mindkettő elősegíti a zsírok emésztését. F) Egyikben sincs szénhidrátbontó enzim. 34

35 35 4. Miben hasonlít egymáshoz a B és a D szerv? (2 pont) A) Mindkettő üregében hidrolízis zajlik. B) Mindkettő üregében biológiai oxidáció megy végbe. C) Mindkettő üregében savas a kémhatás. D) Mindkettő működését serkeni a szimpatikus idegek aktivitása. E) Egyik fala sem tartalmaz harántcsíkolt izomrostokat. F) Egyik sem termel emésztőenzimeket. 6. Milyen úton távozhat a szervezetből a lebontott hemoglobin származéka? A helyes sorrendet megadó betűjeleket írja az üres négyzetekbe! 1. C 2. A, B 3. B, D, E 4. A, E 5. C 6. Megoldás A neutrális zsírok és szerepük az ember szervezetében Kísérletelemzés A tejben levő zsír (elsősorban neutrális zsír) emésztését vizsgáljuk. Három kémcsőben hasonlítjuk össze a hasnyálmirigy lipáz enzimjének működését. A zsíremésztést fenolftalein sav-bázis indikátorral követjük nyomon. (A fenolftalein lúgos közegben rózsaszín, semleges és savas közegben színtelen.) A kémcsövek tartalmát az alábbi táblázat szerint állítjuk össze. A kémcsövek tartalmához nátriumhidroxid-oldatot csepegtetünk addig, amíg az indikátor gyengén lúgos kémhatást nem jelez. A 3. kémcső tartalmát összeállítás után azonnal felforraljuk. A kémcsöveket összerázzuk, 10 percre 37 C-os vízfürdőbe helyezzük, majd megfigyeljük a bekövetkezett változást. 35

36 36 1. Melyik kémcsőben várunk zsíremésztésre utaló változást? A) Csak az 1. kémcsőben. B) Csak a 2. kémcsőben. C) Csak a 3. kémcsőben. D) Az 1. és a 2. kémcsőben. E) Az 1. és a 3. kémcsőben. F) A 2. és a 3. kémcsőben. 2. Milyen változás jelzi a zsíremésztés előrehaladását? A) Az indikátor színe lilára változik. B) Az indikátor elszíntelenedik. C) Az indikátor erősen megpirosodik. D) A kémcső tartalma két fázisra válik szét. E) A kémcső tartalmából gáz fejlődik. 3. Milyen anyagok keletkeznek a neutrális zsírok emésztésekor? A) monoszacharidok B) aminosavak C) nukleotidok D) glicerin, illetve monoglicerid és zsírsavak E) glicerin, illetve monoglicerid, és foszforsav, zsírsavak 4. Melyik anyag(ok) keletkezése okozza a kémcsőben megfigyelt változást a zsíremésztéskor? A) glicerin B) aminosav C) zsírsavak D) glükóz E) foszforsav 5. Röviden foglalja össze, hogy mi történt a lipáz enzimmel a 3. kémcsőben! 6. Foglalja össze az epe szerepét a zsírok emésztésében! (2 pont).... Megoldás 1. A 2. B 3. D 4. C 5. Az enzim hő hatására denaturálódik/ elveszti természetes térszerkezetét/irreverzibilisen kicsapódik/ irreverzibilisen koagulál. 6. a zsírok emulzióban tartása a zsírbontó enzimek aktiválása 36

37 37 Az utóbél Az utóbél részei: vastagbél, szigmabél, végbél. A vastagbél a hasüreg vékonybéltömegét képkeretszerűen veszi körül, igen tág üregű. A vastagbél jobb csípőtányéri tájékban kezdődik a vakbéllel, majd felfelé folytatódik a felszálló remesével, a máj jobb lebenye alatt átmegy a haránt remesébe, majd a lép alatt lefelé fordulva a leszálló remesébe folytatódik. Ez a bal csípőtányéri tájékban a szigma-bélbe (S alakú) és végül a kismedencébe belépve a végbélbe megy át. Külső felszíne nem sima, hanem rajta három párhuzamos sorban gömbszerű kiöblösödések vannak. A vakbél A vakbél a vastagbél kezdeti, lefelé vakon végződő tág szakasza, amely a jobb csípőtányérban fekszik. A vakbél és a csípőbél között egy billentyűszerű képlet található, amely azáltal jön létre, hogy a csípőbél vége mélyen betüremkedik a vastagbél üregébe. Ez szelepszerűen működik, már kis nyomás mellett megengedi a csípőbél ürülését a vakbél felé, míg fordítva nagyobb nyomás mellett sem nyílik meg. A vakbélből egy csökevényes bélszakasz, a féregnyúlvány indul ki. A féregnyúlvány rendkívül változatos alakú és helyzetű (egyénenként változó) csökevényes vastagbél részlet (2-25 cm hosszú, vékony noteszceruzától hüvelykujjnyi vastagságig). Falának szerkezete megegyezik a bélfal általános szerkezetével, bár annál jóval vékonyabb. A féregnyúlvány nyálkahártya alatti kötőszövetében rendkívül nagy mennyiségű nyiroktüsző található, aminek következtében a féregnyúlvány a mandulákéval azonos funkciójú nyirokszerv. A vakbélgyulladás Amennyiben egy széklet darabka elzárja a féregnyúlvány nyílását, az elzárt részben baktériumok felszaporodása miatt különféle gyulladásos folyamatok indulnak be. Mivel a féregnyúlvány fala rendkívül vékony a gyulladás következtében könnyen átszakad, azaz a vakbél perforálódik. A nyíláson keresztül baktériumok kerülhetnek a hasüregbe, melynek következményeként életveszélyes hashártyagyulladás alakulhat ki. A helyzet súlyosságának megfelelően feltétlen műtéti beavatkozás szükséges. 37

38 38 A vastagbél fala Elsősorban a nyálkahártya szerkezetében tér el a vékonybélétől. Bélbolyhok nincsenek, csak felületnövelő redők alakultak ki. Felületi hámja mikrobolyhos hengerhám. Lieberkühn mirigyei megnyúltak, nagyszámú kehelysejtet tartalmaznak, enzimtermelő sejteket azonban nem. Az izomrétegeket körkörös és hosszanti lefutású simaizmok alkotják. A vastagbél működése A vastagbél fala által elválasztott csekély mucin tartalmú szekrétum enzimeket nem tartalmaz. A vastagbél a széklet kialakításában fontos, amely egyrészt a nagy mennyiségű víz és ion felszívódásnak, másrészt a bakteriális rothadásnak köszönhető. A naponként átjutó kb. 500 ml kimuszból 350 ml víz szívódik fel. A vastagbél ph-ja kb. 8. Míg a gyomor és a vékonybél gyakorlatilag baktériummentes, a vastagbélben dús baktériumflóra van, mely a kimuszban erjedési és rothadási folyamatokat indít meg. Emberben és főként növényevő állatok vastagbelében cellulózbontó enzimeket termelő baktériumok is élnek, de az emberben az itt felszabaduló cukor azonban már nem hasznosítható. Igen fontos funkciója a vastagbél baktérium flórájának bizonyos vitaminok termelése, pl. emberben K-vitamin és B-vitaminok termelődnek. A vastagbélben lefolyó erjedés és rothadás folytán különböző gázok keletkeznek: szén-dioxid, hidrogén, metán, kénhidrogén. A vastagbélből tápanyagok jelentős mértékben már nem szívódnak fel. Bélflóra hatásai a szervezetre nézve A vastagbél nyálkahártya mechanikus védelme. Enzimek révén részt vesznek az emésztés enzimatikus folyamataiban. Részt vesznek a nyomelemek felszívódásában (pl. kalcium, vas, magnézium). A normál bélflóra az immunrendszert ellenanyag-termelésre készteti, serkenti, kondicionálja. Gátolják a kórokozó mikroorganizmusok szaporodását. 38

39 39 A bél baktériumflóra háromféle mechanizmus segítségével védekezik a kórokozók ellen: közvetlen gátlással, antibiotikumok termelésével, tápanyagelvonással és az élőhely elfoglalásával, valamint az immunrendszer folyamatos stimulációjával, aktivációjával. A bélflórát a bélnyálkahártyán megtelepedett, zömében oxigénhiányos környezetben szaporodó mikroorganizmusok összessége képezi. Számuk egészséges emberben trilliós nagyságrendű, tömegük együttesen eléri a másfél-két kilogrammot, és becslések szerint akár ezer faj is képviseltetheti magát. A velünk élő hasznos baktériumoknak azonban eddig csak a legnagyobb számban jelen lévő képviselőit azonosították (mintegy fajt), mert laboratóriumi tenyésztésük rendkívül nehéz. Az anyaméhben a magzat bélrendszere még steril. A bélflóra betelepülése és kialakulása a szüléskor kezdődik meg. Elsőként az anya hüvelyében élő baktériumok jutnak be a magzatba, és megkezdik a normális bélflóra kialakítását. A további baktériumok a szoptatás folyamán, a tárgyak szájba vételekor, illetve a lélegzetvétellel jutnak be a csecsemő emésztőrendszerébe. A normális bélflóra kialakulása és fennmaradása nélkülözhetetlen az egészség megőrzéséhez. Nagyon sok emberi betegség kapcsolódik az egészséges bélflóra - és ezzel együtt az immunrendszer működésének - megbomlásához. E betegségek közé tartoznak a gyulladásos bélbetegségek, az irritábilis bél szindróma, sőt egyes rosszindulatú daganatok is. A baktériumflóra összetétele egyénenként különböző, befolyásolja a nem, testtömegindex, a nemzetiség, a táplálkozási szokások. Forrás: Origo Az emberi széklet A széklet színét a bilirubinból és a biliverdinből származó szterkobilin adja, mely bakteriális hatásra alakul ki. A széklet fő tömegét az emésztőnedvek és az epe maradványa, a táplálék emészthetetlen részei (cellulóz), nyálka, fehérvérsejtek, lelökődött hámsejtek és hatalmas tömegű baktérium adja. A végbél (rectum) nevével ellentétben nem egyenes, hanem oldalról nézve gyengén S alakú (tetemben fala összehúzódik, ezért egyenes). A végbélnyílást erős végbélzáróizom-rendszer zárja le. Ez két részből áll: a bélcsatorna körkörös simaizomzatának megerősödéséből, az előzőt kívülről körülvevő harántcsíkolt izomgyűrűből. A végbélnyílás hámja gyengén elszarusodik, ezenkívül faggyúmirigyeket és illatmirigyeket tartalmaz. 39