栄養学とは|小腸の消化の仕組み小腸の消化の仕組み

小腸の消化の仕組み 小腸管腔内消化と膜消化

私たち人間の体内では、食べ物は口から入り、食道、胃を通って、小腸、つまり十二指腸、空腸、回腸に運ばれる。そこから大腸を通過し、吸収されなかったものは排泄される。生命の維持に必要な3大栄養素は、消化管内で最終的に細かな単位に分解され小腸から吸収される。糖質は、グルコース、フラクトースなどの単位に、タンパク質はアミノ酸に分解される。小さなペプチドは単一のアミノ酸とは別の吸収システムがあり体内に取り込まれる。また、脂質は、胆汁酸にによって乳化されモノアシルグリセロールと脂肪酸に分解されて、リン脂質、コレステロール、タンパク質を結合してキロミクロンを形成してリンパ管に移行する。一方、食物繊維などは、消化酵素の影響を受けずに排泄される。pHで見ると、口の中はだいたい中性だが、胃に入ると通常はpH1~3に急激に変化し、胃を10cmほど出ると今度は一気にpH7強の弱アルカリ性に変化する。たとえばでんぷんの場合、まず口の中でα-アミラーゼにより分解され、リミットデキストリンやマルトトリオース、マルトースといった段階まで、一部分が消化される。次に、胃では分解されず、残りは膵臓で分解される。上記で説明した消化は、消化管の中で行われるものであったが、ここから説明する膜消化は、消化管で行われた消化したものを吸収できる形にするためのものである。口から入った飲食物が消化をされ最終的に吸収される為には、小腸粘膜上皮細胞の細胞膜の一部である微絨毛へと移行をし、膜消化を受けなければならない。この微絨毛とは、小腸上皮粘膜細胞1個あたり約600本密生していおり、微絨毛表面は糖タンパク質と多糖類からなり管腔内消化を終えた栄養素は、この部分に存在する膜消化酵素により消化をされ小腸上皮細胞内に取り込まれる。

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小腸の構造

小腸における消化は、膵液中の様々の酵素ち胆汁の作用により、本格的な消化が行われます。さらに、小腸の微繊毛膜表面の内在性酵素により、消化が終了すると自動的に吸収が仕組みとなっている。腸は消化管の胃と肛門の間の部分で,十二指腸から始まって肛門に終わる全長約7~9mの管で,ヒトではその構造と働きから,大きく小腸と大腸に分けられます。そして,小腸は十二指腸,空腸及び回腸に,また大腸は盲腸,結腸及び直腸に分けられます。小腸は長さが約5~7mあり,腹腔の中の大部分を占め,食物の消化と吸収はほとんどここで行われます。大腸は小腸より直径が大きく,長さ約1.5mの管で,水分はここで吸収され,固形の老廃物が排出されます。小腸は,腹腔の中央で渦をまいていて,3つの部分に分けられます。小腸の上部は,胃の下部で口を開いている幽門から始まります。ここから胃の内容物が十二指腸に送りこまれます。十二指腸は馬蹄形をしています。小腸の中央部が空腸で,最後に回腸が大腸の最初の部分の盲腸につながっています。小腸の内側の粘膜は,消化吸収をするのに適した構造になっており,絨毛(小さな粘膜の突起)がおおってひだをつくっています。絨毛の中には,小さなリンパ管や毛細血管が数多くあります。絨毛のつけ根には腸腺が口を開いていて,小腸の消化に必要な酵素を出します。

小腸(イメージ)

小腸における消化(小腸管腔内消化と膜消化)

消化の大部分は小腸で行われ,多くの食物は加水分解されて吸収されます。胃から送られた半消化物は,3つの消化液(膵液,腸液,胆汁)の作用を受けます。これらは胃酸を中和します。膵液はいくつかの管を通って小腸に入ります。この液の酵素は,タンパク質,脂肪やデンプンをもっと単純な吸収しやすい成分にまで分解します。腸液は,小腸から分泌されます。腸液はたくさんの酵素を含んでおり,その機能は膵液によって始まった消化をさらにおし進めることです。胆汁が消化に果たす役割は,脂肪と結合して,脂肪の吸収を助けることです。胆汁は肝臓から分泌されて胆嚢にたくわえられますが,胃や小腸上部に脂肪が送られてくると,腸内に排出されます。消化された食物は,小腸壁を輸送されます。ナトリウム,グルコース,多くのアミノ酸は能動輸送されます。消化された食物は小腸壁を通って体に同化されますが,小腸壁は栄養物質を選択的に吸収し,ほかの似たような物質は吸収しないようになっています。胃や結腸も,水,塩類の一部,アルコール,薬物などを吸収できます。ミネラル、アミノ酸、炭水化物などの水溶性物質は腸の静脈血管に送られ,肝臓へ輸送されます。脂肪の多くは,小腸壁で再び合成されてリンパ系に入ります。小腸・大腸の図は、「大腸の消化」で参照。

膵液による消化

膵臓(すい臓)は胃の後ろにある長さ15センチぐらいの臓器で、消化液を分泌する外分泌機能と、ホルモンを分泌する内分泌機能をもっています。膵液は、膵管を通して十二指腸内へ送られます。膵液は、アルカリ性(Ph7.0-8.0)で、一日に700ml程度分泌され、アミラーゼ、たんぱく質を分解するトリプシン、脂肪を分解するリパーゼなどの消化酵素、核酸の分解酵素を含んでいます。また、膵臓のランゲルハンス島細胞からは、糖の代謝に必要なインスリン、グルカゴン、ソマトスタチンなどのホルモンが分泌されます。インスリンは、血液中の糖を使ってエネルギーを作り、インスリンの不足、あるいは、働きが弱くなると血液中の血糖値が高くなってしまいます。血液中の糖(血糖値)が低下すると、グルカゴンが分泌され、肝臓に糖を作らせて血糖値を上昇させます。インスリンとグルカゴンによって、血液中の糖の量が一定に調節されているわけです。このように膵臓は、食べた食物を消化し、ホルモンによって糖をエネルギーに変えるという、2つの働きを調節する役割をしています。膵臓の機能がうまく働かないと、各細胞に栄養が供給されず、エネルギーが産生できなくなってしまいます。

膵臓のイメージ
分解酵素の種類 消化酵素名 
糖質分解酵素 膵液アミラーゼ(アミロプシン)
脂質分解酵素 膵液リパーゼ(ステアルブミン)
コレステロールエステラーゼ
タンパク質分解酵素 トリプシン、キモトリプシン
カルボキシペプチターゼ
核酸分解酵素 ヌクレアーゼ

胆汁による消化

胆汁は、肝臓で作られ胆嚢に送られる。これを肝臓胆汁といいますが、胆嚢で貯蔵されながら濃縮されます。これを胆嚢胆汁といいます。胆嚢胆汁は、必要に応じて、1日100mlから500mlが十二指腸に送り込まれます。胆汁の成分は、胆汁色素(ビリルビン)と胆汁塩酸(胆汁酸にタウリン、グリシンなどのアミノ酸が結合したもの、およびタウロコール酸、グルコール酸からなる。胆汁の主原料であるビリルビンは、役目が終わった赤血球である。胆汁は、消化酵素を含まないので厳密の意味での消化液ではないが、胆汁の役目は表面張力を下げる作用を持ち、脂肪を細かな粒子(これを乳化という)にして、酵素との接触面を広くし、脂質分解物質のうち、長鎖脂肪酸やモノアシルグリセロールは、胆汁酸塩と表面が水溶性の複合体を形成して脂質の吸収で共同的に作用をする。その後、胆汁酸は門脈から再吸収され、肝臓に戻り、再び胆汁として分泌をする。これを胆汁酸の腸肝循環という。

胆汁が出る仕組み

 

(膜消化に関わる酵素)
分解酵素の種類 消化酵素名 
糖質分解酵素
スクラーゼ、マルターゼ
ラクターゼ、イソマルターゼ
タンパク質分解酵素
アミノぺプチターゼ、カルボキシペプチターゼ、ジぺプチターゼ、プロリナーゼ、プロりターゼ
その他
アルカリホスファターゼ

膜消化とは

小腸の吸収上皮細胞に存在する微絨毛の膜表⾯に存在する酵素によって行われる消化。消化と吸収が同時に進行する。ペプチドや二糖類が消化・吸収される。小腸の絨毛突起の表面を覆う上皮細胞(小腸上皮細胞)の細胞膜でできる突起。長さは約1μm。小皮縁とも呼ばれる。微絨毛の間に粘液を分泌する杯細胞が存在する。そこに酵素が作用し消化が促進される。酵素は、生体触媒とも呼ばれ、触媒はそれ自身は変化せず、他の物質の化学反応を促進する。具体的には、化学反応に必要なエネルギー(活性化エネルギー)を下げて、反応の速さを数百万~数億倍にする。小腸で消化される二糖類は、2つの単糖類が脱水縮合(グリコシド結合)したもの。-スクロース(ショ糖)-マルトース(麦芽糖) -ラクトース(乳糖)-セロビオース-ラクツロース二糖類もオリゴ糖の一種と言えエネルギー源として利用されます。

微絨毛のイメージ微絨毛の拡大図

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