食物经过消化,将大分子物质变成小分子物质,其中多糖分解成单糖,蛋白质分解成氨基酸,脂肪分解成脂肪酸、单酰甘油酯等。维生素与矿物质则在消化过程中从食物的细胞中释放出来。这些小分子物质只有透过肠壁进入血液(图2-3),随血液循环到达身体各部分,才能进一步被组织和细胞所利用。食物经分解后透过消化道管壁进入血液循环的过程称为吸收。
吸收情况因消化道部位的不同而不同。口腔及食管一般不吸收任何营养素;胃可以吸收乙醇和少量的水分;结肠可以吸收水分及盐类;小肠才是吸收各种营养成分的主要部位(图2-4)。
图2-3 小肠的皱褶、绒毛及微绒毛模式图
图2-4 小肠中各种营养素的吸收位置
一般认为碳水化合物、蛋白质和脂肪的消化产物,大部分是在十二指肠和空肠吸收,当食糜到达回肠时吸收工作已基本完成。回肠被认为是吸收功能的储备库,但是它能主动吸收胆酸盐和维生素B 12 。在十二指肠和空肠上部,水分和电解质由血液进入肠腔和由肠腔进入血液的量很大,交流得较快,因此肠内容物的量减少得并不多,而回肠中的这种交流却较少,离开肠腔的液体也比进入的多,使肠内容物的量大大减少。
无论是单细胞生物还是高等动物,营养物的吸收过程都是物质分子穿过细胞膜进入细胞内,或再由细胞内穿过另一侧的细胞膜离开细胞,进入组织液或血液。随着生物的进化,对不同物质的专一性的特殊吸收机制占有更重要的地位。现以哺乳动物的小肠吸收为例,说明吸收的一般机制。
(1)单纯扩散。
单纯扩散是一种纯物理现象,即物质的分子从浓度高的区域进入浓度低的区域。细胞膜是处于细胞内液和细胞外液之间的一层脂质膜,因此,只有能溶于脂质的物质分子,才有可能由膜的高浓度一侧向低浓度一侧扩散。某物质的扩散通量不仅决定于膜两侧该物质的浓度梯度,也决定于膜对该物质通过的阻力或难易程度,后者称为通透性。单纯扩散方式的吸收过程不消耗能量,物质分子依浓度梯度或电位梯度移动。通过小肠上皮的单纯扩散受到物质分子的大小及其他物理化学因素,如电荷情况、脂溶性程度的影响。单纯扩散不是小肠吸收营养物质的主要方式。
(2)易化扩散。
易化扩散是物质分子在细胞膜内的特异性蛋白质分子(载体)的协助下,通过细胞膜的扩散过程,这种易化扩散同简单扩散一样,也是从浓度高的一侧,通过膜向浓度低的一侧扩散。某些非脂溶性的物质的吸收即通过这种方式。易化扩散的吸收方式有下述特点:①专一性,某种载体只促进某种物质的吸收。②饱和现象,由于载体数量有限,当物质的浓度增加到一定程度时,其吸收率将达到最大限度。③竞争性抑制,两种结构相似的物质可以竞争性地与载体结合,故可发生交互抑制。④易化扩散可以大大加速物质达到扩散平衡的速度,但它不能逆电化学梯度转运,不需要消耗代谢能量。
(3)主动转运。
主动转运是一种需要消耗细胞代谢的能量,可以逆电化学梯度进行的物质通过膜的转运。例如,小肠内的葡萄糖和氨基酸就是以主动方式逆浓度差转运的。用离体小肠所做的葡萄糖吸收试验发现,通过吸收,肠浆膜侧的葡萄糖浓度可达到黏膜侧的100倍以上。在体内,小肠内的葡萄糖可以达到完全的吸收就是依靠主动转运。在无氧情况下,这种逆浓度梯度的吸收过程便消失。主动转运也具有饱和现象和竞争性抑制现象。
(4)胞饮或内吞。
在这一作用下,物质吸附在细胞质膜上,质膜内陷,形成将物质包裹在内的小囊泡,并向细胞内部移动,进而被细胞吸收。小肠对一些大分子物质和物质团块,如完整的蛋白质、甘油三酯,可用内吞方式吸收。