Processi del sistema digestivo: chimico e fisico - PDF

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1 ESERCIZIO Processi del sistema digestivo: obiettivi chimici e fisici Elencare gli enzimi del sistema digestivo coinvolti nella digestione di proteine, grassi e carboidrati; indicare il loro sito di origine; e riassumere le condizioni che promuovono il loro funzionamento ottimale. Assegna un nome ai prodotti finali di digestione di proteine, grassi e carboidrati. Definire enzima, catalizzatore, controllo, substrato e idrolasi. Descrivere i diversi tipi di test enzimatici e gli appropriati test chimici per determinare se si è verificata la digestione di un particolare alimento. Discutere il ruolo della temperatura e del ph nella regolazione dell'attività dell'enzima. Indicare la funzione della bile nel processo digestivo. Spiega perché la deglutizione è un'attività volontaria e riflessa e discuti il ​​ruolo della lingua, della laringe e dello sfintere gastroesofageo nella deglutizione. Confrontare e contrastare la segmentazione e la peristalsi come meccanismi di miscelazione e propulsione negli organi del tratto digestivo. Materiali Parte I: Azione enzimatica Area di fornitura generale Piastre da 250 ml Becher bollenti Provette per provette e portaprovette Marcatori di cera Set da bagno d'acqua a 37 ° C (se non disponibile, incubare a temperatura ambiente e raddoppiare il tempo) scheda per la registrazione dei risultati della lezione Attività 1: Digestione dell'amido Flacone contagocce di acqua distillata Il testo continua alla pagina successiva. Per gli strumenti di studio degli esercizi correlati, vai all'Area di studio di MasteringA & P. Qui troverai: Pratica Anatomia A & PFlix Lab PhysioEx Quiz di pratica, Atlante di istologia, etext, Video e altro! Pre-Lab Quiz 1. Cerchia il termine corretto sottolineato. Gli enzimi sono catalizzatori / substrati che aumentano la velocità delle reazioni chimiche senza diventare parte del prodotto. 2. Cerchia vera o falsa. I prodotti di decomposizione dei grassi vengono assorbiti dal sistema linfatico e vengono quindi trasportati nella circolazione sistemica dalla linfa. 3. A (n) è un campione o standard rispetto al quale vengono confrontati tutti i campioni sperimentali. un. test b. controllo c. substrato d. processo 4. Un enzima che studierai oggi, prodotto dalle ghiandole salivari e secreto in bocca, idrolizza l'amido al maltosio. È. 5. Cerchia vera o falsa. Quando si usa iodio per testare l'amido, un viraggio al blu-nero indica un test positivo sull'amido. 6. Se il test di Benedict nell'analisi dell'amido produce un precipitato, il test verrà registrato come positivo per il maltosio. un. da blu a nero b. da verde ad arancione c. bianco 7. L'enzima, prodotto dal pancreas, è responsabile della decomposizione delle proteine. un. amilasi b. chinasi c. lipasi d. tripsina 8. Cerchia il termine corretto sottolineato. L'enzima pancreatico lipasi / pepsina idrolizza i grassi neutri nei loro componenti monogliceridi e acidi grassi. 9. Cerchia vera o falsa. Entrambi i muscoli lisci e scheletrici sono coinvolti nella propulsione di alimenti lungo il canale alimentray. 10. i movimenti sono contrazioni locali che mescolano alimenti con succhi digestivi e aumentano il tasso di assorbimento. un. Deglutition b. Eliminazione c. Peristaltico d. Segmentale 599

2 600 flaconi contagocce: 1% di soluzione di alfa-amilasi * 1% di soluzione di amido bollito, preparato al 1% soluzione di maltosio Soluzione di iodio Lugol (IKI) Soluzione di Benedict Spot plate Attività 2: digestione di proteine ​​Flaconi contagocce dell'1% tripsina e soluzione di BAPNA allo 0,01% Attività 3: Azione biliare e digestione dei grassi Flaconi contagocce di soluzione di pancreatina all'1%, crema di tornasole (crema fresca a cui si aggiunge il tornasole in polvere per ottenere un colore blu intenso), 0,1 N HCl e olio vegetale Sali biliari (sodio taurocolato) Parafilm (piccoli quadrati per coprire le provette) Parte II: Processi fisici Attività 5: Osservare i movimenti digestivi Brocca dell'acqua Bicchieri di carta Stetoscopio Tampone di alcol Borsa di sterilizzazione monouso Orologio, orologio o timer Attività 6: Visualizzazione video Televisore e videoregistratore o Lettore DVD per visualizzazione indipendente di video da parte di studenti Fisiologia interattiva, sistema digestivo PhysioEx TM 9.1 Simulazione computerizzata Ex. 8 a pag. PEx-119 * L'alfa-amilasi deve essere una preparazione a basso contenuto di maltosio per ottenere buoni risultati. Preparare aggiungendo 1 g di amido a 100 ml di acqua distillata; bollire e raffreddare; aggiungere un pizzico di sale (NaCl). Preparare fresco ogni giorno. Il cibo che mangiamo deve essere elaborato in modo che i suoi nutrienti possano raggiungere le cellule del nostro corpo. Prima il cibo viene scomposto meccanicamente in piccole particelle, e quindi le particelle sono chimicamente (enzimaticamente) digerite nelle molecole che possono essere assorbite. La digestione degli alimenti è un prerequisito per l'assorbimento del cibo. (Avete già studiato i meccanismi dell'assorbimento passivo e attivo nell'Esercizio 5 e / o nell'esercizio PhysioEx 1. Prima di procedere, rivedete il materiale.) Digestione degli alimenti: Azione enzimatica Gli enzimi sono grandi molecole proteiche prodotte dalle cellule del corpo. Sono catalizzatori biologici, il che significa che aumentano la velocità di una reazione chimica senza che essi stessi diventino parte del prodotto. Gli enzimi digestivi sono enzimi idrolitici o idrolasi. I loro substrati, o le molecole su cui agiscono, sono molecole di alimenti biologici che si rompono aggiungendo acqua ai legami molecolari, in modo da scindere i legami tra i blocchi di costruzione chimica, o monomeri. Ogni enzima idrolizza solo uno o un piccolo gruppo di molecole di substrato e sono necessarie condizioni ambientali specifiche per il suo funzionamento ottimale. Poiché gli enzimi digestivi funzionano effettivamente al di fuori delle cellule del corpo nel tratto digestivo, la loro attività idrolitica può anche essere studiata in una provetta. La figura 1 è un diagramma di flusso che illustra la progressiva digestione di carboidrati, proteine, grassi e acidi nucleici. Riassume gli enzimi specifici coinvolti, il loro sito di formazione e il loro sito di azione. Prima di iniziare questo esperimento, familiarizzare con il diagramma di flusso e fare riferimento ad esso durante la sessione di laboratorio.Istruzioni generali per le attività 1 3 Lavora in gruppi di quattro persone, ognuno dei quali si assume la responsabilità di creare e condurre uno dei seguenti esperimenti. In ogni attività, vieni indirizzato a far bollire il contenuto di una o più provette. Per fare questo, ottenere un bicchiere da 250 ml, trucioli bollenti e una piastra calda dall'area di fornitura generale. Versare qualche goccia di scaglie nel becher, aggiungere circa 125 ml di acqua e portare ad ebollizione. Posizionare la provetta per ciascun campione nell'acqua per il numero di minuti specificato nelle direzioni. Utilizzerai anche un bagno da 37 C e un bagno di acqua ghiacciata per parti di questi esperimenti. Al completamento degli esperimenti, ogni gruppo dovrebbe comunicare i suoi risultati al resto della classe registrandoli in un grafico alla lavagna. Ciascun saggio contiene uno o più controlli, i campioni nei confronti dei quali vengono confrontati i campioni sperimentali. Tutti i membri della classe devono osservare i controlli e i risultati sperimentali ed essere in grado di spiegare i test utilizzati e i risultati osservati e previsti per ciascun esperimento. Attività 1 Preparazione per il laboratorio: Guarda il video pre-laboratorio Valutazione della digestione dell'amido mediante amilasi salivare> Area studio> Video pre-laboratorio 1. Dall'area di fornitura generale, procurarsi un rack per provette, 10 provette e una matita per la marcatura in cera. Dall'area di fornitura di Attività 1, ottenere un flacone contagocce di acqua distillata e flaconi contagocce di soluzioni di maltosio, amilasi e amido. 2. In questo esperimento si studierà l'idrolisi dell'amido al maltosio mediante amilasi salivare. Sarà necessario essere in grado di identificare la presenza di amido e maltosio, il prodotto di degradazione dell'amido, per determinare in che misura si è verificata l'attività enzimatica. Pertanto i controlli devono essere preparati per fornire uno standard noto rispetto al quale effettuare confronti. L'amido diminuisce e lo zucchero aumenta all'aumentare dell'idrolisi, secondo la seguente formula: Amido amilasi maltosio Amido 1 Testo continua a pag. 602.

3 Processi del sistema digestivo: Chimico e fisico 601 Enzima alimentare e fonte Sito d'azione Via di assorbimento Digestione dei carboidrati Amido e disaccaridi Oligosaccaridi e disaccaridi Amilasi salivare Amilasi pancreatica Bocca Il glucosio e il galattosio vengono assorbiti tramite cotrasporto con ioni sodio. Il fruttosio passa attraverso la diffusione facilitata. Tutti i monosaccaridi lasciano le cellule epiteliali attraverso la diffusione facilitata, entrano nel sangue capillare nei villi e vengono trasportati nel fegato attraverso la vena porta epatica. Lattosio Maltosio Saccarosio Galattosio Agli enzimi del bordo del pennello del fruttosio in piccole (destrinasi, glucoamilasi, lattasi, maltasi e sucrasi) Proteine ​​digestive Proteine ​​Polipeptidi polipeptidi di grandi dimensioni, piccoli peptidi Aminoacidi (alcuni dipeptidi e tripeptidi) Pepsina (ghiandole gastriche) in presenza di HCl pancreatico enzimi (tripsina, chimotripsina, carbossipeptidasi) Enzimi del bordo del pennello (aminopeptidasi, carbossipeptidasi e dipeptidasi) Gli aminoacidi dello stomaco vengono assorbiti tramite cotrasporto con ioni sodio. Alcuni dipeptidi e tripeptidi vengono assorbiti tramite cotrasporto con H + e idrolizzati in aminoacidi all'interno delle cellule. Raramente, si verifica la transcosi dei piccoli peptidi. Gli amminoacidi lasciano le cellule epiteliali facilitando la diffusione, entrano nel sangue capillare nei villi e vengono trasportati nel fegato attraverso la vena porta epatica. Digestione dei grassi Trigliceridi non emulsionati Lipasi linguale Lipasi gastrica Emulsionante mediante l'azione detergente dei sali biliari canalizzati dal fegato Lipasi pancreatiche Bocca stomaco Gli acidi grassi e i monogliceridi entrano nelle cellule intestinali per diffusione. Gli acidi grassi e i monogliceridi vengono ricombinati per formare i trigliceridi e quindi combinati con altri lipidi e proteine ​​all'interno delle cellule. I chilomicroni risultanti vengono estrusi mediante esocitosi. I chilomicroni entrano negli alveoli dei villi e vengono trasportati alla circolazione sistemica attraverso la linfa nel dotto toracico. Alcuni acidi grassi a catena corta sono assorbiti, si spostano nel sangue capillare nei villi per diffusione e vengono trasportati nel fegato attraverso la vena porta epatica. Monogliceridi (o digliceridi con lipasi gastrica) e acidi grassi Digestione degli acidi nucleici Acidi nucleici Zuccheri pentosi, basi contenenti N, ioni fosfato Ribonucleasi pancreatici e desossiribonucleasi Enti di confine del pennello (nucleosidasi e fosfatasi) Le unità entrano nelle cellule intestinali mediante trasporto attivo tramite portatori di membrana. Le unità vengono assorbite nel sangue capillare dai villi e trasportate nel fegato attraverso la vena porta epatica. Figura 1 Diagramma di flusso della digestione e assorbimento degli alimenti.

4 602 Esercizio Due studenti devono preparare i controlli (provette da 1A a 3A) mentre gli altri due preparano i campioni sperimentali (provette da 4A a 6A). Contrassegnare ogni provetta con una matita di cera e caricare i tubi come indicato nella tabella Attività 1 di seguito, utilizzando 3 gocce (gtt) di ciascuna sostanza indicata. Mettere tutte le provette in un rack nel bagnomaria a 37 ° C per circa 1 ora. Scuotere delicatamente la griglia di tanto in tanto per mantenere il contenuto uniformemente mescolato. Alla fine dell'ora, eseguire il test di amilasi descritto di seguito. Mentre queste provette sono in incubazione, procedi con Processi fisici: Meccanismi di propulsione e miscelazione degli alimenti (pagina 606). Assicurati di monitorare il tempo in modo da completare questa attività secondo necessità. Dosaggio di amilasi 1. Dopo un'ora, ottenere una piastra spot e flaconi contagocce della soluzione di iodio Lugol (per IKI, o iodio, test) e la soluzione di Benedict dall'area di alimentazione Activity 1. Prepara il tuo bagno d'acqua bollente usando una piastra calda, trucioli bollenti e un becher da 250 ml. 2. Mentre l'acqua sta scaldando, segnare sei depressioni della piastra spot 1A 6A (A per amilasi) per l'identificazione del campione. 3. Utilizzando una pipetta, trasferire una goccia del campione da ciascuna delle provette 1A 6A nel punto opportunamente numerato.In ogni goccia di campione, posizionare una goccia di soluzione di iodio Lugol (IKI). Un colore blu-nero indica la presenza di amido e viene indicato come test positivo all'amido. Se l'amido non è presente, la miscela non diventerà blu, che è indicato come test dell'amido negativo. Registra i risultati (+ per positivo, per negativo) nel grafico dell'attività 1 e sulla lavagna. 4. Nella miscela rimanente in ogni provetta, posizionare 3 gocce della soluzione di Benedict. Metti ogni tubo nel becher dell'acqua bollente per circa 5 minuti. Se si forma un precipitato da verde ad arancione, è presente il maltosio; questo è un test positivo per lo zucchero. Un test di zucchero negativo è indicato da nessun cambiamento di colore. Registra i risultati nel grafico Attività 1 e sulla lavagna. Intolleranza al lattosio Il lattosio è un disaccaride presente nel latte e, in misura minore, in altri prodotti caseari. Il lattosio viene idrolizzato in glucosio e galattosio dall'enzima lattasi. I lattanti di solito producono lattasi, ma molti individui diventano intolleranti al lattosio (lattasi non persistenti) mentre maturano. Quando gli individui intolleranti al lattosio ingeriscono prodotti lattiero-caseari, i batteri nel loro colon reagiscono con il lattosio, producendo gas, che causa gonfiore, flatulenza, crampi addominali e diarrea. Gli individui che continuano a produrre lattasi in età adulta sono lattasi-persistenti e sono in grado di metabolizzare normalmente il lattosio. Si è riscontrato che l'ingestione di batteri probiotici riduce i sintomi dell'intolleranza al lattosio, probabilmente perché i batteri probiotici che producono la loro lattasi sostituiscono la flora batterica che produce il gas nel colon. Attività 1: Digestione dell'amilasi salivare del tubo dell'amido n. Additivi 1A 2A 3A 4A 5A 6A (3 gtt bis) Far bollire amilasi 4 min, quindi aggiungere amilasi amidacea, amido d'acqua, maltosio in acqua, amilasi amilasica bollita, amilasi amilasica, amilasi amilasi, amido Stato di incubazione Test IKI (cambiamento di colore) Risultato: (+) o () Test di Benedict (cambio di colore) Risultato: (+) o () 37 C 37 C 37 C 37 C 37 C 0 C Tasto additivo: = Amilasi = Amido = Maltosio = Acqua

5 Processi del sistema digestivo: Digestione chimica e fisica della proteina 603 da tripsina La tripsina, un enzima prodotto dal pancreas, idrolizza le proteine ​​in piccoli peptidi. Il BAPNA (N-alfa-benzoil-arginina-p-nitroanilide) è un substrato di tripsina sintetico costituito da un colorante legato in modo covalente ad un amminoacido. Trypsin Activity 2 Valutazione della digestione delle proteine ​​mediante tripsina 1. Dall'area di fornitura generale, procurarsi cinque provette e un rack per provette, e dall'area di erogazione dell'attività 2 ottenere un flacone contagocce di tripsina e uno di BAPNA. Porta questi oggetti alla tua panchina. 2. Due studenti devono preparare i controlli (provette 1T e 2T) mentre gli altri due preparano i campioni sperimentali (provette da 3T a 5T). Contrassegnare ogni provetta con una matita di cera e caricare i tubi come indicato nella tabella Attività 2, utilizzando 3 gocce (gtt) di ciascuna sostanza indicata. Mettere tutte le provette in un rack nel bagnomaria appropriato per circa 1 ora. Agitare il rack di tanto in tanto per mantenere i contenuti ben mescolati. l'idrolisi del BAPNA scinde la molecola del colorante dall'amminoacido, facendo cambiare la soluzione da incolore a giallo brillante. Il viraggio dal chiaro al giallo è una prova diretta di idrolisi da tripsina. Alla fine dell'ora, esaminare i tubi per i risultati del dosaggio tripsina (dettagliato di seguito). Trypsin Assay Poiché il BAPNA è un substrato sintetico per la produzione di colore, la presenza di un colore giallo indica un test di idrolisi positivo; la molecola del colorante è stata scissa dall'amminoacido. Se la miscela del campione rimane pulita, si è verificato un test di idrolisi negativo. Registra i risultati nel grafico Attività 2 e sulla lavagna. Tubo n. 1T Attività 2: Digestione della triptina di proteine ​​2T 3T 4T 5T Additivi (3 gtt bis) Far bollire la tripsina 4 min, quindi aggiungere BAPNA. tripsina, acqua BAPNA, acqua tripsina bollito tripsina, BAPNA tripsina, BAPNA tripsina, BAPNA Condizione di incubazione Cambiamento di colore Risultato: (+) o () 37 C 37 C 37 C 37 C 0 C Tasto additivo: = Trypsin = BAPNA = Acqua Lipasi pancreatica Digestione dei grassi e azione della bile Il trattamento che i grassi e gli olii subiscono durante la digestione nel piccolo è un po 'più complicato di quello del pretrattamento di carboidrati o proteine ​​con la bile per emulsionare fisicamente i grassi. Quindi, si verificano due serie di reazioni. Primo: bile di grassi / olii> minuscole goccioline di grasso / olio (emulsione) Quindi: lipasi Gocce di grasso / olio> monogliceridi e acidi grassi (digestione) Il termine pancreatina descrive il prodotto enzimatico del pancreas, che comprende enzimi che digeriscono proteine, carboidrati, acidi nucleici e grassi. È usato qui per studiare le proprietà della lipasi pancreatica, che idrolizza i grassi e gli oli ai loro monogliceridi componenti e due acidi grassi.

6 604 Esercizio Dal momento che gli acidi grassi sono acidi organici, acidificano le soluzioni, diminuendo il ph. Un modo semplice per riconoscere che la digestione è in corso o completata è testare il ph. Utilizzerai un indicatore ph chiamato blu tornasole per seguire questi cambiamenti; cambia da blu a rosa mentre il contenuto della provetta diventa acido. Attività 3 Dimostrazione dell'azione emulsionante della bile e valutazione della digestione dei grassi mediante lipasi 1. Dall'area di fornitura generale, ottenere nove provette e un rack per provette, più un flacone contagocce di ciascuna soluzione nell'area di fornitura dell'attività 3. 2. Sebbene la bile, un prodotto secretorio del fegato, non sia un enzima, è importante per la digestione dei grassi a causa della sua azione emulsionante. Rompe fisicamente grandi particelle di grasso in quelle più piccole. I grassi emulsionati forniscono una superficie più ampia per l'attività enzimatica. Per dimostrare l'azione della bile sui grassi, preparare due provette e contrassegnarli 1E e 2E (E per i grassi emulsionati). Al tubo 1E, aggiungere 20 gocce d'acqua e 4 gocce di olio vegetale. Al tubo 2E, aggiungere 20 gocce di acqua, 4 gocce di olio vegetale e un pizzico di sali biliari.Coprire ciascun tubo con un piccolo quadrato di Parafilm, agitare vigorosamente e lasciare che i tubi stiano a temperatura ambiente. Dopo 10 o 15 minuti, osservare entrambe le provette. Se l'emulsione non si è verificata, l'olio galleggerà sulla superficie dell'acqua. Se si è verificata emulsificazione, le goccioline di grasso saranno sospese in tutta l'acqua formando un'emulsione. In quale tubo si è verificata l'emulsificazione? 3. Due studenti dovrebbero preparare i controlli (1L e 2L, L per la lipasi) mentre gli altri due studenti del gruppo impostano i campioni sperimentali (da 3L a 5L, 4B e 5B, dove B è per la bile), come illustrato in il grafico dell'attività 3. Segna ogni provetta con una matita di cera e carica le provette con 5 gocce (gtt) di ciascuna soluzione indicata. Mettere un pizzico di sali biliari nelle provette 4B e 5B. Coprire ciascun tubo con un piccolo quadrato di Parafilm e agitare per mescolare il contenuto del tubo. Rimuovere il Parafilm e posizionare tutte le provette in un rack nel bagnomaria appropriato per circa 1 ora. Scuotere di tanto in tanto il rack per provette per mantenere il contenuto ben miscelato. Alla fine dell'ora, eseguire il dosaggio della lipasi di seguito. Lipase Assay Fresh cream fornisce il substrato grasso per questo test; aggiungere la polvere di tornasole per fare la crema al tornasole. La base di questo test è un cambiamento del ph rilevato dall'indicatore di polvere di tornasole. Le soluzioni alcaline o neutre contenenti il ​​tornasole sono blu, ma diventeranno rossastre in presenza di acido. Se avviene la digestione, gli acidi grassi prodotti trasformeranno la crema di tornasole dal blu al rosa. Perché l'effetto di attività 3: la digestione della lipasi pancreatica di grassi tubo n. Additivi 1L 2L 3L 4L 5L 4B 5B (5 gtt bis) Far bollire la pancreatina per 4 minuti, quindi aggiungere la crema al tornasole. pancreatina, crema al litem all'acqua, pancreatina bollita all'acqua pancreatina bollita, pancetta al tornasole, pancreas al tornasole, pancreas al tornasole, crema al tornasole, pancreatina ai sali biliari, crema al tornasole, sali biliari Condizione di incubazione Cambiamento del colore Risultato: (+) o () 37 C 37 C 37 C 37 C 0 C 37 C 0 C Tasto additivo: = Pancreatina = crema al tornasole = Acqua = pizzico di sali biliari

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