Reaccions químiques que es produeixen durant la digestió
La digestió és una sèrie de processos que converteixen els aliments en molècules simples perquè el cos les pugui absorbir i utilitzar-les com a fonts d'energia, blocs de construcció i regulació de diverses funcions fisiològiques. Aquest procés implica no només moviments mecànics com la masticació i el peristaltisme, sinó també reaccions químiques controlades per enzims, àcids i altres fluids digestius. Aquestes reaccions químiques es produeixen per etapes des de la boca fins a l'intestí prim i després es completen amb l'ajuda de microorganismes de l'intestí gros. A continuació es descriuen les principals reaccions químiques que es produeixen en la digestió humana.
1. Digestió a la boca: hidròlisi inicial dels carbohidrats
El procés digestiu comença a la boca mitjançant la digestió mecànica per part de les dents i la digestió química per part de la saliva. La saliva conté l'enzim amilasa salival (ptialina), que descompon els carbohidrats complexos, especialment el midó, en molècules més simples.
La principal reacció a la boca és la hidròlisi (descomposició mitjançant l'addició d'aigua). En poques paraules, l'amilasa trenca els enllaços glicosídics del midó, produint maltosa i dextrina (cadenes de sucre més curtes). Aquesta reacció es produeix de manera òptima a un pH gairebé neutre (al voltant de 6,8–7,2). La saliva també conté una petita quantitat de lipasa lingual, que comença a actuar sobre els greixos, però la seva contribució és petita durant aquesta fase.
Mentrestant, el bol alimentari humit i format s'empassa i es mou cap avall per l'esòfag. No es produeixen reaccions químiques específiques a l'esòfag, però el bol es mou mitjançant moviments peristàltics cap a l'estómac.
2. Digestió a l'estómac: desnaturalització de proteïnes i hidròlisi inicial
A l'estómac, les reaccions digestives químiques tenen lloc en un ambient altament àcid a causa de la presència d'àcid clorhídric (HCl). L'HCl té diverses funcions importants: reduir el pH de l'estómac (al voltant d'1,5–3,5), matar alguns microorganismes i desnaturalitzar les proteïnes (canviar l'estructura tridimensional de les proteïnes per fer-les més fàcilment digeribles pels enzims).
El principal enzim de l'estómac és la pepsina, que s'activa a partir de la seva forma inactiva, el pepsinogen, mitjançant l'HCl. La pepsina descompon les proteïnes en trossos més petits, anomenats pèptids. La reacció no és de "crema" ni oxidació, sinó més aviat la hidròlisi dels enllaços peptídics de les proteïnes. Aquest procés converteix les proteïnes complexes en polipèptids més curts, facilitant una major digestió a l'intestí.
A més de pepsina, l'estómac també produeix lipasa gàstrica, que ajuda a la hidròlisi dels greixos, especialment en nadons que consumeixen una gran quantitat de greix de la llet. Tanmateix, la digestió primària dels greixos es produeix a l'intestí prim. L'estómac també produeix moc per protegir el revestiment de l'estómac dels efectes corrosius del HCl i l'activitat enzimàtica.
3. Funció del fetge i la vesícula biliar: emulsificació de greixos
Els aliments semilíquids de l'estómac (quim) entren al duodè (intestí prim). Aquí, la digestió dels greixos es facilita mitjançant la bilis, produïda pel fetge i emmagatzemada a la vesícula biliar. La bilis no és un enzim, però conté sals biliars que ajuden a descompondre els grans glòbuls de greix en gotes més petites mitjançant un procés anomenat emulsificació.
L'emulsificació no és una reacció química que trenca els enllaços, sinó un procés fisicoquímic que augmenta la superfície del greix, permetent que els enzims lipasa funcionin de manera més eficaç. Les sals biliars són amfipàtiques: a un costat "li agrada l'aigua" i a l'altre "li agrada el greix", de manera que poden estabilitzar les gotes de greix en l'entorn aquós de l'intestí.
4. Digestió a l'intestí prim: hidròlisi intensiva per enzims pancreàtics i enzims intestinals
L'intestí prim és el lloc principal de la digestió química i l'absorció posteriors dels productes digestius. Les dues fonts principals d'enzims aquí són el pàncrees i la paret de l'intestí prim.
a) Hidrats de carboni: des de polisacàrids i disacàrids fins a monosacàrids
El suc pancreàtic conté amilasa pancreàtica, que continua la descomposició del midó en maltosa, maltotriosa i dextrina. A continuació, els enzims de la superfície de les vellositats intestinals (enzims de la vora en raspall) converteixen els disacàrids en monosacàrids:
– Maltasa: maltosa → glucosa + glucosa
– Sacarasa: sacarosa → glucosa + fructosa
– Lactasa: lactosa → glucosa + galactosa
Aquesta és una reacció d'hidròlisi que produeix monosacàrids en una forma que es pot absorbir a la sang. La glucosa i la galactosa s'absorbeixen mitjançant transport actiu secundari, mentre que la fructosa ho fa mitjançant difusió facilitada.
b) Proteïna: De polipèptid a aminoàcids
El pàncrees segrega formes inactives d'enzims proteases, com el tripsinogen i el quimotripsinogen. Aquests enzims s'activen al duodè mitjançant l'enteroquinasa i una reacció en cadena. Un cop activats:
– La tripsina i la quimotripsina descomponen els polipèptids en pèptids més petits.
– La carboxipeptidasa talla els aminoàcids de l'extrem de la cadena peptídica.
A la superfície de l'intestí, hi ha aminopeptidases i dipeptidases que completen la descomposició en aminoàcids (així com una petita porció de dipèptids i tripèptids que també es poden absorbir i descompondre a les cèl·lules).
c) Greixos: des dels triglicèrids fins als àcids grassos i els monoglicèrids
El pàncrees també produeix lipasa pancreàtica altament eficaç, especialment després que els greixos siguin emulsionats per les sals biliars. La lipasa descompon els triglicèrids mitjançant la hidròlisi:
– triglicèrids → monoglicèrids + àcids grassos lliures
El greix resultant forma micel·les, petits "paquets" que les sals biliars ajuden a adherir a la superfície de les cèl·lules intestinals. Dins de les cèl·lules intestinals, el greix es reestructura en triglicèrids i s'empaqueta en quilomicrons per al seu transport al sistema limfàtic.
5. Digestió a l'intestí gros: fermentació per microbis
A l'intestí gros, la majoria de les reaccions químiques no les duen a terme enzims humans, sinó la microbiota intestinal. La fibra dietètica (cel·lulosa, hemicel·lulosa, pectina) que no es pot digerir a l'intestí prim es fermenta en àcids grassos de cadena curta (AGCC) com l'acetat, el propionat i el butirat. Aquests productes beneficien la salut intestinal i es poden absorbir com a font d'energia addicional.
Els microbis també produeixen gasos com el diòxid de carboni, el metà i l'hidrogen com a subproductes de la fermentació. A més, la microbiota juga un paper en la síntesi de certes vitamines, com la vitamina K i algunes vitamines del grup B, tot i que la seva contribució varia de persona a persona.
6. Regulació de les reaccions químiques: hormones i pH
Per garantir que totes aquestes reaccions químiques es produeixin correctament, el cos regula la digestió a través del sistema nerviós i les hormones. Dues hormones importants són:
– Secretina: estimula el pàncrees a secretar bicarbonat per neutralitzar l'àcid de l'estómac al duodè, de manera que el pH esdevé més adequat per a la feina dels enzims intestinals i pancreàtics.
– Colecistocinina (CCK): estimula el pàncrees per alliberar enzims digestius i provoca la contracció de la vesícula biliar per alliberar bilis.
El pH també és crucial. Els enzims funcionen dins d'un rang de pH específic: la pepsina funciona de manera òptima en l'entorn àcid de l'estómac, mentre que els enzims pancreàtics i intestinals funcionen de manera òptima en el pH més neutre o lleugerament alcalí de l'intestí prim.
Tancament
Les reaccions químiques de la digestió són una combinació d'hidròlisi per enzims, desnaturalització per àcids, emulsificació de greixos per la bilis i fermentació per microbis intestinals. Tots aquests mecanismes es complementen entre si per convertir els carbohidrats en monosacàrids, les proteïnes en aminoàcids i els greixos en àcids grassos i monoglicèrids per a la seva absorció per part del cos. Comprendre les reaccions químiques de la digestió ens ajuda a apreciar la importància dels enzims, els nivells de pH i la salut digestiva per afavorir l'absorció de nutrients i mantenir l'equilibri general del cos.
