การย่อยอาหารในลำไส้เล็ก

      อาหารที่ถูกย่อยไปบ้างแล้ว และได้คลุกเคล้ากับน้ำย่อยในกระเพาะอยู่ในสภาพที่เป็นกรด มีลักษณะเหมือนข้าวต้ม เรียกว่าคายม์ที่มีฤทธิ์เป็นกรด (Acid Chyme) คายม์ที่มีฤทธิ์เป็นกรดนี้จะผ่านลงสู่ลำไส้เล็ก แล้วถูกย่อยต่อในลำไส้เล็กอาหารถูกย่อยและดูดซึมมากที่สุดที่ลำไส้เล็กนี้เอง ประมาณ 92-97% ของอาหารทั้งหมดที่กินเข้าไป

                                                                                        

อาหารในสภาพคายม์เมื่อตกถึงลำไส้เล็ก จะถูกย่อยโดยการเคลื่อนไหวของลำไส้เล็ก น้ำย่อยจากตับอ่อน (pancreatic juice), น้ำย่อยจากลำไส้เล็กเอง (intestinal juice หรือ Succus entericus) และน้ำดี (Bile)

การเคลื่อนไหวของลำไส้เล็ก ลำไส้เล็กมีการเคลื่อนไหวหรือการบีบตัว 2 แบบ คือ

1. เป็นการเคลื่อนไหวแบบหดรีดอาหารเป็นลูกคลื่นส่งต่อๆ ไปในระยะทางใกล้ๆ หรือไกลๆ ตลอดลำไส้ เรียกการเคลื่อนไหวของลำไส้เล็กแบบนี้ว่า Perislaltic movement

2. เป็นการเคลื่อนไหวแบบบีบรูดอาหารให้แบ่งออกเป็นท่อนเล็กๆ โดยการหดตัว เฉพาะที่ของลำไส้เพื่อคลุกเคล้าอาหารให้ปนกับน้ำย่อยอาหาร เรียกการเคลื่อนไหวแบบนี้ว่า Segmental Contraction

น้ำย่อยจากตับอ่อน

น้ำย่อยจากตับอ่อนจะถูกขับออกมาสู่ลำไส้เล็กตอนต้น ภายใน 1-2 นาทีภายหลังเริ่มกินอาหารโดยปฏิกริยารีเฟล็กซ์ จากการกระตุ้นที่ปุ่มรับรส (Taste Bud) และมี Impulse จากสมองมาตาม Vegus Nerve น้ำย่อยจากตับอ่อนมีฤทธิ์เป็นด่าง ซึ่งประกอบด้วยน้ำย่อยที่สำคัญ คือ

1. น้ำย่อยที่ย่อยโปรตีน

          - ทริปซิน (Trypsin) ย่อยอาหารโปรตีน โปรตีโอส และเพปโตน ที่ได้จากการย่อยของเพปซินให้เป็นกรดอะมิโน แต่ก็ยังมีเหลือเป็นเพปโตนและเพปไตด์ (Peptides) คือ โพลีเพปไทด์ และไดเพปไทด์

          - ไคโมทริปซิน (chymotripsin) ย่อยโปรตีนให้เป็นโพลีเพปไทด์ ไดเพปไทด์ (ทั้งสองอย่างเรียกรวมๆ ว่า เพปไทด์) และกรดอะมิโน

          - โปลิเพปติเดส (Polypeptidase) หรือคาร์บอกซิเพปติเดส (Carboxypeptidase) ย่อยเพปโตน โปรตีโอส และเพปไตด์ ที่เหลือจากการย่อยของทริปซิน และเพปซิน ให้เป็นกรดอะมิโน ไตรเพปไทด์ และไดเพปไทด์

2. น้ำย่อยที่ย่อยคาร์โบรไฮเดรต

           - อะมิเลส (Amylase) หรือ อะมิลอปซิน (Amylopsin) ย่อยทั้งแป้งที่สุกและแป้งดิบ ให้เป็นเดกซตริน แล้วย่อยเดกซตรินและไกลโคเจนให้เป็นน้ำตาลมอลโทส

3. น้ำย่อยที่ย่อยไขมัน

          - ไลเพส (Lipase) หรือ สตีบซิน (steapsin) ย่อยไขมันที่ได้ผสมกับน้ำดีจนแตกตัวเป็นหยดเล็กๆ สามารถละลายในน้ำได้ (Emulsified Lipids) ให้เป็นกรดไขมันกลีเซอรอล โมโนกลีเซอไรด์ (Monoglyceride) และ ไดกลีเซอไรด์ (Diglyceride) ซึ่งพร้อมที่จะดูดซึมต่อไป

น้ำย่อยจากลำไส้เล็ก

มีลักษณะเป็นน้ำใสสีเหลืองมีฤทธิ์เป็นด่าง ประกอบด้วยน้ำย่อยที่สำคัญ  คือ

1. น้ำย่อยที่ย่อยโปรตีน

          - อะมิโนเพปติเดส (Aminopeptidase) หรือ โปลิเพปติเดส (Polypeptidase) ย่อย โพลีเพปไทด์ให้เป็นไตรเพปไทด์ ไดเพปไทด์ และกรดอะมิโน

          - ไดเพปติเดส (Dipeptidase) หรืออีเรปซิน (Erepsin) ทำหน้าที่ย่อยไดเพปไทด์ให้เป็นกรดอะมิโน

2.น้ำย่อยที่ย่อยคาร์โบรไฮเดรต

          - ซูเครส (Sucrase) หรือ อินเวอร์เทส (invertase) ย่อยซูโครสให้เป็นกลูโคส และฟรุคโทส

          - มอลเทส (Maltase) ย่อยมอลโทสให้เป็นกลูโคส

          - แลคเทส (Lactase) ย่อยแลคโทสให้เป็นกาแลคโทส กับกลูโคส

3. น้ำย่อยที่ย่อยไขมัน

          - อินเทสตินอล ไลเพส (intestinal Lipase) ย่อยไขมันไตรกลีเซอไรด์ ให้เป็นกรดไขมันกับกลีเซอรอล

ตับ (Liver) และถุงน้ำดี (Gallbladder)

     -ตับ (Liver)  ทำหน้าที่สร้างน้ำดีส่งให้ถุงเก็บน้ำดี
     -ถุงน้ำดี (Gallbladder) เป็นที่เก็บน้ำดีที่สร้างจากตับ  น้ำดีมีสีเหลืองปนเขียวรสขม  มีฤทธิ์เป็นเบส  ถุงน้ำดีทำหน้าที่สะสมน้ำดีทำให้น้ำดีเข้มข้น และขับน้ำดีเข้าสู่ลำไส้เล็กส่วนต้น

การย่อยโปรตีน

 การย่อยคาร์โบรไฮเดรต

           การย่อยไขมัน

การย่อยอาหารในกระเพาะอาหาร

         อาหารเมื่อถูกกลืนลงสู่กระเพาะอาหารครั้งแรกจะไปอยู่ที่ผนังของกระเพาะ ฉะนั้นอาหารคาร์โบไฮเดรทที่มีไทอะลินจากน้ำลายผสมอยู่ จะไปถูกกับน้ำย่อยจากกระเพาะ (Gastric juice) ซึ่งมีกรดเกลืออยู่ อาหารนั้นก็จะมีฤทธิ์เป็นกรด ไทอะลินย่อยต่อไปอีกไม่ได้ ส่วนอาหารที่เข้าไปในกระเพาะอาหารตอนหลังๆ มันจะไปอยู่ตรงกลางของอาหารที่ผ่านลงไปก่อน ทำให้ไทอะลินมีโอกาสย่อยอาหารแป้งได้ต่อไปอีกจนกว่าจะไปถูกกับน้ำย่อยจากกระเพาะจึงจะหยุดย่อย ซึ่งกินเวลาประมาณครึ่งชั่วโมงภายหลังที่อาหารผ่านเข้าไปอยู่ในกระเพาะอาหาร 2-3 นาที แล้วจะมีการหดตัว หรือการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นที่ตรงกลาง ของกระเพาะอาหาร แล้วค่อยๆ บีบต่อๆ ไปจนถึงกระเพาะอาหารส่วนปลาย (Pylorus) เป็นระยะๆ เพื่อคลุกเคล้าอาหารให้ปนกับน้ำย่อยจากกระเพาะอาหาร

ในกระเพาะอาหารมีนํ้าย่อยอาหารที่สำคัญ 3 ชนิด คือ

         1. เพปซิน(Pepsin) ทำหน้าที่ย่อยโปรตีน ในภาวะที่มีฤทธิ์เป็นกรด (Acid Medium) ให้มีโมเลกุลเล็กลงกว่าเดิมเป็น โปรตีโอส (Proteoses) และเพปโตน (Peptones) ซึ่งยังไม่สำเร็จ และไม่สามารถถูกดูดซึมได้ต้องอาศัย ทริปซิน (Trypsin), โปลีเพปติเดส (polypeptidase) และ ไดเพปติเดส (Dipeptidase) ในลำไส้เล็กช่วยย่อยต่อให้เป็นกรดอะมิโน (Amino Acids)

         2. เรนนิน (Rennin) ทำหน้าที่ย่อยโปรตีนในนม ซึ่งเรียกว่า เคซีน (casein) ให้เป็นก้อนเล็กๆ เรียกว่าเคิด  (Curd) แล้วต้องอาศัยเพปซินช่วยย่อย และทริปซินในลำไส้เล็กช่วยย่อยอีกต่อหนึ่งจึงจะสำเร็จ

         3. แกสตริค ไลเพส (Gastric Lipase) ทำหน้าที่ย่อยไขมันให้เป็นกรดไขมันและกลีเซอรีน แต่ไม่ค่อยได้ผลมากนักเพราะมีน้ำย่อยชนิดนี้อยู่น้อยประการหนึ่ง อีกประการหนึ่ง เนื่องจากภาวะไม่เหมาะ ด้วยว่าไขมันย่อยในภาวะที่มีฤทธิ์เป็นกรด (Acid Medium) อยู่ในกระเพาะอาหารนี้ได้ยากมาก

การย่อยอาหารในปาก

          เริ่มต้นจากการเคี้ยวอาหารโดยการทำงานร่วมกันของ ฟัน ลิ้น และแก้ม ซึ่งถือเป็นการย่อยเชิงกล ทำให้อาหารกลายเป็นชิ้นเล็ก ๆ  มีพื้นที่ผิวสัมผัสกับเอนไซม์ได้มากขึ้น ในขณะเดียวกันต่อมน้ำลายก็จะหลั่งน้ำลายออกมาช่วยคลุกเคล้าให้อาหารเป็นก้อนลื่นสะดวกต่อการกลืน  เอนไซม์ในน้ำลาย คือ ไทยาลิน หรืออะไมเลสจะย่อยแป้งในระยะเวลาสั้น ๆ ในขณะที่อยู่ในช่องปากให้กลายเป็นเดกซ์ทริน (Dextrin) ซึ่งเป็นคาร์โบไฮเดรตที่มีโมเลกุลเล็กกว่าแป้ง แต่ใหญ่กว่าน้ำตาล  และถูกย่อยต่อไปจนเป็นน้ำตาลโมเลกุลคู่   คือ มอลโตส

เอนไซม์

                เป็นโปรตีนชนิดก้อนกลมชนิดหนึ่ง ที่ทําหน้าที่เป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา ในสิ่งมีชีวิต โดยจะไป ลดพลังงานก่อกัมมันต์ (Activation energy ; Ea) และทําให้อนุภาคของสารตั้งต้น (Substrate) ชนกันในทิศทางที่เหมาะสม มีผลทําให้ ปฏิกิริยาเกิดได้เร็วขึ้น ดังภาพ 

           จากกราฟ การหาพลังงานก่อกัมมันต์ (Ea) จากกราฟระหว่างพลังงานกับการดําเนินไปของปฏิกิริยาสามารถหาได้ โดยนําเอาพลังงานของสารตั้งต้นไปลบออกจากพลังงานที่จุดสูงสุดของการเกิดปฏิกิริยานั้นๆ ซึ่งเอนไซม์จะมีตำแหน่งที่ไปกระตุ้นการเกิดปฏิกิริยา เรียกว่า Active site และมีขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์ ดังภาพ

 ลักษณะโครงสร้างและการทำงาน Active site ของเอนไซม์

 ขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์ แบบรวมโมเลกุล

 ขั้นตอนการทำงานของเอนไซม์ แบบสลายโมเลกุล (เช่น สารอาหาร)

        

ปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์

เนื่องจากเอนไซม์เป็นโปรตีนทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาของซับเตรทจนได้เป็นผลผลิตแล้ว จะสามารถกลับมาทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาได้อีกอย่างต่อเนื่อง การได้รับผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมจึงมีผลต่อการทำงานของเอนไซม์โดยปัจจัยต่างๆที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์โดยสรุปประกอบด้วย

             1.   ความเข้มข้นของซับสเตรท         เมื่อความเข้มข้นของซับสเตรทเพิ่มขึ้น   อัตราเร็วของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่มีความเร็วสูงสุด  ในกรณีที่มีซับสเตรทเพียงชนิดเดียวและความเข้มข้นของเอนไซม์คงที่ และหลังจากนั้นแม้จะเพิ่มความเข้มข้นของซับสเตรท อัตราเร็วของปฏิกิริยาก็ไม่เพิ่มขึ้น ในบางกรณีความเข้มข้นของซับสเตรทที่สูงเกินไปอาจยับยั้งปฏิกิริยาทำให้อัตราเร็วการเกิดปฏิกิริยาลดลงได้

               2.  ความเข้มข้นของเอนไซม์   อัตราเร็วของปฏิกิริยามักจะแปรผันโดยตรงกับความเข้มข้นของเอนไซม์    เมื่อมีปัจจัยอื่นๆ เช่น ความเข้มข้นของซับสเตรท   ค่าพีเอช  และอุณหภูมิคงที่ ยกเว้น ในกรณีต่างๆ ดังนี้คือ อัตราการละลายของซับสเตรทมีขีดจำกัดเช่น การละลายของออกซิเจนในระบบที่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน        การผันแปรสมบัติของซับสเตรทหรือผลิตภัณฑ์จนทำให้เกิดการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์    หรือการที่โคแฟคเตอร์ที่จำเป็นสำหรับเอนไซม์แตกตัวออกจากเอนไซม์เป็นต้น

            3.  ค่าพีเอช    เอนไซม์ส่วนใหญ่จะเร่งปฏิกิริยาได้ในช่วงพีเอช ระหว่าง 4-10      ถ้าพีเอชต่ำกว่า 4  หรือสูงกว่า 10 จะทำให้เอนไซม์ถูกยับยั้งอย่างถาวร  ยกเว้นเพปซิน เรนนินและอัลคาไลน์-ฟอสฟาเทส ทั้งนี้เพราะเอนไซม์ทุกชนิดเป็นโปรตีน การเปลี่ยนแปลงพีเอชมีผลต่อประจุบนโมเลกุลของโปรตีนจึงมีผลต่อการทำงานที่บริเวณเร่ง (active site) ของเอนไซม์              และจะมีผลสูงสุดเมื่อมีความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนหรือไฮดรอกซิลไอออนมากจนถึงจุดพีไอ      ซึ่งโครงสร้างโมเลกุลแบบตติยภูมิของโปรตีนถูกทำลาย        จึงทำให้ การรวมตัวของเอนไซม์กับซับสเตรทที่บริเวณเร่งไม่สามารถเกิดขึ้นได้       เอนไซม์แต่ละชนิดมีค่าพีเอชที่เหมาะสม (optimum pH) สำหรับเร่งปฏิกิริยาให้ได้ความเร็วสูงสุด

เอนไซม์	pH ที่เหมาะสม
ไลเปส (ตับอ่อน)	8.0
ไลเปส (กระเพาะอาหาร)	4.0 – 5.0
เปปซิน	1.5 – 1.6
ทริปซิน	7.8 – 8.7
ยูรีเอส	7.0
มอลเทส	6.1 – 9.8
อะไมเลส (ตับอ่อน)	6.7 – 7.0

                  4.   อุณหภูมิ  การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้สารที่ทำปฏิกิริยามีพลังงานมากพอที่จะทำให้สารนั้นกลายเป็นสารที่ถูกกระตุ้นแล้วมีพลังงานสูง อยู่ในสภาพที่จะเปลี่ยนไปเป็นผลิตผลอย่างรวดเร็ว      การเพิ่มอุณหภูมิจึงทำให้อัตราเร็วของปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น           แต่การเพิ่มอุณหภูมิทำให้โปรตีนซึ่งมีโครงรูปสามมิติที่ต้องจัดเรียงตัวของหมู่ต่างๆในโมเลกุล       โดยเฉพาะบริเวณเร่งให้พอเหมาะแก่การจับกับซับสเตรทแล้วเกิดปฏิกิริยาเปลี่ยนเป็นผลผลิตได้    เมื่อมีอุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้โปรตีนแปลงสภาพจากธรรมชาติ         จึงทำให้เอนไซม์มีสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาลดลงหรือเสียไป 

           5.  แอกติวิตีของน้ำ การทำงานเอนไซม์โดยทั่วไปจะเกิดได้ดีเมื่ออยู่ในภาวะที่เป็นสารละลายในน้ำ ยกเว้น เอนไซม์บางชนิด เช่น ไรโบนิวเคลียเอสและไลโซไซม์  เนื่องจากน้ำเป็นตัวทำละลายทั้งเอนไซม์และซับสเตรท จึงทำให้มีการการชนกันของโมเลกุลทั้ง 2 ชนิด จนสามารถจับตัวกันได้ ยิ่งเป็นเอนไซม์ในกลุ่มไฮโดรเลส  น้ำยังทำหน้าที่เป็นซับสเตรทด้วยปฏิกิริยาจึงเกิดได้ดี  เมื่อมีค่าแอกติวิตีของน้ำค่อนข้างสูง

                  6. โคแฟคเตอร์ของเอนไซม์  เอนไซม์จำนวนมากจะเร่งปฏิกิริยาได้ต่อมีโคแฟคเตอร์ร่วมทำงานด้วย เช่น พอลิฟีนอลออกซิเดส ต้องมีไอออนของทองแดง แอลฟา- อะไมเลสต้องมีไอออนของแคลเซียมเป็นต้น หากขาดโคแฟคเตอร์ก็จะทำให้เอนไซม์ทำงานไม่ได้

                  7.   สารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์  สารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ (enzyme inhibitor) เป็นสารที่มีผลทำให้ความเร็วของปฏิกิริยาที่มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาลดลง เช่น ทริปซินอินฮิบิเตอร์ ที่พบในถั่วเหลืองซึ่งยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ทริปซิน