Nutriments, enzymes et absorption intestinale
Tu manges une tartine de pain, un morceau de fromage, un verre de lait. Quelques heures plus tard, ces aliments ont disparu de ton tube digestif, et pourtant leurs constituants circulent dans ton sang. Comment un morceau de pain devient-il de l'énergie pour tes muscles ? Pourquoi certaines personnes ne supportent-elles pas le lait ? Réponse dans cette page, qui explique la digestion jusqu'au niveau moléculaire, comme le programme de 3e le demande.
Des aliments aux nutriments
Les aliments sont formés de grosses molécules : l'amidon (glucide) dans le pain et les pâtes, les protéines dans la viande et les œufs, les lipides dans le beurre et l'huile. Ces molécules sont trop grosses pour passer à travers la paroi de l'intestin. Il faut donc les découper en petites molécules : les nutriments.
Chaque grande famille d'aliments donne ses propres nutriments :
| Aliment (grosse molécule) | Nutriment(s) obtenu(s) |
|---|---|
| Amidon (glucide complexe) | glucose (sucre simple) |
| Protéines | acides aminés |
| Lipides | acides gras et glycérol |
Les nutriments sont assez petits pour traverser la paroi de l'intestin grêle et passer dans le sang. L'eau, les sels minéraux et les vitamines sont déjà de petites molécules : ils n'ont pas besoin d'être digérés.
Un repas contient du pain (riche en amidon), du steak (riche en protéines) et du beurre (riche en lipides). a) Donner le nom des petites molécules (nutriments) obtenues…
Un repas contient du pain (riche en amidon), du steak (riche en protéines) et du beurre (riche en lipides).
- a) Donner le nom des petites molécules (nutriments) obtenues à la fin de la digestion de l'amidon, des protéines et des lipides.
- b) Expliquer pourquoi ces molécules peuvent traverser la paroi de l'intestin grêle alors que l'amidon ne le peut pas.
Les enzymes digestives
Qui découpe les grosses molécules ? Des enzymes.
Une enzyme est spécifique : elle n'agit que sur un seul type de molécule, un peu comme une clé qui n'ouvre qu'une serrure.
-
l'amylase (salive, intestin grêle) découpe l'amidon en sucres simples ;
-
la pepsine (estomac) et la trypsine (intestin grêle) découpent les protéines ;
-
les lipases découpent les lipides ;
-
la lactase découpe le lactose (sucre du lait) en glucose et galactose.
L'amylase ne peut donc rien faire sur une protéine, et la pepsine rien sur l'amidon.
Les conditions de fonctionnement
Une enzyme ne fonctionne bien que dans certaines conditions, notamment de pH et de température.
| pH | 2 | 5 | 8 |
|---|---|---|---|
| Pepsine (activité en %) | 100 | 20 | 0 |
| Trypsine (activité en %) | 0 | 15 | 100 |
La pepsine est active en milieu très acide (estomac, pH ≈ 2). La trypsine est active en milieu légèrement basique (intestin grêle, pH ≈ 8). Chaque enzyme est efficace dans l'organe où le pH lui convient. Si la pepsine arrive dans l'intestin grêle (pH 8), elle n'y a plus aucune activité.
Côté température, les enzymes humaines fonctionnent au mieux vers 37 °C. Au-dessus de 40-45 °C environ, elles sont détruites (dénaturées) : la protéine change de forme et ne marche plus, de façon définitive. C'est pourquoi une très forte fièvre prolongée est dangereuse. À froid, l'enzyme n'est pas détruite mais ralentie.
L'amylase salivaire est une enzyme présente dans la bouche. a) Définir ce qu'est une enzyme. b) Indiquer sur quel aliment agit l'amylase et ce qu'elle produit. c)…
L'amylase salivaire est une enzyme présente dans la bouche.
- a) Définir ce qu'est une enzyme.
- b) Indiquer sur quel aliment agit l'amylase et ce qu'elle produit.
- c) Expliquer pourquoi on dit qu'une enzyme est « spécifique ».
Dans un tube à essais, on place de l'empois d'amidon et de l'amylase à 37 °C. Toutes les 5 minutes, on prélève un échantillon que l'on teste à l'eau iodée (qui colore…
Dans un tube à essais, on place de l'empois d'amidon et de l'amylase à 37 °C. Toutes les 5 minutes, on prélève un échantillon que l'on teste à l'eau iodée (qui colore l'amidon en bleu-noir) et à la liqueur de Fehling (qui donne un précipité rouge brique à chaud en présence de sucres réducteurs comme le maltose ou le glucose).
Résultats :
-
à 0 min : eau iodée positive, Fehling négative ;
-
à 10 min : eau iodée faiblement positive, Fehling positive ;
-
à 30 min : eau iodée négative, Fehling fortement positive.
- a) Interpréter l'évolution des deux tests.
- b) Conclure sur le rôle de l'amylase.
- c) Le sucre formé ici (principalement du maltose) est ensuite transformé dans l'intestin grêle. Indiquer quel nutriment est finalement obtenu à partir de l'amidon.
Une enzyme digestive, la pepsine, est active dans l'estomac (pH proche de 2). La trypsine agit dans l'intestin grêle (pH proche de 8). On mesure l'activité relative (en…
Une enzyme digestive, la pepsine, est active dans l'estomac (pH proche de 2). La trypsine agit dans l'intestin grêle (pH proche de 8). On mesure l'activité relative (en %) de ces deux enzymes à 37 °C :
| pH | 2 | 5 | 8 |
|---|---|---|---|
| Pepsine | 100 | 20 | 0 |
| Trypsine | 0 | 15 | 100 |
- a) Décrire la relation entre le pH et l'activité de chaque enzyme.
- b) Expliquer pourquoi chaque enzyme est efficace dans l'organe où on la trouve.
- c) Prévoir ce qui arriverait à la pepsine dans l'intestin grêle.
On étudie la digestion de blanc d'œuf cuit (protéines) dans quatre tubes à 37 °C pendant 2 heures : tube 1 : blanc d'œuf + eau, pH 2 ; tube 2 : blanc d'œuf + pepsine, pH…
On étudie la digestion de blanc d'œuf cuit (protéines) dans quatre tubes à 37 °C pendant 2 heures :
-
tube 1 : blanc d'œuf + eau, pH 2 ;
-
tube 2 : blanc d'œuf + pepsine, pH 2 ;
-
tube 3 : blanc d'œuf + pepsine, pH 8 ;
-
tube 4 : blanc d'œuf + pepsine préalablement chauffée à 90 °C, pH 2.
Seul le tube 2 montre une disparition du blanc d'œuf.
- a) Indiquer le rôle de chacun des tubes 1, 3 et 4.
- b) Formuler les conclusions que l'on peut tirer de cette expérience.
- c) Expliquer pourquoi une forte fièvre prolongée (plus de 41 °C) peut perturber le fonctionnement des enzymes de l'organisme.
L'absorption intestinale
Une fois les nutriments formés, ils doivent quitter le tube digestif pour rejoindre le reste du corps : c'est l'absorption.
La paroi de l'intestin grêle est faite pour cela. Elle est :
-
très fine (une seule couche de cellules) ;
-
très plissée : elle porte des replis et des villosités microscopiques, ce qui donne une immense surface d'échange, environ 200 m² (contre 0,5 m² pour un tube lisse) ;
-
très vascularisée : chaque villosité contient des capillaires sanguins et un vaisseau lymphatique.
Après avoir traversé la paroi, les nutriments suivent deux voies :
-
dans les capillaires sanguins : le glucose, les acides aminés, l'eau, les sels minéraux ;
-
dans les vaisseaux lymphatiques : la majeure partie des acides gras et du glycérol (lipides), qui rejoignent ensuite le sang plus tard.
Le sang transporte ensuite les nutriments vers tous les organes, notamment le foie et les muscles. C'est pourquoi la glycémie (taux de glucose dans le sang) monte après un repas, puis redescend : le glucose est utilisé par les cellules ou mis en réserve. Les lipides, qui passent d'abord par la lymphe, arrivent plus lentement dans le sang.
Ce qui n'est pas digéré ni absorbé (fibres, par exemple) continue dans le côlon. Là, des bactéries le fermentent, ce qui produit des gaz. Le reste est éliminé.
Un schéma montre l'intestin grêle : sa paroi présente de nombreux replis, les villosités, riches en capillaires sanguins et en vaisseaux lymphatiques. a) Expliquer ce…
Un schéma montre l'intestin grêle : sa paroi présente de nombreux replis, les villosités, riches en capillaires sanguins et en vaisseaux lymphatiques.
- a) Expliquer ce qu'est l'absorption intestinale.
- b) Indiquer dans quels vaisseaux passent les nutriments après avoir traversé la paroi intestinale.
Un adulte absorbe en moyenne 300 g de glucides par jour, dont 95 % sont absorbés dans l'intestin grêle. La surface d'échange de l'intestin grêle est d'environ 200 m²,…
Un adulte absorbe en moyenne 300 g de glucides par jour, dont 95 % sont absorbés dans l'intestin grêle. La surface d'échange de l'intestin grêle est d'environ 200 m², contre 0,5 m² si sa paroi était un simple tube lisse.
- a) Calculer la masse de glucides absorbée par jour.
- b) Calculer le rapport entre la surface réelle et la surface d'un tube lisse.
- c) Expliquer en quoi cette grande surface est un avantage pour l'absorption.
Un sportif consomme un repas de 800 kcal. Après le repas, on mesure la glycémie : elle passe de 0,9 g/L à 1,4 g/L en 1 heure, puis revient à 1,0 g/L après 3 heures. Le…
Un sportif consomme un repas de 800 kcal. Après le repas, on mesure la glycémie : elle passe de 0,9 g/L à 1,4 g/L en 1 heure, puis revient à 1,0 g/L après 3 heures. Le taux de lipides sanguins augmente plus lentement et reste élevé plus longtemps.
- a) Relier l'augmentation de la glycémie à la digestion et à l'absorption des glucides.
- b) Proposer une explication au retour de la glycémie vers sa valeur initiale.
- c) Justifier que l'augmentation des lipides sanguins soit plus lente que celle du glucose, en s'appuyant sur le trajet des nutriments.
Quand la digestion dysfonctionne
Que se passe-t-il quand une enzyme manque ? Prenons l'intolérance au lactose.
Le lactose est le sucre du lait. Pour être absorbé, il doit être découpé en glucose et galactose par la lactase. Chez une personne intolérante, la paroi intestinale produit très peu de lactase.
-
Le lactose n'est pas digéré, donc reste trop gros pour traverser la paroi : il n'est pas absorbé.
-
Il arrive dans le côlon, où les bactéries le fermentent : cela produit des gaz (ballonnements) et attire de l'eau (diarrhées).
Pour limiter les symptômes, on peut éviter ou réduire le lait, choisir des produits sans lactose, ou prendre de la lactase en complément (médicament). Chaque solution agit soit sur l'apport, soit sur la digestion manquante.
Un patient souffre d'intolérance au lactose : sa muqueuse intestinale produit très peu de lactase, enzyme qui coupe le lactose (sucre du lait) en glucose et galactose.…
Un patient souffre d'intolérance au lactose : sa muqueuse intestinale produit très peu de lactase, enzyme qui coupe le lactose (sucre du lait) en glucose et galactose. Après la consommation d'un verre de lait, il présente des ballonnements et des diarrhées. Les bactéries du côlon fermentent le lactose non digéré.
- a) Expliquer pourquoi le lactose non digéré n'est pas absorbé dans l'intestin grêle.
- b) Expliquer l'origine des symptômes.
- c) Proposer, en justifiant, deux solutions alimentaires ou médicales pour limiter ces symptômes.
Retour au début : un morceau de pain est découpé par l'amylase en glucose, qui traverse la paroi de l'intestin grêle puis circule dans le sang jusqu'à tes muscles. Le lait pose problème sans lactase, car le lactose reste trop gros pour être absorbé.
L'essentiel
-
La digestion transforme les grosses molécules des aliments en nutriments : amidon → glucose ; protéines → acides aminés ; lipides → acides gras et glycérol.
-
Ce découpage est réalisé par des enzymes, protéines spécifiques d'un type de molécule.
-
Une enzyme agit dans des conditions précises : pH (pepsine : pH 2 ; trypsine : pH 8) et température (optimum vers 37 °C, détruite par une chaleur excessive).
-
L'absorption est le passage des nutriments dans le sang et la lymphe à travers la paroi de l'intestin grêle, fine, plissée (villosités) et très vascularisée.
-
Glucose et acides aminés passent dans les capillaires sanguins ; la plupart des lipides passent par les vaisseaux lymphatiques.
-
Sans enzyme (lactase par exemple), le nutriment n'est pas absorbé et peut être fermenté dans le côlon.