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Os monômeros, moléculas simples resultantes do processo de digestão química, são absorvidas pela membrana do eptélio ao longo do intestino delgado.

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Açúcares simples, como a glicose, são absorvidos através de uma proteína de membrana que leva a molécula de açúcar em conjunto com o íon Na+ para o interior da célula epitelial do intestino delgado. Na célula a enzima Na+/K+ ATPase bombeia constantemente íons de Na+ para fora da célula, enquanto a glicose sofre o processo de difusão facilitada onde irá resultar na chegada na circulação sanguínea.

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A Digestão química ocorre através da ação de enzimas digestivas que hidrolisam as macromoléculas do alimento (como proteínas, amido e lipídeos), quebrando-as em moléculas menores (como aminoácidos, açúcares simples e ácidos graxos) passíveis de serem absorvidas através da membrana das células do TGI

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A digestão química dos alimentos tem início na cavidade oral, onde a amilase secretada pelas glândulas salivares hidrolisa moléculas de amido em oligossacarídeos como maltase e maltotriose.

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No estômago a pepsina, que é muito ativa em pH ácido do estômago, é produzida pelas células principais que revestem o estômago e hidrolisa proteínas que contenham os aminoácidos leucina ou fenilalanina ou triptofano ou tirosina.

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Absorção de nutrientes obtidos na digestão de alimentos que asseguram a manutenção dos processos vitais do organismo;

Transformação das macromoléculas alimentares ingeridas (proteínas, carboidratos, etc) em moléculas de tamanhos e formas apropriados para serem absorvidas;

Transporte de alimentos digeridos, água e sais minerais através dos capilares sanguíneos presentes na mucosa do intestino;

Eliminação de resíduos alimentares não digeridos e não absorvidos em conjunto com restos de células descamadas do trato gastro intestinal e substâncias secretadas na luz do intestino.

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O alimento é levado através da faringe e esôfago até o estômago. Este deslocamento depende dos movimentos peristálticos, resultante da contração alternada de camadas de musculatura longitudinal e circular que envolvem todo o TGI. O peristaltismo pode ser propulsivo como é o caso do esôfago, ou segmentado como no estômago.

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O alimento sofre inicialmente um tratamento mecânico, a mastigação, por um conjunto de dentes adaptados para uma forte ação cortante (os incisivos) e trituradora (os molares). A mastigação é importante para reduzir o tamanho das partículas do alimento, aumentando a área superficial para uma posterior ação enzimática e evitando possíveis escoriações do TGI. No caso de frutas e vegetais crus, a mastigação é extremamente importante para quebrar a parede de celulose das células vegetais, disponibilizando assim os nutrientes destes alimentos.

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Células epiteliais
São especializadas, em diferentes partes do sistema GI, na secreção ou na absorção.

Muscular da mucosa
Sua contração provoca a mudança da área de superfície para a secreção ou absorção.

Músculo circular
Sua contração causa diminuição do diâmetro do lúmen do sistema GI.

Músculo longitudinal
Sua contração provoca encurtamento de um segmento do sistema GI.

Plexo submucoso (plexo de Meissner) e plexo mioentérico (plexo de Auerbach)
Compõem o sistema nervoso entérico do GI Integram e coordenam as funções de motilidade, secretora e endócrina do sistema GI.

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Enquanto isso os ácidos graxos, glicerol, colesterol e outros produtos da quebra dos lipídeos, que possuem característica hidrofóbica, o que permite a essas moléculas atravessarem a membrana das células epiteliais do intestino delgado por difusão simples.
Dentro da célula o ácido graxo e o glicerol são convertidos em triacilglicerol. Estas moléculas formam micelas mistas com outros lipídeos que serão secretadas por exocitose para o espaço intersticial e se incorporam aos vasos linfáticos.

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Os movimentos peristálticos e o relaxamento do piloro vão carregando o bolo alimentar, através do duodeno, para o intestino delgado. Nesta etapa a digestão química prossegue sob a ação de várias enzimas onde:
Lipases - quebra moléculas de lipídeos em glicerol e ácidos graxos;
Proteinases - quebram proteínas em oligopeptídeos;
Amilase pancreática - quebra amido em oligossacarídeos.
Na Fase final da digestão química, que ocorre no intestino delgado, o resultado será moléculas simples já próximo dos locais de absorção.