MCAT的消化和排泄系统:你需要知道的一切

学习有关消化和排泄系统的关键MCAT概念,并练习问题和答案

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(注:本指南是我们的一部分称MCAT生物学系列)。

表的内容

第一部分:消化和排泄系统的介绍

第二部分:消化系统

一)胃肠道解剖

b)附属器官

c)酶解吸收

第三部分:排泄系统

一)排尿

b)肾元

c)内分泌控制

第四部分:高收益条款

第五部分:基于短文的问题和答案

第6部分:独立的问题和答案

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第一部分:消化和排泄系统的介绍

身体运转和维持体内平衡需要能量。我们的身体是如何吸收它需要的营养和排泄它产生的废物的?

消化系统和排泄系统一起工作,把我们吃的食物分解成可吸收的营养物质,排出废物。MCAT的大量生物学问题直接涵盖了本指南中描述的内容,包括肾脏的结构和功能。对这些系统有透彻的了解对你现在和将来的医疗事业都是一个绝对的优势。

在本指南中,你会发现几个粗体对理解和回忆很重要的术语。在本指南的最后,你还会发现一些mct风格的问题,可以用来测试你的知识。

让我们开始吧!

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第二部分:消化系统

一)胃肠道解剖

消化道是一个长管状结构,贯穿人体的整个躯干和腹部。食物从口腔进入消化道要经过一系列的消化步骤,有用的营养物质被吸收到血液中,而未被吸收的营养物质则作为废物排出体外。

信不信由你,消化从嘴开始。嘴负责机械和化学消化食物。咀嚼咀嚼是口腔机械消化的主要方法。机械消化导致大颗粒食物分解成更小的碎片,增加了总表面积。增加的表面积有助于唾液酶进行化学消化。口腔的唾液腺产生酶,称为唾液淀粉酶唾液脂肪酶,它开始分解食物中糖和脂类的化学键。由于食物不会在嘴里停留很长时间,消化的程度是相当有限的,但会沿着消化道继续前进。

图:消化道解剖图。

图:消化道解剖图。

在吞咽准备过程中,舌头会把食物卷成球状丸。然后药丸被移动到口咽,在那里肌肉将药丸推出口腔。

在吞咽过程中,食物通过咽,呼吸系统和消化系统共用的管状结构。为了防止食物进入肺部,一种被称为会厌自动关闭喉头的开口。这样一来,食物就可以安全地从咽进入食道。

食道连接嘴巴和胃,有两个括约肌:食管上括约肌和食管下括约肌。(回想一下,括约肌只是一种环形肌肉,可以通过收缩来打开和关闭。)这些括约肌分别调节食物进入食道和胃。

也许令人惊讶的是,人类对食道缺乏自主控制。只有食道的上三分之一是由骨骼肌组成的,骨骼肌使我们能够吞咽食物。我们的食物通过占据食道其余部分的平滑肌产生的波状运动沿食道向下移动。这个运动被称为蠕动.这一运动是由与药丸混合的唾液的存在来辅助的,这是作为润滑剂的附加功能。

当我们的食物顺着食道移动,最终到达胃。的是食物化学消化发生的地方。胃内膜的几个腺体分泌酸性化学物质和其他酶来启动化学消化。

  • 氢离子分泌的壁细胞在胃内。

  • 胃蛋白酶原分泌的首席细胞在胃内。胃蛋白酶原是一种酶原,是胃蛋白酶酶的一种非活性形式,必须与氢离子裂解才能成为活性胃蛋白酶。

  • 胃蛋白酶,胃蛋白酶原的激活形式,负责将蛋白质分解成氨基酸。

  • 胃泌激素由幽门腺内的g细胞分泌。胃泌素刺激盐酸(HCl)的分泌。胃中含有大量盐酸,产生酸性环境。

  • 粘液由杯状细胞分泌。这种粘液保护胃粘膜,防止高酸性环境损害胃本身。

胃腺中主要细胞和壁细胞在一起。在胃周围肌肉的机械搅动的帮助下,胃里分泌的酶和酸将食物消化成食糜。食糜是食物和消化酶的一种粘稠的、不均匀的混合物,在小肠中进一步消化和吸收。

由此产生的食糜进入小肠。小肠负责消化和吸收营养物质。小肠由三个顺序不同的部分组成:十二指肠、空肠和回肠。副器官胰腺分泌的碱性汁液进入十二指肠,中和来自胃的高酸性物质。食糜最初通过十二指肠,在十二指肠食糜的存在引发了许多酶的释放,这些酶将在本指南的后面讨论。当食物通过消化道时,这些酶进行大部分的化学消化。

食糜经过十二指肠后,进入空肠和回肠吸收。这些地区的特点是微绒毛这是一种手指状的小结构,可以增加肠道的表面积,促进吸收。在这里,消化混合物中的营养物质被上皮细胞吸收并运输到毛细血管中使用。大多数非疏水的小分子,如水、单糖、大多数维生素和氨基酸,通过促进扩散和二次主动运输进入上皮细胞,然后进入毛细血管,简单地被吸收。

对于疏水分子,包括脂溶性维生素K, A, D和E,特殊结构称为乳糜管它们的存在是为了让这些分子进入淋巴系统,最终进入左锁骨下静脉。要了解更多关于脂肪吸收和消化的信息,请参阅我们关于脂肪和氨基酸代谢的指南。

最后,经过小肠后,混合物进入大肠。大多数营养物质,如氨基酸、碳水化合物和维生素,都在小肠中被吸收了。

大肠负责吸收水分和剩余的盐分。它还包含肠道菌群,在穿过大肠后,唯一剩下的物质就是废物,它们被整合成粪便物质。

粪便储存在大肠的最后一段。当身体准备排泄废物时,它就会被推进直肠然后从肛门括约肌。

物质通过消化道的运动和蠕动在很大程度上受机体的控制肠神经系统:自主神经系统的一个分支。肠神经系统中的神经末梢使消化道平滑肌的部分衰弱,从而控制食物通过身体时的消化速度。

b)附属器官

虽然这些附属器官不构成管状消化道的任何部分,但肝脏、胆囊和胰腺是帮助化学消化的重要附属器官。

位于腹部右上象限在帮助消化方面起着许多重要的作用。肝脏最重要的功能之一就是产生胆汁。胆汁胆红素是由不同的盐、胆固醇和胆红素组成的混合物。

除了胆汁,肝脏还会产生蛋白质白蛋白它有助于在我们的血液中运输各种激素。肝脏还负责处理和过滤血液中的毒素,并储存或创造能量存储。这是通过去除多余的营养物质以糖原和三酰甘油的形式储存,或者通过糖异生和糖原分解的代谢过程提供更多的能量。(有关这些过程的更多信息,请参阅我们的碳水化合物代谢指南。)

在肝脏下面是胆囊.作为储存胆汁的部位,胆囊的主要功能是在有信号时将胆汁排泄到小肠。缩胆囊素是一种肽类激素,它向胆囊发出排出胆汁的信号。胆汁有助于乳化脂肪。注意,这种乳化不是化学消化。相反,它有助于消化液中含水的极性环境中油质非极性脂肪的混合。

胰腺分泌消化碳水化合物、蛋白质和脂类的酶。具体来说,胰腺分泌胰淀粉酶、胰肽酶和胰脂肪酶,它们通过胰腺的导管系统进入十二指肠。这些酶的产生和分泌是由细胞促进的腺泡的细胞。

每一个附属器官都被认为是外分泌在自然界中。与向身体内部分泌物质的内分泌器官不同,外分泌腺向身体外部分泌物质。汗腺和皮脂腺被认为是外分泌腺,因为它们向皮肤分泌物质。肝脏、胆囊和胰腺被认为是外分泌体,因为它们向消化道分泌物质,通过我们吃的食物与外部世界的元素相互作用。

胰腺的独特之处在于它同时具有外分泌和内分泌功能。除了分泌消化液,胰腺还分泌胰岛素来控制血糖水平。胰岛素的产生只是胰腺工作的一小部分。有关胰腺内分泌功能的更多信息,请参阅我们的内分泌系统指南。

c)酶解吸收

酶在消化中起着很大的作用。在胃里,胃蛋白酶帮助分解氨基酸键,增加食物的表面积。为了完成酶的消化,更多的酶在十二指肠的辅助器官的帮助下被释放。我们将简要介绍这些酶。

回想一下,十二指肠充满了酶,有助于消化食糜。小肠酶有助于将碳水化合物链分解成身体可以吸收的单体。下面是一些刷子边酶的例子二糖酶,如麦芽糖酶、乳糖酶和蔗糖酶。这些酶将麦芽糖、乳糖和蔗糖分解成单体。随着二糖酶,肽酶是用来分解蛋白质的。二肽酶负责分解二肽,而氨基肽酶则去除肽链的n端。

可以说,十二指肠中最重要的酶是肠肽酶。肠激酶是一种多肽酶,它将不活跃的酶原,胰蛋白酶原,裂解成胰蛋白酶。胰蛋白酶是激活胰酶的关键,胰酶被释放到十二指肠。

除了酶,十二指肠中还有两种重要的激素在起作用:分泌素和胆囊收缩素。分泌素和胆囊收缩素都是对食糜的反应而分泌的。这些激素有助于释放胆囊和胰腺中所含的胆汁和酶。没有这些激素,胰淀粉酶(负责将多糖消化成双糖)、胰肽酶(胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶A和B,它们都负责分解蛋白质)和胰脂肪酶(负责分解脂肪)等酶就不会分泌出来。

酶/酶类/激素
消化
函数
胃蛋白酶
蛋白质
分解氨基酸之间的键
胃泌激素
蛋白质
模拟盐酸的分泌
肽酶
蛋白质
分解蛋白质
二肽酶
蛋白质
将二肽分解成单体
氨肽酶
蛋白质
从肽序列中去除n端
胰凝乳蛋白酶
羧肽酶A和B
蛋白质
分解蛋白质
唾液淀粉酶
胰淀粉酶
碳水化合物
将多糖分解成双糖
二糖酶
碳水化合物
将双糖分解成单体
胰脂肪酶
脂肪
把脂质分解成脂肪酸
胆汁
脂肪
乳化脂质

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第三部分:排泄系统

一)排尿

我们的身体是如何产生尿液的?尿液在肾脏中通过三个主要步骤产生:过滤、分泌和吸收。这些步骤都发生在一个叫做肾元肾脏的一个工作单位。在你的每个肾脏中可能有多达100万个肾元!

过滤是产生尿液的第一步。当毛细血管与肾元相遇时,部分液体通过肾元的第一部分,即鲍曼囊结构。流体的运动是由相互竞争的流体静力学压力和海洋压力决定的也就是星形力。通过鲍曼胶囊的液体来自我们的血液,含有分子的混合物,包括水和必须被身体回收的营养物质,以及可溶性氮废物,如尿素。

过滤是产生尿液的起始液体。过滤的液体量取决于过滤时我们身体的需要。如果我们体内水分充足,就会有更多的液体被过滤,但如果血液中可获得的水分较少,肾元就会在维持体内平衡方面遇到困难。

分泌是尿液产生的下一步。尿液的功能是清除身体不需要的废物和多余的营养物质,如蛋白质、糖和尿素。我们的肾脏能够分泌我们身体不需要的多余营养和废物,直接进入肾元,在那里液体将成为尿液。

吸收是产生尿液的最后一步。营养素,如葡萄糖和维生素,或被分泌或过滤到尿液中的水,被肾脏重新吸收以维持体内平衡。如果我们的身体拥有超过足够的营养,吸收可能就没有必要了。然而,在营养不良或饥饿状态下,吸收就变得至关重要。

这三个阶段的最终产物是尿液,它是一种含有废物和多余营养物质的过滤液体的集合。事实上,尿液的产生要复杂得多,并且很大程度上取决于肾元本身的结构。

b)肾元

肾元的功能高度依赖于它的结构。乍一看,肾元的结构可能是压倒性的。然而,您很快就会了解到,每个部分执行高度相关的功能。

图:肾元解剖图

图:肾元解剖图

肾元开始于肾小球囊,一种杯状结构,从容器中收集液体滤液肾小球(液体被排出的血管的集合)。液体进入鲍曼囊的过程依赖于燕八哥的部队,或竞争的流体静力学和肿瘤压力。肾小球内的血压远高于鲍曼囊,导致液体想要进入血管。然而,肾小球内液体的静水压力高于鲍曼包膜的相对静水压力。因为静水压力比相对的糖压力高得多,液体进入鲍曼囊。

从鲍曼的胶囊中,液体进入近曲小管。近曲小管是人体吸收葡萄糖、盐、维生素、氨基酸和水等营养物质的第一个部位。尿素、氢离子和钾离子继续通过小管。

滤液通过近曲小管后进入Henle袢。的亨利循环有两个明显的部分:下降和上升的肢体。的亨利的下降循环对水的吸收是渗透的,对离子的吸收是不渗透的。事实上,随着循环深入肾脏,水分吸收增加,组织变得高渗。的亨利的上行循环和下降回路完全不同。而不是水的渗透,上升环路是只有盐的渗透。这个上升的循环为身体提供了另一个机会来吸收它可能需要的任何盐。

在亨利循环中,水被吸收到直肠血管中,一系列毛细血管缠绕在发夹状循环中。这种吸收以惊人的效率发生,多亏了逆流交换系统。逆流交换系统依靠相对的浓度梯度通过亨勒循环和直肠血管中的血液,这使得水以更高的速率离开亨勒下降循环,因为直肠血管中的离子浓度增加。相反的流动方向维持在下降肢体附近的高渗状态,允许肾脏有效地吸收水分。

Henle循环后,越来越浓的滤液通过远端曲小管。的远曲管是钠吸收的另一个部位。当钠被吸收时,水也随之被吸收,从而减少了尿液的排出量。远曲管的钠通透性受醛固酮激素的控制。醛固酮和另一种激素,抗利尿激素,也控制水在收集管的吸收。的收集管是肾元吸收水分的最后机会。肾元末端剩余的滤液是浓缩的尿液,充满了需要排泄的废物和多余的营养物质。

来自多个肾单位集合管的滤液将合并形成输尿管,输尿管将尿液从双肾输送到膀胱。尿液储存在膀胱中,直到通过尿道成功排出。

每个肾元的绝大部分长度都位于髓质,或肾脏的内部部分。肾髓质周围有皮层,它容纳了每个肾元的肾小球。肾脏的最外层被称为肾肾胶囊,保护层保护器官免受创伤性损伤的厚的纤维状覆盖物

c)内分泌控制

维持人体内环境的稳定是身体系统之间许多复杂相互作用的结果。因此,我们预计其他身体系统会影响和依赖排泄系统。内分泌系统就是这样一个系统。醛固酮和抗利尿激素这两种激素在平衡水和离子吸收方面发挥着尤为重要的作用。

醛固酮肾上腺素是肾上腺皮质分泌的类固醇激素。肾素-血管紧张素途径的功能是刺激醛固酮释放。肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)对血压下降有反应。

  • 降低血压会刺激肾脏释放肾素从球旁细胞。肾素是一种将血管紧张素原裂解为血管紧张素I的酶。

  • 血管紧张素I转化为血管紧张素II。血管紧张素II是刺激醛固酮释放的关键分子。

  • 醛固酮作用于远曲管和集管,增加其钠吸收和随后的水吸收以及钾、氢离子排泄。

  • 醛固酮间接地增加了水分的吸收,增加了血液中水分的含量。升高血容量,血压随之升高。

抗利尿激素(ADH)是相似的,但它的作用和激活遵循一个简单得多的机制。抗利尿激素是垂体后叶对高血渗反应而分泌的一种肽激素。抗利尿激素会向身体发出信号,让身体吸收更多的水分,以降低血液渗透压。它的作用是针对收集管的。因此,收集管对水的渗透性更强,更多的水从尿液中被重新吸收。

肾脏还可以调节血液的pH值。血液的pH值必须得到调节。如果血液太酸或太碱,就会对我们的身体产生负面影响。回想一下,呼吸系统是通过碳酸氢盐缓冲系统来实现这一功能的:

图:碳酸氢盐缓冲系统。

图:碳酸氢盐缓冲系统。

排泄系统通过指示身体排泄或吸收什么分子来帮助控制。如果血液的pH值过低,排泄系统会重新吸收碳酸氢盐,排出氢离子。同样,如果血液的pH值过高,排泄系统在排泄碳酸氢盐的同时会重新吸收氢离子。由于排泄系统可以控制这两种分子的水平,它在维持血液稳态方面发挥着独特的作用。

因此,肾脏在维持整个身体的体内平衡方面起着重要的作用。通过选择性地过滤或保留体内的分子,肾脏也在发挥作用渗透调节,维持体内适当的电解质浓度。渗透调节是通过选择性地重新吸收初级溶质,水,以及保留或排泄溶质,如氨基酸,葡萄糖和其他盐离子来实现的。

关于作者

Vikram肖是Shemmassian学术咨询公司辅导服务的负责人。金宝搏官网他取得了完美的MCAT成绩(528分),并带来了多年的专业辅导经验,帮助我们的学生最大限度地提高他们的考试成绩。

确认:南丹•帕特尔

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第四部分:高收益条款

机械消化:导致大颗粒食物分解成更小的碎片,而不会破坏化学键

会厌:咽片在吞咽时闭合喉口的片状结构

蠕动:由平滑肌产生的帮助运动的波状运动

食糜:食物和消化酶的浓稠的、不均匀的混合物,离开胃,在小肠中进一步消化和吸收

微绒毛:指状小结构,增加肠道表面积,促进吸收

脂溶性维生素:维生素K A D和E

乳糜管:延伸到小肠并吸收疏水性营养物质的淋巴系统的盲末梢

胆汁:由不同的盐、胆固醇和胆红素组成的混合物,用于乳化脂肪

胆囊:小肠一种副器官,主要功能是将胆汁储存和排泄到小肠中

腺泡的细胞:胰胰淀粉酶、胰肽酶和胰脂肪酶的十二指肠细胞类型

肾元:肾脏的一个工作单位

逆流交换系统:由Henle和vasa recta循环产生的水和离子浓度的相反梯度,创造了一个有效的水和离子再吸收系统

醛固酮:低血压时肾上腺皮质分泌的类固醇激素

抗利尿激素(ADH):脑下垂体后叶对高血渗反应而分泌的一种肽激素

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第五部分:基于短文的问题和答案

医生正在检查一名抱怨疲劳、排尿减少和恶心的病人。全面的体检显示没有任何可能导致患者症状的身体创伤或疾病的迹象。病人的血检显示钾离子和氢离子水平略有升高。病人坚持说,他们在过去的几天里吃得足够多,每天喝12杯水。病人的尿样呈暗黄色。

医生怀疑内分泌失调,要求进行几次诊断性检查。结果显示病人的肾上腺皮质分泌出异常高水平的矿皮质激素。

问题1:血液中氢离子浓度升高的一个潜在后果是什么?

A)降低血压

B)血压升高

C)血液pH值增加

D)血液pH值下降

问题2:为什么病人的尿液可能是暗黄色的?

A,病人摄入了黄色色素。

B)病人的水分充足。

C,病人的身体正在吸收水分,集中尿液。

D,病人的身体正在排泄离子以保存水分。

问题3:肾元的哪一部分最直接地受到内分泌功能障碍的影响?

A)鲍曼胶囊,因为肾上腺皮质分泌抗利尿激素促进液体过滤

B)亨利循环,因为肾上腺皮质分泌抗利尿激素促进液体过滤

C)远曲管,因为肾上腺皮质分泌醛固酮促进水分吸收

D)收集管,因为肾上腺皮质分泌抗利尿激素促进水分吸收

问题4:由于肾上腺功能失常,下列哪项也会被观察到?

一)视力下降

B)呼吸频率降低

C)副交感神经系统活动增加

D)交感神经系统活动增加


问题5:这个病人的一个可行的治疗疗程是什么?

A)为病人提供更多的液体

B)注射抗体与肾上腺皮质分泌的激素结合

C)服用抗利尿激素

D,病人不能被治疗


回答基于短文的问题

1.选项D是正确的。血液中氢离子水平的增加导致酸性环境的增加,从而导致血液pH值的降低(选择D是正确的)。越来越基本的环境导致血液pH值增加(选择C是错误的)。血液中氢离子的浓度不能直接影响血压(A、B选项不正确)。

2.选项C是正确的。暗黄色的尿液是由于肾脏大量水的重吸收而导致尿液浓缩的标志(选择C是正确的)。文章中说病人已经喝了大量的水(选项B是错误的)。没有证据表明黄色是由于染料摄入所致(选择A是错误的)。水倾向于“跟随”离子的流动。如果离子被排出体外,水也会随之排出,从而阻止人体保存离子(选择D是错误的)。

3.选项C是正确的。回想一下,肾上腺皮质分泌醛固酮,这被认为是一种矿物皮质激素。醛固酮作用于远曲管和集管,促进吸水(选择C正确)。可以排除选项A和B。肾上腺皮质分泌醛固酮而不是抗利尿激素,它是由脑垂体后叶产生的(选择D是错误的)。

4.选项D是正确的。除了醛固酮,肾上腺还负责分泌去甲肾上腺素和肾上腺素。这两种激素都参与了战斗或逃跑反应,或交感神经系统的刺激(选择D是正确的)。

5.选项B是正确的。由于肾上腺皮质分泌的醛固酮增多,病人的肾脏不断吸收水分。解决这一问题的一个方法是抑制醛固酮的结合和促进水潴留。最好的方法是通过抗体阻止醛固酮的结合来中和醛固酮(选择B是正确的)。为患者提供更多的液体或使用抗利尿激素会增加患者的水潴留,而没有解决水潴留的根本原因(选择A和C是不正确的)。

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第6部分:独立的问题和答案

问题1:下列哪个器官产生胆汁?

一)肝

B)胃

C)胰腺

D)胆囊

问题2:机械消化在哪里发生,如何发生,为什么它很重要?

A)胃经胃蛋白酶;把食物分解成可以被吸收的营养物质

B)咀嚼口;增加食物的表面积,便于消化

C)食管经蠕动;为化学消化准备食物

D)小肠经酶消化;增加食物的表面积,便于消化

问题3:下面哪个选项是肝脏的主要功能是什么?

A)过滤有毒物质,如氨

B)糖原分解和糖异生

C)从血液中去除尿素

D)白蛋白生产

问题4:医生正在研究一个有消化不良迹象的病人。检查显示,病人食糜中的许多碳水化合物、蛋白质和脂类在经过十二指肠后没有被消化。下列哪项可能是问题的原因?

A)不完全的机械消化

B)胰岛素产生的胰腺功能障碍

C)胃蛋白酶过度消化

D)肠肽酶分泌失败

问题5:人体对维生素和矿物质的吸收是如何变化的?

A)所有类型的营养物质都被吸收进血液

B)所有类型的营养物质都被淋巴系统吸收

C)维生素K通过乳糜管吸收,维生素C通过微绒毛吸收

D)维生素B通过乳糜管吸收,维生素E通过微绒毛吸收


回答关键的独立问题

1.答案A是正确的。肝脏是产生胆汁的消化道副器官(选择A是正确的)。胆囊是一个小的囊状结构,负责储存和分泌胆汁,但对胆汁的产生没有显著影响(选择D是错误的)。胃和胰腺会释放一组不同的酶来促进化学消化(选项B和C是错误的)。

2.选项B是正确的。机械消化主要发生在口腔内(选项B是正确的)。胃里由于翻腾而发生少量的机械消化;然而,胃的主要作用是贡献胃液和创造半流体食糜(选择A是错误的)。

3.选项C是正确的。肝脏在人体中起着许多重要的作用。肝脏会过滤血流中的许多毒素(选择A是错误的)。然而,肾元负责从体内过滤尿素(选择C是正确的)。肝脏还负责通过糖原分解和糖异生来维持营养,以及产生白蛋白(选择B和D是错误的)。

4.选项D是正确的。食糜中碳水化合物、蛋白质和脂质的完全消化依赖于胰酶(选择D是正确的)。胰腺负责胰岛素的产生,但胰岛素不参与细胞外营养消化(选择B是错误的)。胰酶的分泌和十二指肠的活化依赖于胰蛋白酶的活性。胰蛋白酶是由肠肽酶激活的。因此,肠肽酶分泌的失败将阻止胰腺酶的功能,产生上述症状。

5.选项C是正确的。亲水性营养素很容易进入血液,而疏水性营养素必须走一条特殊的路径。脂溶性维生素K、A、D和E必须通过乳糜管吸收并进入淋巴系统(选择C是正确的)。其他所有维生素,包括维生素C和维生素B,都是亲水的,可以通过微绒毛直接吸收到血液中(选择D是错误的)。