Храносмилателната система на гръбначните животни е предназначена да улесни трансформацията на хранителните вещества в хранителните компоненти, които поддържат организмите.

Устна кухина

Устната кухина или устата е точката на навлизане на храната в храносмилателната система, илюстрирана на фигура 1. Консумираната храна се разбива на по-малки частици чрез дъвчене, дъвченето на зъбите. Всички бозайници имат зъби и могат да дъвчат храната си.

части

Фигура 1. Храносмилането на храната започва в (а) устната кухина. Храната се мастира от зъбите и се овлажнява от слюнката, отделяна от (с) слюнчените жлези. Ензимите в слюнката започват да усвояват нишестета и мазнините. С помощта на езика полученият болус се премества в хранопровода чрез поглъщане. (кредит: изменение на работата на Националния институт по рака)

Широкият химичен процес на храносмилане започва в устата. Докато храната се дъвче, слюнката, произведена от слюнчените жлези, се смесва с храната. Слюнката е воднисто вещество, произведено в устата на много животни. Има три основни жлези, които отделят слюнка - околоушната, субмандибуларната и сублингвалната. Слюнката съдържа слуз, която овлажнява храната и буферира pH на храната. Слюнката съдържа също имуноглобулини и лизозими, които имат антибактериално действие за намаляване на кариеса чрез инхибиране на растежа на някои бактерии.

Слюнката съдържа и ензим, наречен слюнна амилаза което започва процеса на превръщане на нишестета в храната в дизахарид, наречен малтоза. Друг ензим, наречен липаза се произвежда от клетките в езика. Липазите са клас ензими, които могат да разграждат триглицеридите. Езиковата липаза започва разграждането на мастните компоненти в храната.

Действието на дъвчене и омокряне, осигурено от зъбите и слюнката, подготвя храната в маса, наречена болус за преглъщане. Езикът помага при преглъщане - преместване на болуса от устата във фаринкса. Фаринксът се отваря към два канала: трахеята, която води до белите дробове, и хранопровода, който води към стомаха. Трахеята има отвор, наречен глотис, който е покрит от хрущялен клапан, наречен епиглотис. При поглъщане епиглотисът затваря глотиса и храната преминава в хранопровода, а не в трахеята. Тази подредба позволява храната да се пази от трахеята.

Хранопровода

Фигура 2. Хранопроводът прехвърля храна от устата към стомаха чрез перисталтични движения.

The хранопровода е тръбен орган, който свързва устата със стомаха. Дъвчената и омекотена храна преминава през хранопровода след поглъщане. Гладките мускули на хранопровода претърпяват серия от вълнообразни движения, наречени перисталтика които изтласкват храната към стомаха, както е показано на фигура 2. Перисталтичната вълна е еднопосочна - тя премества храната от устата към стомаха и обратното движение не е възможно. Перисталтичното движение на хранопровода е неволен рефлекс; то се извършва в отговор на акта на преглъщане.

Пръстеновиден мускул, наречен a сфинктер образува клапи в храносмилателната система. Гастро-езофагеалният сфинктер е разположен в стомашния край на хранопровода. В отговор на преглъщането и натиска, упражняван от болуса на храната, този сфинктер се отваря и болусът навлиза в стомаха. Когато няма преглъщане, този сфинктер се затваря и предотвратява пътуването на съдържанието на стомаха нагоре по хранопровода. Много животни имат истински сфинктер; при хората обаче няма истински сфинктер, но хранопроводът остава затворен, когато няма преглъщане. Киселинен рефлукс или „киселини в стомаха“ се появява, когато киселинните храносмилателни сокове излязат в хранопровода.

Стомах

Голяма част от храносмилането се случва в стомаха, както е показано на фигура 3. стомаха е торбест орган, който отделя стомашни храносмилателни сокове. РН в стомаха е между 1,5 и 2,5. Тази силно кисела среда е необходима за химичното разграждане на храната и извличането на хранителни вещества. Когато е празен, стомахът е доста малък орган; обаче, той може да се разшири до 20 пъти по-голям от размера си в покой, когато се напълни с храна. Тази характеристика е особено полезна за животни, които трябва да ядат, когато има храна.

Фигура 3. Човешкият стомах има изключително кисела среда, където по-голямата част от протеина се усвоява. (кредит: модификация на творбата на Мариана Руис Виляреал)

Практически въпрос

Кое от следните твърдения за храносмилателната система е невярно?

  1. Химусът е смес от храна и храносмилателни сокове, която се произвежда в стомаха.
  2. Храната навлиза в дебелото черво преди тънките черва.
  3. В тънките черва химусът се смесва с жлъчката, която емулгира мазнините.
  4. Стомахът е отделен от тънките черва от пилорния сфинктер.

При смилане на протеини и някои мазнини, лигавицата на стомаха трябва да бъде защитена от смилане от пепсин. Има две точки, които трябва да имате предвид, когато описвате как е защитена лигавицата на стомаха. Първо, както беше споменато по-рано, ензимът пепсин се синтезира в неактивна форма. Това защитава главните клетки, тъй като пепсиногенът няма същата ензимна функционалност като пепсина. Второ, стомахът има плътна лигавица, която предпазва подлежащата тъкан от действието на храносмилателните сокове. Когато тази слузна обвивка се разкъса, в стомаха могат да се образуват язви. Язвите са отворени рани в или върху орган, причинени от бактерии (Helicobacter pylori), когато лигавицата на лигавицата се разкъса и не успее да се реформира.

Тънко черво

Химусът се придвижва от стомаха към тънките черва. The тънко черво е органът, където смилането на протеини, мазнини и въглехидрати е завършено. Тънките черва са дълги тръбоподобни органи с силно сгъната повърхност, съдържащи пръстовидни издатини, наречени вили. Апикалната повърхност на всяка вилуса има много микроскопични издатини, наречени микровили. Тези структури, илюстрирани на фигура 4, са облицовани с епителни клетки от луминалната страна и позволяват хранителните вещества да се абсорбират от усвоената храна и да се абсорбират в кръвния поток от другата страна. Вълниците и микровилите, с многобройните си гънки, увеличават повърхността на червата и повишават ефективността на усвояване на хранителните вещества. Абсорбираните хранителни вещества в кръвта се пренасят в чернодробната портална вена, което води до черния дроб. Там черният дроб регулира разпределението на хранителните вещества в останалата част на тялото и премахва токсичните вещества, включително наркотици, алкохол и някои патогени.

Фигура 4. Вълните са гънки на лигавицата на тънките черва, които увеличават повърхността, за да улеснят усвояването на хранителните вещества.

Практически въпрос

Кое от следните твърдения за тънките черва е невярно?

  1. Абсорбиращите клетки, които покриват тънките черва, имат микровили, малки издатини, които увеличават повърхността и помагат за усвояването на храната.
  2. Вътрешността на тънките черва има много гънки, наречени власинки.
  3. Микровили са облицовани с кръвоносни съдове, както и лимфни съдове.
  4. Вътрешността на тънките черва се нарича лумен.

Тънките черва на човека са с дължина над 6 метра и са разделени на три части: дванадесетопръстника, йеюнума и илеума. "С-образната", фиксирана част на тънките черва се нарича дванадесетопръстника и е показано на Фигура 3. Дуоденумът е отделен от стомаха чрез пилоричния сфинктер, който се отваря, за да позволи химусът да се премести от стомаха към дванадесетопръстника. В дванадесетопръстника химусът се смесва с панкреатични сокове в алкален разтвор, богат на бикарбонат, който неутрализира киселинността на химуса и действа като буфер. Панкреатичните сокове също съдържат няколко храносмилателни ензима. Храносмилателните сокове от панкреаса, черния дроб и жлъчния мехур, както и от клетките на жлезите на самата чревна стена, навлизат в дванадесетопръстника. Жлъчка се произвежда в черния дроб и се съхранява и концентрира в жлъчния мехур. Жлъчката съдържа жлъчни соли, които емулгират липидите, докато панкреасът произвежда ензими, които катаболизират нишестета, дизахаридите, протеините и мазнините. Тези храносмилателни сокове разграждат хранителните частици в химуса до глюкоза, триглицериди и аминокиселини. Известно химическо смилане на храната се извършва в дванадесетопръстника. Абсорбцията на мастни киселини се осъществява и в дванадесетопръстника.

Втората част на тънките черва се нарича йеюнум, показано на Фигура 3. Тук хидролизата на хранителните вещества продължава, докато по-голямата част от въглехидратите и аминокиселините се абсорбират през чревната лигавица. Основната част от химическото храносмилане и усвояването на хранителни вещества се извършва в йеюнума.

The илеум, също илюстрирано на Фигура 3 е последната част на тънките черва и тук жлъчните соли и витамините се абсорбират в кръвния поток. Несмлената храна се изпраща в дебелото черво от илеума чрез перисталтични движения на мускула. Илеумът завършва и дебелото черво започва от илеоцекалната клапа. Червеобразният, „червееподобен” апендикс се намира в илеоцекалната клапа. Апендиксът на хората не отделя ензими и има незначителна роля в имунитета.

Дебело черво

Фигура 5. Дебелото черво абсорбира водата от несмляна храна и съхранява отпадъчния материал, докато не се елиминира.

The дебело черво, илюстрирано на Фигура 5, реабсорбира водата от несмляния хранителен материал и обработва отпадъчния материал. Дебелото черво на човека е много по-малко по дължина в сравнение с тънкото черво, но по-голямо в диаметър. Той има три части: цекум, дебело черво и ректума. Цекумът свързва илеума с дебелото черво и е приемната торбичка за отпадъчните вещества. Дебелото черво е дом на много бактерии или „чревна флора“, които подпомагат храносмилателните процеси. Дебелото черво може да бъде разделено на четири области, възходящо дебело черво, напречно дебело черво, низходящо дебело черво и сигмоидно дебело черво. Основните функции на дебелото черво са да извлича водата и минералните соли от несмляна храна и да съхранява отпадъчните материали. Месоядните бозайници имат по-късо дебело черво в сравнение с тревопасните бозайници поради диетата си.

Ректум и анус

The ректума е крайният край на дебелото черво, както е показано на Фигура 5. Основната роля на ректума е да съхранява изпражненията до дефекация. Фекалиите се задвижват с помощта на перисталтични движения по време на елиминирането. The анус е отвор в далечния край на храносмилателния тракт и е изходната точка за отпадъчния материал. Два сфинктера между ректума и ануса контролират елиминирането: вътрешният сфинктер е неволен, а външният сфинктер е доброволен.

Аксесоарни органи

Обсъдените по-горе органи са органите на храносмилателния тракт, през които преминава храната. Аксесоарните органи са органи, които добавят секрети (ензими), които катаболизират храната до хранителни вещества. Аксесоарните органи включват слюнчените жлези, черния дроб, панкреаса и жлъчния мехур. Черният дроб, панкреасът и жлъчният мехур се регулират от хормони в отговор на консумираната храна.

The черен дроб е най-големият вътрешен орган при хората и играе много важна роля в храносмилането на мазнините и детоксикацията на кръвта. Черният дроб произвежда жлъчка, храносмилателен сок, който е необходим за разграждането на мастните компоненти на храната в дванадесетопръстника. Черният дроб също обработва витамините и мазнините и синтезира много плазмени протеини.

The панкреас е друга важна жлеза, която отделя храносмилателни сокове. Химусът, произведен от стомаха, има силно киселинен характер; панкреатичните сокове съдържат високи нива на бикарбонат, алкал, който неутрализира киселия химус. Освен това, панкреатичните сокове съдържат голямо разнообразие от ензими, които са необходими за храносмилането на протеини и въглехидрати.

The жлъчен мехур е малък орган, който подпомага черния дроб, като съхранява жлъчка и концентрира жлъчни соли. Когато химусът, съдържащ мастни киселини, навлезе в дванадесетопръстника, жлъчката се отделя от жлъчния мехур в дванадесетопръстника.

Накратко: Части от храносмилателната система

Много органи работят заедно, за да смилат храната и да абсорбират хранителни вещества. Устата е точката на поглъщане и мястото, където започва както механичното, така и химическото разграждане на храната. Слюнката съдържа ензим, наречен амилаза, който разгражда въглехидратите. Хранителният болус пътува през хранопровода чрез перисталтични движения до стомаха. Стомахът има изключително кисела среда. Ензим, наречен пепсин, усвоява протеина в стомаха. По-нататъшното храносмилане и усвояване се извършва в тънките черва. Дебелото черво абсорбира вода от несмляната храна и съхранява отпадъците до елиминирането.