Budowa i funkcje układu pokarmowego

Ze względu na wielkość cząsteczek i ich skomplikowaną budowę, większość składników pokarmowych zawartych w pożywieniu nie może, być wykorzystana przez organizm w formie, w której została pobrana.

Składniki te muszą zostać przekształcone w substancje drobnocząsteczkowe, które łatwo przenikają przez błony komórkowe.
Procesy fizycznej i chemicznej obróbki pokarmu są nazywane trawieniem i zachodzą w świetle przewodu pokarmowego.

obróbka fizyczna to żucie, mieszanie, połykanie i przesuwanie treści pokarmowej.
trawienie chemiczne polega na enzymatycznym rozkładzie wewnątrzcząsteczkowych wiązań chemicznych i uzyskaniu związków przyswajalnych przez organizm.

W wyniku tych przemian węglowodany zostają rozłożone na cukry proste (głównie glukozę i fruktozę), białka na aminokwasy, a tłuszcze na glicerol i kawasy tłuszczowe.

Budowa układu pokarmowego

Układ pokarmowy człowieka tworzą przewód pokarmowy oraz gruczoły trawienne - ślinianki, wątroba i trzustka. W przewodzie pokarmowym wyróżnia się kilka odcinków. Są to : jama ustna, gardło, przełyk, żołądek, jelito cienkie i jelito grube.

Mimo różnic w budowie poszczególnych odcinków, ściana przewodu pokarmowego składa się z czterech warstw. Błonę śluzową tworzą komórki nabłonkowe, wydzielające ochronny śluz. Błona podśluzowa to warstwa tkanki łącznej, zawierająca naczynia krwionośne i limfatyczne oraz włókna nerwowe. Błona mięśniowa składa się z dwóch warstw mięśni gładkich, których skurcze powodują przesuwanie się treści pokarmowej i jej mieszanie z enzymami trawiennymi. Leżącymi najbardziej na zewnątrz łącznotkankowa błona surowicza (otrzewna) ochrania przewód pokarmowy i oddziela go od innych narządów.

Jama ustna

Pierwszym odcinkiem przewodu pokarmowego jest jama ustna. W jej obrębie, na łukach zębowych szczęk i żuchwy, znajdują się zęby. Ich zadaniem jest chwytanie oraz rozdrabnianie pokarmu. Podzielony na drobne części pokarm ma większą powierzchnię kontaktu z enzymami, co ułatwia jego trawienie.

Każdy ząb składa się z korony, szyjki i korzenia.

U człowieka występują dwie generacje zębów : zęby mleczne i zęby stałe. W skład uzębienia mlecznego wchodzi 20 zębów, które mają kształt zbliżony do zębów stałych. W uzębieniu mlecznym nie ma zębów przedtrzonowych i jednego rodzaju zębów trzonowych. Wymiana zachodzi stopniowo między 6. a 12. rokiem życia.

Na dnie jamy ustnej leży język. Umożliwia on formowanie kęsów, a także ich połykanie. Na grzbietowej części języka znajdują się liczbę brodawki odbierające wrażenia dotykowe i smakowe.

Do jamy ustnej uchodzą przewody trzech par dużych gruczołów ślinowych - ślinianek przyusznych, podjęzykowych i podżuchwowych oraz licznych małych gruczołów ślinowych - wargowych, policzkowych, podniebiennych oraz językowych. Wydzielana przez nie ślina jest bezbarwną cieczą o prawie obojętnym pH (6,4 - 7,0). Składa się ona głównie z wody oraz niewielkiej ilości białek i soli mineralnych. Dzięki zawartemu w ślinie enzymowi - amylazie ślinowej - w jamie ustnej zostaje zapoczątkowany proces rozkładu polisacharydów, głównie skrobi i glikogenu. Pokarm z jamy ustnej dostaje się do gardła, a następnie do przełyku.

Gardło i przełyk

Gardło jest wspólnym odcinkiem przewodu pokarmowego i oddechowego. Podczas przełykania pokarmu jedna chrząsteczka krtani - nagłośnia - zamyka wejście do dróg oddechowych, uniemożliwiając przedostanie się jedzenia do tchawicy.

Przełyk stanowi najwęższy odcinek przewodu pokarmowego (światło pustego przełyku ma ok. 1,5 cm średnicy). Skurcze jego mięśni powodują przesuwanie się pokarmu do żołądka.

Żołądek

Żołądek jest workiem mięśniowym o pojemności ok 1,5 l, w którym pokarm zostaje zatrzymany na 2 - 8 godz. i poddany dalszemu trawieniu. W błonie śluzowej żołądka znajdują się gruczoły, których wydzieliny tworzą sok żołądkowy. Ma on odczyn kwaśny (pH 1 -2) i zawiera wodę, kwas solny (HCl), chlorek sodu (NaCl), chlorek potasu (KCl), enzymy trawienne (pepsynę i lipazę żołądkową) oraz śluz zabezpieczający ściany żołądka przed drażniącym działaniem kwasu solnego i enzymów. Kwas solny pełny różne funkcje :

odpowiada za denaturację białek, przygotowuje je do strawienia,
niszczy drobnoustroje dostające się do żołądka z pokarmem,
aktywuje enzymy i zapewnia właściwy odczyn środowiska, w którym działają (pH 1-2).

W żołądki są trawione przede wszystkim białka. Proces ten odbywa się przy udziale pepsyny. Jest ona wydzielana w formie nieaktywnej jako pepsynogen, co zapobiega uszkodzeniom ścian żołądka. Czynnikiem aktywującym może być kwas solny lub pepsyna, która rozkłada wiązania peptydowe, co prowadzi do powstania oligopeptydów. W żołądku noworodków i małych dzieci wydzielana jest również rennina (podpuszczka), które rozkłada białka mleka - kazeinę. W żołądku działa także lipaza żołądkowa, która trawi tłuszcze występujące w postaci naturalnej emulsji (np. w mleku, śmietanie).

Dzięki perystaltycznym skurczom żołądka pokarm przekształca się w płynną papkę.

Jelito cienkie

Jelito cienkie ma ok. 6 m długości. W nim kontynuowane jest trawienie pokarmu oraz odbywa się wchłanianie produktów trawienia. Jego błona śluzowa jest pokryta kosmkami jelitowymi - palczastymi wypustkami zwiększającymi powierzchnię chłonną. W jelicie cienkim wyróżnia się trzy części : dwunastnicą, jelito czcze i jelito kręte.

Dwunastnica to początkowy odcinek jelita cienkiego, łączący się z żołądkiem. W niej trawienie odbywa się bardzo intensywnie dzięki enzymom zawartym w soku dwunastniczym. Powstaje on z wydzielin wątroby (żółć) i trzustki (sok trzustkowy) oraz gruczołów umieszczonych w ścianie dwunastnicy (sok jelitowy).

Żółć ma odczyn zasadowy, a jej najważniejszymi składnikami są sole kwasów żółciowych. Przekształcają one tłuszcze w emulsję o bardzo drobnych kroplach, co zwiększa powierzchnię ich kontaktu z enzymami i umożliwia trawienie.

Sok trzustkowy zawiera enzymy rozkładające wszystkie związki organiczne zawarte w pokarmie oraz wodorowęglan sodu (NaHCO₃), który zmienia odczyn pokarmu z kwaśnego na zasadowy (pH 7,1 - 8,4). W ten sposób stwarza środowisko odpowiednie dla enzymów działających w dwunastnicy.

Enzymy proteolityczne - trypsyna i chymotrypsyna - są wydzielane w postaci nieaktywnych proenzymów. Trypsynogen jest przekształcany w aktywną trypsynę pod wpływem enterokinazy - enzymu wytwarzanego przez gruczoły ściany jelita. Powstała w ten sposób niewielka ilość trypsyny aktywuje dalsze cząsteczki trypsynogenu, a także inne proenzymy m.in. chymotrypsynogen.

trypsynogen⇒enterokinaza⇒trypsyna

trypsynogen⇒trypsyna⇒trypsyna

chymotrypsynogen⇒trypsyna⇒chymotrypsyna

Z dwunastnicy pokarm trafia do jelita czczego i dalej do jelita krętego. W nich ulega przemianom pod wpływem soku jelitowego. Strawiony pokarm ma postać białego płynu,z którego substancje odżywcze są wchłaniane do krwi i limfy. Wchłanianie odbywa się na drodze dyfuzji prostej (woda) lub ułatwionej (fruktoza), jednak większość substancji jest wchłaniana aktywnie (glukoza, aminokwasy)

Jelito grube

Jelito grube stanowi końcową część przewodu pokarmowego (ma ok 1,5 m długości). Można w nim wyróżnić trzy odcinki : jelito ślepe, okrężnicę oraz odbytnicę. Błona śluzowa jelita grubego jest pozbawiona kosmków. Jej gruczoły wydzielają duże ilości śluzu, który ułatwia przesuwanie zawartości jelita i formowanie kału.

W początkowych odcinkach jelita grubego mogą jeszcze zachodzić procesy trawienia pod wpływem enzymów, które zostały tu przeniesione z treścią pokarmowa z poprzednich części przewodu pokarmowego. Rozwija się tu również bogata flora bakteryjna, która w procesach fermentacji wykorzystuje niestrawione resztki pokarmu, w tym celulozę (rozkładowi ulega ok. 15% spożytej celulozy).Bakterie jelitowe syntezują część witamin z grupy B i K, wchłanianych później i wykorzystywanych przez organizm. Główną funkcją jelita grubego jest wchłanianie wody i soli mineralnych z przesuwającej się treści pokarmowej. Oprócz ciągłej pracy mięśniówki jelita, związanej z mieszaniem miazgi pokarmowej, -4 ray na dobę następują szybkie skurcze przesuwające niestrawione resztki pokarmu w stronę odbytnicy. Oddawanie kału - defekcja - polega na regulacjo ośrodków nerwowych umiejscowionych w odcinku krzyżowym rdzenia kręgowego.

Enzymy trawienne

Enzymy	Substraty	Produkty
ŚLINA
amylaza ślinowa	polisacharydy	cząsteczka dekstryny, disacharydy
SOK ŻOŁĄDKOWY
pepsyna	białka	polipeptydy i oligopeptydy
lipaza żołądkowa	tłuszcze w postaci naturalnej emulsji np. w mleku, śmietanie, jajach	diglicerydy, monoglicerydy, glicerol, kwasy tłuszczowe
SOK TRZUSTKOWY
amylaza trzustkowa	polisacharydy	cząsteczka dekstryny, disacharydy
lipaza trzustkowa	zemulgowane tłuszcze	glicerol i wyższe kwasy tłuszczowe
trypsyna	białka, polipeptydy	polipeptydy, oligopeptydy
chymotrypsyna	białka, polipeptydy	polipeptydy, oligopeptydy
karboksypeptydazy	polipeptydy oraz oligopeptydy zawierające więcej niż trzy aminokwasy	dipeptydy, tripeptydy, aminokwasy
nukleazy	kwasy nukleinowe	nukleotydy
SOK JELITOWY
amylaza jelitowa	polisacharydy	disacharydy
lipaza jelitowa	zemulgowane tłuszcze	glicerol i wyższe kwasy tłuszczowe
aminopeptydazy	polipeptydy oraz oligopeptydy zawierające więcej niż trzy aminokwasy	dipeptydy, tripeptydy, aminokwasy
dipeptydazy	dipeptydy	aminokwasy
disacharydazy (maltaza, laktaza, sacharaza)	disacharydy	monosacharydy
nukleazy	kwasy nukleinowe	nukleotydy

Wątroba - centrum metaboliczne organizmu

Wątroba jest największym, ważącym ok 1,5 kg, gruczołem ludzkiego organizmu. Jej komórki (hepatocyty) stale wytwarzają żółć, któa zbiera się w pęcherzyku żółciowym. Wątroba odgrywa bardzo ważną rolę w przemianie materii odbywającej się w organizmie. Szacuje się, że spełnia ona ok. 500 funkcji. To do niej przez żyłę wrotną trafiają wchłonięte ze światła jelita cukry proste, aminokwasy i kwasy tłuszczowe o krótkich łańcuchach. Do niej trafiają też triglicerydy, cholesterol i fosfolipidy, a także witaminy i sole mineralne. Wszystkie te substancje mogą tu zostać zmagazynowane lub ulegać dalszym przekształceniom.

Krew wpływa do wątroby dwoma naczyniami: tętnicą wątrobową, która jest odgałęzieniem aorty i niesie krew utlenioną, oraz odchodzącą od jelita żyłą wrotną niosącą substancje odżywcze z przewodu pokarmowego. Taka budowa krwiobiegu zapobiega gwałtownemu wzrostowi stężenia substancji we krwi po posiłku.

Do głównych funkcji wątroby należy:

produkowanie żółci niezbędnej w procesie trawienia tłuszczów,
magazynowanie cukru zapasowego - glikogenu - lub jego rozkładu, udział w metabolizmie tłuszczów,
rozkład zbędnych hormonów,
pochłanianie i unieszkodliwianie substancji toksycznych pojawiających się we krwi (np. niektórych leków, alkoholu),
magazynowanie witamin rozpuszczalnych w tłuszczach (a, D, E, K) witaminy B₁₂ oraz żelaza niezbędnego do syntezy hemoglobiny
wytwarzanie ok. 95 % białek osocza, w tym protrombiny i enzymów niezbędnych w krzepnięciu krwi, a także heparyny - związku hamującego krzepnięcie krwi,
udział w rozkładzie hemoglobiny, pochodzącej ze zuzytych erytrocytów, do barwników żółciowych
wytwarzanie mocznika z amoniaku.

Regulacja czynności układu pokarmowego

Czynności układu pokarmowego podlegają regulacji układu nerwowego i hormonalnego. Wpływ obu układów można zroumieć, analizując wydzielanie soku żoładkowego. Ośrodek nerwowy regulujący ten proces jest umiejscowiony w rdzeniu przedłużonym, a jego czynność podlega kontroli kory mózgu.

Wydzielanie soku żoładkowego następuje wówczas, gdy pokarm przebywający w jamie ustnej podrażnia znajdujące się tu zakończenia nerwowe, a także na skutek bodźców powstających w korze mózgu na widok pokarmu, pod wpływem jego zapachu lub na myśl o niem.

Jednak głównym czynnikiem pobudzającym wydzielanie soku żółciowego jest powstający w części odźwiernikowej żołądka hormon - gastryna. Po przejściu pokarmu do jelita w błonie śluzowej początkowego jego odcinka jest wytwarzany enterogastron - hormon hamujący wydzielanie soku żołądkowego oraz ruchy żołądka.

Przemiany składników odżywczych

Składnik odżywczy	Postać wchłonięcia	Przemiany substancji odżywczych
Węglowodany	cukry proste	cukry proste inne niż glukoza są przekształcane w glukozę lub tłuszcze część glukozy z wątroby trafia do komórek jako źródło energii nadmiar glukozy jest przekształcany w glikogen i magazynowany w wątrobie lub mięśniach znaczne nadwyżki glukozy są zamieniane w tłuszcze i gromadzone w tkance tłuszczowej
Białka	aminokwasy	większość aminokwasów z wątroby trafia do komórek, gdzie są wykorzystywane do biosyntezy białek organizmu nadmiar aminokwasów ulega przemianom biochemicznycm; w wątrobie odbywa się deaminacja aminokwasów w cukier lub tłuszcz, przekształcanie jednych aminokwasów w inne, wytwarzanie mocznika w celu usunięcia amoniaku z organizmu
Tłuszcze	gliserol i kwasy tłuszczowe	część z limfą dostaje się do krwioboegu a stamtąd do tkanek, gdzie służy do budowy błon komórkowych część kwasów tłuszczowych zostaje przekształcona w acetyla - CoA, który w cyklu Krebsa jest utleniany do CO₂ i H₂O, dostarczając dużej ilości energii nadmiar jest gromadzony w tkance tłuszczowej

Darmowy hosting zapewnia PRV.PL