16.2: מערכת העיכול
- Page ID
- 208841
כל האורגניזמים החיים זקוקים לחומרים מזינים כדי לשרוד. בעוד שצמחים יכולים להשיג חומרים מזינים משורשיהם וממולקולות האנרגיה הנדרשות לתפקוד התא בתהליך הפוטוסינתזה, בעלי חיים משיגים את חומרי המזון שלהם על ידי צריכת אורגניזמים אחרים. ברמה התאית, המולקולות הביולוגיות הדרושות לתפקוד בעלי חיים הן חומצות אמינו, מולקולות שומנים, נוקלאוטידים וסוכרים פשוטים. עם זאת, המזון הנצרך מורכב מחלבון, שומן ופחמימות מורכבות. בעלי חיים חייבים להמיר מקרומולקולות אלה למולקולות הפשוטות הנדרשות לשמירה על תפקוד התא. המרת המזון הנצרך לחומרים המזינים הנדרשים היא תהליך רב-שלבי הכולל עיכול וספיגה. במהלך העיכול, חלקיקי מזון מתפרקים לרכיבים קטנים יותר, אשר נספגים מאוחר יותר על ידי הגוף. זה קורה בשני אמצעים פיזיים, כגון לעיסה, ובאמצעים כימיים.
אחד האתגרים בתזונת האדם הוא שמירה על איזון בין צריכת מזון, אחסון והוצאות אנרגיה. נטילת יותר אנרגיית מזון ממה שמשמש בפעילות מובילה לאחסון העודפים בצורה של משקעי שומן. העלייה בהשמנת יתר והמחלות הנובעות מכך כמו סוכרת מסוג 2 הופכת את הבנת התפקיד של תזונה ותזונה בשמירה על בריאות טובה לחשובה עוד יותר.
מערכת העיכול האנושית
תהליך העיכול מתחיל בפה עם צריכת מזון (איור\(\PageIndex{1}\)). השיניים ממלאות תפקיד חשוב בעיסוי (לעיסה) או פירוק פיזי של מזון לחלקיקים קטנים יותר. האנזימים הקיימים ברוק מתחילים גם לפרק מזון כימית. לאחר מכן המזון נבלע ונכנס לוושט - צינור ארוך המחבר את הפה לקיבה. באמצעות פריסטלטיקה, או התכווצויות שרירים חלקים דמויי גל, שרירי הוושט דוחפים את המזון לכיוון הקיבה. תכולת הקיבה חומצית ביותר, עם pH בין 1.5 ל -2.5. חומציות זו הורגת מיקרואורגניזמים, מפרקת רקמות מזון ומפעילה אנזימי עיכול. פירוק נוסף של המזון מתרחש במעי הדק שבו מרה המיוצרת על ידי הכבד, ואנזימים המיוצרים על ידי המעי הדק והלבלב, ממשיכים בתהליך העיכול. המולקולות הקטנות יותר נספגות בזרם הדם דרך תאי האפיתל המצפים את דפנות המעי הדק. חומר הפסולת עובר למעי הגס שם נספגים מים וחומר הפסולת היבש יותר נדחס לצואה; הוא מאוחסן עד שהוא מופרש דרך פי הטבעת.
חלל הפה
העיכול הפיזי והכימי מתחיל בפה או בחלל הפה, המהווה את נקודת הכניסה של המזון למערכת העיכול. המזון נשבר לחלקיקים קטנים יותר על ידי לעיסה, פעולת הלעיסה של השיניים. לכל היונקים יש שיניים והם יכולים ללעוס את מזונם כדי להתחיל בתהליך של פירוק פיזי לחלקיקים קטנים יותר.
התהליך הכימי של העיכול מתחיל במהלך הלעיסה כאשר מזון מתערבב עם רוק, המיוצר על ידי בלוטות הרוק (איור\(\PageIndex{2}\)). הרוק מכיל ריר שמרטיב מזון ומאגר את ה- pH של המזון. הרוק מכיל גם ליזוזים, אשר יש פעולה אנטיבקטריאלית. הוא מכיל גם אנזים הנקרא עמילאז רוק שמתחיל את תהליך המרת העמילנים במזון לדיסכריד הנקרא מלטוז. אנזים נוסף הנקרא ליפאז מיוצר על ידי תאים בלשון כדי לפרק שומנים. פעולת הלעיסה וההרטבה שמספקים השיניים והרוק מכינים את המזון למסה הנקראת בולוס לבליעה. הלשון מסייעת בבליעה - העברת הבולוס מהפה אל הלוע. הלוע נפתח לשני מעברים: הוושט וקנה הנשימה. הוושט מוביל לקיבה וקנה הנשימה מוביל לריאות. האפיגלוטיס הוא דש רקמה המכסה את פתח קנה הנשימה בזמן הבליעה כדי למנוע כניסת מזון לריאות.
הוושט
הוושט הוא איבר צינורי המחבר את הפה לקיבה. המזון הלעוס והמרוכך עובר דרך הוושט לאחר שנבלע. השרירים החלקים של הוושט עוברים פריסטלטיקה שדוחפת את המזון לכיוון הקיבה. הגל הפריסטלטי הוא חד כיווני - הוא מעביר מזון מהפה לקיבה, ותנועה הפוכה אינה אפשרית, למעט במקרה של רפלקס הקיא. התנועה הפריסטלטית של הוושט היא רפלקס לא רצוני; היא מתרחשת בתגובה לפעולת הבליעה.
שרירים דמויי טבעת הנקראים סוגרים יוצרים שסתומים במערכת העיכול. הסוגר במערכת העיכול (או הסוגר הלבבי) ממוקם בקצה הקיבה של הוושט. בתגובה לבליעה והלחץ המופעל על ידי בולוס המזון, הסוגר הזה נפתח, והבולוס נכנס לקיבה. כאשר אין פעולת בליעה, הסוגר הזה נסגר ומונע מתכולת הקיבה לנסוע במעלה הוושט. ריפלוקס חומצי או "צרבת" מתרחש כאשר מיצי העיכול החומציים בורחים לוושט.
הבטן
חלק גדול מעיכול החלבון מתרחש בקיבה (איור\(\PageIndex{4}\)). הקיבה היא איבר דמוי שק המפריש מיצי עיכול בקיבה.
עיכול חלבון מתבצע על ידי אנזים הנקרא פפסין בתא הקיבה. הסביבה החומצית ביותר הורגת מיקרואורגניזמים רבים במזון ובשילוב עם פעולת האנזים פפסין גורמת לקטבוליזם של חלבון במזון. עיכול כימי מתאפשר על ידי פעולת החבטה של הקיבה הנגרמת כתוצאה מהתכווצות והרפיה של שרירים חלקים. תערובת המזון ומיץ הקיבה המעוכלת חלקית נקראת chyme. ריקון קיבה מתרחשת בתוך שעתיים עד שש שעות לאחר הארוחה. רק כמות קטנה של chyme משתחררת למעי הדק בכל פעם. תנועת השימון מהקיבה אל המעי הדק מווסתת על ידי הורמונים, התנפחות הקיבה ורפלקסים שריריים המשפיעים על הסוגר הפילורי.
רירית הקיבה אינה מושפעת מפפסין ומהחומציות מכיוון שפפסין משתחרר בצורה לא פעילה ולקיבה יש רירית רירית עבה המגנה על הרקמה הבסיסית.
המעי הדק
Chyme נע מן הבטן אל המעי הדק. המעי הדק הוא האיבר בו הושלמה עיכול החלבון, השומנים והפחמימות. המעי הדק הוא איבר ארוך דמוי צינור עם משטח מקופל מאוד המכיל הקרנות דמויות אצבע הנקראות villi. למשטח העליון של כל וילה יש תחזיות מיקרוסקופיות רבות הנקראות microvilli. תאי האפיתל של מבנים אלה סופגים חומרים מזינים מהמזון המעוכל ומשחררים אותם לזרם הדם בצד השני. הווילי והמיקרווילי, עם קפליהם הרבים, מגדילים את שטח הפנים של המעי הדק ומגבירים את יעילות הספיגה של חומרי המזון.
אורכו של המעי הדק האנושי הוא מעל 6 מ '(19.6 רגל) והוא מחולק לשלושה חלקים: התריסריון, הג'ג'ונום והאילום. התריסריון מופרד מהקיבה על ידי הסוגר הפילורי. השימון מעורבב עם מיצי לבלב, תמיסה אלקלית עשירה בביקרבונט המנטרלת את חומציות השימון מהקיבה. מיצי הלבלב מכילים מספר אנזימי עיכול המפרקים עמילנים, דו סוכרים, חלבונים ושומנים. מרה מיוצרת בכבד ומאוחסנת ומרוכזת בכיס המרה; היא נכנסת לתריסריון דרך צינור המרה. מרה מכילה מלחי מרה, שהופכים את השומנים לנגישים לאנזימים המסיסים במים. החד-סוכרים, חומצות האמינו, מלחי המרה, הוויטמינים וחומרים מזינים אחרים נספגים בתאי רירית המעי.
המזון הלא מעוכל נשלח למעי הגס מהאילאום באמצעות תנועות פריסטלטיות. האילום מסתיים והמעי הגס מתחיל בשסתום האילוצקלי. הנספח הוורמיפורמי, "דמוי תולעת", ממוקם בשסתום האילוצקלי. לתוספתן של בני אדם יש תפקיד מינורי בחסינות.
המעי הגס
המעי הגס סופג מחדש את המים מחומר מזון בלתי ניתן לעיכול ומעבד את חומר הפסולת (איור). \(\PageIndex{3}\) המעי הגס האנושי קטן בהרבה בהשוואה למעי הדק אך גדול יותר בקוטר. יש לו שלושה חלקים: המעי הגס, המעי הגס והרקטום. המעי הגס מצטרף לאילאום למעי הגס ומהווה את השקיק המקבל לחומר הפסולת. המעי הגס הוא ביתם של חיידקים רבים או "פלורת מעיים" המסייעים בתהליכי העיכול. למעי הגס ארבעה אזורים, המעי הגס העולה, המעי הגס הרוחבי, המעי הגס היורד והמעי הגס הסיגמואידי. התפקידים העיקריים של המעי הגס הם לחלץ את המים ומלחי המינרלים ממזון לא מעוכל, ולאחסן חומרי פסולת.
פי הטבעת (איור\(\PageIndex{3}\)) מאחסן צואה עד עשיית צרכים. הצואה מונעת באמצעות תנועות פריסטלטיות במהלך חיסול. פי הטבעת הוא פתח בקצה הרחוק של מערכת העיכול ומהווה נקודת היציאה של חומר הפסולת. שני סוגרים מווסתים את יציאת הצואה, הסוגר הפנימי אינו רצוני והסוגר החיצוני הוא וולונטרי.
אבזרי איברים
האיברים שנדונו לעיל הם האיברים של מערכת העיכול שדרכם עובר המזון. איברים נלווים מוסיפים הפרשות ואנזימים המפרקים מזון לחומרים מזינים. איברים נלווים כוללים את בלוטות הרוק, הכבד, הלבלב וכיס המרה. הפרשות הכבד, הלבלב וכיס המרה מוסדרות על ידי הורמונים בתגובה לצריכת מזון.
הכבד הוא האיבר הפנימי הגדול ביותר בבני אדם והוא ממלא תפקיד חשוב בעיכול שומנים וניקוי רעלים מהדם. הכבד מייצר מרה, מיץ עיכול הנדרש לפירוק שומנים בתריסריון. הכבד מעבד גם את הוויטמינים הנספגים וחומצות השומן ומסנתז חלבוני פלזמה רבים. כיס המרה הוא איבר קטן המסייע לכבד על ידי אחסון מרה וריכוז מלחי מרה.
הלבלב מפריש ביקרבונט המנטרל את השימון החומצי ומגוון אנזימים לעיכול חלבון ופחמימות.
חיבור אמנות
איזו מהמשפטים הבאים לגבי מערכת העיכול שקרית?
- Chyme הוא תערובת של מזון ומיצי עיכול המיוצר בבטן.
- מזון נכנס למעי הגס לפני המעי הדק.
- במעי הדק, chyme מתערבב עם מרה, אשר מתחלב שומנים.
- הקיבה מופרדת מהמעי הדק על ידי הסוגר הפילורי.
תזונה
התזונה האנושית צריכה להיות מאוזנת היטב כדי לספק חומרים מזינים הנדרשים לתפקוד הגוף ואת המינרלים והוויטמינים הנדרשים לשמירה על מבנה וויסות הדרושים לבריאות טובה ויכולת רבייה (איור\(\PageIndex{5}\)).
מושג בפעולה
חקור את אתר האינטרנט האינטראקטיבי הזה של משרד החקלאות של ארצות הברית כדי ללמוד עוד על כל קבוצת מזון ועל הכמויות היומיות המומלצות.
המולקולות האורגניות הנדרשות לבניית חומר ורקמות סלולריות חייבות להגיע ממזון. במהלך העיכול, פחמימות לעיכול מתפרקות בסופו של דבר לגלוקוז ומשמשות לספק אנרגיה בתאי הגוף. ניתן לפרק פחמימות מורכבות, כולל פוליסכרידים, לגלוקוז באמצעות שינוי ביוכימי; עם זאת, בני אדם אינם מייצרים את האנזים הדרוש לעיכול תאית (סיבים). פלורת המעיים במעיים האנושיים מסוגלת להפיק תזונה מסוימת מסיבי הצמח הללו. סיבים צמחיים אלה ידועים כסיבים תזונתיים ומהווים מרכיב חשוב בתזונה. עודפי הסוכרים בגוף מומרים לגליקוגן ומאוחסנים לשימוש מאוחר יותר בכבד וברקמת השריר. מאגרי הגליקוגן משמשים לתדלק מאמצים ממושכים, כגון ריצה למרחקים ארוכים, ולספק אנרגיה במהלך מחסור במזון. שומנים מאוחסנים מתחת לעור של יונקים לבידוד עתודות אנרגיה.
חלבונים במזון מתפרקים במהלך העיכול וחומצות האמינו המתקבלות נספגות. כל החלבונים בגוף חייבים להיווצר ממרכיבי חומצות אמינו אלה; לא מתקבלים חלבונים ישירות מהמזון.
שומנים מוסיפים טעם למזון ומקדמים תחושת שובע או מלאות. מזונות שומניים הם גם מקורות אנרגיה משמעותיים, וחומצות שומן נדרשות לבניית ממברנות שומנים. שומנים נדרשים גם בתזונה כדי לסייע בספיגת ויטמינים מסיסים בשומן וייצור הורמונים מסיסים בשומן.
בעוד שגוף החי יכול לסנתז רבות מהמולקולות הנדרשות לתפקוד ממבשרים, ישנם כמה חומרים מזינים שיש להשיג ממזון. חומרים מזינים אלה נקראים חומרים מזינים חיוניים, כלומר יש לאכול אותם, מכיוון שהגוף אינו יכול לייצר אותם.
חומצות השומן אומגה 3 חומצה אלפא-לינולנית וחומצה לינולאית אומגה 6 הן חומצות שומן חיוניות הדרושות לייצור פוספוליפידים ממברנה. ויטמינים הם סוג נוסף של מולקולות אורגניות חיוניות הנדרשות בכמויות קטנות. רבים מהם מסייעים לאנזימים בתפקודם ומסיבה זו נקראים קואנזימים. היעדרות או רמות נמוכות של ויטמינים יכולה להיות השפעה דרמטית על הבריאות. מינרלים הם קבוצה נוספת של חומרים מזינים חיוניים אנאורגניים שיש להשיג מהמזון. מינרלים מבצעים פונקציות רבות, החל מתפקוד שרירים ועצבים, וכלה בפעולה כקופקטורים אנזים. חומצות אמינו מסוימות חייבות גם להיות נרכשות ממזון ולא ניתן לסנתז אותן על ידי הגוף. חומצות אמינו אלו הן חומצות האמינו "החיוניות". גוף האדם יכול לסנתז רק 11 מתוך 20 חומצות האמינו הנדרשות; את השאר יש להשיג ממזון.
ביולוגיה בפעולה: השמנת יתר
עם השמנת יתר בשיעורים גבוהים בארצות הברית, יש התמקדות בבריאות הציבור בהפחתת השמנת יתר וסיכונים בריאותיים נלווים, הכוללים סוכרת, סרטן המעי הגס והשד ומחלות לב וכלי דם. כיצד המזון הנצרך תורם להשמנה?
מזונות שומניים צפופים בקלוריות, כלומר יש להם יותר קלוריות ליחידת מסה מאשר פחמימות או חלבונים. גרם אחד של פחמימות מכיל ארבע קלוריות, גרם אחד של חלבון מכיל ארבע קלוריות, ובגרם אחד של שומן יש תשע קלוריות. בעלי חיים נוטים לחפש מזון עשיר בשומנים לתכולת האנרגיה הגבוהה שלהם. כמויות גדולות יותר של אנרגיית מזון שנלקחת מדרישות הגוף יגרמו לאחסון העודפים במרבצי השומן.
עודף פחמימות משמש את הכבד כדי לסנתז גליקוגן. כאשר מאגרי הגליקוגן מלאים, גלוקוז נוסף הופך לחומצות שומן. חומצות שומן אלו מאוחסנות בתאי רקמת השומן - תאי השומן בגוף היונקים שתפקידם העיקרי הוא לאגור שומן לשימוש מאוחר יותר.
שיעור ההשמנה בקרב ילדים עולה במהירות בארצות הברית. כדי להילחם בהשמנת ילדים ולהבטיח שילדים יקבלו התחלה בריאה בחיים, בשנת 2010 השיקה הגברת הראשונה מישל אובמה את Let's Move! קמפיין. מטרת הקמפיין היא לחנך הורים ומטפלים במתן תזונה בריאה ועידוד אורח חיים פעיל בדורות הבאים. תוכנית זו נועדה לערב את הקהילה כולה, כולל הורים, מורים וספקי שירותי בריאות כדי להבטיח שלילדים תהיה גישה למזון בריא - יותר פירות, ירקות ודגנים מלאים - ולצרוך פחות קלוריות ממזון מעובד. מטרה נוספת היא להבטיח שילדים יקבלו פעילות גופנית. עם העלייה בצפייה בטלוויזיה ובעיסוקים נייחים כמו משחקי וידאו, אורח חיים בישיבה הפך לנורמה. בקר באתר www.letsmove.gov למידע נוסף.
סיכום
ישנם איברים רבים הפועלים יחד לעיכול מזון וספיגת חומרים מזינים. הפה הוא נקודת הבליעה והמיקום בו מתחיל פירוק מכני וכימי של מזון. הרוק מכיל אנזים הנקרא עמילאז המפרק פחמימות. בולוס המזון עובר דרך הוושט בתנועות פריסטלטיות לקיבה. לקיבה יש סביבה חומצית ביותר. האנזים פפסין מעכל חלבון בקיבה. עיכול וספיגה נוספים מתרחשים במעי הדק. המעי הגס סופג מחדש מים מהמזון הלא מעוכל ואוגר פסולת עד לחיסול.
פחמימות, חלבונים ושומנים הם המרכיבים העיקריים במזון. כמה חומרים מזינים חיוניים נדרשים לתפקוד התא אך לא ניתן לייצר אותם על ידי גוף החי. אלה כוללים ויטמינים, מינרלים, כמה חומצות שומן, וכמה חומצות אמינו. צריכת מזון בכמויות יותר מהנדרש מאוחסנת כגליקוגן בכבד ובתאי השריר וברקמת השומן. עודף אחסון שומן יכול להוביל להשמנה ולבעיות בריאותיות חמורות.
חיבורי אמנות
איור\(\PageIndex{4}\): איזו מהמשפטים הבאים לגבי מערכת העיכול שגויה?
A Chyme הוא תערובת של מזון ומיצי עיכול המיוצרים בקיבה.
מזון נכנס למעי הגס לפני המעי הדק.
ג במעי הדק, chyme מתערבב עם מרה, אשר מתחלב שומנים.
ד הקיבה מופרדת מהמעי הדק על ידי הסוגר הפילורי.
- תשובה
-
ב
רשימת מילים
- עמילאז
- אנזים המצוי ברוק ומופרש על ידי הלבלב הממיר פחמימות למלטוז
- פי הטבעת
- נקודת היציאה של מערכת העיכול לחומר פסולת
- מרה
- מיץ עיכול המיוצר על ידי הכבד; חשוב לעיכול של שומנים
- בולוס
- מסה של מזון הנובעת מפעולת לעיסה והרטבה ברוק
- המעי הגס
- החלק הגדול ביותר של המעי הגס המורכב מהמעי הגס העולה, המעי הגס הרוחבי והמעי הגס היורד
- chyme
- תערובת של מזון מעוכל חלקית ומיצי קיבה
- ושט
- איבר צינורי המחבר את הפה לקיבה
- מזין חיוני
- חומר מזין שלא ניתן לסנתז על ידי הגוף; יש להשיג אותו ממזון
- כיס המרה
- האיבר המאחסן ומרכז מרה
- המעי הגס
- איבר מערכת העיכול הסופג מחדש מים מחומר לא מעוכל ומעבד חומר פסולת
- כבד
- איבר המייצר מרה לעיכול ומעבד ויטמינים ושומנים
- מינרלים
- מולקולה אנאורגנית, אלמנטרית המבצעת תפקידים חשובים בגוף
- חלל הפה
- נקודת הכניסה של מזון למערכת העיכול
- לבלב
- בלוטה המפרישה מיצי עיכול
- פפסין
- אנזים שנמצא בקיבה שתפקידו העיקרי הוא עיכול חלבונים
- פריסטליס
- תנועות דמויי גל של רקמת שריר
- פי הטבעת
- אזור הגוף בו מאוחסנת צואה עד לחיסול
- בלוטת הרוק
- אחד משלושה זוגות בלוטות אקסוקריניות בפה היונקים המפריש רוק, תערובת של ריר מימי ואנזימים
- המעי הדק
- האיבר בו הושלם עיכול החלבון, השומנים והפחמימות
- בטן
- איבר דמוי שק המכיל מיצי עיכול חומציים
- ויטמין
- חומר אורגני הכרחי בכמויות קטנות כדי לקיים חיים