16.2: الجهاز الهضمي
- Page ID
- 191525
تحتاج جميع الكائنات الحية إلى العناصر الغذائية للبقاء على قيد الحياة. بينما يمكن للنباتات الحصول على العناصر الغذائية من جذورها وجزيئات الطاقة اللازمة للوظيفة الخلوية من خلال عملية التمثيل الضوئي، فإن الحيوانات تحصل على مغذياتها من خلال استهلاك الكائنات الحية الأخرى. على المستوى الخلوي، الجزيئات البيولوجية اللازمة لوظيفة الحيوان هي الأحماض الأمينية وجزيئات الدهون والنيوكليوتيدات والسكريات البسيطة. ومع ذلك، فإن الطعام المستهلك يتكون من البروتين والدهون والكربوهيدرات المعقدة. يجب على الحيوانات تحويل هذه الجزيئات الكبيرة إلى جزيئات بسيطة مطلوبة للحفاظ على الوظيفة الخلوية. إن تحويل الطعام المستهلك إلى العناصر الغذائية المطلوبة هو عملية متعددة الخطوات تشمل الهضم والامتصاص. أثناء عملية الهضم، يتم تقسيم جزيئات الطعام إلى مكونات أصغر، والتي يمتصها الجسم لاحقًا. يحدث هذا بالوسائل الفيزيائية، مثل المضغ، والوسائل الكيميائية.
يتمثل أحد التحديات في تغذية الإنسان في الحفاظ على التوازن بين تناول الطعام وتخزينه وإنفاق الطاقة. يؤدي تناول طاقة غذائية أكثر من تلك المستخدمة في النشاط إلى تخزين الفائض في شكل رواسب دهنية. إن ارتفاع السمنة والأمراض الناتجة عنها مثل داء السكري من النوع 2 يجعل فهم دور النظام الغذائي والتغذية في الحفاظ على صحة جيدة أكثر أهمية.
الجهاز الهضمي البشري
تبدأ عملية الهضم في الفم مع تناول الطعام (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تلعب الأسنان دورًا مهمًا في المضغ (المضغ) أو تقسيم الطعام جسديًا إلى جزيئات أصغر. تبدأ الإنزيمات الموجودة في اللعاب أيضًا في تكسير الطعام كيميائيًا. ثم يتم ابتلاع الطعام ويدخل المريء - أنبوب طويل يربط الفم بالمعدة. باستخدام التمعج، أو تقلصات العضلات الملساء الشبيهة بالموجة، تدفع عضلات المريء الطعام نحو المعدة. محتويات المعدة حمضية للغاية، حيث تتراوح درجة الحموضة بين 1.5 و 2.5. تقتل هذه الحموضة الكائنات الحية الدقيقة وتكسر أنسجة الطعام وتنشط الإنزيمات الهضمية. يحدث المزيد من تكسير الطعام في الأمعاء الدقيقة حيث تستمر الصفراء التي ينتجها الكبد والإنزيمات التي تنتجها الأمعاء الدقيقة والبنكرياس في عملية الهضم. يتم امتصاص الجزيئات الصغيرة في مجرى الدم من خلال الخلايا الظهارية المبطنة لجدران الأمعاء الدقيقة. تنتقل النفايات إلى الأمعاء الغليظة حيث يتم امتصاص الماء ويتم ضغط مواد النفايات الأكثر جفافاً في البراز؛ ويتم تخزينها حتى يتم إفرازها من خلال فتحة الشرج.
تجويف الفم
يبدأ كل من الهضم الفيزيائي والكيميائي في الفم أو تجويف الفم، وهو نقطة دخول الطعام إلى الجهاز الهضمي. يتم تقسيم الطعام إلى جزيئات أصغر عن طريق المضغ، وهو عملية مضغ الأسنان. تمتلك جميع الثدييات أسنانًا ويمكنها مضغ طعامها لبدء عملية تكسيره جسديًا إلى جزيئات أصغر.
تبدأ العملية الكيميائية للهضم أثناء المضغ حيث يختلط الطعام مع اللعاب الذي تنتجه الغدد اللعابية (الشكل\(\PageIndex{2}\)). يحتوي اللعاب على مخاط يعمل على ترطيب الطعام وتخزين درجة حموضة الطعام. يحتوي اللعاب أيضًا على الليزوزيم، الذي له تأثير مضاد للبكتيريا. يحتوي أيضًا على إنزيم يسمى الأميليز اللعابي الذي يبدأ عملية تحويل النشويات في الطعام إلى ثنائي السكاريد يسمى المالتوز. يتم إنتاج إنزيم آخر يسمى الليباز بواسطة خلايا في اللسان لتفتيت الدهون. تعمل عملية المضغ والترطيب التي توفرها الأسنان واللعاب على تحضير الطعام إلى كتلة تسمى البلعة للبلع. يساعد اللسان في البلع - نقل البلعة من الفم إلى البلعوم. يفتح البلعوم على ممرين: المريء والقصبة الهوائية. يؤدي المريء إلى المعدة وتؤدي القصبة الهوائية إلى الرئتين. لسان المزمار عبارة عن سديلة من الأنسجة تغطي فتحة القصبة الهوائية أثناء البلع لمنع الطعام من دخول الرئتين.
المريء
المريء هو عضو أنبوبي يربط الفم بالمعدة. يمر الطعام الممضوغ واللين عبر المريء بعد ابتلاعه. تخضع العضلات الملساء للمريء لعملية التمعج التي تدفع الطعام نحو المعدة. تكون الموجة التمعجية أحادية الاتجاه - فهي تنقل الطعام من الفم إلى المعدة، والحركة العكسية غير ممكنة، إلا في حالة رد فعل القيء. الحركة التمعجية للمريء هي رد فعل لا إرادي؛ يحدث استجابة لفعل البلع.
تشكل العضلات الشبيهة بالحلقة والتي تسمى العضلة العاصرة صمامات في الجهاز الهضمي. تقع العضلة العاصرة المعدية المريئية (أو العضلة العاصرة القلبية) في نهاية المعدة من المريء. استجابةً للبلع والضغط الذي تمارسه بلعة الطعام، تنفتح هذه العضلة العاصرة وتدخل البلعة إلى المعدة. عندما لا يكون هناك أي تأثير للبلع، يتم إغلاق هذه العضلة العاصرة وتمنع محتويات المعدة من الانتقال إلى المريء. يحدث ارتداد الحمض أو «حرقة المعدة» عندما تتسرب العصارات الهضمية الحمضية إلى المريء.
المعدة
يحدث جزء كبير من هضم البروتين في المعدة (الشكل\(\PageIndex{4}\)). المعدة هي عضو يشبه الكيس يفرز العصارات الهضمية المعدية.
يتم هضم البروتين بواسطة إنزيم يسمى البيبسين في غرفة المعدة. تقتل البيئة شديدة الحموضة العديد من الكائنات الحية الدقيقة في الطعام، وتؤدي، جنبًا إلى جنب مع عمل إنزيم البيبسين، إلى تقويض البروتين في الطعام. يتم تسهيل عملية الهضم الكيميائي من خلال حركة المعدة الناتجة عن تقلص واسترخاء العضلات الملساء. يُطلق على الطعام المهضوم جزئيًا ومزيج عصير المعدة اسم الكيموس. يحدث تفريغ المعدة في غضون ساعتين إلى ست ساعات بعد الوجبة. يتم إطلاق كمية صغيرة فقط من الكيموس في الأمعاء الدقيقة في المرة الواحدة. يتم تنظيم حركة الكيموس من المعدة إلى الأمعاء الدقيقة عن طريق الهرمونات وانتفاخ المعدة وردود الفعل العضلية التي تؤثر على العضلة العاصرة البوابية.
لا تتأثر بطانة المعدة بالبيبسين والحموضة لأن البيبسين يتم إطلاقه في شكل غير نشط وتحتوي المعدة على بطانة مخاطية سميكة تحمي الأنسجة الكامنة.
الأمعاء الدقيقة
ينتقل الكيموس من المعدة إلى الأمعاء الدقيقة. الأمعاء الدقيقة هي العضو الذي يكتمل فيه هضم البروتين والدهون والكربوهيدرات. الأمعاء الدقيقة عبارة عن عضو طويل يشبه الأنبوب وله سطح مطوي للغاية يحتوي على نتوءات تشبه الأصابع تسمى الزغب. يحتوي السطح العلوي لكل زغابة على العديد من الإسقاطات المجهرية التي تسمى الزغابات الصغيرة. تمتص الخلايا الظهارية لهذه الهياكل العناصر الغذائية من الطعام المهضوم وتطلقها إلى مجرى الدم على الجانب الآخر. تزيد الزغابات والميكروفيليا، بطياتها المتعددة، من مساحة سطح الأمعاء الدقيقة وتزيد من كفاءة امتصاص العناصر الغذائية.
يبلغ طول الأمعاء الدقيقة البشرية أكثر من 6 أمتار (19.6 قدمًا) وتنقسم إلى ثلاثة أجزاء: الاثني عشر واليجونم والدقاق. يتم فصل الاثني عشر عن المعدة بواسطة العضلة العاصرة البوابية. يتم خلط الكيموس مع عصائر البنكرياس، وهو محلول قلوي غني بالبيكربونات يعمل على تحييد حموضة الكيموس من المعدة. تحتوي عصائر البنكرياس على العديد من الإنزيمات الهضمية التي تكسر النشويات والسكريات الثنائية والبروتينات والدهون. يتم إنتاج الصفراء في الكبد وتخزينها وتركيزها في المرارة؛ وتدخل الاثني عشر من خلال القناة الصفراوية. تحتوي الصفراء على أملاح الصفراء، التي تجعل الدهون في متناول الإنزيمات القابلة للذوبان في الماء. تمتص خلايا بطانة الأمعاء السكريات الأحادية والأحماض الأمينية والأملاح الصفراوية والفيتامينات والمواد المغذية الأخرى.
يتم إرسال الطعام غير المهضوم إلى القولون من الدقاق عبر الحركات التمعجية. ينتهي الدقاق وتبدأ الأمعاء الغليظة عند الصمام اللفائفي. يقع الملحق الفيروسي «الشبيه بالديدان» في الصمام اللقفي. إن ملحق البشر له دور ثانوي في المناعة.
الأمعاء الغليظة
تقوم الأمعاء الغليظة بإعادة امتصاص الماء من المواد الغذائية غير القابلة للهضم ومعالجة النفايات (الشكل\(\PageIndex{3}\)). الأمعاء الغليظة البشرية أصغر بكثير في الطول مقارنة بالأمعاء الدقيقة ولكنها أكبر في القطر. وتتكون من ثلاثة أجزاء: الأعور والقولون والمستقيم. يقوم الأعور بربط الدقاق بالقولون وهو الحقيبة المستقبلة للنفايات. يعد القولون موطنًا للعديد من البكتيريا أو «الفلورا المعوية» التي تساعد في العمليات الهضمية. يحتوي القولون على أربع مناطق، القولون الصاعد والقولون المستعرض والقولون النازل والقولون السيني. تتمثل الوظائف الرئيسية للقولون في استخراج الماء والأملاح المعدنية من الطعام غير المهضوم وتخزين النفايات.
يقوم المستقيم (الشكل\(\PageIndex{3}\)) بتخزين البراز حتى التبرز. يتم دفع البراز باستخدام الحركات التمعجية أثناء الإزالة. فتحة الشرج عبارة عن فتحة في الطرف البعيد من الجهاز الهضمي وهي نقطة الخروج لمواد النفايات. تنظم اثنتان من العضلة العاصرة خروج البراز، وتكون العضلة العاصرة الداخلية لا إرادية، بينما تكون العضلة العاصرة الخارجية إرادية.
الأجهزة الملحقة
الأجهزة التي تمت مناقشتها أعلاه هي أجهزة الجهاز الهضمي التي يمر من خلالها الطعام. تضيف الأجهزة الملحقة إفرازات وإنزيمات تقوم بتكسير الطعام إلى مغذيات. تشمل الأجهزة الملحقة الغدد اللعابية والكبد والبنكرياس والمرارة. يتم تنظيم إفرازات الكبد والبنكرياس والمرارة عن طريق الهرمونات استجابة لاستهلاك الغذاء.
الكبد هو أكبر عضو داخلي في البشر ويلعب دورًا مهمًا في هضم الدهون وإزالة السموم من الدم. ينتج الكبد العصارة الصفراوية، وهي عصير هضمي مطلوب لتفكيك الدهون في الاثني عشر. يقوم الكبد أيضًا بمعالجة الفيتامينات الممتصة والأحماض الدهنية وتصنيع العديد من بروتينات البلازما. المرارة هي عضو صغير يساعد الكبد عن طريق تخزين الصفراء وتركيز الأملاح الصفراوية.
يفرز البنكرياس البيكربونات التي تعمل على تحييد الكيموس الحمضي ومجموعة متنوعة من الإنزيمات لهضم البروتين والكربوهيدرات.
آرت كونيكشن
أي من العبارات التالية عن الجهاز الهضمي خاطئة؟
- Chyme هو مزيج من الطعام والعصائر الهضمية التي يتم إنتاجها في المعدة.
- يدخل الطعام الأمعاء الغليظة قبل الأمعاء الدقيقة.
- في الأمعاء الدقيقة، يمتزج الكيموس مع الصفراء التي تستحلب الدهون.
- يتم فصل المعدة عن الأمعاء الدقيقة بواسطة العضلة العاصرة البوابية.
التغذية
يجب أن يكون النظام الغذائي البشري متوازنًا جيدًا لتوفير العناصر الغذائية اللازمة لوظيفة الجسم والمعادن والفيتامينات اللازمة للحفاظ على الهيكل والتنظيم اللازمين للصحة الجيدة والقدرة الإنجابية (الشكل\(\PageIndex{5}\)).
مفهوم في العمل
استكشف هذا الموقع التفاعلي لوزارة الزراعة الأمريكية لمعرفة المزيد عن كل مجموعة غذائية والكميات اليومية الموصى بها.
يجب أن تأتي الجزيئات العضوية اللازمة لبناء المواد والأنسجة الخلوية من الطعام. أثناء عملية الهضم، يتم تقسيم الكربوهيدرات القابلة للهضم في النهاية إلى جلوكوز وتستخدم لتوفير الطاقة داخل خلايا الجسم. يمكن تقسيم الكربوهيدرات المعقدة، بما في ذلك السكريات، إلى جلوكوز من خلال التعديل الكيميائي الحيوي؛ ومع ذلك، لا ينتج البشر الإنزيم اللازم لهضم السليلوز (الألياف). تستطيع الفلورا المعوية في أمعاء الإنسان استخراج بعض التغذية من هذه الألياف النباتية. تُعرف هذه الألياف النباتية بالألياف الغذائية وهي مكون مهم في النظام الغذائي. يتم تحويل السكريات الزائدة في الجسم إلى جليكوجين وتخزينها لاستخدامها لاحقًا في الكبد والأنسجة العضلية. تُستخدم مخازن الجليكوجين لتغذية الجهود الطويلة، مثل الجري لمسافات طويلة، ولتوفير الطاقة أثناء نقص الغذاء. يتم تخزين الدهون تحت جلد الثدييات للعزل واحتياطيات الطاقة.
يتم تكسير البروتينات الموجودة في الطعام أثناء عملية الهضم ويتم امتصاص الأحماض الأمينية الناتجة. يجب أن تتكون جميع البروتينات في الجسم من مكونات الأحماض الأمينية هذه؛ لا يتم الحصول على البروتينات مباشرة من الطعام.
تضيف الدهون نكهة للطعام وتعزز الشعور بالشبع أو الامتلاء. تعتبر الأطعمة الدهنية أيضًا مصادر مهمة للطاقة، والأحماض الدهنية مطلوبة لبناء الأغشية الدهنية. الدهون مطلوبة أيضًا في النظام الغذائي للمساعدة في امتصاص الفيتامينات القابلة للذوبان في الدهون وإنتاج الهرمونات القابلة للذوبان في الدهون.
في حين أن جسم الحيوان يمكنه تصنيع العديد من الجزيئات المطلوبة للوظيفة من السلائف، إلا أن هناك بعض العناصر الغذائية التي يجب الحصول عليها من الطعام. يُطلق على هذه العناصر الغذائية اسم العناصر الغذائية الأساسية، مما يعني أنه يجب تناولها، لأن الجسم لا يستطيع إنتاجها.
الأحماض الدهنية أوميغا 3 وحمض ألفا لينولينك وحمض أوميجا 6 لينوليك من الأحماض الدهنية الأساسية اللازمة لصنع بعض الفسفوليبيدات الغشائية. الفيتامينات هي فئة أخرى من الجزيئات العضوية الأساسية المطلوبة بكميات صغيرة. العديد من هذه الإنزيمات تساعد في وظيفتها، ولهذا السبب تسمى الإنزيمات المساعدة. يمكن أن يكون لغياب الفيتامينات أو انخفاض مستوياتها تأثير كبير على الصحة. المعادن هي مجموعة أخرى من العناصر الغذائية الأساسية غير العضوية التي يجب الحصول عليها من الطعام. تؤدي المعادن العديد من الوظائف، من وظيفة العضلات والأعصاب، إلى العمل كعوامل مساعدة للإنزيمات. يجب أيضًا شراء بعض الأحماض الأمينية من الطعام ولا يمكن تصنيعها من قبل الجسم. هذه الأحماض الأمينية هي الأحماض الأمينية «الأساسية». يمكن لجسم الإنسان تصنيع 11 فقط من الأحماض الأمينية الـ 20 المطلوبة؛ يجب الحصول على الباقي من الطعام.
علم الأحياء في العمل: السمنة
مع ارتفاع معدلات السمنة في الولايات المتحدة، هناك تركيز للصحة العامة على الحد من السمنة والمخاطر الصحية المرتبطة بها، والتي تشمل مرض السكري وسرطان القولون والثدي وأمراض القلب والأوعية الدموية. كيف يساهم الطعام المستهلك في السمنة؟
الأطعمة الدهنية غنية بالسعرات الحرارية، مما يعني أنها تحتوي على سعرات حرارية أكثر لكل وحدة كتلة من الكربوهيدرات أو البروتينات. يحتوي غرام واحد من الكربوهيدرات على أربع سعرات حرارية، وغرام واحد من البروتين يحتوي على أربع سعرات حرارية، وغرام واحد من الدهون يحتوي على تسعة سعرات حرارية. تميل الحيوانات إلى البحث عن الأطعمة الغنية بالدهون لمحتواها العالي من الطاقة. ستؤدي كميات أكبر من الطاقة الغذائية التي يتم تناولها مقارنة بمتطلبات الجسم إلى تخزين الفائض في رواسب الدهون.
يستخدم الكبد الكربوهيدرات الزائدة لتجميع الجليكوجين. عند امتلاء مخازن الجليكوجين، يتم تحويل الجلوكوز الإضافي إلى أحماض دهنية. يتم تخزين هذه الأحماض الدهنية في خلايا الأنسجة الدهنية - الخلايا الدهنية في جسم الثدييات التي يتمثل دورها الأساسي في تخزين الدهون لاستخدامها لاحقًا.
يرتفع معدل السمنة بين الأطفال بسرعة في الولايات المتحدة. لمكافحة السمنة لدى الأطفال وضمان حصول الأطفال على بداية صحية في الحياة، أطلقت السيدة الأولى ميشيل أوباما في عام 2010 حملة Let's Move! حملة. الهدف من هذه الحملة هو تثقيف الآباء ومقدمي الرعاية حول توفير التغذية الصحية وتشجيع أنماط الحياة النشطة في الأجيال القادمة. يهدف هذا البرنامج إلى إشراك المجتمع بأكمله، بما في ذلك الآباء والمعلمين ومقدمي الرعاية الصحية لضمان حصول الأطفال على الأطعمة الصحية - المزيد من الفواكه والخضروات والحبوب الكاملة - واستهلاك سعرات حرارية أقل من الأطعمة المصنعة. الهدف الآخر هو ضمان ممارسة الأطفال للنشاط البدني. مع زيادة مشاهدة التلفزيون والأنشطة الثابتة مثل ألعاب الفيديو، أصبحت أنماط الحياة المستقرة هي القاعدة. تفضل بزيارة www.letsmove.gov لمعرفة المزيد.
ملخص
هناك العديد من الأعضاء التي تعمل معًا لهضم الطعام وامتصاص العناصر الغذائية. الفم هو نقطة الابتلاع والمكان الذي يبدأ فيه الانهيار الميكانيكي والكيميائي للطعام. يحتوي اللعاب على إنزيم يسمى الأميليز الذي يكسر الكربوهيدرات. تنتقل بلعة الطعام عبر المريء عن طريق الحركات التمعجية إلى المعدة. تحتوي المعدة على بيئة حمضية للغاية. يقوم إنزيم البيبسين بهضم البروتين في المعدة. يحدث المزيد من الهضم والامتصاص في الأمعاء الدقيقة. تقوم الأمعاء الغليظة بإعادة امتصاص الماء من الطعام غير المهضوم وتخزين النفايات حتى يتم التخلص منها.
الكربوهيدرات والبروتينات والدهون هي المكونات الأساسية للغذاء. بعض العناصر الغذائية الأساسية مطلوبة للوظيفة الخلوية ولكن لا يمكن أن ينتجها جسم الحيوان. وتشمل هذه الفيتامينات والمعادن وبعض الأحماض الدهنية وبعض الأحماض الأمينية. يتم تخزين تناول الطعام بأكثر من الكميات الضرورية كجليكوجين في الكبد وخلايا العضلات والأنسجة الدهنية. يمكن أن يؤدي تخزين الدهون الزائد إلى السمنة ومشاكل صحية خطيرة.
اتصالات فنية
الشكل\(\PageIndex{4}\): أي العبارات التالية عن الجهاز الهضمي خاطئة؟
A. Chyme هو مزيج من الطعام والعصائر الهضمية التي يتم إنتاجها في المعدة.
ب- يدخل الطعام الأمعاء الغليظة قبل الأمعاء الدقيقة.
C. في الأمعاء الدقيقة، يمتزج الكيموس مع الصفراء، التي تستحلب الدهون.
D. يتم فصل المعدة عن الأمعاء الدقيقة بواسطة العضلة العاصرة البوابية.
- إجابة
-
ب
مسرد المصطلحات
- الأميليز
- إنزيم موجود في اللعاب ويفرزه البنكرياس الذي يحول الكربوهيدرات إلى المالتوز
- شرج
- نقطة خروج الجهاز الهضمي لمواد النفايات
- صفراء
- عصير هضمي ينتجه الكبد؛ مهم لهضم الدهون
- البلعة
- كتلة من الطعام ناتجة عن عملية المضغ والترطيب عن طريق اللعاب
- القولون
- الجزء الأكبر من الأمعاء الغليظة يتكون من القولون الصاعد والقولون المستعرض والقولون النازل
- شيمة
- مزيج من الطعام المهضوم جزئيًا وعصائر المعدة
- المريء
- عضو أنبوبي يربط الفم بالمعدة
- المغذيات الأساسية
- عنصر غذائي لا يمكن للجسم تصنيعه؛ يجب الحصول عليه من الطعام
- المرارة
- العضو الذي يخزن ويركز الصفراء
- الأمعاء الغليظة
- عضو الجهاز الهضمي الذي يعيد امتصاص الماء من المواد غير المهضومة ويعالج النفايات
- كبد
- عضو ينتج الصفراء للهضم ويعالج الفيتامينات والدهون
- معدني
- جزيء عنصري غير عضوي يقوم بأدوار مهمة في الجسم
- تجويف الفم
- نقطة دخول الطعام إلى الجهاز الهضمي
- بنكرياس
- غدة تفرز العصارات الهضمية
- البيبسين
- إنزيم موجود في المعدة والذي يتمثل دوره الرئيسي في هضم البروتين
- التمعج
- حركات تشبه الموجة للأنسجة العضلية
- مستقيم
- منطقة الجسم حيث يتم تخزين البراز حتى الإزالة
- غدة لعابية
- واحدة من ثلاثة أزواج من الغدد الإفرازية في فم الثدييات التي تفرز اللعاب، وهي مزيج من المخاط المائي والإنزيمات
- أمعاء دقيقة
- العضو الذي يكتمل فيه هضم البروتين والدهون والكربوهيدرات
- بطن
- عضو يشبه الكيس يحتوي على عصائر هضمية حمضية
- فيتامين
- مادة عضوية ضرورية بكميات صغيرة للحفاظ على الحياة