BIO 101

Zvířata získat jejich výživu z konzumace jiných organismů. V závislosti na jejich stravě lze zvířata rozdělit do následujících kategorií: jedlíci rostlin (býložravci), jedlíci masa (masožravci) a ti, kteří jedí rostliny i zvířata (všežravci). Živiny a makromolekuly přítomné v potravinách nejsou pro buňky okamžitě přístupné. Existuje řada procesů, které modifikují jídlo v těle zvířete, aby byly živiny a organické molekuly přístupné pro buněčnou funkci. Jak se zvířata vyvinula ve složitosti formy a funkce, jejich trávicí systém se také vyvinul tak, aby vyhovoval jejich různým stravovacím potřebám.

býložravci, všežravci a masožravci

býložravci jsou zvířata, jejichž primárním zdrojem potravy je rostlinná. Příklady býložravců, jak je znázorněno na obrázku 1 zahrnují obratlovce, jako je jelen, koaly, a některé druhy ptáků, stejně jako bezobratlí, jako jsou cvrčci a housenky. U těchto zvířat se vyvinuly trávicí systémy schopné manipulovat s velkým množstvím rostlinného materiálu. Býložravci mohou být dále zařazeni do frugivorů( jedlíci ovoce), granivorů (jedlíci semen), nektivorů (krmítka nektaru) a olivorů (jedlíci listů).

masožravci jsou zvířata, která jedí jiná zvířata. Slovo masožravec je odvozeno z latiny a doslovně znamená “ jedlík masa.“Divoké kočky, jako jsou lvi, je znázorněno na Obrázku 2a a tygři jsou příklady obratlovců masožravců, jako jsou hadi a žraloci, zatímco bezobratlých šelmy jsou hvězdy moře, pavouky a berušky, je znázorněno na Obrázku 2b. Obligátní masožravci, jsou ty, které se spoléhají výhradně na zvířecí maso získat jejich živiny; příklady obligátní masožravci jsou členové rodiny kočky, jako jsou lvi a gepardi. Fakultativní masožravci jsou ti, kteří kromě živočišných potravin jedí i jiné než živočišné potraviny. Všimněte si, že neexistuje jasná linie, která by odlišovala fakultativní masožravce od všežravců; psi by byli považováni za fakultativní masožravce.

Všežravci jsou zvířata, která jedí rostlinné a živočišné jídlo. V latině znamená všežravec jíst všechno. Lidé, medvědi (na obrázku 3a) a kuřata jsou příkladem všežravců obratlovců; bezobratlí všežravci zahrnují šváby a raky (na obrázku 3b).

trávicí systémy obratlovců

obratlovci vyvinuli složitější trávicí systémy, aby se přizpůsobili svým stravovacím potřebám. Některá zvířata mají jediný žaludek, zatímco jiná mají vícekomorové žaludky. Ptáci vyvinuli trávicí systém přizpůsobený konzumaci nemastikovaných potravin.

Monogastrická: Single-chambered Žaludku

Jako slovo monogastrická napovídá, tento typ trávicí systém se skládá z jednoho („mono“) žaludku komory („žaludku“). Lidé a mnoho zvířat monogastrických trávicí systém, jak je znázorněno na Obrázku 5a a 5b. Proces trávení začíná v ústech a příjem potravy. Zuby hrají důležitou roli při žvýkání (žvýkání) nebo fyzickém rozkladu jídla na menší částice. Enzymy přítomné ve slinách také začínají chemicky rozkládat potravu. Jícen je dlouhá trubice, která spojuje ústa se žaludkem. Pomocí peristaltiky nebo vlnových kontrakcí hladkého svalstva tlačí svaly jícnu jídlo směrem k žaludku. Pro urychlení působení enzymů v žaludku je žaludek extrémně kyselé prostředí s pH mezi 1,5 A 2,5. Žaludeční šťávy, které obsahují enzymy v žaludku, působí na částice potravin a pokračují v procesu trávení. Další členění potravy probíhá v tenkém střevě, kde enzymy produkované jater, tenkého střeva a slinivky břišní pokračovat v procesu trávení. Živiny jsou absorbovány do krevního oběhu přes epiteliální buňky lemující stěny tenkého střeva. Odpadní materiál putuje do tlustého střeva, kde se vstřebává voda a sušší odpad se lisuje do výkalů; to je uložena, dokud je vylučován přes konečník.

ptačí

ptáci čelí zvláštním výzvám, pokud jde o získávání výživy z potravy. Nemají zuby, a proto jejich trávicí systém, znázorněný na obrázku 6, musí být schopen zpracovat nemasticované jídlo. Ptáci vyvinuli různé typy zobáků, které odrážejí obrovskou rozmanitost v jejich stravě, od semen a hmyzu po ovoce a ořechy. Protože většina ptáků létat, jejich metabolické sazby jsou vysoké, aby efektivně zpracovávat potravu a udržovat jejich tělesné hmotnosti nízká. Žaludek ptáků má dvě komory: proventriculus, kde žaludeční šťávy jsou vyráběny stravitelné jídlo před tím, než vstoupí do žaludku, a v žaludku, kde je jídlo uložené, namočené, a mechanicky zemi. Nestrávený materiál tvoří potravinové pelety, které jsou někdy regurgitovány. Většina chemického trávení a absorpce se děje ve střevě a odpad se vylučuje kloakou.

V ptačí trávicí systém, jídlo prochází od plodin na první dva žaludky, tzv. proventriculus, který obsahuje trávicí šťávy, které rozkládají potraviny. Z proventrikulu vstupuje jídlo do druhého žaludku, nazývaného žaludek, který mele jídlo. Někteří ptáci polykají kameny nebo štěrk, které jsou uloženy v žaludku, aby napomohly procesu broušení. Ptáci nemají oddělené otvory pro vylučování moči a výkalů. Místo toho se kyselina močová z ledvin vylučuje do tlustého střeva a kombinuje se s odpadem z trávicího procesu. Tento odpad se vylučuje otvorem zvaným kloaka.

přežvýkavci

přežvýkavci jsou hlavně býložravci, jako jsou krávy, ovce a kozy, jejichž celá strava spočívá v konzumaci velkého množství vlákniny nebo vlákniny. Vyvinuli trávicí systém, který jim pomáhá trávit obrovské množství celulózy. Zajímavostí úst přežvýkavců je, že nemají horní zuby řezáku. Používají spodní zuby, jazyk a rty k roztržení a žvýkání jídla. Z úst, jídlo cestuje do jícnu a do žaludku.

pro pomoc při trávení velkého množství rostlinného materiálu je žaludek přežvýkavců vícekomorový orgán, jak je znázorněno na obrázku 7. Tyto komory obsahují mnoho mikrobů, které rozkládají celulózu a fermentují přijímané potraviny. Čtyřkomorová žaludeční komora poskytuje větší prostor a mikrobiální podporu nezbytnou k trávení rostlinného materiálu u přežvýkavců. Fermentační proces produkuje velké množství plynu v žaludeční komoře, které musí být odstraněny. Stejně jako u jiných zvířat hraje tenké střevo důležitou roli při vstřebávání živin a tlusté střevo pomáhá při odstraňování odpadu.

Pseudo-přežvýkavci

některá zvířata, jako jsou velbloudi a alpaky, jsou pseudo-přežvýkavci. Jedí hodně rostlinného materiálu a vlákniny. Trávení rostlinného materiálu není snadné, protože stěny rostlinných buněk obsahují polymerní molekulu cukru celulózu. Trávicí enzymy těchto zvířat nemohou rozkládat celulózu,ale mikroorganismy přítomné v zažívacím systému mohou. Trávicí systém proto musí být schopen zvládnout velké množství vlákniny a rozložit celulózu. Pseudo-přežvýkavci mají v trávicím systému tříkomorový žaludek. Nicméně, jejich slepého střeva—sysel varhany na začátku tlustého střeva obsahující mnoho mikroorganismů, které jsou nezbytné pro trávení rostlinných materiálů—je velká a je na místě, kde vlákniny je fermentované a stravitelné. Tato zvířata nemají bachor, ale mají omasum, abomasum a retikulum.

části trávicího systému

trávicí systém obratlovců je navržen tak, aby usnadnil přeměnu potravinářské hmoty na složky živin, které udržují organismy.

ústní dutina

ústní dutina nebo ústa je místem vstupu potravy do trávicího systému, znázorněné na obrázku 8. Konzumované potraviny jsou rozděleny na menší částice masticací, žvýkacím účinkem zubů. Všichni savci mají zuby a mohou žvýkat své jídlo.

rozsáhlý chemický proces trávení začíná v ústech. Při žvýkání jídla se sliny produkované slinnými žlázami mísí s jídlem. Sliny jsou vodnatá látka produkovaná v ústech mnoha zvířat. Existují tři hlavní žlázy, které vylučují sliny—příušní, submandibulární a sublingvální. Sliny obsahují hlen, který zvlhčuje jídlo a vyrovnává pH potravy. Sliny také obsahují imunoglobuliny a lysozymy, které mají antibakteriální účinek na snížení zubního kazu inhibicí růstu některých bakterií. Sliny také obsahuje enzym zvaný slinné amylázy který začíná proces přeměny škrobů v potravinářském do tzv. disacharid maltóza. Další enzym zvaný lipáza je produkován buňkami v jazyku. Lipázy jsou třídou enzymů, které mohou rozkládat triglyceridy. Lingvální lipáza začíná rozklad tukových složek v potravě. Žvýkací a smáčecí účinek poskytovaný zuby a slinami připravuje jídlo na hmotu zvanou bolus pro polykání. Jazyk pomáhá při polykání-přesunutí bolusu z úst do hltanu. Hltan se otevírá do dvou průchodů: průdušnice, která vede do plic, a jícnu, který vede do žaludku. Průdušnice má otvor zvaný glottis, který je pokryt chrupavkovou chlopní zvanou epiglottis. Při polykání epiglottis uzavírá glottis a jídlo prochází do jícnu a ne do průdušnice. Toto uspořádání umožňuje udržovat jídlo mimo průdušnici.

Jícnu

jícen je tubulární orgán, který spojuje ústa se žaludkem. Žvýkané a změkčené jídlo prochází jícnem po požití. Hladké svaly jícnu procházejí řadou vlnových pohybů zvaných peristaltika, které tlačí potravu směrem k žaludku, jak je znázorněno na obrázku 9. Peristaltiku vlny je jednosměrný—pohybuje se jídlo z úst do žaludku, a zpětný pohyb není možný. Peristaltický pohyb jícnu je nedobrovolný reflex; probíhá v reakci na akt polykání.

prstencový sval zvaný svěrač tvoří ventily v zažívacím systému. Gastroezofageální svěrač je umístěn na konci žaludku jícnu. V reakci na polykání a tlak vyvíjený bolusem jídla se tento svěrač otevře a bolus vstoupí do žaludku. Pokud nedochází k polykání, je tento svěrač zavřený a zabraňuje tomu, aby obsah žaludku putoval do jícnu. Mnoho zvířat má skutečný svěrač; u lidí však neexistuje žádný skutečný svěrač,ale jícen zůstává uzavřený, když nedochází k polykání. Kyselý reflux nebo „pálení žáhy“ nastává, když kyselé trávicí šťávy uniknou do jícnu.

žaludek

velká část trávení se vyskytuje v žaludku, jak je znázorněno na obrázku 10. Žaludek je posvátný orgán, který vylučuje žaludeční trávicí šťávy. PH v žaludku je mezi 1,5 a 2,5. Toto vysoce kyselé prostředí je nezbytné pro chemický rozklad potravin a extrakci živin. Když je prázdný, žaludek je poměrně malý orgán; při naplnění jídlem se však může rozšířit až na 20násobek své klidové velikosti. Tato vlastnost je zvláště užitečná pro zvířata, která potřebují jíst, když je k dispozici jídlo.

žaludek je také hlavním místem trávení bílkovin u jiných zvířat než přežvýkavců. Trávení bílkovin je zprostředkováno enzymem zvaným pepsin v žaludeční komoře. Pepsin je vylučován hlavními buňkami v žaludku v neaktivní formě zvané pepsinogen. Pepsin přestávky peptid dluhopisy a štěpí bílkoviny na menší polypeptidy; to také pomáhá aktivovat více pepsinogen, začíná pozitivní zpětnou vazbu mechanismus, který generuje více pepsin. Další typ buněk—parietální buňky—vylučují vodíkové a chloridové ionty, které se spojují v lumen tvoří kyselina chlorovodíková, primární kyselé složky žaludeční šťávy. Kyselina chlorovodíková pomáhá přeměnit neaktivní pepsinogen na pepsin. Vysoce kyselé prostředí také zabíjí mnoho mikroorganismů v potravě a v kombinaci s působením enzymu pepsin vede k hydrolýze bílkovin v potravě. Chemické trávení je usnadněno působením žaludku. Kontrakce a relaxace hladkých svalů mísí obsah žaludku asi každých 20 minut. Částečně trávená směs potravin a žaludečních šťáv se nazývá chyme. Chyme přechází ze žaludku do tenkého střeva. Další trávení bílkovin probíhá v tenkém střevě. Vyprazdňování žaludku nastává během dvou až šesti hodin po jídle. Pouze malé množství chymu se uvolňuje do tenkého střeva najednou. Pohyb chymu ze žaludku do tenkého střeva je regulován pylorickým svěračem.

při trávení bílkovin a některých tuků musí být žaludeční výstelka chráněna před trávením pepsinem. Při popisu ochrany žaludeční výstelky je třeba vzít v úvahu dva body. Za prvé, jak již bylo zmíněno, enzym pepsin je syntetizován v neaktivní formě. To chrání hlavní buňky, protože pepsinogen nemá stejnou enzymovou funkci pepsinu. Za druhé, žaludek má silnou sliznici hlenu, která chrání podkladovou tkáň před působením trávicích šťáv. Když je tato sliznice sliznice prasklá, mohou se v žaludku tvořit vředy. Vředy jsou otevřené rány v orgánu nebo na orgánu způsobené bakteriemi (Helicobacter pylori), když je sliznice sliznice prasklá a nedokáže se reformovat.

tenké střevo

Chyme se pohybuje ze žaludku do tenkého střeva. Tenké střevo je orgán, kde je dokončeno trávení bílkovin, tuků a sacharidů. Tenké střevo je dlouhý trubkovitý orgán s vysoce složeným povrchem obsahujícím prstovité projekce nazývané klky. Apikální povrch každého klku má mnoho mikroskopických projekcí nazývaných mikrovilli. Tyto struktury, znázorněné na Obrázku 11, jsou lemována epitelové buňky na luminální straně a umožňují živiny se vstřebává z trávené potravy a vstřebává do krevního řečiště na druhou stranu. Villi a mikrovilli s mnoha záhyby zvyšují povrchovou plochu střeva a zvyšují absorpční účinnost živin. Absorbované živiny v krvi se přenášejí do jaterní portální žíly, což vede k játrům. Tam, játra, reguluje distribuci živin do zbytku těla a odstraňuje toxické látky, včetně drog, alkoholu, a některé patogeny.

tenké střevo člověka je dlouhé přes 6 m a je rozděleno do tří částí: dvanáctníku, jejunu a ileu. Pevná část tenkého střeva ve tvaru „C“se nazývá dvanáctník a je znázorněna na obrázku 10. Dvanáctníku je oddělena od žaludku, pylorická svěrače, který se otevře, aby tráveniny pro pohyb ze žaludku do dvanáctníku. V duodenu, tráveniny se smíchá s pankreatické šťávy v alkalickém roztoku bohaté na hydrogenuhličitan, který neutralizuje kyselost chymu a působí jako vyrovnávací paměť. Pankreatické šťávy také obsahují několik trávicích enzymů. Trávicí šťávy z pankreatu, jater a žlučníku, stejně jako z žlázových buněk samotné střevní stěny, vstupují do dvanáctníku. Žluč se produkuje v játrech a skladuje a koncentruje se v žlučníku. Žluč obsahuje žlučové soli, které emulgují lipidy, zatímco pankreas produkuje enzymy, které katabolizují škroby, disacharidy, bílkoviny a tuky. Tyto trávicí šťávy rozkládají částice potravin v trávicím traktu na glukózu, triglyceridy a aminokyseliny. Některé chemické trávení jídla probíhá v dvanáctníku. Absorpce mastných kyselin probíhá také v dvanáctníku.

druhá část tenkého střeva se nazývá jejunum, znázorněné na obrázku 10. Zde pokračuje hydrolýza živin, zatímco většina sacharidů a aminokyselin je absorbována střevní výstelkou. Většina chemického trávení a absorpce živin se vyskytuje v jejunu.

ileum, také znázorněné na obrázku 10, je poslední částí tenkého střeva a zde jsou žlučové soli a vitamíny absorbovány do krevního oběhu. Nestrávené jídlo je posíláno do tlustého střeva z ileu peristaltickými pohyby svalu. Ileum končí a tlusté střevo začíná u ileocekální chlopně. Vermiformní,“ červovitý “ dodatek je umístěn na ileocekální chlopni. Příloha člověka vylučuje žádné enzymy a má nevýznamnou roli v imunitě.

tlustého Střeva

tlusté střevo, znázorněné na obrázku 12, reabsorbuje vodu z nestráveného potravinového materiálu a zpracovává odpadní materiál. Lidské tlusté střevo má mnohem menší délku ve srovnání s tenkým střevem, ale větší průměr. Má tři části: cékum, tlusté střevo a konečník. Cékum se připojuje k ileu k tlustému střevu a je přijímacím váčkem pro odpadní hmotu. Tlusté střevo je domovem mnoha bakterií nebo „střevní flóry“, které napomáhají trávicím procesům. Tlustého střeva je možné rozdělit do čtyř oblastí, vzestupném tračníku, příčného tračníku, sestupného tračníku a sigmatu. Hlavními funkcemi tlustého střeva je extrakce vody a minerálních solí z nestrávených potravin a skladování odpadního materiálu. Masožraví savci mají díky své stravě kratší tlusté střevo ve srovnání s býložravými savci.

konečník a konečník

konečník je koncovým koncem tlustého střeva, jak je znázorněno na obrázku 12. Primární úlohou konečníku je uchovávat výkaly až do defekace. Výkaly jsou poháněny peristaltickými pohyby během eliminace. Řiť je otvor na vzdáleném konci trávicího traktu a je výstupním bodem pro odpadní materiál. Dva svěrače mezi eliminací kontroly konečníku a konečníku: vnitřní svěrač je nedobrovolný a vnější svěrač je dobrovolný.

pomocné orgány

orgány diskutované výše jsou orgány trávicího traktu, kterými prochází jídlo. Pomocné orgány jsou orgány, které přidávají sekrece (enzymy), které katabolizují potravu do živin. Mezi doplňkové orgány patří slinné žlázy, játra, pankreas a žlučník. Játra, pankreas a žlučník jsou regulovány hormony v reakci na konzumované potraviny.

játra jsou největším vnitřním orgánem u lidí a hrají velmi důležitou roli při trávení tuků a detoxikaci krve. Játra produkují žluč, trávicí šťávu, která je nutná pro rozklad mastných složek potravy v dvanáctníku. Játra také zpracovávají vitamíny a tuky a syntetizují mnoho plazmatických bílkovin.

pankreas je další důležitá žláza, která vylučuje trávicí šťávy. Trávenina vyrobené ze žaludku je velmi kyselé povahy; pankreatické šťávy obsahují vysoké hladiny sodný, alkalický, která neutralizuje kyselé tráveniny. Pankreatické šťávy navíc obsahují velké množství enzymů, které jsou potřebné pro trávení bílkovin a sacharidů.

žlučník je malý orgán, který pomáhá játrům ukládáním žluči a koncentrací žlučových solí. Když chyme obsahující mastné kyseliny vstoupí do dvanáctníku, žluč se vylučuje z žlučníku do dvanáctníku.

souhrn sekce

u různých zvířat se vyvinuly různé typy trávicích systémů specializovaných na uspokojení jejich stravovacích potřeb. Lidé a mnoho dalších zvířat mají monogastrické trávicí systémy s jednokomorovým žaludkem. Ptáci vyvinuli trávicí systém, který zahrnuje žaludek, kde je jídlo rozdrceno na menší kousky. To kompenzuje jejich neschopnost masticovat. Přežvýkavci, kteří konzumují velké množství rostlinného materiálu, mají vícekomorový žaludek, který tráví vlákniny. Pseudo-přežvýkavci mají podobné trávicí procesy jako přežvýkavci, ale nemají žaludek se čtyřmi kompartmenty. Zpracování potravin zahrnuje požití (stravování), trávení (mechanické a enzymatické rozklad velkých molekul), absorpci (buněčný příjem živin) a eliminaci (odstranění nestráveného odpadu jako výkalů).

mnoho orgánů spolupracuje na trávení potravy a vstřebávání živin. Ústa jsou místem požití a místem, kde začíná mechanické i chemické rozklad potravy. Sliny obsahují enzym zvaný amyláza, který rozkládá sacharidy. Bolus jídla prochází jícnem peristaltickými pohyby do žaludku. Žaludek má extrémně kyselé prostředí. Enzym zvaný pepsin tráví bílkoviny v žaludku. Další trávení a absorpce probíhají v tenkém střevě. Tlusté střevo reabsorbuje vodu z nestrávených potravin a ukládá odpad až do eliminace.