BIO 101

dyr får deres ernæring fra forbruget af andre organismer. Afhængig af deres diæt kan Dyr klassificeres i følgende kategorier: plantespisere (planteædere), kødspisere (kødædere) og dem, der spiser både planter og dyr (altædende). Næringsstoffer og makromolekyler, der findes i fødevarer, er ikke umiddelbart tilgængelige for cellerne. Der er en række processer, der ændrer mad i dyrekroppen for at gøre næringsstoffer og organiske molekyler tilgængelige for cellulær funktion. Da dyr udviklede sig i kompleksitet af form og funktion, har deres fordøjelsessystemer også udviklet sig til at imødekomme deres forskellige diætbehov.

planteædere, altædende og kødædende

planteædere er dyr, hvis primære fødekilde er plantebaseret. Eksempler på planteædere, som vist i Figur 1, inkluderer hvirveldyr som hjorte, koalaer og nogle fuglearter samt hvirvelløse dyr som crickets og larver. Disse dyr har udviklet fordøjelsessystemer, der er i stand til at håndtere store mængder plantemateriale. Planteædere kan yderligere klassificeres i frugtædere (frugtspisere), granivorer (frøspisere), nectivorer (nektarfødere) og folivorer (bladspisere).

kødædende dyr er dyr, der spiser andre dyr. Ordet kødædende er afledt af Latin og betyder bogstaveligt ” kødspiser.”Vilde katte som løver, vist i figur 2a og tigre er eksempler på hvirveldyr kødædende, ligesom slanger og hajer, mens hvirvelløse kødædende dyr inkluderer havstjerner, edderkopper og mariehøns, vist i figur 2b. obligatoriske kødædende dyr er dem, der udelukkende er afhængige af dyrekød for at få deres næringsstoffer; eksempler på obligatoriske kødædende dyr er medlemmer af kattefamilien, såsom løver og geparder. Fakultative kødædere er dem, der også spiser ikke-animalsk mad ud over dyrefoder. Bemærk, at der ikke er nogen klar linje, der adskiller fakultative kødædere fra altædende dyr; hunde ville blive betragtet som fakultative kødædere.

omnivorer er dyr, der spiser både plante – og dyreafledt mad. På Latin betyder omnivore at spise alt. Mennesker, bjørne (vist i figur 3a) og kyllinger er eksempel på hvirveldyr omnivorer; hvirvelløse omnivorer inkluderer kakerlakker og krebs (vist i figur 3b).

hvirveldyr fordøjelsessystemer

hvirveldyr har udviklet mere komplekse fordøjelsessystemer til at tilpasse sig deres kostbehov. Nogle dyr har en enkelt mave, mens andre har mave med flere kamre. Fugle har udviklet et fordøjelsessystem tilpasset til at spise umastikeret mad.

Monogastrisk: enkeltkammeret mave

som ordet monogastrisk antyder, består denne type fordøjelsessystem af et (“mono”) mavekammer (“gastrisk”). Mennesker og mange dyr har et monogastrisk fordøjelsessystem som illustreret i figur 5a og 5b. fordøjelsesprocessen begynder med munden og indtagelsen af mad. Tænderne spiller en vigtig rolle i masticering (tygning) eller fysisk nedbrydning af mad i mindre partikler. De stoffer, der er til stede i spyt, begynder også kemisk at nedbryde mad. Spiserøret er et langt rør, der forbinder munden med maven. Ved hjælp af peristalsis eller bølgelignende glatte muskelkontraktioner skubber spiserørets muskler maden mod maven. For at fremskynde handlingerne i maven er maven et ekstremt surt miljø med en pH mellem 1,5 og 2,5. Mavesaften, som omfatter ensymer i maven, virker på fødevarepartiklerne og fortsætter fordøjelsesprocessen. Yderligere nedbrydning af fødevarer finder sted i tyndtarmen, hvor leveren, tyndtarmen og bugspytkirtlen fortsætter fordøjelsesprocessen. Næringsstofferne absorberes i blodstrømmen over epitelcellerne, der forer tyndtarmens vægge. Affaldsmaterialet bevæger sig videre til tyktarmen, hvor vand absorberes, og det tørre affaldsmateriale komprimeres til afføring; det opbevares, indtil det udskilles gennem endetarmen.

Avian

fugle står over for særlige udfordringer, når det kommer til at få ernæring fra mad. De har ikke tænder, og derfor skal deres fordøjelsessystem, vist i figur 6, være i stand til at behandle ikke-masticeret mad. Fugle har udviklet en række næbtyper, der afspejler den store variation i deres kost, lige fra frø og insekter til frugt og nødder. Fordi de fleste fugle flyver, er deres metaboliske satser høje for effektivt at behandle mad og holde deres kropsvægt lav. Fuglens mave har to kamre: proventriculus, hvor mavesaft produceres for at fordøje maden, inden den kommer ind i maven, og kråsen, hvor maden opbevares, gennemblødes og mekanisk formales. Det ufordøjede materiale danner madpiller, der undertiden regurgiteres. Det meste af den kemiske fordøjelse og absorption sker i tarmen, og affaldet udskilles gennem cloaca.

i fuglens fordøjelsessystem passerer mad fra afgrøden til den første af to maver, kaldet proventriculus, som indeholder fordøjelsessafter, der nedbryder mad. Fra proventriculus kommer maden ind i den anden mave, kaldet kråsen, som maler mad. Nogle fugle sluger sten eller korn, som opbevares i kråsen, for at hjælpe slibeprocessen. Fugle har ikke separate åbninger til at udskille urin og afføring. I stedet udskilles urinsyre fra nyrerne i tyktarmen og kombineres med affald fra fordøjelsesprocessen. Dette affald udskilles gennem en åbning kaldet cloaca.

drøvtyggere

drøvtyggere er hovedsageligt planteædere som køer, får og geder, hvis hele diæt består i at spise store mængder grovfoder eller fiber. De har udviklet fordøjelsessystemer, der hjælper dem med at fordøje store mængder cellulose. Et interessant træk ved drøvtyggernes mund er, at de ikke har øvre fortænder. De bruger deres nederste tænder, tunge og læber til at rive og tygge deres mad. Fra munden rejser maden til spiserøret og videre til maven.

for at hjælpe med at fordøje den store mængde plantemateriale er drøvtyggernes mave et organ med flere kamre, som illustreret i Figur 7. Disse kamre indeholder mange mikrober, der nedbryder cellulose og fermenterer indtaget mad. Mavekammeret med fire rum giver større plads og den mikrobielle støtte, der er nødvendig for at fordøje plantemateriale hos drøvtyggere. Fermenteringsprocessen producerer store mængder gas i mavekammeret, som skal elimineres. Som hos andre dyr spiller tyndtarmen en vigtig rolle i næringsabsorptionen, og tyktarmen hjælper med at eliminere affald.

Pseudodrøvtyggere

nogle dyr, såsom kameler og alpakaer, er pseudodrøvtyggere. De spiser meget plantemateriale og grovfoder. Fordøjelse af plantemateriale er ikke let, fordi plantecellevægge indeholder det polymere sukkermolekyle cellulose. Disse dyrs fordøjelsessymer kan ikke nedbryde cellulose, men mikroorganismer, der er til stede i fordøjelsessystemet, kan. Derfor skal fordøjelsessystemet være i stand til at håndtere store mængder grovfoder og nedbryde cellulosen. Pseudo-drøvtyggere har en tre-kammer mave i fordøjelsessystemet. Imidlertid er deres cecum—et pouched organ i begyndelsen af tyktarmen, der indeholder mange mikroorganismer, der er nødvendige for fordøjelsen af plantematerialer-stort og er det sted, hvor grovfoder fermenteres og fordøjes. Disse dyr har ikke en vom, men har en omasum, abomasum og retikulum.

dele af fordøjelsessystemet

hvirveldyrets fordøjelsessystem er designet til at lette omdannelsen af fødevaremateriale til de næringsstoffer, der opretholder organismer.

mundhule

mundhulen eller munden er indgangsstedet for mad i fordøjelsessystemet, illustreret i figur 8. Den forbrugte mad brydes i mindre partikler ved mastikering, tændernes tyggevirkning. Alle pattedyr har tænder og kan tygge deres mad.

den omfattende kemiske fordøjelsesproces begynder i munden. Når mad tygges, blandes spyt, der produceres af spytkirtlerne, med maden. Spyt er et vandigt stof produceret i munden på mange dyr. Der er tre store kirtler, der udskiller spyt-parotid, submandibular og sublingual. Spyt indeholder slim, der fugter mad og bufferer madens pH. Spyt indeholder også immunoglobuliner og lysosimer, som har antibakteriel virkning for at reducere tandforfald ved at hæmme væksten af nogle bakterier. Spyt indeholder også et såkaldt spytamylase, der begynder processen med at omdanne stivelse i fødevaren til et disaccharid kaldet maltose. Lipase produceres af cellerne i tungen. Lipaser er en klasse af triglycerider, der kan nedbryde triglycerider. Den lingual lipase begynder nedbrydningen af fedtkomponenter i fødevaren. Tygge – og befugtningsvirkningen, der leveres af tænderne og spyt, forbereder maden til en masse kaldet bolus til indtagelse. Tungen hjælper med at sluge-flytte bolus fra munden ind i svælget. Svælget åbner til to passager: luftrøret, som fører til lungerne og spiserøret, som fører til maven. Luftrøret har en åbning kaldet glottis, som er dækket af en bruskklap kaldet epiglottis. Ved indtagelse lukker epiglottis glottis, og mad passerer ind i spiserøret og ikke luftrøret. Dette arrangement gør det muligt at holde mad ude af luftrøret.

spiserør

spiserøret er et rørformet organ, der forbinder munden med maven. Den tyggede og blødgjorte mad passerer gennem spiserøret efter indtagelse. De glatte muskler i spiserøret gennemgår en række bølgelignende bevægelser kaldet peristaltik, der skubber maden mod maven, som illustreret i figur 9. Peristaltikbølgen er ensrettet-den flytter mad fra munden til maven, og omvendt bevægelse er ikke mulig. Den peristaltiske bevægelse af spiserøret er en ufrivillig refleks; det finder sted som reaktion på slugningen.

en ringlignende muskel kaldet en sphincter danner ventiler i fordøjelsessystemet. Den gastro-esophageal sphincter er placeret i maveenden af spiserøret. Som reaktion på indtagelse og det tryk, der udøves af bolus af mad, åbner denne sphincter, og bolus kommer ind i maven. Når der ikke er nogen slukningsvirkning, lukkes denne sphincter og forhindrer indholdet i maven i at rejse op i spiserøret. Mange dyr har en ægte sfinkter; hos mennesker er der imidlertid ingen ægte sfinkter, men spiserøret forbliver lukket, når der ikke er nogen slugende handling. Syre refluks eller” halsbrand ” opstår, når de sure fordøjelsessafter slipper ud i spiserøret.

mave

en stor del af fordøjelsen forekommer i maven, vist i Figur 10. Maven er et helligt organ, der udskiller gastrisk fordøjelsessafter. PH i maven er mellem 1,5 og 2,5. Dette meget sure miljø er nødvendigt for kemisk nedbrydning af fødevarer og udvinding af næringsstoffer. Når den er tom, er maven et ret lille organ; det kan dog udvides til op til 20 gange sin hvilestørrelse, når den er fyldt med mad. Denne egenskab er især nyttig for dyr, der skal spise, når der er mad til rådighed.

maven er også det vigtigste sted for proteinfordøjelse hos andre dyr end drøvtyggere. Proteinfordøjelse medieres af et pepsin kaldet pepsin i mavekammeret. Pepsin udskilles af hovedcellerne i maven i en inaktiv form kaldet pepsinogen. Pepsin bryder peptidbindinger og spalter proteiner i mindre polypeptider; det hjælper også med at aktivere mere pepsinogen og starter en positiv feedbackmekanisme, der genererer mere pepsin. En anden celletype-parietale celler-udskiller hydrogen-og chloridioner, som kombineres i lumen for at danne saltsyre, den primære sure komponent i mavesaften. Saltsyre hjælper med at omdanne det inaktive pepsinogen til pepsin. Det stærkt sure miljø dræber også mange mikroorganismer i fødevaren og resulterer i hydrolyse af protein i fødevaren kombineret med virkningen af pepsin. Kemisk fordøjelse lettes af mavens kærning. Sammentrækning og afslapning af glatte muskler blander maveindholdet omkring hvert 20.minut. Den delvist fordøjede mad-og mavesaftblanding kaldes chyme. Chyme passerer fra maven til tyndtarmen. Yderligere proteinfordøjelse finder sted i tyndtarmen. Gastrisk tømning sker inden for to til seks timer efter et måltid. Kun en lille mængde chyme frigives i tyndtarmen ad gangen. Bevægelsen af chyme fra maven ind i tyndtarmen reguleres af pylorisk sphincter.

ved fordøjelse af protein og nogle fedtstoffer skal maveforingen beskyttes mod at blive fordøjet af pepsin. Der er to punkter at overveje, når man beskriver, hvordan maveforet er beskyttet. For det første syntetiseres pepsin som tidligere nævnt i den inaktive form. Dette beskytter hovedcellerne, fordi pepsinogen ikke har samme funktionalitet som pepsin. For det andet har maven en tyk slimforing, der beskytter det underliggende væv mod fordøjelsessafternes virkning. Når denne slimforing brydes, kan der dannes mavesår i maven. Sår er åbne sår i eller på et organ forårsaget af bakterier (Helicobacter pylori), når slimforingen brydes og ikke reformeres.

tyndtarm

Chyme bevæger sig fra maven til tyndtarmen. Tyndtarmen er det organ, hvor fordøjelsen af protein, fedt og kulhydrater er afsluttet. Tyndtarmen er et langt rørlignende organ med en meget foldet overflade, der indeholder fingerlignende fremspring kaldet villi. Den apikale overflade af hver villus har mange mikroskopiske fremspring kaldet mikrovilli. Disse strukturer, illustreret i Figur 11, er foret med epitelceller på luminalsiden og giver mulighed for, at næringsstofferne absorberes fra den fordøjede mad og absorberes i blodstrømmen på den anden side. Villi og mikrovilli, med deres mange folder, øger tarmens overfladeareal og øger absorptionseffektiviteten af næringsstoffer. Absorberede næringsstoffer i blodet bæres ind i leverportalvenen, hvilket fører til leveren. Der regulerer leveren fordelingen af næringsstoffer til resten af kroppen og fjerner giftige stoffer, herunder stoffer, alkohol og nogle patogener.

den menneskelige tyndtarm er over 6 m lang og er opdelt i tre dele: tolvfingertarmen, jejunum og ileum. Den” C-formede ” faste del af tyndtarmen kaldes tolvfingertarmen og er vist i Figur 10. Tolvfingertarmen adskilles fra maven af den pyloriske sfinkter, der åbnes for at tillade chyme at bevæge sig fra maven til tolvfingertarmen. I tolvfingertarmen blandes chyme med bugspytkirtelsaft i en alkalisk opløsning rig på bicarbonat, der neutraliserer surheden af chyme og fungerer som en buffer. Pancreasjuice indeholder også flere fordøjelsessymer. Fordøjelsessafter fra bugspytkirtlen, leveren og galdeblæren, såvel som fra kirtelceller i selve tarmvæggen, kommer ind i tolvfingertarmen. Galde produceres i leveren og opbevares og koncentreres i galdeblæren. Galde indeholder galdesalte, der emulgerer lipider, mens bugspytkirtlen producerer salte, der kataboliserer stivelse, disaccharider, proteiner og fedtstoffer. Disse fordøjelsessafter nedbryder madpartiklerne i chymen til glukose, triglycerider og aminosyrer. Nogle kemiske fordøjelse af mad finder sted i tolvfingertarmen. Absorption af fedtsyrer finder også sted i tolvfingertarmen.

den anden del af tyndtarmen kaldes jejunum, vist i Figur 10. Her fortsættes hydrolyse af næringsstoffer, mens de fleste kulhydrater og aminosyrer absorberes gennem tarmforingen. Størstedelen af kemisk fordøjelse og næringsstofabsorption forekommer i jejunum.

ileum, også illustreret i Figur 10, er den sidste del af tyndtarmen, og her absorberes galdesalte og vitaminer i blodstrømmen. Den ufordøjede mad sendes til tyktarmen fra ileum via peristaltiske bevægelser af musklen. Ileum slutter, og tyktarmen begynder ved ileocecal ventilen. Det vermiforme, “ormlignende” appendiks er placeret ved ileocecal ventilen. Tillægget til mennesker udskiller ingen symptomer og har en ubetydelig rolle i immunitet.

tyktarmen

tyktarmen, illustreret i Figur 12, absorberer vandet fra det ufordøjede fødevaremateriale og behandler affaldsmaterialet. Den menneskelige tyktarm er meget mindre i længden sammenlignet med tyndtarmen, men større i diameter. Det har tre dele: cecum, tyktarmen og endetarmen. Cecum forbinder ileum til tyktarmen og er den modtagende pose til affaldsmaterialet. Tyktarmen er hjemsted for mange bakterier eller “tarmflora”, der hjælper med fordøjelsesprocesserne. Tyktarmen kan opdeles i fire regioner, den stigende kolon, den tværgående kolon, den nedadgående kolon og sigmoid kolon. De vigtigste funktioner i tyktarmen er at udvinde vand og mineralsalte fra ufordøjet mad og at opbevare affaldsmateriale. Kødædende pattedyr har en kortere tyktarm sammenlignet med planteædende pattedyr på grund af deres diæt.

endetarm og Anus

endetarmen er den terminale ende af tyktarmen, som vist i Figur 12. Rektumets primære rolle er at opbevare fæces indtil afføring. Afføringen fremdrives ved hjælp af peristaltiske bevægelser under eliminering. Anus er en åbning i den fjerne ende af fordøjelseskanalen og er udgangspunktet for affaldsmaterialet. To sphincter mellem endetarm og anus kontrol eliminering: den indre sphincter er ufrivillig, og den ydre sphincter er frivillig.

Tilbehørsorganer

de ovenfor beskrevne organer er organerne i fordøjelseskanalen, gennem hvilke mad passerer. Tilbehørsorganer er organer, der tilføjer sekretioner, der kataboliserer mad til næringsstoffer. Tilbehørsorganer omfatter spytkirtler, leveren, bugspytkirtlen og galdeblæren. Leveren, bugspytkirtlen og galdeblæren reguleres af hormoner som reaktion på den forbrugte mad.

leveren er det største indre organ hos mennesker, og det spiller en meget vigtig rolle i fordøjelsen af fedtstoffer og afgiftende blod. Leveren producerer galde, en fordøjelsessaft, der er nødvendig for nedbrydning af fede komponenter i fødevaren i tolvfingertarmen. Leveren behandler også vitaminer og fedtstoffer og syntetiserer mange plasmaproteiner.bukspyttkjertlen er en anden vigtig kirtel, der udskiller fordøjelsessafter. Chymen produceret fra maven er meget sur i naturen; bugspytkirtelsaftene indeholder høje niveauer af bicarbonat, et alkali, der neutraliserer det sure chyme. Derudover indeholder pancreasjuicerne et stort udvalg af salte, der er nødvendige for fordøjelsen af protein og kulhydrater.galdeblæren er et lille organ, der hjælper leveren ved at opbevare galde og koncentrere galdesalte. Når chyme indeholdende fedtsyrer kommer ind i tolvfingertarmen, udskilles galden fra galdeblæren ind i tolvfingertarmen.

Sektionsoversigt

forskellige dyr har udviklet forskellige typer fordøjelsessystemer, der er specialiserede til at imødekomme deres diætbehov. Mennesker og mange andre dyr har monogastriske fordøjelsessystemer med en enkeltkammeret mave. Fugle har udviklet et fordøjelsessystem, der inkluderer en kråse, hvor maden knuses i mindre stykker. Dette kompenserer for deres manglende evne til at masticere. Drøvtyggere, der spiser store mængder plantemateriale, har en mave med flere kamre, der fordøjer grovfoder. Pseudo-drøvtyggere har lignende fordøjelsesprocesser som drøvtyggere, men har ikke maven med fire rum. Behandling af fødevarer indebærer indtagelse (spisning), fordøjelse (mekanisk nedbrydning af store molekyler), absorption (cellulær optagelse af næringsstoffer) og eliminering (fjernelse af ufordøjet affald som afføring).

mange organer arbejder sammen for at fordøje mad og absorbere næringsstoffer. Munden er punktet for indtagelse og det sted, hvor både mekanisk og kemisk nedbrydning af fødevarer begynder. Spyt indeholder amylase, der nedbryder kulhydrater. Madbolus bevæger sig gennem spiserøret ved peristaltiske bevægelser til maven. Maven har et ekstremt surt miljø. Pepsin fordøjer protein i maven. Yderligere fordøjelse og absorption finder sted i tyndtarmen. Tyktarmen absorberer vand fra den ufordøjede mad og opbevarer affald indtil eliminering.