Lernziele
Am Ende dieses Abschnitts haben Sie die folgenden Ziele erreicht:
- Erklären Sie die Prozesse der Verdauung und Absorption
- Vergleichen und kontrastieren Sie verschiedene Arten von Verdauungssystemen
- Erklären Sie die speziellen Funktionen der Organe, die an der Verarbeitung von Lebensmitteln im Körper beteiligt sind
- Beschreiben Sie die Art und Weise, wie Organe zusammenarbeiten, um Nahrung zu verdauen und Nährstoffe
Tiere erhalten ihre Nahrung durch den Verzehr anderer Organismen. Abhängig von ihrer Ernährung können Tiere in die folgenden Kategorien eingeteilt werden: Pflanzenfresser (Pflanzenfresser), Fleischfresser (Fleischfresser) und solche, die sowohl Pflanzen als auch Tiere fressen (Allesfresser). Die in Lebensmitteln vorhandenen Nährstoffe und Makromoleküle sind für die Zellen nicht sofort zugänglich. Es gibt eine Reihe von Prozessen, die Nahrung im Tierkörper modifizieren, um die Nährstoffe und organischen Moleküle für die Zellfunktion zugänglich zu machen. Da sich Tiere in Form und Funktion komplexer entwickelten, haben sich auch ihre Verdauungssysteme weiterentwickelt, um ihren verschiedenen Ernährungsbedürfnissen gerecht zu werden.
Pflanzenfresser, Allesfresser und Fleischfresser
Pflanzenfresser sind Tiere, deren primäre Nahrungsquelle pflanzlich ist. Beispiele für Pflanzenfresser, wie in Abbildung 1 gezeigt, sind Wirbeltiere wie Hirsche, Koalas und einige Vogelarten sowie wirbellose wie Grillen und Raupen. Diese Tiere haben Verdauungssysteme entwickelt, die in der Lage sind, große Mengen an Pflanzenmaterial zu verarbeiten. Pflanzenfresser können weiter in Frugivoren (Fruchtfresser), Granivoren (Samenfresser), Nektarfresser (Nektarfresser) und Folivoren (Blattfresser) eingeteilt werden.
Abbildung 1. Pflanzenfresser, wie dieser (a) Maultierhirsch und (b) Monarchraupe, fressen hauptsächlich Pflanzenmaterial. (credit a: Modifikation der Arbeit von Bill Ebbesen; credit b: Modifikation der Arbeit von Doug Bowman)
Fleischfresser sind Tiere, die andere Tiere fressen. Das Wort Fleischfresser stammt aus dem Lateinischen und bedeutet wörtlich „Fleischesser.“ Wildkatzen wie Löwen, dargestellt in Abbildung 2a und Tiger sind Beispiele für Wirbeltier-Fleischfresser, ebenso wie Schlangen und Haie, während wirbellose Fleischfresser Seesterne, Spinnen und Marienkäfer umfassen, dargestellt in Abbildung 2b. Obligate Fleischfresser sind solche, die sich vollständig auf Tierfleisch verlassen, um ihre Nährstoffe zu erhalten; Beispiele für obligate Fleischfresser sind Mitglieder der Katzenfamilie, wie Löwen und Geparden. Fakultative Fleischfresser sind diejenigen, die neben Tierfutter auch Nichttierfutter essen. Beachten Sie, dass es keine klare Linie gibt, die fakultative Fleischfresser von Allesfressern unterscheidet; hunde würden als fakultative Fleischfresser betrachtet.
Abbildung 2. Fleischfresser wie der (a) Löwe fressen hauptsächlich Fleisch. Der (b) Marienkäfer ist auch ein Fleischfresser, der kleine Insekten namens Blattläuse verzehrt. (credit a: Modifikation der Arbeit von Kevin Pluck; credit b: Modifikation der Arbeit von Jon Sullivan)
Allesfresser sind Tiere, die sowohl pflanzliche als auch tierische Nahrung zu sich nehmen. Im Lateinischen bedeutet Allesfresser, alles zu essen. Menschen, Bären (in Abbildung 3a dargestellt) und Hühner sind Beispiele für Allesfresser von Wirbeltieren; Wirbellose Allesfresser umfassen Kakerlaken und Krebse (in Abbildung 3b dargestellt).
Abbildung 3. Allesfresser wie der (a) Bär und (b) Krebse fressen sowohl pflanzliche als auch tierische Nahrung. (credit a: Modifikation der Arbeit von Dave Menke; credit b: modifikation der Arbeit von Jon Sullivan)
Wirbeltier-Verdauungssysteme
Wirbeltiere haben komplexere Verdauungssysteme entwickelt, um sich an ihre Ernährungsbedürfnisse anzupassen. Einige Tiere haben einen einzigen Magen, während andere Mehrkammermägen haben. Vögel haben ein Verdauungssystem entwickelt, das an den Verzehr von nicht mastiziertem Futter angepasst ist.
Monogastrisch: Einkammriger Magen
Wie das Wort monogastrisch andeutet, besteht diese Art von Verdauungssystem aus einer („Mono“) Magenkammer („Magen“). Menschen und viele Tiere haben ein monogastrisches Verdauungssystem, wie in Abbildung 5a und 5b dargestellt. Die Zähne spielen eine wichtige Rolle beim Kauen (Kauen) oder beim physischen Abbau von Lebensmitteln in kleinere Partikel. Die im Speichel vorhandenen Enzyme beginnen auch, Nahrung chemisch abzubauen. Die Speiseröhre ist eine lange Röhre, die den Mund mit dem Magen verbindet. Mit Peristaltik oder wellenartigen Kontraktionen der glatten Muskulatur drücken die Muskeln der Speiseröhre die Nahrung in Richtung Magen. Um die Wirkung von Enzymen im Magen zu beschleunigen, ist der Magen eine extrem saure Umgebung mit einem pH-Wert zwischen 1, 5 und 2, 5. Die Magensäfte, zu denen Enzyme im Magen gehören, wirken auf die Nahrungspartikel und setzen den Verdauungsprozess fort. Ein weiterer Abbau der Nahrung findet im Dünndarm statt, wo Enzyme, die von der Leber, dem Dünndarm und der Bauchspeicheldrüse produziert werden, den Verdauungsprozess fortsetzen. Die Nährstoffe werden über die Epithelzellen, die die Wände des Dünndarms auskleiden, in den Blutkreislauf aufgenommen. Das Abfallmaterial wandert in den Dickdarm, wo Wasser absorbiert wird und das trockenere Abfallmaterial zu Kot verdichtet wird; es wird gespeichert, bis es durch das Rektum ausgeschieden wird.
Abbildung 5. (a) Menschen und Pflanzenfresser wie (b) Kaninchen haben ein monogastrisches Verdauungssystem. Beim Kaninchen werden jedoch Dünndarm und Blinddarm vergrößert, um mehr Zeit für die Verdauung von Pflanzenmaterial zu haben. Das vergrößerte Organ bietet mehr Oberfläche für die Aufnahme von Nährstoffen. Kaninchen verdauen ihre Nahrung zweimal: das erste Mal, wenn Nahrung durch das Verdauungssystem gelangt, sammelt sie sich im Blinddarm und geht dann als weicher Kot, Cecotrophe genannt, über. Das Kaninchen nimmt diese Cecotrophen wieder auf, um sie weiter zu verdauen.
Avian
Vögel stehen vor besonderen Herausforderungen, wenn es darum geht, Nahrung aus Lebensmitteln zu gewinnen. Sie haben keine Zähne und daher muss ihr Verdauungssystem, wie in Abbildung 6 gezeigt, in der Lage sein, nicht gekaute Nahrung zu verarbeiten. Vögel haben eine Vielzahl von Schnabeltypen entwickelt, die die große Vielfalt ihrer Ernährung widerspiegeln, von Samen und Insekten bis hin zu Früchten und Nüssen. Da die meisten Vögel fliegen, sind ihre Stoffwechselraten hoch, um Nahrung effizient zu verarbeiten und ihr Körpergewicht niedrig zu halten. Der Magen der Vögel hat zwei Kammern: den Proventriculus, in dem Magensäfte produziert werden, um das Futter zu verdauen, bevor es in den Magen gelangt, und den Muskelmagen, in dem das Futter gelagert, eingeweicht und mechanisch gemahlen wird. Das unverdaute Material bildet Nahrungsmittelpellets, die manchmal wieder aufgestoßen werden. Der größte Teil der chemischen Verdauung und Absorption geschieht im Darm und der Abfall wird durch die Kloake ausgeschieden.
Abbildung 6. Die Vogel-Speiseröhre hat einen Beutel, eine Ernte genannt, die Nahrung speichert.
Im Verdauungssystem der Vögel gelangt Nahrung von der Ernte in den ersten von zwei Mägen, den Proventriculus, der Verdauungssäfte enthält, die Nahrung abbauen. Vom Proventriculus gelangt die Nahrung in den zweiten Magen, den sogenannten Muskelmagen, der die Nahrung mahlt. Einige Vögel schlucken Steine oder Körnung, die im Muskelmagen gespeichert sind, um den Schleifprozess zu unterstützen. Vögel haben keine separaten Öffnungen, um Urin und Kot auszuscheiden. Stattdessen wird Harnsäure aus den Nieren in den Dickdarm ausgeschieden und mit Abfällen aus dem Verdauungsprozess kombiniert. Dieser Abfall wird durch eine Öffnung namens Kloake ausgeschieden.
Evolution Connection
Aviäre Anpassungen
Vögel haben ein hocheffizientes, vereinfachtes Verdauungssystem. Jüngste fossile Beweise haben gezeigt, dass die evolutionäre Divergenz der Vögel von anderen Landtieren durch eine Straffung und Vereinfachung des Verdauungssystems gekennzeichnet war. Im Gegensatz zu vielen anderen Tieren haben Vögel keine Zähne, um ihre Nahrung zu kauen. Anstelle von Lippen haben sie scharfe spitze Schnäbel. Der Hornschnabel, das Fehlen von Kiefern und die kleinere Zunge der Vögel lassen sich auf ihre Dinosaurier-Vorfahren zurückführen. Die Entstehung dieser Veränderungen scheint mit der Aufnahme von Samen in die Vogeldiät zusammenzufallen. Samenfressende Vögel haben Schnäbel, die zum Ergreifen von Samen geformt sind, und der Magen mit zwei Kammern ermöglicht die Delegation von Aufgaben. Da Vögel leicht bleiben müssen, um fliegen zu können, sind ihre Stoffwechselraten sehr hoch, was bedeutet, dass sie ihre Nahrung sehr schnell verdauen und oft essen müssen. Vergleichen Sie dies mit den Wiederkäuern, wo die Verdauung von Pflanzenmaterial sehr lange dauert.
Wiederkäuer
Wiederkäuer sind hauptsächlich Pflanzenfresser wie Kühe, Schafe und Ziegen, deren gesamte Ernährung aus dem Verzehr großer Mengen an Raufutter oder Ballaststoffen besteht. Sie haben Verdauungssysteme entwickelt, die ihnen helfen, große Mengen an Zellulose zu verdauen. Ein interessantes Merkmal des Mundes der Wiederkäuer ist, dass sie keine oberen Schneidezähne haben. Sie benutzen ihre unteren Zähne, Zunge und Lippen, um ihr Essen zu zerreißen und zu kauen. Vom Mund gelangt die Nahrung in die Speiseröhre und weiter in den Magen.
Um die große Menge an Pflanzenmaterial zu verdauen, ist der Magen der Wiederkäuer ein Mehrkammerorgan, wie in Abbildung 7 dargestellt. Diese Kammern enthalten viele Mikroben, die Zellulose abbauen und aufgenommene Nahrung fermentieren. Die Magenkammer mit vier Kammern bietet mehr Platz und die mikrobielle Unterstützung, die für die Verdauung von Pflanzenmaterial bei Wiederkäuern erforderlich ist. Der Fermentationsprozess erzeugt große Mengen an Gas in der Magenkammer, die beseitigt werden müssen. Wie bei anderen Tieren spielt der Dünndarm eine wichtige Rolle bei der Nährstoffaufnahme, und der Dickdarm hilft bei der Beseitigung von Abfällen.
Abbildung 7. Wiederkäuer wie Ziegen und Kühe haben vier Mägen. Die ersten beiden Mägen, der Pansen und das Retikulum, enthalten Prokaryoten und Protisten, die Cellulosefasern verdauen können. Der Wiederkäuer erbricht Wiederkäuer aus dem Retikulum, kaut es und schluckt es in einen dritten Magen, das Omasum, das Wasser entfernt. Das Wiederkäuen gelangt dann in den vierten Magen, das Abomasum, wo es von Enzymen verdaut wird, die vom Wiederkäuer produziert werden.
Pseudo-Wiederkäuer
Einige Tiere, wie Kamele und Alpakas, sind Pseudo-Wiederkäuer. Sie fressen viel Pflanzenmaterial und Raufutter. Die Verdauung von Pflanzenmaterial ist nicht einfach, da Pflanzenzellwände das polymere Zuckermolekül Cellulose enthalten. Die Verdauungsenzyme dieser Tiere können Cellulose nicht abbauen, aber Mikroorganismen, die im Verdauungssystem vorhanden sind, können dies. Daher muss das Verdauungssystem in der Lage sein, große Mengen an Ballaststoffen zu verarbeiten und die Zellulose abzubauen. Pseudo-Wiederkäuer haben einen Dreikammermagen im Verdauungssystem. Ihr Blinddarm — ein Beutelorgan am Anfang des Dickdarms, das viele Mikroorganismen enthält, die für die Verdauung von Pflanzenmaterial notwendig sind — ist jedoch groß und der Ort, an dem das Raufutter fermentiert und verdaut wird. Diese Tiere haben keinen Pansen, sondern ein Omasum, ein Abomasum und ein Retikulum.
Teile des Verdauungssystems
Das Verdauungssystem von Wirbeltieren wurde entwickelt, um die Umwandlung von Nahrungsmitteln in die Nährstoffkomponenten zu erleichtern, die Organismen erhalten.
Mundhöhle
Die Mundhöhle oder der Mund ist der Eintrittspunkt von Nahrungsmitteln in das Verdauungssystem, wie in Abbildung 8 dargestellt. Die verzehrte Nahrung wird durch Kauen, die Kauwirkung der Zähne, in kleinere Partikel zerlegt. Alle Säugetiere haben Zähne und können ihre Nahrung kauen.
Der umfangreiche chemische Prozess der Verdauung beginnt im Mund. Wenn Nahrung gekaut wird, vermischt sich Speichel, der von den Speicheldrüsen produziert wird, mit der Nahrung. Speichel ist eine wässrige Substanz, die im Mund vieler Tiere produziert wird. Es gibt drei Hauptdrüsen, die Speichel absondern — die Parotis, die submandibuläre und die sublinguale. Speichel enthält Schleim, der Nahrung befeuchtet und den pH-Wert der Nahrung puffert. Speichel enthält auch Immunglobuline und Lysozyme, die antibakteriell wirken, um Karies zu reduzieren, indem sie das Wachstum einiger Bakterien hemmen. Speichel enthält auch ein Enzym namens Speichelamylase, das den Prozess der Umwandlung von Stärke in der Nahrung in ein Disaccharid namens Maltose beginnt. Ein anderes Enzym namens Lipase wird von den Zellen in der Zunge produziert. Lipasen sind eine Klasse von Enzymen, die Triglyceride abbauen können. Die linguale Lipase beginnt mit dem Abbau von Fettbestandteilen in der Nahrung. Die Kau- und Benetzungswirkung der Zähne und des Speichels bereitet die Nahrung zu einer Masse vor, die als Bolus zum Schlucken bezeichnet wird. Die Zunge hilft beim Schlucken – bewegt den Bolus vom Mund in den Pharynx. Der Pharynx öffnet sich zu zwei Durchgängen: der Luftröhre, die zur Lunge führt, und der Speiseröhre, die zum Magen führt. Die Luftröhre hat eine Öffnung namens Glottis, die von einem knorpeligen Lappen namens Epiglottis bedeckt ist. Beim Schlucken schließt die Epiglottis die Glottis und Nahrung gelangt in die Speiseröhre und nicht in die Luftröhre. Diese Anordnung ermöglicht es, Lebensmittel aus der Luftröhre fernzuhalten.
Abbildung 8. Die Verdauung der Nahrung beginnt in der (a) Mundhöhle. Nahrung wird von Zähnen gekaut und durch Speichel befeuchtet, der aus den (b) Speicheldrüsen ausgeschieden wird. Enzyme im Speichel beginnen, Stärken und Fette zu verdauen. Mit Hilfe der Zunge wird der resultierende Bolus durch Schlucken in die Speiseröhre bewegt. (credit: Modifikation der Arbeit des National Cancer Institute)
Ösophagus
Abbildung 9. Die Speiseröhre überträgt Nahrung durch peristaltische Bewegungen vom Mund in den Magen.
Die Speiseröhre ist ein röhrenförmiges Organ, das den Mund mit dem Magen verbindet. Die gekaute und erweichte Nahrung gelangt nach dem Verschlucken durch die Speiseröhre. Die glatten Muskeln der Speiseröhre durchlaufen eine Reihe von wellenartigen Bewegungen, die Peristaltik genannt werden und die Nahrung in Richtung Magen drücken, wie in Abbildung 9 dargestellt. Die Peristaltikwelle ist unidirektional – sie bewegt Nahrung vom Mund in den Magen, und eine Rückwärtsbewegung ist nicht möglich. Die peristaltische Bewegung der Speiseröhre ist ein unwillkürlicher Reflex; es findet als Reaktion auf den Akt des Schluckens statt.
Ein ringförmiger Muskel, der Schließmuskel genannt wird, bildet Klappen im Verdauungssystem. Der gastroösophageale Schließmuskel befindet sich am Magenende der Speiseröhre. Als Reaktion auf das Schlucken und den Druck, den der Bolus der Nahrung ausübt, öffnet sich dieser Schließmuskel und der Bolus gelangt in den Magen. Wenn es keine Schluckaktion gibt, ist dieser Schließmuskel geschlossen und verhindert, dass der Inhalt des Magens die Speiseröhre hinauf wandert. Viele Tiere haben einen echten Schließmuskel; Beim Menschen gibt es jedoch keinen echten Schließmuskel, aber die Speiseröhre bleibt geschlossen, wenn keine Schluckaktion stattfindet. Saurer Reflux oder „Sodbrennen“ tritt auf, wenn die sauren Verdauungssäfte in die Speiseröhre entweichen.
Magen
Ein großer Teil der Verdauung findet im Magen statt, wie in Abbildung 10 gezeigt. Der Magen ist ein sackartiges Organ, das Magenverdauungssäfte absondert. Der pH-Wert im Magen liegt zwischen 1,5 und 2,5. Diese stark saure Umgebung ist für den chemischen Abbau von Lebensmitteln und die Extraktion von Nährstoffen erforderlich. Wenn der Magen leer ist, ist er ein eher kleines Organ; Wenn er mit Nahrung gefüllt ist, kann er sich jedoch auf das 20-fache seiner Ruhegröße ausdehnen. Diese Eigenschaft ist besonders nützlich für Tiere, die essen müssen, wenn Futter verfügbar ist.
Art Connection
Abbildung 10. Der menschliche Magen hat eine extrem saure Umgebung, in der der größte Teil des Proteins verdaut wird. (credit: Modifikation der Arbeit von Mariana Ruiz Villareal)
Welche der folgenden Aussagen über das Verdauungssystem ist falsch?
- Chymus ist eine Mischung aus Nahrung und Verdauungssäften, die im Magen produziert wird.
- Nahrung gelangt vor dem Dünndarm in den Dickdarm.
- Im Dünndarm vermischt sich Chymus mit Galle, die Fette emulgiert.
- Der Magen ist durch den Pylorussphinkter vom Dünndarm getrennt.
Der Magen ist auch die Hauptstelle für die Proteinverdauung bei anderen Tieren als Wiederkäuern. Die Proteinverdauung wird durch ein Enzym namens Pepsin in der Magenkammer vermittelt. Pepsin wird von den Hauptzellen im Magen in einer inaktiven Form namens Pepsinogen ausgeschieden. Pepsin bricht Peptidbindungen und spaltet Proteine in kleinere Polypeptide; Es hilft auch, mehr Pepsinogen zu aktivieren, wodurch ein positiver Rückkopplungsmechanismus ausgelöst wird, der mehr Pepsin erzeugt. Ein anderer Zelltyp – Belegzellen – scheiden Wasserstoff- und Chloridionen aus, die sich im Lumen zu Salzsäure verbinden, der primären sauren Komponente der Magensäfte. Salzsäure hilft, das inaktive Pepsinogen in Pepsin umzuwandeln. Die stark saure Umgebung tötet auch viele Mikroorganismen in der Nahrung ab und führt in Kombination mit der Wirkung des Enzyms Pepsin zur Hydrolyse von Protein in der Nahrung. Die chemische Verdauung wird durch die aufwirbelnde Wirkung des Magens erleichtert. Kontraktion und Entspannung der glatten Muskulatur des Mageninhalts etwa alle 20 Minuten. Die teilweise verdaute Nahrung und Magensaftmischung wird Chymus genannt. Chymus gelangt vom Magen in den Dünndarm. Weitere Proteinverdauung findet im Dünndarm statt. Die Magenentleerung erfolgt innerhalb von zwei bis sechs Stunden nach einer Mahlzeit. Nur eine kleine Menge Chymus wird gleichzeitig in den Dünndarm freigesetzt. Die Bewegung von Speisebrei aus dem Magen in den Dünndarm wird durch den Pylorussphinkter reguliert.
Bei der Verdauung von Eiweiß und einigen Fetten muss die Magenschleimhaut vor der Verdauung durch Pepsin geschützt werden. Bei der Beschreibung, wie die Magenschleimhaut geschützt wird, sind zwei Punkte zu beachten. Zunächst wird, wie bereits erwähnt, das Enzym Pepsin in der inaktiven Form synthetisiert. Dies schützt die Hauptzellen, da Pepsinogen nicht die gleiche Enzymfunktionalität wie Pepsin aufweist. Zweitens hat der Magen eine dicke Schleimhaut, die das darunter liegende Gewebe vor der Einwirkung der Verdauungssäfte schützt. Wenn diese Schleimhaut gerissen ist, können sich Geschwüre im Magen bilden. Geschwüre sind offene Wunden in oder an einem Organ, die durch Bakterien (Helicobacter pylori) verursacht werden, wenn die Schleimhaut gerissen ist und sich nicht reformiert.
Dünndarm
Chymus bewegt sich vom Magen in den Dünndarm. Der Dünndarm ist das Organ, in dem die Verdauung von Eiweiß, Fetten und Kohlenhydraten abgeschlossen ist. Der Dünndarm ist ein langes röhrenartiges Organ mit einer stark gefalteten Oberfläche, die fingerartige Vorsprünge enthält, die als Zotten bezeichnet werden. Die apikale Oberfläche jeder Zotte hat viele mikroskopische Projektionen, die als Mikrovilli bezeichnet werden. Diese Strukturen, die in Abbildung 11 dargestellt sind, sind auf der luminalen Seite mit Epithelzellen ausgekleidet und ermöglichen die Aufnahme der Nährstoffe aus der verdauten Nahrung und die Aufnahme in den Blutkreislauf auf der anderen Seite. Die Zotten und Mikrovilli mit ihren vielen Falten vergrößern die Oberfläche des Darms und erhöhen die Absorptionseffizienz der Nährstoffe. Absorbierte Nährstoffe im Blut werden in die hepatische Pfortader transportiert, die zur Leber führt. Dort reguliert die Leber die Verteilung von Nährstoffen an den Rest des Körpers und entfernt giftige Substanzen, einschließlich Drogen, Alkohol und einige Krankheitserreger.
Kunstverbindung
Abbildung 11. Zotten sind Falten auf der Dünndarmschleimhaut, die die Oberfläche vergrößern, um die Aufnahme von Nährstoffen zu erleichtern.
Welche der folgenden Aussagen über den Dünndarm ist falsch?
- Absorptive Zellen, die den Dünndarm auskleiden, haben Mikrovilli, kleine Vorsprünge, die die Oberfläche vergrößern und die Nahrungsaufnahme unterstützen.
- Das Innere des Dünndarms hat viele Falten, die Zotten genannt werden.
- Mikrovilli sind mit Blutgefäßen sowie Lymphgefäßen ausgekleidet.
- Das Innere des Dünndarms wird Lumen genannt.
Der menschliche Dünndarm ist über 6 m lang und in drei Teile unterteilt: den Zwölffingerdarm, das Jejunum und das Ileum. Der „C-förmige“ fixierte Teil des Dünndarms wird Zwölffingerdarm genannt und ist in Abbildung 10 dargestellt. Der Zwölffingerdarm ist durch den Pylorussphinkter vom Magen getrennt, der sich öffnet, damit sich der Speisebrei vom Magen zum Zwölffingerdarm bewegen kann. Im Zwölffingerdarm wird Chymus mit Pankreassäften in einer alkalischen Lösung gemischt, die reich an Bicarbonat ist und den Säuregehalt von Chymus neutralisiert und als Puffer wirkt. Pankreassäfte enthalten auch mehrere Verdauungsenzyme. Verdauungssäfte aus Bauchspeicheldrüse, Leber und Gallenblase sowie aus Drüsenzellen der Darmwand selbst gelangen in den Zwölffingerdarm. Galle wird in der Leber produziert und in der Gallenblase gespeichert und konzentriert. Galle enthält Gallensalze, die Lipide emulgieren, während die Bauchspeicheldrüse Enzyme produziert, die Stärken, Disaccharide, Proteine und Fette katabolisieren. Diese Verdauungssäfte zerlegen die Nahrungspartikel im Speisebrei in Glukose, Triglyceride und Aminosäuren. Einige chemische Verdauung von Lebensmitteln findet im Zwölffingerdarm statt. Die Absorption von Fettsäuren findet auch im Zwölffingerdarm statt.
Der zweite Teil des Dünndarms wird Jejunum genannt, wie in Abbildung 10 gezeigt. Hier wird die Hydrolyse der Nährstoffe fortgesetzt, während die meisten Kohlenhydrate und Aminosäuren durch die Darmschleimhaut aufgenommen werden. Der Großteil der chemischen Verdauung und Nährstoffaufnahme erfolgt im Jejunum.
Das Ileum, ebenfalls in Abbildung 10 dargestellt, ist der letzte Teil des Dünndarms und hier werden die Gallensalze und Vitamine in den Blutkreislauf aufgenommen. Die unverdaute Nahrung wird vom Ileum über peristaltische Bewegungen des Muskels in den Dickdarm geleitet. Das Ileum endet und der Dickdarm beginnt an der Ileozökalklappe. Der wurmförmige, „wurmartige“ Anhang befindet sich an der Ileozökalklappe. Der Anhang des Menschen sondert keine Enzyme ab und spielt eine unbedeutende Rolle bei der Immunität.
Dickdarm
Abbildung 12. Der Dickdarm resorbiert Wasser aus unverdauter Nahrung und speichert Abfallmaterial, bis es beseitigt ist.
Der Dickdarm, dargestellt in Abbildung 12, resorbiert das Wasser aus dem unverdauten Nahrungsmaterial und verarbeitet das Abfallmaterial. Der menschliche Dickdarm ist im Vergleich zum Dünndarm viel kleiner, aber im Durchmesser größer. Es besteht aus drei Teilen: dem Blinddarm, dem Dickdarm und dem Rektum. Der Blinddarm verbindet das Ileum mit dem Dickdarm und ist der Aufnahmebeutel für die Abfallstoffe. Der Dickdarm beherbergt viele Bakterien oder „Darmflora“, die bei den Verdauungsprozessen helfen. Der Dickdarm kann in vier Regionen unterteilt werden, den Colon ascendens, den Colon transversum, den Colon descendens und den Colon sigmoideus. Die Hauptfunktionen des Dickdarms bestehen darin, das Wasser und die Mineralsalze aus unverdauter Nahrung zu extrahieren und Abfallmaterial zu speichern. Fleischfressende Säugetiere haben aufgrund ihrer Ernährung einen kürzeren Dickdarm als pflanzenfressende Säugetiere.
Rektum und Anus
Das Rektum ist das terminale Ende des Dickdarms, wie in Abbildung 12 gezeigt. Die primäre Rolle des Rektums besteht darin, den Kot bis zur Defäkation zu speichern. Der Kot wird während der Elimination mit peristaltischen Bewegungen angetrieben. Der Anus ist eine Öffnung am anderen Ende des Verdauungstraktes und ist der Austrittspunkt für das Abfallmaterial. Zwei Schließmuskeln zwischen Rektum und Anus kontrollieren die Ausscheidung: Der innere Schließmuskel ist unwillkürlich und der äußere Schließmuskel ist freiwillig.
Akzessorische Organe
Die oben diskutierten Organe sind die Organe des Verdauungstraktes, durch die Nahrung fließt. Zubehörorgane sind Organe, die Sekrete (Enzyme) hinzufügen, die Nahrung in Nährstoffe katabolisieren. Zubehörorgane umfassen Speicheldrüsen, die Leber, die Bauchspeicheldrüse und die Gallenblase. Leber, Bauchspeicheldrüse und Gallenblase werden durch Hormone als Reaktion auf die konsumierte Nahrung reguliert.
Die Leber ist das größte innere Organ des Menschen und spielt eine sehr wichtige Rolle bei der Verdauung von Fetten und der Entgiftung von Blut. Die Leber produziert Galle, einen Verdauungssaft, der für den Abbau von Fettbestandteilen der Nahrung im Zwölffingerdarm benötigt wird. Die Leber verarbeitet auch die Vitamine und Fette und synthetisiert viele Plasmaproteine.
Die Bauchspeicheldrüse ist eine weitere wichtige Drüse, die Verdauungssäfte absondert. Der aus dem Magen produzierte Speisebrei ist von Natur aus stark sauer; Die Pankreassäfte enthalten einen hohen Gehalt an Bicarbonat, einem Alkali, das den sauren Speisebrei neutralisiert. Darüber hinaus enthalten die Pankreassäfte eine Vielzahl von Enzymen, die für die Verdauung von Eiweiß und Kohlenhydraten benötigt werden.
Die Gallenblase ist ein kleines Organ, das die Leber unterstützt, indem es Galle speichert und Gallensalze konzentriert. Wenn Speisebrei, der Fettsäuren enthält, in den Zwölffingerdarm gelangt, wird die Galle aus der Gallenblase in den Zwölffingerdarm ausgeschieden.
Zusammenfassung des Abschnitts
Verschiedene Tiere haben verschiedene Arten von Verdauungssystemen entwickelt, die auf ihre Ernährungsbedürfnisse spezialisiert sind. Menschen und viele andere Tiere haben ein monogastrisches Verdauungssystem mit einem einkammerigen Magen. Vögel haben ein Verdauungssystem entwickelt, das einen Muskelmagen enthält, in dem das Futter in kleinere Stücke zerkleinert wird. Dies kompensiert ihre Unfähigkeit zu kauen. Wiederkäuer, die große Mengen an Pflanzenmaterial konsumieren, haben einen mehrkammerigen Magen, der Raufutter verdaut. Pseudo-Wiederkäuer haben ähnliche Verdauungsprozesse wie Wiederkäuer, aber nicht den Vier-Kompartiment-Magen. Die Verarbeitung von Lebensmitteln umfasst die Einnahme (Essen), die Verdauung (mechanischer und enzymatischer Abbau großer Moleküle), die Absorption (zelluläre Aufnahme von Nährstoffen) und die Beseitigung (Entfernung unverdauter Abfälle als Kot).
Viele Organe arbeiten zusammen, um Nahrung zu verdauen und Nährstoffe aufzunehmen. Der Mund ist der Ort der Einnahme und der Ort, an dem sowohl der mechanische als auch der chemische Abbau von Lebensmitteln beginnt. Speichel enthält ein Enzym namens Amylase, das Kohlenhydrate abbaut. Der Nahrungsbolus wandert durch peristaltische Bewegungen durch die Speiseröhre in den Magen. Der Magen hat eine extrem saure Umgebung. Ein Enzym namens Pepsin verdaut Protein im Magen. Weitere Verdauung und Absorption finden im Dünndarm statt. Der Dickdarm resorbiert Wasser aus der unverdauten Nahrung und speichert Abfälle bis zur Beseitigung.