消化系統

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消化系統多細胞生物用以進食消化食物、獲取能量和營養、排泄剩餘廢物的一組器官,其主要功能為攝取消化吸收同化排泄。其中有關排泄的部分,也可歸類到排泄系統英語Excretory system的一部分[1]

構造[編輯]

消化系統的構造差異可以大略分為囊狀消化系統管狀消化系統。囊狀消化系統具有囊狀的消化腔,通常如水螅水母海葵水生生物,它們大都使用消化腔開口的觸手補食獵物,而消化完之殘渣亦由同一開口排出。管狀消化系統則具備消化道,有口腔及肛門兩個口呈現一管狀構造。通常如昆蟲鳥類哺乳類人類皆為此類。[2]

所有的哺乳動物都有一個由口腔經食道等的消化系統,可將食物分解為身體可利用的簡單物質。食物進入嘴巴之後,就會開始進行消化過程。食物從胃被送入小腸後,各種各樣的就開始消化碳水化合物蛋白質脂肪。消化的食物養分透過腸壁被吸收,未被消化的物質則直接被排出體外。消化過程是動物從食物中獲取能量的第一步。[3]

某些動物只能在含有適當營養素的環境中生存,像蚯蚓就是實用沉積物的動物,他們在土中打洞並順便吃掉前面土壤。它們的消化系統會分解掉土壤中的有機物,並將廢物排出。 很多昆蟲完全靠吸食液體生存,通常會生有特殊的管狀口器以便於進食,牠們的口器通常有尖銳的尖端,像是蝴蝶就有長長的虹吸式口器,用以刺入植物的莖或動物的皮膚,如吸血的蚊子、吸取植物汁液的蚜蟲[3]

消化過程[編輯]

動物必須藉由攝食食物透過消化過程吸取需要的養分,提供給動物的生理與生長發育過程提供能量。[2]

哺乳動物吞下食物到胃裡後,胃裡的一種強酸性物質會將食物部分分解,然後小腸和大腸吸收所有已消化的食物和水分。胰腺製造中和胃酸的物質。但是植物性食物會在盲腸中消化。[3]

草食性動物的消化系統較為特別,尤其是反芻動物通常消化系統會分為好幾部分,有助於其消化草、樹葉等不易消化的植物,所以食物嚥下後會先進瘤胃的消化室內,讓其中的微生物幫助分解。植物慢慢分解後,再將食物吐出到口中細細咀嚼,這就叫反芻。反芻後的食物再依次通過其他各胃室,如網胃瓣胃皺胃[3]

草食性動物只能吃植物,肉食動物只能吃肉類,而雜食性動物可以吃多樣的食物。

某些動物的消化是在體外進行的,其中蜘蛛是典型的進行體外消化的動物。它們抓到一隻昆蟲之後,會向昆蟲注入一種含的液體,等酶分解了昆蟲身體,蜘蛛再去吸取昆蟲的體內營養汁液,這就是體外消化。[4]

動物的消化系統[編輯]

牛的消化系統一部分-胃部

動物的消化系統由構造的差異可粗分為胞內消化囊狀消化系統還有管狀消化系統

胞內消化在細胞內進行,且用偽足或細胞膜凹陷形成食泡,在與溶小體結合,利用水解酶進行分解,如海綿等單細胞生物。

囊狀消化系統具有囊狀的消化腔,通常如水螅水母海葵等水生生物,它們大都使用消化腔開口的觸手捕食獵物,而消化完之殘渣亦由同一開口排出。

管狀消化系統則擁有消化道,有口腔及肛門兩個口呈現一管狀構造。通常如蚯蚓螳螂、鳥和人類皆為此類。

人類的消化系統[編輯]

人類消化系統示意圖

人體的消化系統主要由消化道消化腺組成。一個正常男性成人的消化道大約長6.5米,由上消化道和下消化道組成。消化道是一條連介面腔和肛門的管道,由許多負責處理食物的構造組成。消化腺能分泌消化液以消化食物。

人類的上消化道由食道組成。[5]口包含口腔黏膜唾液腺,舌頭和牙齒。在口後面是連接著一條由肌肉組成的中空管道,即食道。食道通過肌肉的收縮和放鬆,把食物向下推,穿過橫隔膜到達胃。[6]

下消化道包括腸和肛門。腸是消化系統中,由肛門之間的消化管道,為大部份化學消化過程的所在地,將食物營養吸收。 小腸環狀褶英語Circular folds及絨毛.可以增加腸道的表面積,空腸可吸收像胺基酸脂肪酸等的養份。迴腸腸絨毛英語Intestinal villus可以吸收維生素B12膽汁酸,也可以吸收其他養份。 大腸盲腸,連接著闌尾結腸,包括升結腸橫結腸降結腸乙狀結腸,結腸的作用是吸收水分,但其中也有一些可以生成維生素K的細菌。直腸,是人的消化系統的一部分,它是的最後一部分,位於肛門的前面,其作用是積累糞便。當直腸中的糞便積累到一定程度後就會向大腦通知這個狀態,以便排便。最後由肛門排出糞便。

人類消化腺又分為小消化腺和大消化腺兩種。 小消化腺是散在於消化管各部的管壁內的小腺體。這類腺體數量甚多,如胃腺腸腺等: 大消化腺位於消化道外,它們主要通過導管將分泌物排入消化道內。大消化腺主要有:三對唾液腺腮腺下頜下腺舌下腺)、肝臟胰臟

食物通過消化道需要的時間會隨許多因素而不同,吃飯後約需要一個小時的時間,胃部才會有一半排空,要二個小時胃部才會全部排空,讓食物進入小腸。小腸一半排空也需要一至二個小時,食物到達結腸約需12至50小時,會隨個別情形有很大的差異[7][8]

組織[編輯]

腸壁正常組織
gland:腺
Muscularis:肌層
submucosa:黏膜下層
circular muscle:環形肌
longitudinal muscle:縱肌
serosa:漿膜
peritoneum:腹膜
mucosa:黏膜
villi:絨毛
tubular gland:管狀腺
mesentery:腸系膜

消化道可以分為四個部份:

黏膜

黏膜是消化道的最內層,包圍管腔內,或在管內的開放空間。此層直接接觸消化的食物(食糜)。

黏膜分為三層:

  • 上皮 - 最內層。
  • 固有層 - 一層結締組織。
  • 粘膜肌層 - 一層薄的平滑肌。
黏膜下層

黏膜下層包括邁斯納神經叢(一種腸神經系統),位於肌層的內表面上。

肌層

肌層包括一個內側環形層和一個縱向外肌層。內側環形層防止食物向後移動,而縱向外肌層縮短消化道。

外膜或漿膜

在胃腸道的最外層,包括數層的結締組織

胃腸道的腹腔部分覆蓋漿膜層。漿膜層包含大部分的十二指腸的第一部分,以及所有的小腸盲腸闌尾橫結腸乙狀結腸,和直腸

臨床意義[編輯]

相關疾病[編輯]

有些疾病和症狀會影響消化系統,包括:

憩室病英語Diverticular disease是工業化國家中老人常見的症狀,一般會發生在大腸,但也可能發生在小腸。

炎症性腸病是腸壁發炎的症狀,也包括克隆氏症潰瘍性結腸炎。克隆氏症會影響整個消化道,潰瘍性結腸炎則只在大腸。克隆氏症一般認為是自體免疫性疾病,雖然潰瘍性結腸炎的處理也類似自體免疫性疾病,但目前還不清楚潰瘍性結腸炎是否是自體免疫性疾病。

影像[編輯]

以下是一些有關消化系統的影像檢查方式。

症狀[編輯]

有些症狀和消化系統的疾病有關:

  • 嘔吐,包括吐出食物或是嘔血
  • 腹瀉糞便性狀改變,糞質稀薄,或帶有液體。
  • 便秘,糞便量變少且變硬,不易排出。
  • 便血,糞便中帶有鮮紅色或黑色的血液。

其他[編輯]

免疫功能[編輯]

胃腸道是免疫系統重要的部份。[9]消化道的表面積,大約是一個足球場的表面面積[10],由於表面積大,因此需要免疫系統的工作才能防止病原體進入血液及淋巴[11][WP:V]

胃內部低pH(約為1到4之間)的環境可以殺死許多微生物。而包括免疫球蛋白A英語Immunoglobulin A在內的黏液也可以消滅許多微生物。消化道中也有其他成份對免疫系統有幫助,例如唾液或是膽汁中的酵素。像Cyp3A4之類的酵素有逆向轉運蛋白活性,可以對抗原外來因子英語xenobiotic有解毒作用。

對健康有益的腸道菌群英語Gut flora也可以避免可能有害的細菌在腸道中生長。種細菌在腸道中為有限的空間及食物而競爭,腸道一般會有有80-85%的益菌,其餘15-20%是可能有害的細菌。腸淋巴組織英語gut-associated lymphoid tissue也可以保持微生物的平衡。

免疫系統穩態[編輯]

益菌也可以建立消化系統的穩態,例如腸道和梭狀芽胞桿菌英語Clostridia之間的關係[12]。食用高纖的食物可以誘導調節T細胞的分化,這是因為丁酸鹽丙酸鹽在發酵過程中產生的短鏈脂肪酸。丁酸鹽可以誘導T細胞的分化,方式是透過增強啟動子中組蛋白H3的乙醯化,以及保持Foxp3基因的非編碼序列區域,因此可以調節T細胞,少其發炎及過敏反應。

大腸菌群[編輯]

大腸中有許多細菌處理人類無法分解的分子[13],例如纖維素,這是一種共生的例子,這些細菌也會產生氣體,在放屁時排出。

參考文獻[編輯]

  1. ^ 在養生之道裡,晚飯不吃,餓治百病
  2. ^ 2.0 2.1 動物養分的獲得. 教育部. [2013-07-06查閱] (中文(中國大陸)‎). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 華都匯主編. 自然百科-消化系統. 漢湘文化. : 386. ISBN  9867683706  請檢查|isbn=值 (幫助) (中文(台灣)‎). 
  4. ^ 昆蟲的內部構造. 深圳職業技術學院. [2013-07-06查閱] (中文(中國大陸)‎). 
  5. ^ 洪敏元/ 劉良慧. 《當代生理學》. 華杏. : 274. ISBN 9576403642 (中文(台灣)‎). 
  6. ^ 淺野伍郎. 《人體學習大百科》. 瑞昇文化. : 146–149. ISBN 9575264762 (中文(台灣)‎). 
  7. ^ Kim SK. Small intestine transit time in the normal small bowel study. American Journal of Roentgenology 1968; 104(3):522-524.
  8. ^ Uday C Ghoshal, Vikas Sengar, and Deepakshi Srivastava. Colonic Transit Study Technique and Interpretation: Can These Be Uniform Globally in Different Populations With Non-uniform Colon Transit Time? J Neurogastroenterol Motil. 2012 April; 18(2): 227–228.
  9. ^ (英文)Richard Coico, Geoffrey Sunshine, Eli Benjamini. Immunology: a short course. New York: Wiley-Liss. 2003. ISBN 0-471-22689-0. 
  10. ^ (英文)Animal Physiology textbook. 
  11. ^ Animal Physiology textbook
  12. ^ Commensal microbe-derived butyrate induces the differentiation of colonic regulatory T cells. Nature. 
  13. ^ Judson Knight. Science of everyday things: Real-life earth science. Vol. 4. Gale Group; 2002. ISBN 978-0-7876-5634-8.

外部連結[編輯]

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