消化作用

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消化作用是指將食物分解成足夠小的分子使身體能夠吸收利用的過程,是生物异化作用(分解代謝)的一環。

大多數食物中所含的有機物包括蛋白質脂肪碳水化合物。由於這些大分子聚合物無法穿過細胞膜進入細胞內,而且動物需要用單體來合成自身身體所需的聚合物,因此動物需要藉由消化作用將食物中的大分子分解成單體。例如將蛋白質分解為胺基酸多醣雙醣分解為單醣,脂肪分解為甘油脂肪酸等。消化作用分為兩個階段,首先藉由機械性的作用將食物碎裂成小裂片,其次是化學性的作用,經由酵素的催化,將大分子水解成小分子單體。而無法消化的殘渣則會再排出體外。

消化作用的演化[编辑]

最簡單的生命體,例如原生動物,會利用擴散主動運輸胞吞作用而將食物顆粒直接從周圍環境中送入細胞內,再以酵素分解而獲取營養物,這樣的方式稱為胞內消化英语Intracellular digestion。胞內消化不需要機械性裂解食物的過程,也不需要消化道或腔室,因此限制了此類動物的體型及複雜度,只能利用小的食物顆粒來獲取營養素。

較大型的動物又演化出胞外消化英语Extracellular digestion的構造與機制。在消化道中,利用機械性及化學性的作用,可將大塊食物分解成小分子的營養素,這些營養素被吸收後,參與代謝及合成作用。

原始的多細胞動物,例如水螅,其腸道是封閉的囊狀物,只有一個開口作為入口及出口,稱為消化循環腔英语gastrovascular cavity,是一種不完全消化道(incomplete gut)。而自囊蠕蟲類動物起,例如蠕蟲蛔蟲,開始發育出肛門,具有、肛門及完整腸道,是完全消化道(complete gut)。完全消化道可使食物往單方向移動,不會與先前攝入的食物或廢物混合,並且能循序漸進的處理食物,使食物在不同的步驟中被有效率的消化。

細菌的消化作用[编辑]

細菌接合機制的示意圖1-供體細胞產生性菌毛2-性菌毛連上受體細胞,使兩細胞連在一起3-流動的質體被剪切後,一小段DNA被轉移到受體細胞4-兩個細胞重新將質體繞成圈,合成第二條鏈條,性菌毛再生。這時,兩個細胞都能提供質體了。

細菌利用幾種不同的系統來獲得外界其他有機體的養份。

通道传输系统[编辑]

在通道传输系统中,由幾種蛋白質形成細菌細胞膜內部和外部之間的通道。通道传输系统包括三種蛋白質:ATP结合盒转运蛋白家族英语ATP-binding cassette family膜融合蛋白英语membrane fusion protein(MFP)及外膜蛋白英语outer membrane protein(OMP)。此分泌系統可以輸送各種不同的分子:從離子、藥物、到不同大小的蛋白質(20-900kDa)。所分泌的分子可以從大腸桿菌的肽大肠杆菌素(10 kDa)到螢光假單胞菌的细胞粘附蛋白(900 kDa)[1]

分子注射器(molecular syringe)[编辑]

有些細菌(像沙門氏菌屬志賀氏菌屬等)可以透過分子注射器(molecular syringe)注射養份或毒素到其他單細胞生物的細胞中。最早是在鼠疫桿菌中發現此機制,而且證實可以直接將毒素注射到宿主的細胞質內,而不只是分泌到細胞的介質中[2]

接合機制[编辑]

有些細菌有接合機制,可以交換DNA及蛋白質。此機制是在農桿菌中發現,利用此一機制引入Ti質粒到宿主的蛋白質中,因而引發冠纓[3]

外膜囊泡释放[编辑]

除了利用上述的多蛋白質複合物外,革蘭氏陰性菌還有另一種釋放物質的方法:形成外膜囊泡[4]

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Wooldridge K (editor). Bacterial Secreted Proteins: Secretory Mechanisms and Role in Pathogenesis. Caister Academic Press. 2009. ISBN 978-1-904455-42-4. 
  2. ^ Salyers, A. A. & Whitt, D. D. (2002). Bacterial Pathogenesis: A Molecular Approach, 2nd ed., Washington, D.C.: ASM Press. ISBN 1-55581-171-X
  3. ^ Cascales E & Christie P.J. The versatile Type IV secretion systems. Nat Rev Microbiol. 2003, 1 (2): 137–149. doi:10.1038/nrmicro753. PMID 15035043. 
  4. ^ Chatterjee, SN and J Das. "Electron microscopic observations on the excretion of cell wall material by Vibrio cholerae." "J.Gen.Microbiol." "49" : 1-11 (1967) ; Kuehn, MJ and NC Kesty. "Bacterial outer membrane vesicles and the host-pathogen interaction." Genes Dev.and then the 19(22):2645-55 (2005)