消化系统的功能

消化系统的功能
消化系统的功能

消化系统的功能
、消化系统及其功能
动物所摄取的食物中,除了水、无机盐和维生素以外,大都需要经过消化,把大分子的有机物水解为简单的小分子物质,才能被吸收.
如常见的淀粉、脂肪和蛋白质的消化：
(一)消化的方式
原生动物和海绵动物是先把食物吞入细胞内,再借助于酶,把食物消化.这种消化方式称做细胞内消化.草履虫口沟里的纤毛不停地摆动,使水里的食物(主要是细菌和单细胞藻类)由胞口和胞咽而进入细胞质,形成食物泡,食物泡外面虽然有膜结构包着,但也能很快与附近的溶酶体融合,其中的食物被溶酶体的各种水解酶消化,不能消化的食物残渣,由身体后侧的肛门点排出体外.可见全部消化过程是在细胞内完成的.人体的白细胞吞噬细菌,从实质上看,也相当于细胞内消化.
腔肠动物,如水螅的内胚层细胞,能进行细胞内消化,又能分泌消化酶到消化腔中去消化食物.后一种消化,因为是在细胞外进行的,所以叫做细胞外消化.扁形动物的涡虫,口内有一个肌肉质的咽,咽可以伸出口外吸住食物,并且分泌消化液将食物进行体外消化.然后,初步消化了的食物再由咽吸到肠内,在肠内主要进行细胞内消化.涡虫的消化方式还是比较低等的.不能消化的食物残渣,仍由口排出体外,涡虫没有肛门.从线形动物开始,消化作用完全在消化管内进行,完全实行细胞外消化.消化管末端向外开口为肛门,不能消化的食物残渣由此排出.环节动物,如蚯蚓的消化管已具备肌肉层,加强了消化作用,提高了消化的效率.节肢动物出现了管外消化腺,分泌更多的消化酶,进一步提高了消化能力.
从消化方式的进化趋势上看,细胞外消化属高级形式,它不仅是可以利用大量的较大体积的食物,而且更重要的是扩大了食物的种类范围.但如果认为低等动物只进行细胞内消化,高等动物只进行细胞外消化,也是有些片面和绝对化.如蜘蛛和苍蝇就可以通过口器,把化酶送到食物内部或表面使之消化,再进行吸食或舐食.这应属消化管外的细胞外消化.当然它们主要进行消化管内的细胞外消化.而根霉这样的低等生物,也可以分泌淀粉酶,使淀粉水解(消化),再被吸收.这多么类似涡虫的细胞外消化.就是人类也还有白细胞进行着类似细胞内消化的防御功能.
(二)脊椎动物的消化系统
脊椎动物的消化系统分化程度很高,可分为消化管和消化腺两大部分.
1．消化管
消化管一般分为口腔,咽、食道、胃、肠和肛门.
绝大多数的脊椎动物,口都具有活动的上下颌,可以灵活捕捉食物.鱼类、两栖类和爬行类具有小而尖锐的牙齿,牙齿的结构比较简单,其作用仅限于咬住食物不至脱落,并把食物囫囵吞下,牙齿无咀嚼作用.哺乳动物的牙齿,无论形态还是结构都最为复杂,其特点是具有异形齿的分化,通常分为门齿、犬齿和臼齿.功能上各有不同的分工,门齿切断食物,犬齿具有撕裂功能、臼齿能把食物磨碎等.脊椎动物的牙齿,就其形成的过程和结构来说,同软骨鱼类,如鲨鱼的了鳞基本上一样,在胚胎发育过程中来自上皮组织.所以牙齿也是皮肤的一种衍生物.
口腔的后端是咽,咽是食物进入食道、空气入气管或水流入鳃的共同通道.
咽后是食道,食物经此入胃.鸟类的食道有一膨大部分叫做嗉囊,有储存和湿润软化食物的作用.鸽在育雏时,嗉囊中能分泌鸽乳,用以喂饲幼鸽.
胃是消化道最膨大的部分,前端与食道相接处叫贲门,后端以幽门与肠相接.胃不仅贮存食物,并能对食物进行初步的消化.如人的胃可以使部分蛋白质水解为多肽,还能吸收部分的水、无机盐和酒精等.鸟类的胃分为两部分,肌肉组织集中在后部,形成肌胃.而前部胃壁软而薄,有发达的消化腺,叫腺胃.食物在腺胃内受到了消化液的作用,然后进入肌胃,肌胃中常有砂粒等硬物,能将较坚硬的食物磨碎,尤其谷食性鸟类的肌胃特别发达.
哺乳类中,肉食性与杂食性动物的胃呈简单的囊状,叫做单胃.草食性动物中反刍类的胃不仅容积大,而且又分为几个部分,叫做复胃.牛具有典型的复胃,可依次分为瘤胃,蜂巢胃、重瓣胃和皱胃四部.皱胃是真正的胃,有丰富的腺体,其余三部是食道下端膨大所形成的.牛能吞下大量草料,不经细嚼而暂时贮存于瘤胃中,在瘤胃中有许多与牛成共生关系的细菌和纤毛虫,它们可以通过发酵分解纤维素,而哺乳动物本身没有消化水解纤维素的酶.这部分草料发酵后又逐渐分批返回口中细细的咀嚼,并掺入唾液,这就是反刍.马、兔等是没有反刍胃的草食性动物,往往以粗大的盲肠利用共生的微生物消化分解纤维素,产生大量葡萄糖.
胃后为肠,一般包括小肠(十二指肠、空肠和回肠)、大肠(盲肠、结肠和直肠),最后是肛门.
小肠是消化和吸收的主要场所(图1-2-5),成人的小肠约5～6米,是消化道中最长的部分,为食物的消化吸收提供充足的时间和空间.十二指肠部分有胆总管和胰管的共同开口,肝和胰分泌的消化液由此进入小肠.小肠的肠腺分泌肠液,含多种消化酶.小肠的蠕动,对食糜起着搅拌和推动的作用,又可以使酶和食物充分接触,这些都是与消化功能相适应的.小肠具有很大的吸收面积.这不仅是因为小肠长,而且在小肠的内壁(特别是空肠部分)有许多环形皱襞,皱襞上还有许多指状突起,叫小肠绒毛.在电子显微镜下又可见到小肠绒毛的柱状上皮细胞朝向肠腔一面的细胞膜上长有一千多条微绒毛.因此,人的小肠腔内的总吸收面积可达200米2,接近一个篮球场的大小.小肠绒毛内又有丰富的毛细血管和毛细淋巴管.
小肠绒毛上皮细胞吸收营养物质中的一部分,如水、甘油和胆固醇等,是通过自由扩散作用吸收的；另一部分,如K＋、Na＋、葡萄糖和氨基酸等,是通过主动运输来吸收的.吸收的物质中,除一部分脂类物质被吸收到小肠绒毛的毛细淋巴管内,由淋巴循环再进入血液循环外,其余的营养物质全部被吸收到小肠绒毛内的毛细血管中,直接进入血液循环.
小肠通向大肠的部位有回盲瓣控制着物质流动的方向,大肠基本上无消化作用,只吸收水、无机盐,部分维生素和少量剩余营养物质.大肠中的食物残渣内有庞大的细菌种群在繁殖着,主要是无害的大肠杆菌,其数量之多可达粪便干重的15％左右.这些细菌可以为人类合成一些有益的维生素,又可抑制有害细菌的滋生.有人由于大量使用广谱抗菌素,造成菌群失调,大肠杆菌被消灭,使有害细菌在大肠内繁殖起来,就会长期发烧,甚至出现中毒症状.
2．消化腺
在消化道内除了无数散在腺细胞和相当于组织水平的小消化腺(仅由腺上皮细胞组成)外,还有器官水平的腺体,如口腔的三对大唾液腺(腮腺、颌下腺和舌下腺)结构比较复杂,腺体表面有结缔组织膜,腺实质又分成许多小叶,小叶间结缔组织中含有血管、神经、淋巴管及导管等,分泌部也叫腺泡,由单层上皮细胞组成；排泄部由各级分支的导管组成,是分泌物排出的通道.唾液主要有湿润和清洁口腔,稀释有害物质,抑制细菌繁殖,并含有少量淀粉酶可水解一部分淀粉为麦芽糖等作用.
在脊椎动物体内还有两个最大的管外消化腺——肝脏和胰腺.
肝脏对于动物体内蛋白质、糖类、脂类等的代谢有重要意义.它分泌的胆汁可乳化脂肪,利于脂肪的消化.肝脏有病常会引起胆汁分泌减少,影响脂肪的消化,因而病人怕吃油腻食物.体内的物质转化大部分在肝脏内进行,如葡萄糖转化为肝糖元在此贮存；由肠道吸收进入血液的氨是有毒的,在肝脏内可通过鸟氨酸循环的特殊酶系合成毒性较小的尿素以解氨毒；肝细胞中有大量谷丙转氨酶,在它的催化下,可将谷氨酸上的氨基转移给丙酮酸生成动物所需要的丙氨酸；肝脏还能贮存维生素A、D、K、B12等；由于肝脏的代谢活动非常旺盛,人体在安静时约有三分之一的热量产自肝脏.由以上几个例子中,足以说明肝脏的重要性,它的功能不可能由其它组织器官全部代偿.
胰腺的外分泌部可分泌多种消化酶,是重要的消化腺.胰腺的内分泌部是胰岛,可分泌胰岛素和胰高血糖素,调节糖类的代谢.
3．糖类、脂肪和蛋白质的代谢过程