ระบบย่อยอาหาร

การย่อยอาหาร (Digestion) : เป็นกระบวนการสลายโมเลกุลของสารอาหารที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ ให้มีขนาดเล็กลงเพื่อให้สามารถดูดซึมเข้าสู่ภายในเซลล์ได้ และถูกนำไปใช้เป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์สารต่าง ๆ ภายในเซลล์

• การย่อยเชิงกล (mechanical digestion) : การย่อยอาหารโดยใช้แรงทางการภาพ เพื่อให้อาหารมีขนาดเล็กลง เช่น ใช้ฟันบดเคี้ยว, ใช้กึ้น (gizzard)ในการบดลาหารของสัตว์ปีก, การบีบรูดของทางเดินอาหาร(peristalsis)
• การย่อยเชิงเคมี (chemical digestion) : การใช้น้ำย่อยหรือเอนไซม์(enzyme) เพื่อให้อาหารมีโมเลกุลเล็กที่สุด สามารถดูดซึมเข้าสู่เซลล์ได้
• การย่อยภายในเซลล์(intracellular digestion) : การที่เซลล์น้ำอาหารเข้าไปภายในโดยทำให้เกิดถุงอาหาร (Food vacuole) แล้วใช้น้ำค่อยย่อยอาหารในเซลล์นั้น
• การย่อยภายนอกเซลล์ (extracellular digestion) : การที่เซลล์ขับน้ำย่อยออกมาย่อยอาหารภายนอกเซลล์จนกลายเป็นโมเลกุลเล็กแล้วดูดซึมเข้าสู่เซลล์เพื่อนำไปใช้ประโชน์ต่อไป

การย่อยอาหารของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

• Amoeba : นำอาหารเข้ามาด้วยกระบวนการ phagocytosis โดยยื่นส่วนไซโทพลาซึม(pseudopodium) โอบอ้อมอาหารเข้าสู่เซลล์ในรูปของถุงอาหาร(food vacuole) ซึ่งจงจะถูกย่อยโดยอาศัยเฮนไซม์ |ysozyme จาก lysome เพื่อทำให้เต้เป็นสารอาหารที่มีโมเอกุลเล็กลง สารที่ย่อยได้จะถูกดูดซึมเข้าสู่ไซโทพลาซึมนำไปใช้ในเซลล์ต่อไป ส่วนกากอาหารที่เหลือก็จะถูกส่งออกไปภายนอกเซลล์ (egestion)
• Peramecium : จะใช้ซีเลีย(cilia) ที่อยู่บริเวณร่องปาก(oral groove) โบกพัดพาอาหารเข้าทางร่องปากที่มีช่องเปิด เรียกว่า cytostome อาหารจะเข้าไปในไซโทพลาซึมในรูป (food vacuole) แล้วอาหารจะถูกย่อยโดยเอนไซม์ในไลโซโชม จนเหลือเพียงกากอาหาร จากนั้น (food vacuole) นี้เคลื่อนมาที่บริเวณใต้ร่องปากเพื่อกำจัดกากอาหารออกทางซ่องเปิด (aทal pore)
• แบคทีเรีย เห็ดราและจุลินทรีย์บางชนิด : จะมีการดำรงชีวิตเป็นผู้ย่อยสลายสารอินทรีย์ในระบบนิเวศ สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ส่วนใหญ่จะมีการย่อขอาหาหารโดยปล่อยเอนไซม์ออกมานอกเซลล์ เพื่อย่อยสารอินทรีย์จนเป็นสารอาหารโมเลกุลเล็ก แล้วจึงดูดซึมเข้าสู่เซลล์

สัตว์ที่มีทางเดินอาหารไม่สมบูรณ์ (Incomplete digestive tract)

• Chideria ได้แก่ พวกไฮดรา ซีแอนีโมนี ปะการัง แมงกะพรุน สัตว์กว์กลุ่มนี้มีช่องภายในลำตัวที่เรียกว่า ช่องแกสโทรวาสลิวลาร์ (gastrovascular cavity) ซึ่งเป็นช่องที่มีรูเปิดเพียงทางเดียว ทำหน้าที่เป็นทั้งปากและทวารหนัก เซลล์ต่อม (gland cel) ทำหน้าที่ปล่องเอนไซม์ม์ออกมาย่อยอาหารที่บริเวณช่องแกสโทรวาสคิวลาร์ อาหาหารบางส่วนที่ย่อยแล้วอาจถูก เซลล์ย่อยอาหาร (digestive cell) น้ำอาหารเข้าสู่เซลล์ด้วยวิธีฟาโกโซโทซิส ย่อยภายในเซลล์ด้วยกระบวนการแบบเดียวกับอะมีบา สารอาหารที่ได้จากการย่อยจะแพร่เข้าสู่เซลล์ ส่วนกากอาหารจะขับออกทางปาก
• พยาธิใบไม้(fluke) มีทางเดินอาหารคล้ายพลานาเรียแต่ไม่มีกิ่งก้านสาขามาก บริเวณส่วนหัวมีอวัยวะดูดเกาะ (oral sucker) ใช้ดูดเลือดจากเหยื่อเข้าปากต่อจากปากเป็นคอหอยและล้าไส้แขกออกเป็นแขนง การย่อยอาหารเป็นการช่องแบบภายนอกเซอล์และการย่อยแบบภายในเซลล์
• พลานาเรีย(planarie) มีการกินอาหารและซับของเสียออกทางปาก ทางเดินอาหารทอดยาวไปตามถ้าตัว และแตกแขนงไปทั่วร่างกาย มีส่วนของคอหอย(pharynx) ซึ่งมีลักษณะเป็นท่อยื่นออกมาต่อจากปากจะปล่อยเอนไซม์ออกมาย่อยอาหารให้เป็นชิ้นเล็กลงภายนอกตัว อาหารบางส่วนที่ย่อยแล้วจะถูกดดผ่านคอหอยเข้าสู่ทางเดินอาหาร จากนั้นเซลล์ที่บริเวณทางเดินอาหารจะปล่อซเอนไซม์มาย่อยอาหารในทางเดินอาหารต่อจนสามารถดูดซึมได้

สัตว์ที่มีทาเดินราหลสมบูรณ์ (Complete digestive tract)

• หนอนตัวกลม (nematode) : เป็นสัตว์พวกแรกที่มีทางเดินอาหารสมบูรณ์อาหารจะเคลื่อนที่เข้าสู่ปาก(mouth) คอหอย(pharynx) ลำไส้(intestine) ซึ่งเป็นท่อยาว และขับกากออกทางทวารหนัก(anus)
ไส้เดือนดิน (Earthworm) มีท่อทางเดินอาหารที่มีบางส่วนปรับเปลี่ยนไปเพื่อทำหน้าที่เฉพาะอย่าง เช่น กระเพาะพักอาหาร(crop) ช่วยทำให้อาหารอ่อนนุ่ม มีส่วนของกึ๋น(gizzard)ช่วยย่อยอาหารเชิงกล และบริเวณลำไส้มีการพับของทางเดินอาหารด้านหลัง เรียกว่า typhlosole
เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวในการดูดซึมอาหาร
• แมลง (Insect) : มีการแบ่งทางเดินอาหารออกเป็น ทางเดินอาหารส่วต้น(foregut)ได้แก่ส่วนของหลอดอาหาร(esophagus) และกระเพาะพักอาหาร(Crop) ช่วยให้อาหารอ่อนนุ่มทางเดินอาหารส่วนกลาง(midgut) มีส่วนของกิน(gizzard) ทำหน้าที่ย่อยอาหารเชิงกล ส่วนของ gastric caeca ทำหน้าที่ในการสร้างและหลั่นอนไซม์ออกมาย่อยอาหารเพิ่มเติม และกระเพาะอาหาร(Stomach) ส่วนสุดท้ายคือ ทางเดินอาหารส่วนท้าย(กindght) มีส่วนของลำไส้(intestine) ไส้ตรง(rectum) และส่วนปลายสุดคือทวารหนัก(anus)
• นก(birds) : มีส่วนของกระเพาะพักอาหาร(crop) อยู่บริเวณหลอดอดอาหารสำหรับให้อาหารพักตัว และมีการหลั่งสารออกมาช่วยให้อาหารมีความชุ่มชื้นมากขึ้น ก่อนเข้าสู่กระเพาะอาหารเพื่อย่อยอาหารทางเคมี แล้วจึงส่งต่อไปยังกึ๋น(gizzard) สำหรับการย่อยอาหารเชิงกล และช่วยให้อาหารคลุกเคล้ากับเอนไซม์ได้ดีขึ้น ในนกพิราบที่เลี้ยงลูกอาจมีการขย้อนนำอาหารบางส่วนจากกระเพาะพักอาหารมาเลี้ยงลูกอ่อนได้เรียกอาหารนี้ว่า crop milk
• สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม : มีการปรับตัวของระบบย่อยอาหารที่แตกต่างกันออกไป ระหว่างสัตว์กินพืช(herbivore) และสัตว์กินเนื้อ(carnivore) โดยอาจจะมีการปรับเปลี่ยนโครงสร้าง

การย่อยอาหารของมนุษย์ (Human Digestive System)

• การย่อยเชิงกล : เป็นการทำให้อาหารชิ้นใหญ่มีขนาดเล็กลง เกิดขึ้นภายในปาก หลอดอาหาร และกระเพาะ
• การย่อยเชิงเคมี : เป็นการใช้เอนไซม์หรือน้ำย่อยเพื่อให้โมเอกุลของสารอาหารมีขนาดเล็กลงจนเซลล์สามารถดูดซึมเพื่อนำไปใช้ได้ โดยการเร่งปฏิกิริยาไฮโครไรซิส(hydrolysis) ซึ่งเป็นปฏิกิริยาเคมีที่ต้องใช้น้ำในการสลายสารอาหาร

ปาก(mouth) : มีการย่อขอาหารทั้งเชิงกลและเชิงเคมีเกิดขึ้น
• มีฟัน(teeth) : ทำหน้าที่บดอาหาร
• มีลิ้น(tongue) : เป็นกล้ามเนื้อขนาดใหญ่ ทำหน้าที่ในการคลุกเคล้า และรับรสอาหาร เนื่องจาจากมี taste bud ซึ่งภายในมี taste cell นอกจากนี้ยังช่วยในการออกเสียง
• มีต่อมน้ำลาย (selivery glend) : 3 คู่ คือ ใต้กกหู (perotid gland) ใต้ขากรรไกร(submandibular gland) และใต้ลิ้น(sublingual gland) ทำหน้าที่ ผลิตน้ำลาลาย มีค่า pH ~ 6.2-7.4 ประกอบด้วยน้ำร้อยอะ 99.5, เมือก(mucus) ทำหน้าที่หล่อลื่นอาหารและเอนไซม์อะไมเอส (amylase) ทำหน้าที่ย่อยแป้งและไกลโคเจนให้มีโมเลกุลเล็กลง

คอหอย(pharynx) : เป็นบริเวณทางผ่านร่วมระหว่างทางเดินอาหารและทางเดินหายใจ โดยมีหน้าที่เกี่ยวกับการควบคุมการกลืนอาหาร(Swellowing) เพื่อป้องกันไม่ให้อาหารหลุดเข้าไปในหลอดลม ซึ่งเป็นการทำงานร่วมกันกับ ฝาปิดกล่องเสียง(epiglottis) และเพดานอ่อน(soft palate)

หลอดอาหาร(esophagus) : เป็นท่อยาวประมาณ 25 cm อยู่ด้านหลังของหลอดลม ทำหน้าที่นำอาหารเข้าสู่กระเพาะอาหารส่วนต้นของหลอดอาหารเป็นกล้ามเนื้อโครงร่าง(skeleton muscle) ที่ร่างกายสามารถ
ควบคุมได้ และเมื่ออาหารเคลื่อนที่ไปยังส่วนกลางและส่วนท้ายของหลอดอาหารซึ่งเป็นกล้ามเนื้อเรียบ(smooth muscle) ซึ่งจะเกิดการหดตัวและคลายตัวต่อเนื่องลงไปเรียกว่า peristalsis

กระเพาะอาหาร(stomach) : มีสักษณะคล้ายตัว J โดยปกติจะจุอาหารได้ประมาณ 0.5-2 อิตร เนื่องจากผนังด้านในของกระเพาะอาหารมีการพับทบไปมา เรียก รูกี(rugae) มีหูรูด 2 บริเวณ คือ ติดกับหลอดอาหาร(cardiac sphincter) และ ติดกับลำไส้เล็ก(pyrolic sphincter) ที่ผนังของกระเพาะอาหารประกอบด้วยเซลล์ 4 กลุ่ม 1. Chief cell asw pepsinogen 2. Parietal cell สร้าง HCI 3. Mucous cell สร้างและหลั่งเมือกซึ่งเป็นเบส 4. Enteroendocrine cell aswessitu gastrin

ลำไส้เล็ก(small intestine) : เป็นบริเวณที่มีการย่อยอาหารและการดูดซึมอาหารมากที่สุดเป็นส่วนที่ยาวที่สุดของทางเดินอาหารมีความยาวประมาณ 6-7 เมตรแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ
• Duodenum (~25cm) : เป็นบริเวณที่มีการย่อยอาหารมากที่สุด เนื่องจากมีการเปิดของท่อตับอ่อน และท่อน้ำดีจากถุงน้ำดี
• Jejunum (~2.5m) : เป็นบริเวณที่มีการดูดซึมสารอาหารมากที่สุด
• Ileum (~3.5m) : เป็นบริเวณที่ยาวที่สุดมีการย่อยและดูดซึมอาหารเล็กน้อย
ประกอบด้วซเซลล์ที่ทำหน้าที่สร้างและหลั่งสารต่ารต่าง ๆ
• หลั่งเมือก(mucus) : หลั่งเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการช่ออาหาร เช่น Deptidase, sucrase, maltase, lactase, lipase,และ enterokinase
• หลั่งฮอร์โมนที่ใช้ในการควบคุมการย่อยอาหาร เช่น secretin, cholecystokinin(CCK), Gastric inhibitory peptide (GIP)
• มีการเพิ่มพื้นที่ผิวภายในเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดดซึมอาหาร โดยมีการพับทบของผนังขึ้นในเของลำไส้เล็กเรียกว่า circular folds โครงสร้างคล้ายนิ้วมือ เรียกว่า วิลสัส(villus) ซึ่งแต่ละเซลล์ของวิลสัสก็มีส่วนของชื่อหุ้มเซอล์ส์ยืนออกมา เรียกว่า ไมโครวิตอัส(miorovillus)

ตับอ่อน(pancreas) : ทำหน้าที่เป็นทั้ง
• ต่อมไร้ท่อ(endocrine gland) : ในการสร้างฮอร์โมนใช้ควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด
• ต่อมมีท่อ(exocrine gland) : ในการสร้างเอนไซม์ใช้ย่อยอาหาร รวมทั้งสารบัฟเฟอร์ที่ช่วยปรับค่า ptt ภายในลำไส้เล็กให้มีสมบัติเป็นเบส เช่น NaHCO3 เอนไซม์ที่สร้างจากตับอ่อนจะอยู่ในสภาพที่ยังไม่พร้อมทำงาน(inactivate enzyme)เพื่อป้องกันการย่อยของเซลล์ตับอ่อน เช่น trypsinogen, chymotrypsinogen, procarboxypeptidase นอกจากนี้ยังมี amylase, lipase และ nuclease

ตับ(liver) และ ถุงาดี(gall Bladder)
• ตับ(Liver) : มีหน้าที่สร้างน้ำดี(bile) ซึ่งมีเกลือน้ำดี(bile salt) ที่ทำให้ไขมันแตกตัวเป็นหยดเล็กๆ และแขวนลอยในน้ำ(emulsion) เพื่อให้เอนไซม์ lipase จากตับอ่อนและลำไส้เล็กทำกาการย่อยไขมันได้อย่างมีประสิทธิภาพดีขึ้น
• ถุงน้ำดี(Gell bladder) : ทำหน้าที่เก็บน้ำดีที่สร้างขึ้นจากตับ เพื่อทำให้น้ำดีมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น สีของน้ำดีเกิดจากรงควัตถุที่ได้จากการทำลายเซลล์เม็ดเลือดแดงที่หมดอายุ น้ำดีเมื่อทำงานแล้วจะไม่สามามารถกลับมาทำงานได้อีกจะถูกขับออกไปพร้อมอุจจาระ เกลือน้ำดี(bile salt)จะถูกดูดซึม กลับที่ลำไส้เล็กส่วนปลายและล้าไส้ใหญ่เพื่อให้ตับนำกลับไปใช้ใหม่

การย่อยและดูดซึมสารอาหาร

• Carbohydrate : สารในกลุ่ม polysaccharide เช่น แป้งและไกลโคเจน จะถูกย่อยโดยอาศัยเฮนไซม์หลัก คือ amyloseหรือ ptyalin จากต่อมน้ำลาย และตับอ่อน แต่จะไม่สามารถทำร้ายพันธะระหว่างน้ำตาลโมเลกุลกุลคู่ได้น้ำตาลโมเลกุลจึงถูกย่อยโดนเอนไซม์ จากลำไส้เล็ก ได้แก่ maltase, sucrase หรือ lactase ให้เป็น น้ำตาลโมเลกุลเดียวทำให้สามารถดูดขึ้นเข้าสู่เซลล์เนื้อเชื่อมผิวลำไส้เล็กและเข้าสู่หลอดเลือดฝอยต่อไป โดย glucose และ galactose จะถูกคดามแบบ Secondary active transport ส่วน fructose จะถูกดูดซึมแบบ facilitated diffusion

• Protein : โปรตีนจะถูกย่อยโดยเอนไซม์จากกระเพาะอาหาร และจากลำไส้เล็ก ทำให้ไห้ได้ผลิตภัณฑ์เป็นกรดอะมิโน (amino acid) ซึ่งเอนไซม์ส่วนใหญ่ที่หลั่งออกมาจะอยู่ในรูปที่ซึ่งไม่สามารถทำงานได้จะต้องถูกกระตุ้นก่อนทำงาน เพื่อป้องกันการย่อยโปรตีนในเนื้อเบื่อตัวเอง สำหรับการดูดซึมกรดอะมิโนจะมีการมีการดูดซึมแบบ secondary active transport

• Lipid : เป็นสารที่มีความสามารถละลายในน้ำตํ่า จึงต้องใช้การทำงานของน้ำดีเพื่อช่วยให้ไขมันแตตัวเป็นหยดไขมันขนาดเล็ก เพื่อให้ lipase สามารถย่อยtriglyceride ได้เป็น monoglyceride,glycerol และ fatty acid ซึ่งจะถูกดูดซึมเข้าสู่วิลลัส และถูกสังเคราะห์ให้อยู่เป็น triglycerideอีกครั้งภายใน ER จากนั้นจะไปรวมกับโปรตีนและลิพิดบางชนิดในกอลจิคอมเพล็กซ์ สังเคราะห์เป็น ไคโลโมครรน(chylomicron) แล้วจึงลำเรียงเข้าสู่หลอดน้ำเหลืองฝอย(lacteal) เข้าสู่หออดเลือดเวนก่อนเข้าสู่หัวใจโดยไม่ผ่านตับ
• LDL(low-density lipoproteins) ที่มี cholesterol ประมาณ45% ร่างกายสร้างขึ้นเพื่อใช้ขนส่งคอเลสเตอรอลจากตับไปยังผนังทอออดเลือด เนื้อเยื่อไขมันและกล้ามเนื้อ ทำให้ระดับคลเลสเตอรอลในเลือดสูงขึ้น
• HDL(High-density lipoproteins) เป็น lipoprotein ที่ร่างกายสร้างจากดับและลำไส้เล็ก ทำหน้าที่ขนส่งคอเอสเตอรลจากเซอล์ต่างๆไปยังตับเพื่อสร้างน้ำดี ทำให้คลเลสเลสเตอรออในเลือดลดลง

• Nucleic acid : ทั้ง DNA และ RNA จะถูกช่อยที่ใช้ที่สำลักโต๊กโคนเรนไชม์ nucleธse ที่ส่งๆจากตับอ่อนได้เป็น nucleotide จากนั้นจะถูกช่อยต่อสเสนไซล์ที่สร้างจากลำไส้เล็กทั้ง nucleoside และ PI จะถูกดูดซึมเข้าสู่ microvillus ที่ผนังลำไส้เล็ก

• ลำไส้ใหญ่(large intestine) : มีรูปร่างเป็นคล้ายตัว U คว้า แบ่งออกเป็น 4 ส่วน ได้แก่ ลำไส้ใหญ่ส่วนส่วนต้น(caecum) เป็นบริเวณที่พบไส้ติ่ง(appendix), ลำไส้ใหญ่ส่วนโคลอน(colon), ไส้ตรง(rectum) และทวารหนัก(anus)
•ไม่มีการย่อยอาหาร มีเพียงการดูดซึมน้ำและเกลือแร่กลับเข้าสู่ร่างกายมีต่อมสร้างเมือกเพื่อช่วยให้กากอาหารเคลื่อนที่มีกลุ่มของจุลินทรีย์(microbiome)อาศัยอยู่เช่น แบคทีเรีย E.coli ทำหน้าที่หมักกากอาหารที่เหลืออยู่ และมีการสังเคราะห์วิตามินK, B12 , ไปโอติน(B7) และกรตโพลิก(B9)