Informație

Sistemul digestiv erbivor


De ce erbivorele au multe tipuri diferite de sisteme digestive? de exemplu, un iepure are un sistem digestiv mono-gastric, iar un hipopotam are un sistem digestiv pseudo-rumegător, dar ambii sunt erbivori.


Este ca și cum ai întreba de ce animalele au atât de multe moduri diferite de a se mișca rapid (câinii aleargă, păsările zboară, cangurii sar ...) Există o problemă, iar evoluția a rezolvat problema în diferite moduri.

În cazul erbivorelor (și în special al erbivorelor care mănâncă frunze și iarbă), problema este că alimentele lor sunt sărace în nutrienți și bogate în celuloză nedigerabilă. Soluția specială depinde de alte presiuni evolutive. Pentru mulți consumatori de frunze și iarbă, soluția este să devină mare, cu sisteme digestive complexe cu mai multe camere, care permit prelucrarea lentă a alimentelor. Caii, hipopotamii și rumegătoarele tind să fie mari. Aceasta înseamnă că animalul poate mânca mult și poate ține alimentele în sine mult timp, permițând enzimelor și bacteriilor intestinale să lucreze.

Iepurii, ca niște creaturi care se îngropă, nu pot evolua de dimensiuni mari, așa că depind de o gamă de bacterii intestinale și coprofagie pentru a trece mâncarea prin intestinele lor de două ori.

Lăcustele își pot produce propria celulază pentru a descompune celuloza fără asistență microbiană.

Există mai multe modalități de a face acest lucru și, de regulă, în evoluție, pentru fiecare soluție posibilă, un animal îl va folosi.


Sistemul digestiv erbivor - Biologie

Aproximativ 50% din carbonul organic de pe pământ este legat în celuloză. Aceasta reprezintă o sursă enormă de energie, dar celulele vertebrate nu produc celulazele necesare pentru a descompune acest material abundent.

Din fericire, mulți microbi produc celulaze care le permit să utilizeze celuloză dietetică și alte materiale ale pereților vegetali. Microbii celulolitici locuiesc în tractul digestiv al tuturor animalelor, permițându-i animalului să sifoneze și să asimileze produsele finale ale fermentației, în special acizii grași cu lanț scurt sau volatili.

Valoarea relativă a fermentației față de nutriția unui animal depinde destul de mult de mărimea cuvei sale de fermentație. Fermentarea are loc în colonul câinilor și al oamenilor, dar intestinul gros este destul de mic, iar beneficiul pe care îl obțin din fermentare este banal. În schimb, ierbivorele își câștigă existența prin celuloză, posedând cuve de fermentare masivă ca parte a tractului lor digestiv.


Structura și funcția sistemului digestiv la moluște

Filumul Mollusca este unul dintre cele mai mari și mai diversificate dintre filul metazoic, cuprinzând multe mii de specii care trăiesc în ecosisteme oceanice, de apă dulce și terestre. Biologia hrănirii cu moluște este extrem de diversă, incluzând pășunători omnivori, erbivori, bătători și prădători carnivori și chiar unele specii parazite. În consecință, sistemul lor digestiv prezintă numeroase variații adaptative. Tractul digestiv care începe în gură este format din cavitatea bucală, esofag, stomac și intestin care se termină în anus. Sunt asociate mai multe tipuri de glande, și anume glandele orale și salivare, glandele esofagiene, glanda digestivă și, în unele cazuri, glandele anale. Glanda digestivă este cea mai mare și mai importantă pentru digestie și absorbția nutrienților. Sistemul digestiv al fiecăreia dintre cele opt clase de moluște existente este revizuit, evidențiind cele mai recente date disponibile cu privire la aspectele histologice, ultrastructurale și funcționale ale țesuturilor și celulelor implicate în absorbția nutrienților, digestia intracelulară și extracelulară, cu accent pe țesuturile glandulare.

Cuvinte cheie: Glanda digestivă Tractul digestiv Mollusca Glandele salivare Ultrastructură.


Sisteme digestive de nevertebrate

Animalele au dezvoltat diferite tipuri de sisteme digestive pentru a ajuta la digestia diferitelor alimente pe care le consumă. Cel mai simplu exemplu este cel al unei cavități gastrovasculare și se găsește în organismele cu o singură deschidere pentru digestie. Platyhelminthes (viermi plat), Ctenophora (jeleuri de pieptene) și Cnidaria (corali, jeleu și anemoni de mare) folosesc acest tip de digestie. Cavități gastrovasculare, așa cum se arată în [link]A, sunt de obicei un tub orb sau cavitate cu o singură deschidere, „gura”, care servește și ca „anus”. Materialul ingerat intră în gură și trece printr-o cavitate tubulară goală. Celulele din cavitate secretă enzime digestive care descompun alimentele. Particulele alimentare sunt înghițite de celulele care acoperă cavitatea gastrovasculară.

Canalul alimentar, prezentat în [link]b, este un sistem mai avansat: este format dintr-un tub cu o gură la un capăt și un anus la celălalt. Viermii sunt un exemplu de animal cu canal alimentar. Odată ce mâncarea este ingerată prin gură, aceasta trece prin esofag și este depozitată într-un organ numit cultură, apoi trece în gizzard unde este amestecat și digerat. Din gizzard, alimentele trec prin intestin, substanțele nutritive sunt absorbite, iar deșeurile sunt eliminate ca fecale, numite piese turnate, prin anus.



34.1 Sisteme digestive

Animalele își obțin nutriția din consumul altor organisme. În funcție de dieta lor, animalele pot fi clasificate în următoarele categorii: mâncătoare de plante (erbivore), mâncătoare de carne (carnivore) și cele care mănâncă atât plante, cât și animale (omnivore). Nutrienții și macromoleculele prezente în alimente nu sunt accesibile imediat celulelor. Există o serie de procese care modifică alimentele în corpul animalului pentru a face nutrienții și moleculele organice accesibile pentru funcția celulară. Pe măsură ce animalele au evoluat în complexitate de formă și funcție, sistemele lor digestive au evoluat, de asemenea, pentru a-și satisface diferitele nevoi alimentare.

Erbivore, Omnivore și Carnivore

Ierbivorele sunt animale a căror sursă primară de hrană este de origine vegetală. Exemple de erbivore, așa cum se arată în Figura 34.2, includ vertebrate precum căprioare, koala și unele specii de păsări, precum și nevertebrate, cum ar fi greierii și omizele. Aceste animale au dezvoltat sisteme digestive capabile să manipuleze cantități mari de material vegetal. Ierbivorele pot fi clasificate în continuare în frugivore (consumatoare de fructe), granivore (consumatoare de semințe), nectivore (alimentatoare de nectar) și folivore (consumatoare de frunze).

Carnivorele sunt animale care mănâncă alte animale. Cuvântul carnivor este derivat din latină și înseamnă literal „mâncător de carne”. Pisicile sălbatice, cum ar fi leii, prezentate în Figura 34.3A și tigrii sunt exemple de carnivore vertebrate, la fel ca șerpii și rechinii, în timp ce carnivorele nevertebrate includ stele marine, păianjeni și buburuze, prezentate în Figura 34.3.b. Carnivorele obligatorii sunt cele care se bazează în întregime pe carnea animalelor pentru a-și obține nutrienții. Exemplele de carnivore obligatorii sunt membri ai familiei pisicilor, cum ar fi leii și ghepardii. Carnivorele facultative sunt acelea care mănâncă și alimente non-animale pe lângă hrana pentru animale. Rețineți că nu există o linie clară care să diferențieze carnivorele facultative de câinii omnivori ar fi considerate carnivore facultative.

Omnivorele sunt animale care mănâncă atât alimente derivate din plante, cât și animale. În latină, omnivor înseamnă a mânca totul. Oameni, urși (prezentat în Figura 34.4A), iar puii sunt un exemplu de omnivore vertebrate omnivore nevertebrate includ gândaci și raci (prezentat în Figura 34.4b).

Sisteme digestive de nevertebrate

Animalele au dezvoltat diferite tipuri de sisteme digestive pentru a ajuta la digestia diferitelor alimente pe care le consumă. Cel mai simplu exemplu este cel al unei cavități gastrovasculare și se găsește în organismele cu o singură deschidere pentru digestie. Platyhelminthes (viermi plat), Ctenophora (jeleuri de pieptene) și Cnidaria (corali, jeleu și anemoni de mare) folosesc acest tip de digestie. Cavități gastrovasculare, așa cum se arată în Figura 34.5A, sunt de obicei un tub orb sau cavitate cu o singură deschidere, „gura”, care servește și ca „anus”. Materialul ingerat intră în gură și trece printr-o cavitate tubulară goală. Celulele din cavitate secretă enzime digestive care descompun alimentele. Particulele alimentare sunt înghițite de celulele care acoperă cavitatea gastrovasculară.

Canalul alimentar, prezentat în Figura 34.5b, este un sistem mai avansat: este format dintr-un tub cu o gură la un capăt și un anus la celălalt. Viermii sunt un exemplu de animal cu canal alimentar. Odată ce mâncarea este ingerată prin gură, aceasta trece prin esofag și este depozitată într-un organ numit cultură, apoi trece în gizzard unde este amestecat și digerat. Din gizzard, alimentele trec prin intestin, substanțele nutritive sunt absorbite, iar deșeurile sunt eliminate ca fecale, numite piese turnate, prin anus.

Sisteme digestive vertebrate

Vertebratele au dezvoltat sisteme digestive mai complexe pentru a se adapta nevoilor lor alimentare. Unele animale au un singur stomac, în timp ce altele au stomacuri cu mai multe camere. Păsările au dezvoltat un sistem digestiv adaptat consumului de alimente nemasticate.

Monogastric: stomac cu o singură cameră

După cum sugerează cuvântul monogastric, acest tip de sistem digestiv constă dintr-o singură cameră („mono”) a stomacului („gastrică”). Oamenii și multe animale au un sistem digestiv monogastric așa cum este ilustrat în Figura 34.6ab. Procesul de digestie începe cu gura și aportul de alimente. Dinții joacă un rol important în masticarea (mestecarea) sau descompunerea fizică a alimentelor în particule mai mici. Enzimele prezente în salivă încep, de asemenea, să descompună chimic alimentele. Esofagul este un tub lung care leagă gura de stomac. Folosind peristaltism sau contracții musculare netede asemănătoare undelor, mușchii esofagului împing alimentele spre stomac. Pentru a accelera acțiunile enzimelor din stomac, stomacul este un mediu extrem de acid, cu un pH cuprins între 1,5 și 2,5. Sucurile gastrice, care includ enzime în stomac, acționează asupra particulelor alimentare și continuă procesul de digestie. Descompunerea suplimentară a alimentelor are loc în intestinul subțire, unde enzimele produse de ficat, intestinul subțire și pancreas continuă procesul de digestie. Nutrienții sunt absorbiți în fluxul sanguin de-a lungul celulelor epiteliale care acoperă pereții intestinului subțire. Materialul rezidual călătorește în intestinul gros, unde apa este absorbită, iar materialul rezidual mai uscat este compactat în fecale, este stocat până când este excretat prin rect.

Aviar

Păsările se confruntă cu provocări speciale atunci când vine vorba de obținerea nutriției din alimente. Nu au dinți și, prin urmare, sistemul lor digestiv, prezentat în Figura 34.7, trebuie să poată prelucra alimente ne-masticate. Păsările au dezvoltat o varietate de tipuri de cioc care reflectă marea varietate a dietei lor, variind de la semințe și insecte la fructe și nuci. Deoarece majoritatea păsărilor zboară, ratele lor metabolice sunt ridicate pentru a prelucra eficient hrana și pentru a menține greutatea corporală scăzută. Stomacul păsărilor are două camere: proventriculus, unde se produc sucuri gastrice pentru a digera alimentele înainte de a intra în stomac, și gizzard, unde alimentele sunt depozitate, înmuiate și măcinate mecanic. Materialul nedigerat formează pelete alimentare care sunt uneori regurgitate. Cea mai mare parte a digestiei și absorbției chimice are loc în intestin și deșeurile sunt excretate prin cloacă.

Conexiune Evolution

Adaptări aviare

Păsările au un sistem digestiv extrem de eficient, simplificat. Dovezile recente ale fosilelor au arătat că divergența evolutivă a păsărilor față de alte animale terestre a fost caracterizată prin simplificarea și simplificarea sistemului digestiv. Spre deosebire de multe alte animale, păsările nu au dinți pentru a-și mesteca hrana. În locul buzelor, au ciocuri ascuțite. Ciocul excitat, lipsa maxilarelor și limba mai mică a păsărilor pot fi urmărite înapoi la strămoșii lor dinozauri. Apariția acestor schimbări pare să coincidă cu includerea semințelor în dieta păsărilor. Păsările care mănâncă semințe au ciocuri care sunt modelate pentru apucarea semințelor, iar stomacul cu două compartimente permite delegarea sarcinilor. Deoarece păsările trebuie să rămână ușoare pentru a zbura, ratele lor metabolice sunt foarte mari, ceea ce înseamnă că își digeră alimentele foarte repede și trebuie să mănânce des. Contrastează acest lucru cu rumegătoarele, unde digestia materiei vegetale durează foarte mult.

Rumegătoare

Rumegătoarele sunt în principal erbivore, cum ar fi vacile, oile și caprele, a căror întreagă dietă constă în consumul unor cantități mari de furaje sau fibre. Au dezvoltat sisteme digestive care îi ajută să digere cantități mari de celuloză. O caracteristică interesantă a gurii rumegătoarelor este că nu au dinți incisivi superiori. Ei își folosesc dinții, limba și buzele inferioare pentru a-și rupe și mesteca mâncarea. Din gură, mâncarea se deplasează către esofag și apoi spre stomac.

Pentru a ajuta la digerarea cantității mari de material vegetal, stomacul rumegătoarelor este un organ cu mai multe camere, așa cum este ilustrat în Figura 34.8. Cele patru compartimente ale stomacului se numesc rumen, reticul, omas și abomas. Aceste camere conțin mulți microbi care descompun celuloza și fermentează alimentele ingerate. Abomasul este stomacul „adevărat” și este echivalentul camerei stomacale monogastrice în care se secretă sucuri gastrice. Camera gastrică cu patru compartimente oferă spațiu mai mare și suportul microbian necesar pentru a digera materialul vegetal la rumegătoare. Procesul de fermentare produce cantități mari de gaz în camera stomacului, care trebuie eliminate. La fel ca la alte animale, intestinul subțire joacă un rol important în absorbția nutrienților, iar intestinul gros ajută la eliminarea deșeurilor.

Pseudo-rumegătoare

Unele animale, precum cămilele și alpaca, sunt pseudo-rumegătoare. Mănâncă mult material vegetal și furaje. Digerarea materialului vegetal nu este ușoară, deoarece pereții celulelor vegetale conțin molecula polimerică de zahăr celuloză. Enzimele digestive ale acestor animale nu pot descompune celuloza, dar microorganismele prezente în sistemul digestiv pot. Prin urmare, sistemul digestiv trebuie să fie capabil să manipuleze cantități mari de furaje și să descompună celuloza. Pseudo-rumegătoarele au un stomac cu trei camere în sistemul digestiv. Cu toate acestea, cecumul lor - un organ învelit la începutul intestinului gros care conține multe microorganisme care sunt necesare pentru digestia materialelor vegetale - este mare și este locul în care furajul este fermentat și digerat. Aceste animale nu au rumen, dar au omasum, abomasum și reticul.

Părți ale sistemului digestiv

Sistemul digestiv al vertebratelor este conceput pentru a facilita transformarea materiei alimentare în componentele nutritive care susțin organismele.

Cavitatea bucală

Cavitatea bucală sau gura este punctul de intrare a alimentelor în sistemul digestiv, ilustrat în Figura 34.9. Mâncarea consumată este spartă în particule mai mici prin masticare, acțiunea de mestecat a dinților. Toate mamiferele au dinți și își pot mesteca hrana.

Procesul chimic extins de digestie începe în gură. Pe măsură ce alimentele sunt mestecate, saliva, produsă de glandele salivare, se amestecă cu alimentele. Saliva este o substanță apoasă produsă în gura multor animale. Există trei glande majore care secretă salivă - parotida, submandibulară și sublinguală. Saliva conține mucus care umezește alimentele și tamponează pH-ul alimentelor. Saliva conține, de asemenea, imunoglobuline și lizozime, care au acțiune antibacteriană pentru a reduce cariile dentare prin inhibarea creșterii unor bacterii. Saliva conține, de asemenea, o enzimă numită amilază salivară care începe procesul de conversie a amidonului din alimente într-o dizaharidă numită maltoză. O altă enzimă numită lipază este produsă de celulele din limbă. Lipazele sunt o clasă de enzime care pot descompune trigliceridele. Lipaza linguală începe descompunerea componentelor grase din alimente. Acțiunea de mestecare și umectare oferită de dinți și salivă pregătesc mâncarea într-o masă numită bolus pentru înghițire. Limba ajută la înghițire - mutând bolusul din gură în faringe. Faringele se deschide către două căi: traheea, care duce la plămâni, și esofagul, care duce la stomac. Traheea are o deschidere numită glotă, care este acoperită de un lambou cartilaginos numit epiglotă. La înghițire, epiglota închide glota și alimentele trec în esofag și nu în trahee. Acest aranjament permite menținerea mâncării în afara traheei.

Esofag

Esofagul este un organ tubular care leagă gura de stomac. Mâncarea mestecată și înmuiată trece prin esofag după ce a fost înghițită. Mușchii netezi ai esofagului suferă o serie de mișcări asemănătoare undelor numite peristaltism care împing alimentele spre stomac, așa cum se ilustrează în Figura 34.10. Unda de peristaltism este unidirecțională - mută alimentele din gură în stomac și nu este posibilă mișcarea inversă. Mișcarea peristaltică a esofagului este un reflex involuntar care are loc ca răspuns la actul de înghițire.

Un mușchi asemănător unui inel numit sfincter formează valve în sistemul digestiv. Sfincterul gastro-esofagian este situat la capătul stomacului esofagului. Ca răspuns la înghițire și la presiunea exercitată de bolusul alimentelor, acest sfincter se deschide, iar bolusul intră în stomac. Atunci când nu există nicio acțiune de înghițire, acest sfincter este închis și împiedică conținutul stomacului să se deplaseze pe esofag. Multe animale au un sfincter adevărat, cu toate acestea, la om, nu există sfincter adevărat, dar esofagul rămâne închis atunci când nu există acțiune de înghițire. Refluxul acid sau „arsurile la stomac” apar atunci când sucurile digestive acide scapă în esofag.

Stomac

O mare parte a digestiei are loc în stomac, prezentată în Figura 34.11. Stomacul este un organ asemănător sacului care secretă sucuri digestive gastrice. PH-ul din stomac este între 1,5 și 2,5. Acest mediu extrem de acid este necesar pentru descompunerea chimică a alimentelor și extragerea nutrienților. Când este gol, stomacul este un organ destul de mic, cu toate acestea, se poate extinde până la 20 de ori dimensiunea sa de odihnă atunci când este umplut cu alimente. Această caracteristică este deosebit de utilă pentru animalele care trebuie să mănânce atunci când sunt disponibile alimente.

Conexiune vizuală

Care dintre următoarele afirmații despre sistemul digestiv este falsă?

  1. Chyme este un amestec de alimente și sucuri digestive care se produce în stomac.
  2. Alimentele intră în intestinul gros înainte de intestinul subțire.
  3. În intestinul subțire, chimul se amestecă cu bila, care emulsionează grăsimile.
  4. Stomacul este separat de intestinul subțire de sfincterul piloric.

Stomacul este, de asemenea, locul principal pentru digestia proteinelor la alte animale decât rumegătoarele. Digestia proteinelor este mediată de o enzimă numită pepsină în camera stomacului. Pepsina este secretată de celulele principale din stomac într-o formă inactivă numită pepsinogen. Pepsina rupe legăturile peptidice și clivează proteinele în polipeptide mai mici, de asemenea, ajută la activarea mai multor pepsinogen, pornind un mecanism de feedback pozitiv care generează mai multă pepsină. Un alt tip de celulă - celulele parietale - secretă ioni de hidrogen și clorură, care se combină în lumen pentru a forma acid clorhidric, componenta acidă primară a sucurilor din stomac. Acidul clorhidric ajută la transformarea pepsinogenului inactiv în pepsină. Mediul extrem de acid ucide, de asemenea, multe microorganisme din alimente și, combinat cu acțiunea enzimei pepsină, are ca rezultat hidroliza proteinelor din aliment. Digestia chimică este facilitată de acțiunea de agitare a stomacului. Contracția și relaxarea mușchilor netezi amestecă conținutul stomacului aproximativ la fiecare 20 de minute. Amestecul parțial digerat de alimente și suc gastric se numește chim. Chyme trece de la stomac la intestinul subțire. Digestia suplimentară a proteinelor are loc în intestinul subțire. Golirea gastrică are loc în decurs de două până la șase ore după masă. Doar o cantitate mică de chimiu este eliberată în intestinul subțire odată. Mișcarea chimului din stomac în intestinul subțire este reglată de sfincterul piloric.

Când digerați proteinele și unele grăsimi, mucoasa stomacului trebuie protejată împotriva digerării de pepsină. Există două puncte de luat în considerare atunci când descrieți cum este protejată mucoasa stomacului. Mai întâi, așa cum s-a menționat anterior, enzima pepsină este sintetizată sub formă inactivă. Acest lucru protejează celulele principale, deoarece pepsinogenul nu are aceeași funcționalitate enzimatică a pepsinei. În al doilea rând, stomacul are o mucoasă groasă care protejează țesutul subiacent de acțiunea sucurilor digestive. Când această mucoasă este ruptă, ulcerul se poate forma în stomac. Ulcerele sunt răni deschise în sau pe un organ cauzate de bacterii (Helicobacter pylori) atunci când mucoasa este ruptă și nu reușește să se reformeze.

Intestinul subtire

Chyme se deplasează de la stomac la intestinul subțire. Intestinul subțire este organul în care digestia proteinelor, grăsimilor și carbohidraților este completă. Intestinul subțire este un organ lung, asemănător unui tub, cu o suprafață foarte pliată care conține proiecții asemănătoare degetelor numite vilozități. Suprafața apicală a fiecărei villus are multe proiecții microscopice numite microvili. Aceste structuri, ilustrate în Figura 34.12, sunt căptușite cu celule epiteliale pe partea luminală și permit nutrienților să fie absorbiți din alimentele digerate și absorbiți în fluxul sanguin de cealaltă parte. Vilozitățile și microvilozii, cu numeroasele pliuri, cresc suprafața intestinului și sporesc eficiența absorbției nutrienților. Elementele nutritive absorbite din sânge sunt transportate în vena portală hepatică, care duce la ficat. Acolo, ficatul reglează distribuția nutrienților către restul corpului și elimină substanțele toxice, inclusiv drogurile, alcoolul și unii agenți patogeni.

Conexiune vizuală

Care dintre următoarele afirmații despre intestinul subțire este falsă?

  1. Celulele absorbante care acoperă intestinul subțire au microvili, proiecții mici care măresc suprafața și ajută la absorbția alimentelor.
  2. Interiorul intestinului subțire are multe pliuri, numite vilozități.
  3. Microvilii sunt căptușiți cu vase de sânge, precum și cu vase limfatice.
  4. Interiorul intestinului subțire se numește lumen.

Intestinul subțire uman are o lungime de peste 6 m și este împărțit în trei părți: duodenul, jejunul și ileonul. Partea fixă ​​„în formă de C” a intestinului subțire se numește duoden și este prezentată în Figura 34.11. Duodenul este separat de stomac de sfincterul piloric care se deschide pentru a permite chimului să se deplaseze din stomac în duoden. În duoden, chimul este amestecat cu sucuri pancreatice într-o soluție alcalină bogată în bicarbonat care neutralizează aciditatea chimului și acționează ca un tampon. Sucurile pancreatice conțin, de asemenea, mai multe enzime digestive. Sucurile digestive din pancreas, ficat și vezică biliară, precum și din celulele glandelor din peretele intestinal în sine, pătrund în duoden. Bila este produsă în ficat și depozitată și concentrată în vezica biliară. Bila conține săruri biliare care emulsionează lipidele, în timp ce pancreasul produce enzime care catabolizează amidonul, dizaharidele, proteinele și grăsimile. Aceste sucuri digestive descompun particulele alimentare din chim în glucoză, trigliceride și aminoacizi. O anumită digestie chimică a alimentelor are loc în duoden. Absorbția acizilor grași are loc și în duoden.

A doua parte a intestinului subțire se numește jejun, prezentată în Figura 34.11. Aici, hidroliza nutrienților este continuată în timp ce majoritatea carbohidraților și aminoacizilor sunt absorbiți prin mucoasa intestinală. Cea mai mare parte a digestiei chimice și a absorbției nutrienților are loc în jejun.

Ileonul, ilustrat și în Figura 34.11, este ultima parte a intestinului subțire și aici sărurile biliare și vitaminele sunt absorbite în fluxul sanguin. Mâncarea nedigerată este trimisă în colon din ileon prin mișcări peristaltice ale mușchiului. Ileonul se termină și intestinul gros începe la valva ileocecală. Apendicele vermiform, „asemănător cu viermele”, este situat la supapa ileocecală. Apendicele omului nu secretă enzime și are un rol nesemnificativ în imunitate.

Intestinul gros

Intestinul gros, ilustrat în Figura 34.13, reabsorbe apa din materialul alimentar nedigerat și procesează materialul rezidual. Intestinul gros uman are o lungime mult mai mică comparativ cu intestinul subțire, dar cu un diametru mai mare. Are trei părți: cecum, colon și rect. Cecul unește ileonul cu colonul și este punga primitoare pentru deșeurile. Colonul găzduiește multe bacterii sau „floră intestinală” care ajută la procesele digestive. Colonul poate fi împărțit în patru regiuni, colonul ascendent, colonul transvers, colonul descendent și colonul sigmoid. Funcțiile principale ale colonului sunt extragerea apei și sărurilor minerale din alimentele nedigerate și depozitarea deșeurilor. Mamiferele carnivore au un intestin gros mai scurt comparativ cu mamiferele erbivore datorită dietei lor.

Rect și anus

Rectul este capătul terminal al intestinului gros, așa cum se arată în Figura 34.13. Rolul principal al rectului este de a depozita fecalele până la defecare. Fecalele sunt propulsate folosind mișcări peristaltice în timpul eliminării. Anusul este o deschidere la capătul îndepărtat al tractului digestiv și este punctul de ieșire pentru materialul rezidual. Două sfinctere între rect și anus controlează eliminarea: sfincterul interior este involuntar și sfincterul exterior este voluntar.

Organe accesorii

Organele discutate mai sus sunt organele tractului digestiv prin care trece alimentele. Organele accesorii sunt organe care adaugă secreții (enzime) care catabolizează alimentele în nutrienți. Organele accesorii includ glandele salivare, ficatul, pancreasul și vezica biliară. Ficatul, pancreasul și vezica biliară sunt reglementate de hormoni ca răspuns la alimentele consumate.

Ficatul este cel mai mare organ intern la om și joacă un rol foarte important în digestia grăsimilor și detoxifierea sângelui. Ficatul produce bilă, un suc digestiv care este necesar pentru descompunerea componentelor grase ale alimentelor din duoden. Ficatul procesează, de asemenea, vitaminele și grăsimile și sintetizează multe proteine ​​plasmatice.

Pancreasul este o altă glandă importantă care secretă sucuri digestive. Chimul produs din stomac este foarte acid în natură, sucurile pancreatice conțin niveluri ridicate de bicarbonat, un alcalin care neutralizează chimul acid. În plus, sucurile pancreatice conțin o mare varietate de enzime care sunt necesare pentru digestia proteinelor și a carbohidraților.

Vezica biliară este un organ mic care ajută ficatul prin stocarea bilei și concentrarea sărurilor biliare. Când chimul care conține acizi grași intră în duoden, bila este secretată din vezica biliară în duoden.


Ce este sistemul digestiv al erbivorelor?

Animalele erbivore au un tip special de sistem digestiv, deoarece depind doar de materia vegetală. Cerințele energetice, nutrienții și alți compuși esențiali necesari supraviețuirii erbivorelor sunt îndeplinite de plante. Materialele vegetale conțin celuloză. Prin urmare, este necesar un tip special de mecanism digestiv, deoarece celuloza este digerată doar de enzima celulază. Dinții animalelor erbivore sunt plate, deoarece trebuie să macine materialul vegetal din cavitatea bucală pentru a completa digestia mecanică. Sistemul digestiv tipic al unui erbivor este compus dintr-un singur stomac și un intestin lung împreună cu un cecum mare.

Dinții erbivorilor sunt foarte specifici pentru consumul de materii vegetale. Molarii erbivorelor sunt de obicei plate și largi, ceea ce îi ajută să spargă și să mănânce plantele pe care le ingerează. Incisivii erbivori nu sunt prezenți atât pe fălcile superioare, cât și pe cele inferioare, dar sunt ascuțiți pentru a rupe materialul vegetal. Mulți erbivori precum capra, vaca și calul posedă fălci care ar putea fi deplasate lateral. În cecumul lor mare, de tip pungă, locuiesc milioane de bacterii care conțin enzima celulază. Acest lucru ajută la digestia celulozei. Acesta este motivul exact pentru care animalele erbivore posedă un intestin mai lung decât animalele carnivore. Ierbivorele, cum ar fi vaca, capra și oile, posedă mai multe stomacuri. Acestea sunt numite specii de rumegătoare pe care le posedă patru stomacuri. Acest lucru permite acestor animale să înghită materie vegetală parțial mestecată amestecată cu salivă, cunoscută sub numele de bolus. Materia vegetală parțial mestecată intră mai întâi în primele două stomacuri care sunt, respectiv, rumenul și reticulul. Aici materia vegetală este depozitată până când este luată pentru o utilizare ulterioară.

Figura 01: Părți ale sistemului digestiv al erbivorelor

Când animalul este în repaus, poate tuse alimentele parțial mestecate înapoi în cavitatea bucală și le mestecă complet formând un alt bolus de alimente. Acest bolus intră în al treilea și al patrulea omasum și abomas al stomacului. În omasum, partea lichidă a bolusului care conține apă și minerale este absorbită în sânge. Abomasul este similar cu stomacul uman, unde are loc digestia chimică a alimentelor, iar nutrienții digerați sunt absorbiți în intestinul subțire.


Evoluţie

Înainte de a intra în argumente evolutive. Să clarificăm mai întâi câteva concepții greșite obișnuite. Oamenii nu au evoluat din cimpanzeu sau din orice alt primat care trăiește acum. Oamenii nu au evoluat de la maimuțe mari pentru a fi altceva noi sunt maimute mari & # 8211 sau Hominidae. Oamenii împărtășesc un strămoș comun cu cimpanzeii, de fapt oamenii împărtășesc strămoși comuni cu fiecare organism existent vreodată dacă te întorci suficient de mult. Deoarece cimpanzeii și oamenii sunt strâns înrudiți, oamenii împărtășesc un strămoș mult mai recent cu cimpanzeii decât de exemplu un cal.

În imaginea de mai sus, speciile A, B și C sunt specii diferite. A și B sunt mai strâns legate decât A și C și B și C. Unde indică săgeata este cel mai recent strămoș comun între A și B. Asta nu înseamnă că A a evoluat din B, ci că A și B au evoluat din o specie ancestrală care a divergut în A și B. Această specie nu semăna nici cu A, nici cu B. La rădăcina arborelui a trăit o specie care este strămoșul comun între A, B și C. Un punct important este că A, B și C sunt la fel de îndepărtate de speciile de la rădăcina copacului.

În sfârșit, și acesta ar putea fi cel mai important: Evoluția nu este teleologică. Evoluția nu are un scop, scop sau scop. Nu există așa ceva ca mai evoluat sau de-evoluție. Oamenii nu sunt mai evoluați decât cimpanzeii, doar că am diferit în direcție diferită. Unitatea cantitativă de evoluție este timpul și, din câte știu eu, oamenii nu au evoluat mai mult decât cimpanzeii. Evoluția este schimbarea organismelor vii în timp care depind de mulți factori, dar a lot mai puține șanse decât cred unii oameni și nici o planificare înainte. Nu sunt create pentru a fi hrană.

Evoluția umană = pierderea sănătății

Ceea ce vreau să spun cu acest subtitlu este că, atunci când oamenii reflectă asupra evoluției umane pentru a construi un argument, adesea își pierd capacitatea de a vedea specia umană în mod obiectiv și transformă oamenii în ceva complet separat de restul numărului mare de specii de pe pământ. Oamenii sunt unici, dar la fel și fiecare specie de pe pământ. Unii oameni susțin chiar că evoluția umană sa oprit și, desigur, este absolut ridicol.

Aș dori să prezint ceva ce aș vrea să numesc „experimentul de gândire Alien David Attenborough”: imaginați-vă că sunteți un biolog străin care călătorește de pe o planetă îndepărtată pentru a studia viața pe pământ (îmi place să folosesc vocea lui David Attenborough și # 8217 povestește asta, asta e tot). Studiați toate speciile diferite, descriind comportamentul, dieta și aspectul. Când începeți să descrieți oamenii, ce dietă ați atribui oamenilor să aibă? Ce comportamente ați atribui oamenilor? Dacă aș face-o, aș face cu siguranță nu Spune: "Homo sapiens dieta include de mii de ani carne în unele populații și mai puțin în unele, dar într-adevăr, sunt făcute pentru fructe ”nici nu aș spune:„ Oamenii trăiesc în clădiri artificiale și poartă îmbrăcăminte din țesături, aceasta este totuși o stare foarte nefirească pentru the Homo sapiens specie ”. I think that this could be a nice strategy to get away from an anthropocentric prison of mind.

The ancestors of Homo sapiens cooked their food, cooking has been around for approximately a million year (that is around 500 000 years longer than the human species has existed) (Berna et al., 2012 Organ, Nunn, Machanda, & Wrangham, 2011). Traces of humans eating meat is also ancient and seems to have been around for as long as our species existed (Pobiner, 2013). One of our closest relatives the chimpanzee also eats an omnivorus diet with mainly fruits, but occasionally eats animals (McGrew, 1983).

Reflecting to my previous discussion, saying that meat-eating is unnatural because we need to cook it (which we don’t) is a flawed argument. Likewise is the claim that we need to be able to hunt down grazing prey with our bare hands,kill and eat it raw a flawed argument. Due to our highly developed brain, we don’t need that, we find other ways. That trait is no stranger than a lions teeth.

The whole idea of finding an ancient diet that we are “made” for, is just absurd, we are not exactly the same as pre-historic humans. The changes in our environment have led to several adaptations regarding diet. For example, mammals give their young mother’s milk (that is the very definition of mammal). This stops at a certain age and the offspring is able to eat as their parents. Milk contains lactose and mammals have an enzyme called lactase to digest lactose. When the child stops receiving milk, the expression of this enzyme is turned off. However, in some human populations this enzyme remains active through adulthood, which is referred to as lactase persistence. This is thought to be an adaptation to the habit of drinking milk from domesticated animals (Tishkoff et al., 2007).

A different relatively recent human adaptation is a duplication of the gene AMY1 that encodes an enzyme called amylase that digests starch. Duplication of genes typically result in an increased production of the enzyme, thus this is hypothesized as being an adaptation to the use of agriculture which would increase the amount of starch in the diet (Perry et al., 2007). For these adaptations we are talking about, we are in a time frame of

Here I really like to emphasize that the naturalistic fallacy of equating a ‘is’ with a ‘should’, is something we really should avoid. The fact that humans have eaten meat and drinking milk is no argument that we should, unless we had to (we don’t).


Matches of GI System Biochemistry (Enzymes and Transporters) to Changes in Diet Composition

General principles

There is overwhelming evidence that the digestive and absorptive function of the GI tract of animals can vary with diet composition. This flexibility is exhibited at two levels: anatomical, including the overall size and architecture of the GI tract (Section “Models help in understanding the diversity of digestive systems and guide mechanistic, integrative research”) and biochemical, especially the activity of digestive enzymes and transporters. The biochemical flexibility is generally considered to maximize the acquisition of carbon for energy production and essential nutrients for maintenance and growth, while protecting against the acquisition of excessive, potentially toxic, amounts of certain dietary constituents (e.g., iron). Any nutritional imbalance that might arise from this strategy is widely considered to be corrected postabsorption, so that the retention and use of certain nutrients are optimized, while surplus metabolites can be eliminated (249, 416). In this section, the relationship between diet composition and digestive enzyme activity is addressed first, followed by consideration of transporters in the GI tract.

Flexible adjustment of digestive enzymes to diet change

Many studies on vertebrates have demonstrated that the production of digestive enzymes increases with availability of substrate in the gut lumen. For example, this effect has been confirmed in rodents for all of the major pancreatic enzymes (amylase, lipase, and proteases) and enzymes of the intestinal brush border (sucrase-isomaltase, maltase-glucoamylase, and aminopeptidase-N) (246). Other data relate to a variety of mammals, birds, reptiles and fish, as well as a number of invertebrates [reviewed in reference (249)]. This mode of regulation both maximizes the digestibility of substrates and minimizes the cost of synthesizing excess enzyme when the substrate is at low levels. The mechanistic basis of the impact of diet on digestive enzyme activity has not been investigated in most species but, where studied, there is persuasive evidence that differential enzyme activity is underpinned by changes in gene expression. For example, the elevated expression of intestinal sucrase-isomaltase gene in the intestine of rats and mice fed on high-carbohydrate diets is controlled by the transcription factors Cdx-2 and HNF-1 (36) and the recruitment of these transcription factors to the promoter region is correlated with the acetylation of histones H3 and H4 associated with this gene (215). În Drosophila, the activity of amylase in the midgut is significantly higher in larvae feeding on starch diets than sugar diets, and the 5’ cis-regulatory region that regulates gene expression of the amylase genes has been identified (226).

Adaptive variation in digestive enzyme activity with diet composition is crucial to the lifestyle of many animals. For example, female Aedes aegypti mosquitoes feed on both sugar-rich nectar and protein-rich vertebrate blood. The gut protease activity is undetectable in individuals feeding on a sugar meal but, within hours of taking a bloodmeal, the digestive protease activity in the midgut increases rapidly, reaching a maximum after about 2 days. A. aegypti has three trypsin genes expressed in the midgut. The synthesis of two trypsins, known as the late trypsins, is regulated by dietary protein content. Initial production (within 3 h of feeding) is from a preformed mRNA, in response to protein in the blood and subsequent production (8� h after feeding) comes from de novo trypsin gene expression, induced by amino acid products of trypsin-mediated digestion of blood proteins (146). The other midgut trypsin, called early trypsin, is synthesized constitutively.

Nevertheless, some studies have found that the secretion of digestive enzymes does not vary in a simple fashion with substrate concentration. For some insects feeding on a nutritionally unbalanced diet, such that one dietary component is in excess, the enzymes mediating the degradation of that dietary component can be downregulated. For example, locusts Locusta migratoria feeding on diets with excess protein or carbohydrate display reduced activity of digestive α-chymotrypsin and α-amylase, respectively (93) ( Fig. 14 ). These data suggest that an insect has the capacity to regulate digestive enzymes homeostatically, such that enzymes yielding nutrients in excess are secreted at lower rates than enzymes that generate nutrients in deficit. The production of some digestive enzymes appears to be regulated by integrated sensing of both the nutrients available in the gut and the nutritional requirements of the animal. This complexity may not be revealed in the nutritionally sufficient diets that are commonly used for laboratory maintenance of animals, but could be important for animals in the field with access diets of variable and often suboptimal composition.

The activity of α-chymotrypsin and α-amylase in the gastrointestinal tract of the locust L. migratoria fed on diets of different composition: PC (21% protein:21% carbohydrate), pc (10.5% protein: 10.5% carbohydrate), Pc (35% protein: 7% carbohydrate), and pC (7% protein: 35% carbohydrate). The enzyme activities were downregulated in insects on diets containing an excess of the substrate. [Data from Fig. 1 C and D of Clissold et al. (93).]

Flexible adjustments of transporters to diet change

Current understanding of the matching of transporter function to diet composition derives largely from the classic work of Diamond and colleagues (120, 149) conducted on isolated intestine preparations of mice. The transport of nutrients that are metabolized for energy production increase with increasing dietary supply, while those mediating the uptake of essential but non energy-yielding nutrients tend to decrease with increasing dietary supply. Thus, transporter activity for sugars (e.g., glucose and fructose) and nonessential and essential amino acids and peptides increase with their content in the diet, but transport of most vitamins and minerals decrease with dietary content. Interestingly, the uptake of dietary essential amino acids, such as histidine, lysine, leucine, and methionine, tends to increase slightly at low dietary levels (the reverse of the response to nonessential amino acids), indicating the central role of dietary essential amino acids for protein synthesis and use of nonessential amino acids as a respiratory substrate. How this differential response to essential versus nonessential amino acids is achieved despite the overlapping substrate specificities of the various amino acid transporters ( Table 3 ) is not fully understood.

Kinetic analyses of nutrient uptake indicate that the diet-dependent variation in sugar and amino acids transporter activity is mediated predominantly by changes in the density of transporters on the apical membrane (149). Two processes can mediate increased transporter function: recruitment of preexisting transporter protein in the cytoplasm to the membrane (as occurs for GLUT2 in response to dietary glucose, see Section �sorption of carbohydrates”), and elevated gene expression. Most research has focused on expression response to dietary nutrients. For example, in response to high dietary supply of sugars, the expression of genes encoding the transporters SGLT1 (for glucose) and GLUT5 (for fructose) is increased. GLUT5 expression is elevated in isolated rat intestine preparations perfused with fructose (425) horses fed on diets with high levels of digestible carbohydrate display elevated expression of SGLT1 in both the duodenum and ileum (133) and piglets raised on isoenergetic diets with different concentrations of digestible carbohydrate exhibit elevated expression of SGLT1 when fed on diets with more than 50% digestible carbohydrate (330) ( Fig. 15 ).

The effect of dietary soluble carbohydrate on the transcript abundance of the glucose transporter gene SGLT1 in (A) the mid-intestine of 28-day-old piglets and (B) the duodenum of horses fed sequentially on different diets including hay (essentially starch-free) and grain (containing 0.3% starch). [Data from Fig. 1A of reference (330) and Fig. 3A of reference (133).]

The activity of the Pept-1 peptide transporter in the intestine is elevated by high dietary protein. In the rat intestine, the Pept-1 mRNA is elevated twofold in the intestine of rats fed on high-protein diet (50% protein), relative to low-protein diet (4%), and this effect of high dietary protein can be replicated by a dietary supplement of a single dipeptide Gly-Phe (142, 400).

The expression of various transporter genes is regulated in anticipation of food. Adult rats exhibit diurnal variation in expression of sugar transporters in the intestine, with induction of GLUT2 (glucose transporter), GLUT5 (fructose transporter), and Pept-1 expression 3 to 4 h before the onset of peak feeding by the animal (100, 371, 402). Diurnal variation of GLUT2 and Pept-1 is regulated by the vagus nerve, and GLUT5 by paracrine and endocrine signals in the intestine (371, 427). In addition, preexisting pools of transporter proteins, probably localized in the cytosol, are likely localized to the membrane this can achieve more rapid changes in transporter activity than changes in gene expression.

The central role of transporters in the modulation of absorption with diet raises important questions about the capacity of an animal to regulate uptake of nutrients with significant levels of passive absorption. For these nutrients, uptake is predicted to increase monotonically with concentration in the gut lumen. The uptake of the vitamins pantothenic acid, ascorbic acid, and choline conforms to this expectation. Absorption of these vitamins is predominantly passive and, unlike other essential nutrients, it is not upregulated in response to low dietary supply (418). Nutrients that are taken up by the paracellular route are also predicted not to be tightly regulated. This effect is important, for example, for the uptake of various solutes by passerine birds, for which paracellular absorption is significant (Section “Paracellular transport of organic molecules”).


Biology Digestive Systems Essay Example

Even thought its not part of the digestive system teeth are very resourceful for aiding digestion, in all Herbivores they have a Horny pad which helps initially crush the food and a meeseter that is larger than that of a carnivore so it can chew for longer, they have cainines at the front and molars and pre molars that grind at the back, so that the foodis crushed and soft making the break down and digestion of food easier. Example: Cow chews its food for a long time to crush it andmake it easier to digest, then the food moves down the oesophagus to the Rumen (the first partof the stomach where the fermentation occurs, then the next stage it moves to the honeycomb like chamber called the Reticulum (which prepares food for regurtitation), then it regurgitates it back up and starts again, once its been through this stage enough the third part is the omasum, then finally moves onto the abomasum (rennet stomach).

Carnivore: Carnivores have very different digestive systems because of the different diet, carnivores eat predominantly meat, so therefore there is more protein and less cellulose, so the digestion will occur in the stomach and further more finish in the duodenum, (part of the small intestine just under the stomach) so the insides need to have different purposes for the digestion,absorbtion of nutrients occurs largelyin small intestine. They have an average sized stomache in relation to their size, alot of the digestion occurs in the stomach, they have a very short colon and a short and wide small intestine, and their caecum and appendix is poorly developed and for all intensive purposes are not aknowledged.

To aid digestion prior to entering the stomach (even though its not part of the digestive system) their teeth, they have long sharp canines for trapping and locking prey in their mouth, and for stabbing, then theres the premolars for cutting and molars for grinding and the carnissals to cut and break. Example: A Tasmanian devil will eat its prey which is swallowed and follows down the oesophagus to the stomach then follows the small intestine to the caecum, then lastly passes through the large intestine,to the anus. Nectar feeding animal: Nectar feeders eat the nectar from plants so therefore they dont have use for teeth, they have a long papillae (hair like tounge) to pick up the nectar.

They have a very small stomach because of the nectar only diet, (Nectar being mostly made up of sugar) they dont need to do alot of digestion so stomach isnt put to alot of use, and their intestines arent very long mainly used for degestion of pollen. Example: Honey Possum has a much simpiler digestive system,it only consists of the stomach, intestine then the anus. Vertebrate Herbivore is an animal with a backbone that eats plant matter, it would have a digestive system that consists of a long small intestine, a well developed large caecum, and a long colon, with two types of digestion, depending on the different herbivores hindgut and foregut digestion.

The long small intestine is so, because it contains a lot of cellulose and fiber makes up their diet these components are difficult to digest, so therefore herbivores need longer digestive systems to cope with the nutrients. The well developed large caecum is so that the cellulose from the plants can be stored and fermented. The long colon in herbivorous animals, tends to be a highly advanced organ involved in water and electrolyte absorption, vitamin absorbtion and production, and fermentation of fibrous plant materials. The colons of herbivores are usually wider than their small intestine. Vertebrate Carnivore is an animal with a backbone that eats mostly meat, its digestive system would be made up of large stomach, a small non exsistant caecum and appendix and the small intestine, and large intestine. A carnivore’s saliva does not contain digestive enzymes.

Carnivores have a simple (single-chambered) stomach as opposed to Herbivores which can have 4 chambers for example cows. Since most carnivores average a kill only about once a week, a large stomach volume is a plus because it allows them to fill up when eating, taking in as much meat as possible at once which can then be put off to be digested at a later time. A carnivore’s stomach also secretes powerful digestive enzymes with about 10 times the amount of hydrochloric acid than a human or herbivore. A carnivore’s small intestine is a tool designed for rapid elimination of food that rots quickly. A carnivore’s large intestine is relatively short.

This passage is also relatively smooth and runs fairly straight so that fatty wastes high in cholesterol can be easily eliminated out before they start to putrefy. The large stomach is useful and big because their diet is mostly protein so most of the digestion will occur in the stomach, and it needs to be large enough. The small non existent caecum and appendix are because those are only used in Herbivores because the meat (protein) in the carnivores diet doesnt need to be fermented like the herbivores they dont require use of the caecum. The large intestine (colon) of carnivores is simple and very short, as its only purposes are to absorb salt and water.


Examples of omnivores

Omnivores such as the (a) bear and (b) crayfish eat both plant- and animal-based food. While their food options are greater than those of herbivores or carnivores, they are still limited by what they can find to eat, or what they can catch.

Carnivores are animals that eat other animals. The word carnivore is derived from Latin and means "meat eater." Wild cats, such as lions and tigers, are examples of vertebrate carnivores, as are snakes and sharks, while invertebrate carnivores include sea stars, spiders, and ladybugs . Obligate carnivores are those that rely entirely on animal flesh to obtain their nutrients examples of obligate carnivores are members of the cat family. Facultative carnivores are those that also eat non-animal food in addition to animal food. Note that there is no clear line that differentiates facultative carnivores from omnivores dogs would be considered facultative carnivores.


Priveste filmarea: Fisiología digestiva de monogástricos herbívoros (Ianuarie 2022).