الهضم

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 10 صور
الموسوعة الحرة

الهضم هو عملية تكسير جزيئات الطعام الكبيرة غير القابلة للذوبان إلى مكونات صغيرة قابلة للذوبان في الماء، مما يسمح بامتصاصها في بلازما الدم . في بعض الكائنات الحية، تُمتص هذه المواد الأصغر حجمًا عبر الأمعاء الدقيقة إلى مجرى الدم . يُعدّ الهضم شكلًا من أشكال الهدم ، ويُقسّم عادةً إلى عمليتين بناءً على كيفية تكسير الطعام: الهضم الميكانيكي والهضم الكيميائي. يشير مصطلح الهضم الميكانيكي إلى التكسير الفيزيائي لقطع الطعام الكبيرة إلى قطع أصغر يسهل على الإنزيمات الهاضمة الوصول إليها . يحدث الهضم الميكانيكي في الفم من خلال المضغ ، وفي الأمعاء الدقيقة من خلال انقباضات التجزئة . أما في الهضم الكيميائي ، فتقوم الإنزيمات بتكسير الطعام إلى مركبات صغيرة يستطيع الجسم استخدامها.

في الجهاز الهضمي البشري ، يدخل الطعام إلى الفم، وتبدأ عملية الهضم الميكانيكي بفعل المضغ، وهو شكل من أشكال الهضم الميكانيكي، بالإضافة إلى ترطيب اللعاب . يحتوي اللعاب، وهو سائل تفرزه الغدد اللعابية ، على إنزيم الأميليز اللعابي ، وهو إنزيم يبدأ هضم النشا الموجود في الطعام. [ 1 ] كما يحتوي اللعاب على المخاط الذي يُسهّل هضم الطعام، وأيونات البيكربونات ( HCO₃⁻ ) التي توفر درجة الحموضة المثالية لعمل الأميليز، بالإضافة إلى إلكتروليتات أخرى ( Na⁺ ، K⁺، Cl⁻ ) . [ 2 ] يتحلل حوالي 30 % من النشا إلى سكريات ثنائية في تجويف الفم. بعد المضغ وهضم النشا ، يصبح الطعام على شكل كتلة صغيرة مستديرة تُسمى اللقمة . ثم ينتقل الطعام عبر المريء إلى المعدة بفعل الحركة الدودية . تبدأ العصارة المعدية في المعدة عملية هضم البروتينات . تحتوي العصارة المعدية بشكل أساسي على حمض الهيدروكلوريك والبيبسين . عند الرضع والأطفال الصغار ، تحتوي العصارة المعدية أيضًا على الرينين لهضم بروتينات الحليب. ولأن المادتين الكيميائيتين الأوليين قد تُلحقان الضرر بجدار المعدة، تُفرز المعدة المخاط والبيكربونات. تُشكل هذه المواد طبقة لزجة تعمل كحاجز واقٍ ضد الآثار الضارة للمواد الكيميائية مثل حمض الهيدروكلوريك المركز، كما تُساعد في ترطيب جدار المعدة. [ 3 ] يُوفر حمض الهيدروكلوريك درجة حموضة مناسبة للبيبسين. في الوقت نفسه الذي يحدث فيه هضم البروتينات، يحدث خلط ميكانيكي بفعل الحركة الدودية، وهي عبارة عن موجات من الانقباضات العضلية التي تتحرك على طول جدار المعدة. يسمح هذا لكتلة الطعام بالاختلاط بشكل أكبر مع الإنزيمات الهاضمة. يُفكك البيبسين البروتينات إلى ببتيدات أو بروتوزات ، والتي تُفكك بدورها إلى ثنائيات الببتيد وأحماض أمينية بواسطة إنزيمات في الأمعاء الدقيقة. تشير الدراسات إلى أن زيادة عدد مرات المضغ لكل لقمة تزيد من هرمونات الأمعاء ذات الصلة وقد تقلل من الشعور بالجوع وتناول الطعام. [ 4 ]

عند فتح صمام البواب ، يدخل الطعام المهضوم جزئيًا ( الكيموس ) إلى الاثني عشر حيث يختلط بالإنزيمات الهاضمة من البنكرياس والعصارة الصفراوية من الكبد ، ثم يمر عبر الأمعاء الدقيقة حيث تستمر عملية الهضم. وعندما يكتمل هضم الكيموس، يمر عبر الكبد قبل امتصاصه في الدم. ويحدث 95% من امتصاص العناصر الغذائية في الأمعاء الدقيقة. يُعاد امتصاص الماء والمعادن إلى الدم في القولون ( الأمعاء الغليظة) حيث تكون درجة الحموضة حمضية قليلاً (حوالي 5.6 إلى 6.9). كما تُمتص بعض الفيتامينات، مثل البيوتين وفيتامين ك (K2 MK7 ) التي تنتجها البكتيريا في القولون، إلى الدم في القولون. ويحدث امتصاص الماء والسكريات البسيطة والكحول أيضًا في المعدة. وتُطرح الفضلات ( البراز ) من المستقيم أثناء التبرز . [ 5 ]

الجهاز الهضمي

تتخذ الأجهزة الهضمية أشكالاً عديدة. ثمة فرق جوهري بين الهضم الداخلي والخارجي. تطور الهضم الخارجي في مراحل مبكرة من التاريخ التطوري، ولا تزال معظم الفطريات تعتمد عليه. [6] في هذه العملية، تُفرز الإنزيمات في البيئة المحيطة بالكائن الحي ، حيث تُحلل المواد العضوية، وتنتشر بعض النواتج عائدةً إلى الكائن الحي. تمتلك الحيوانات أنبوبًا ( الجهاز الهضمي ) يحدث فيه الهضم الداخلي، وهو أكثر كفاءة لأنه يسمح بالتقاط كمية أكبر من نواتج التحلل، كما يُمكن التحكم في البيئة الكيميائية الداخلية بكفاءة أكبر. [ 7 ]

تقوم بعض الكائنات الحية، بما في ذلك جميع العناكب تقريبًا ، بإفراز السموم الحيوية والمواد الكيميائية الهاضمة (مثل الإنزيمات) في البيئة خارج الخلوية قبل ابتلاع "الحساء" الناتج. وفي كائنات أخرى، بمجرد دخول العناصر الغذائية أو الطعام المحتمل إلى داخل الكائن الحي ، يمكن أن تتم عملية الهضم في حويصلة أو بنية تشبه الكيس، عبر أنبوب، أو من خلال عدة أعضاء متخصصة تهدف إلى جعل امتصاص العناصر الغذائية أكثر كفاءة.

رسم تخطيطي لعملية الاقتران البكتيري. 1- تُنتج الخلية المانحة شعيرات . 2- تلتصق الشعيرات بالخلية المستقبلة، مما يؤدي إلى تقارب الخليتين. 3- يُقطع البلازميد المتحرك، وينتقل شريط واحد من الحمض النووي إلى الخلية المستقبلة. 4- تُعيد كلتا الخليتين تدوير بلازميداتهما، وتُصنّعان شرائطًا ثانية، وتُنتجان شعيرات؛ وبذلك تُصبح كلتا الخليتين مانحتين قابلتين للحياة.

أنظمة الإفراز

تستخدم البكتيريا عدة أنظمة للحصول على العناصر الغذائية من الكائنات الحية الأخرى في البيئة.

أنظمة النقل عبر القنوات

في نظام النقل القنوي، تُشكّل عدة بروتينات قناة متصلة تعبر الغشائين الداخلي والخارجي للبكتيريا. وهو نظام بسيط يتكون من ثلاث وحدات بروتينية فرعية فقط: بروتين ABC ، وبروتين اندماج الغشاء (MFP)، وبروتين الغشاء الخارجي . ينقل هذا النظام الإفرازي أنواعًا كيميائية متنوعة، من الأيونات والأدوية إلى البروتينات ذات الأحجام المختلفة (20-900 كيلو دالتون). وتتفاوت أحجام المواد الكيميائية المُفرزة، بدءًا من ببتيد كوليسين V الصغير في بكتيريا الإشريكية القولونية (10 كيلو دالتون) وصولًا إلى بروتين الالتصاق الخلوي LapA في بكتيريا الزائفة المتألقة (900 كيلو دالتون). [ 8 ]

المحقنة الجزيئية

يعني نظام الإفراز من النوع الثالث استخدام محقنة جزيئية تستطيع من خلالها البكتيريا (مثل أنواع معينة من السالمونيلا ، والشيغيلا ، واليرسينيا ) حقن المغذيات في خلايا الطلائعيات. وقد اكتُشفت إحدى هذه الآليات لأول مرة في بكتيريا يرسينيا الطاعونية ، وأظهرت أن السموم يمكن حقنها مباشرة من سيتوبلازم البكتيريا إلى سيتوبلازم خلايا العائل بدلاً من إفرازها في الوسط خارج الخلوي. [ 9 ]

آلات التصريف

تستطيع آلية الاقتران في بعض أنواع البكتيريا (والأسواط الأثرية) نقل كلٍّ من الحمض النووي والبروتينات. وقد اكتُشفت هذه الآلية في بكتيريا أغروباكتيريوم توميفاسينز ، التي تستخدم هذا النظام لإدخال بلازميد Ti والبروتينات إلى الخلية المضيفة، مما يؤدي إلى ظهور ورم تاجي (ورم). [ 10 ] ويُعدّ مُركّب VirB في بكتيريا أغروباكتيريوم توميفاسينز النظام النموذجي. [ 11 ]

في بكتيريا الرايزوبيا المثبتة للنيتروجين ، تنخرط العناصر الاقترانية بشكل طبيعي في اقتران بين الممالك الحيوية . تحتوي عناصر مثل بلازميدات Ti أو Ri في بكتيريا الأغروبكتيريوم على عناصر قادرة على الانتقال إلى الخلايا النباتية. تدخل الجينات المنتقلة إلى نواة الخلية النباتية، محولةً إياها فعلياً إلى مصانع لإنتاج الأوبينات ، التي تستخدمها البكتيريا كمصدر للكربون والطاقة. تُكوّن الخلايا النباتية المصابة أوراماً تاجية أو جذرية . وبذلك، تُعتبر بلازميدات Ti و Ri كائنات تكافلية داخلية للبكتيريا، التي بدورها تُعتبر كائنات تكافلية داخلية (أو طفيلية) للنبات المصاب.

تُعدّ بلازميدات Ti و Ri قابلة للانتقال بالاقتران. ويعتمد انتقالها بين البكتيريا على نظام مستقل ( أوبيرون tra ، أو أوبيرون النقل) يختلف عن نظام الانتقال بين الممالك البكتيرية (أوبيرون vir ، أو أوبيرون الضراوة ). ويؤدي هذا الانتقال إلى تكوين سلالات ضارية من بكتيريا الأجروبكتيريا التي كانت غير ضارية سابقًا .

إطلاق الحويصلات الغشائية الخارجية

إضافةً إلى استخدام المركبات البروتينية المتعددة المذكورة أعلاه، تمتلك البكتيريا سالبة الغرام طريقة أخرى لإطلاق المواد: تكوين حويصلات الغشاء الخارجي . [ 12 ] [ 13 ] تنفصل أجزاء من الغشاء الخارجي، مُشكّلةً تراكيب كروية مصنوعة من طبقة ثنائية من الدهون تُحيط بمواد الفراغ المحيط بالبلازما. وقد وُجد أن حويصلات من عدد من أنواع البكتيريا تحتوي على عوامل ضراوة، وبعضها له تأثيرات مُعدِّلة للمناعة، وبعضها الآخر قادر على الالتصاق مباشرةً بالخلايا المضيفة وتسميمها. في حين أن إطلاق الحويصلات قد ثبت أنه استجابة عامة لظروف الإجهاد، إلا أن عملية تحميل البروتينات المنقولة تبدو انتقائية. [ 14 ]

ورقة فينوس صائدة الذباب ( Dionaea muscipula ).

التجويف المعدي الوعائي

يؤدي التجويف المعدي الوعائي وظيفة المعدة في كلٍ من الهضم وتوزيع العناصر الغذائية على جميع أنحاء الجسم. ويحدث الهضم خارج الخلوي داخل هذا التجويف المركزي، المبطن بالطبقة الداخلية من النسيج الطلائي المعروفة باسم "الطبقة المعدية ". يحتوي هذا التجويف على فتحة واحدة فقط تؤدي وظيفة الفم والشرج معًا : حيث تُطرح الفضلات والمواد غير المهضومة من خلال الفم/الشرج، وهو ما يُمكن وصفه بأنه أمعاء غير مكتملة .

في نبات مثل صائد الذباب فينوس الذي يستطيع صنع غذائه بنفسه من خلال عملية التمثيل الضوئي، فإنه لا يأكل فريسته ويهضمها للأهداف التقليدية المتمثلة في حصاد الطاقة والكربون، بل يستخرج منها العناصر الغذائية الأساسية (النيتروجين والفوسفور على وجه الخصوص) التي تكون شحيحة في بيئته المستنقعية الحمضية. [ 15 ]

أطوار التغذية من الأميبا الحالة للنسج مع كريات الدم الحمراء المبتلعة

البلعوم

الجسيم البلعمي هو فجوة تتشكل حول جسيم يتم امتصاصه عن طريق البلعمة . تتكون هذه الفجوة من اندماج غشاء الخلية المحيط بالجسيم. يُعد الجسيم البلعمي حيزًا خلويًا يُمكن فيه قتل الكائنات الدقيقة الممرضة وهضمها. تندمج الجسيمات البلعمية مع الليزوزومات أثناء نضجها، مُشكلةً جسيمات بلعمية ليزوزومية . في البشر، تستطيع الأميبا الحالة للنسج (Entamoeba histolytica) ابتلاع خلايا الدم الحمراء . [ 16 ]

أعضاء وسلوكيات متخصصة

وللمساعدة في هضم طعامها، طورت الحيوانات أعضاء مثل المناقير والألسنة والبراغي والأسنان والحوصلة والقانصة وغيرها.

منقار ببغاء كاتالينا لقص البذور
منقار حبار مع مسطرة لمقارنة الحجم

مناقير

تمتلك الطيور مناقير عظمية متخصصة وفقًا لمكانتها البيئية . على سبيل المثال، تتغذى الببغاوات بشكل أساسي على البذور والمكسرات والفواكه، وتستخدم مناقيرها لفتح حتى أقسى البذور. تبدأ بخدش خط رفيع بطرف منقارها الحاد، ثم تقطع البذرة بجوانب المنقار.

فم الحبار مزود بمنقار حاد قرني يتكون أساسًا من بروتينات متشابكة . يُستخدم هذا المنقار لقتل الفريسة وتمزيقها إلى قطع يسهل التعامل معها. يتميز المنقار بمتانته، ولكنه لا يحتوي على أي معادن، على عكس أسنان وفكوك العديد من الكائنات الحية الأخرى، بما في ذلك الكائنات البحرية. [ 17 ] يُعد المنقار الجزء الوحيد غير القابل للهضم في الحبار.

لسان

اللسان عضلة هيكلية تقع في قاع فم معظم الفقاريات، وتُستخدم لمعالجة الطعام ومضغه وبلعه . وهو حساس ويُحافظ على رطوبته بفضل اللعاب . يُغطى السطح السفلي للسان بغشاء مخاطي ناعم. كما يتمتع اللسان بحاسة لمس تُمكنه من تحديد موضع جزيئات الطعام التي تحتاج إلى مزيد من المضغ. ويُستخدم اللسان لتكوير جزيئات الطعام وتشكيلها على هيئة لقمة قبل أن تنتقل إلى المريء عبر الحركة الدودية .

تُعدّ المنطقة تحت اللسان، أسفل مقدمة اللسان، منطقةً يكون فيها الغشاء المخاطي للفم رقيقًا جدًا، وتستند إلى شبكة من الأوردة. وهذا موقع مثالي لإدخال بعض الأدوية إلى الجسم. يستفيد المسار تحت اللسان من غنى تجويف الفم بالأوعية الدموية ، مما يسمح بتطبيق الدواء بسرعة في الجهاز القلبي الوعائي، متجاوزًا الجهاز الهضمي.

أسنان

الأسنان (مفردها سن) هي تراكيب صغيرة بيضاء اللون توجد في فكوك (أو أفواه) العديد من الفقاريات، وتُستخدم لتمزيق الطعام وكشطه وحلبه ومضغه. لا تتكون الأسنان من العظام، بل من أنسجة متفاوتة الكثافة والصلابة، مثل المينا والعاج والملاط. تحتوي أسنان الإنسان على إمداد دموي وأعصاب يُمكّنها من الإحساس بالوضع والحركة. هذه القدرة على الإحساس أثناء المضغ، فعلى سبيل المثال، إذا عضضنا شيئًا صلبًا جدًا على أسناننا، مثل طبق مكسور مختلط بالطعام، فإن أسناننا تُرسل إشارة إلى دماغنا فنُدرك أنه لا يُمكن مضغه، فنتوقف عن المحاولة.

تتفاوت أشكال وأحجام وأنواع أسنان الحيوانات تبعاً لنظامها الغذائي. فمثلاً، تمتلك الحيوانات العاشبة عدداً من الأضراس التي تُستخدم لطحن المواد النباتية التي يصعب هضمها. أما الحيوانات اللاحمة، فلديها أنياب تُستخدم لقتل الحيوانات وتمزيق اللحوم.

اقتصاص

الحوصلة ، أو الحوصلة، هي جزء رقيق الجدران ومتضخم من القناة الهضمية يُستخدم لتخزين الطعام قبل هضمه. في بعض الطيور، تكون عبارة عن كيس عضلي متضخم بالقرب من المريء أو الحلق. في الحمام البالغ، يمكن للحوصلة أن تُنتج حليب الحوصلة لإطعام الصغار حديثي الفقس. [ 18 ]

قد يكون لدى بعض الحشرات حوصلة أو مريء متضخم .

رسم توضيحي تقريبي للجهاز الهضمي للحيوانات المجترة

المعدة الرابعة

طوّرت الحيوانات العاشبة أعورًا (أو منفثًا في حالة المجترات ). تمتلك المجترات معدة أمامية بأربع حجرات: الكرش ، والشبكية ، والورقية ، والمنفحة. في الحجرتين الأوليين، الكرش والشبكية، يختلط الطعام باللعاب وينفصل إلى طبقات من المواد الصلبة والسائلة. تتكتل المواد الصلبة معًا لتكوين العلف المجترّ (أو اللقمة ). ثم يُعاد العلف المجترّ إلى القيء، ويُمضغ ببطء لخلطه تمامًا باللعاب وتفتيت جزيئاته.

تُهضم الألياف، وخاصة السليلوز والهيميسليلوز ، بشكل أساسي إلى أحماض دهنية متطايرة ، وحمض الخليك ، وحمض البروبيونيك ، وحمض البيوتيريك في هذه الحجرات (الكرش الشبكي) بواسطة الكائنات الدقيقة ( البكتيريا ، والبروتوزوا ، والفطريات). وفي الورق، يُمتص الماء والعديد من العناصر المعدنية غير العضوية إلى مجرى الدم.

المعدة الرابعة والأخيرة في معدة المجترات هي المعدة الرابعة. وهي تُشابه إلى حد كبير معدة الحيوانات أحادية المعدة (مثل معدة الإنسان أو الخنزير)، وتُعالج فيها محتويات المعدة بنفس الطريقة تقريبًا. وتُستخدم بشكل أساسي كموقع للتحلل الحمضي للبروتينات الميكروبية والغذائية، مما يُهيئ هذه المصادر البروتينية لمزيد من الهضم والامتصاص في الأمعاء الدقيقة. تُنقل محتويات المعدة في النهاية إلى الأمعاء الدقيقة، حيث تتم عملية هضم وامتصاص العناصر الغذائية. كما تُهضم الميكروبات المُنتجة في الكرش والشبكية في الأمعاء الدقيقة أيضًا.

سلوكيات متخصصة

ذبابة لحمية "تنفخ فقاعة"، ربما لتركيز طعامها عن طريق تبخير الماء

وقد ذُكر التقيؤ أعلاه تحت بند المعدة الرابعة والحوصلة، في إشارة إلى حليب الحوصلة، وهو إفراز من بطانة حوصلة الحمام واليمام الذي يطعم به الآباء صغارهم عن طريق التقيؤ. [ 19 ]

تمتلك العديد من أسماك القرش القدرة على قلب معدتها رأساً على عقب وإخراجها من أفواهها للتخلص من المحتويات غير المرغوب فيها (ربما تطورت هذه القدرة كوسيلة لتقليل التعرض للسموم).

تُنتج حيوانات أخرى، مثل الأرانب والقوارض ، فضلات معوية لإعادة هضم الطعام، خاصةً في حالة الأعلاف الخشنة. لا تمتلك حيوانات الكابيبارا والأرانب والهامستر وغيرها من الأنواع ذات الصلة جهازًا هضميًا معقدًا كالحيوانات المجترة. بل تستخلص المزيد من العناصر الغذائية عن طريق إعادة هضم طعامها . تُطرح الفضلات المعوية الرخوة التي تحتوي على طعام مهضوم جزئيًا وتُستهلك عادةً على الفور. كما تُنتج هذه الحيوانات فضلات طبيعية لا تُؤكل.

تتغذى صغار الفيلة والباندا والكوالا وأفراس النهر على براز أمهاتها، على الأرجح للحصول على البكتيريا اللازمة لهضم النباتات بشكل سليم. عند ولادتها، تكون أمعاؤها خالية من هذه البكتيريا (فهي معقمة تمامًا). وبدونها، لن تتمكن من الحصول على أي قيمة غذائية من العديد من مكونات النباتات.

في ديدان الأرض

يتكون الجهاز الهضمي لدودة الأرض من فم، وبلعوم ، ومريء ، وحوصلة، وقانصة ، وأمعاء . يحيط بالفم شفاه قوية تعمل كيدٍ تلتقط قطع العشب الميت والأوراق والأعشاب الضارة، مع قطع من التربة للمساعدة في المضغ. تعمل هذه الشفاه على تفتيت الطعام إلى قطع أصغر. في البلعوم، يُسهّل إفراز المخاط مرور الطعام. يُضيف المريء كربونات الكالسيوم لمعادلة الأحماض الناتجة عن تحلل المواد الغذائية. يحدث تخزين مؤقت في الحوصلة حيث يختلط الطعام بكربونات الكالسيوم. تقوم عضلات القانصة القوية بتقليب وخلط كتلة الطعام والتراب. عند اكتمال التقليب، تُضيف الغدد الموجودة في جدران القانصة إنزيمات إلى العجينة السميكة، مما يساعد على التحلل الكيميائي للمواد العضوية. عن طريق التمعج ، يُرسل الخليط إلى الأمعاء حيث تُكمل البكتيريا النافعة عملية التحلل الكيميائي. ينتج عن ذلك إطلاق الكربوهيدرات والبروتين والدهون والعديد من الفيتامينات والمعادن لامتصاصها في الجسم.

نظرة عامة على عملية الهضم لدى الفقاريات

في معظم الفقاريات ، تُعدّ عملية الهضم عملية متعددة المراحل في الجهاز الهضمي، تبدأ بابتلاع المواد الخام، والتي غالباً ما تكون كائنات حية أخرى. يتضمن الابتلاع عادةً نوعاً من المعالجة الميكانيكية والكيميائية. وتنقسم عملية الهضم إلى أربع خطوات:

  1. الابتلاع : وضع الطعام في الفم (دخول الطعام إلى الجهاز الهضمي)،
  2. التحلل الميكانيكي والكيميائي: المضغ وخلط اللقمة الناتجة مع الماء والأحماض والصفراء والإنزيمات في المعدة والأمعاء لتفكيك الأنواع الكيميائية المعقدة إلى هياكل بسيطة.
  3. الامتصاص: نقل العناصر الغذائية من الجهاز الهضمي إلى الأوعية الدموية والليمفاوية عبر الخاصية الأسموزية والنقل النشط والانتشار ، و
  4. الإخراج (التبرز): إزالة المواد غير المهضومة من الجهاز الهضمي عن طريق التبرز .

تعتمد عملية الهضم على حركة العضلات في جميع أنحاء الجهاز الهضمي من خلال البلع والتمعج . تتطلب كل خطوة في الهضم طاقة، وبالتالي تُضيف عبئًا إضافيًا على الطاقة المُتاحة من المواد الممتصة. تُؤثر الاختلافات في هذا العبء الإضافي بشكل كبير على نمط الحياة والسلوك، وحتى على البنية الجسدية. ويمكن ملاحظة أمثلة على ذلك لدى البشر، الذين يختلفون اختلافًا كبيرًا عن غيرهم من أشباه البشر (مثل انعدام الشعر، وصغر حجم الفكين والعضلات، واختلاف الأسنان، وطول الأمعاء، وطرق الطهي، وغيرها).

يحدث الجزء الأكبر من عملية الهضم في الأمعاء الدقيقة. أما الأمعاء الغليظة فتُستخدم بشكل أساسي كموقع لتخمير المواد غير القابلة للهضم بواسطة بكتيريا الأمعاء ، ولإعادة امتصاص الماء من الفضلات قبل إخراجها.

في الثدييات ، تبدأ عملية الهضم بالمرحلة الرأسية ، حيث يُفرز اللعاب في الفم وتُنتج الإنزيمات الهاضمة في المعدة . يبدأ الهضم الميكانيكي والكيميائي في الفم، حيث يُمضغ الطعام ويُخلط باللعاب لبدء المعالجة الأنزيمية للنشويات . وتستمر المعدة في تكسير الطعام ميكانيكيًا وكيميائيًا من خلال الخلط والمزج بالأحماض والإنزيمات. ويحدث الامتصاص في المعدة والجهاز الهضمي ، وتنتهي العملية بالتبرز. [ 5 ]

عملية الهضم لدى الإنسان

salivary glandsparotid glandsubmandibular glandsublingual glandpharynxtongueesophaguspancreasstomachpancreatic ductileumanusrectumVermiform appendixcecumdescending colonascending colontransverse coloncolon (anatomy)bile ductduodenumgallbladderliveroral cavity
الجهاز الهضمي العلوي والسفلي للإنسان

يبلغ طول الجهاز الهضمي البشري حوالي 9 أمتار (30 قدمًا) . وتختلف فسيولوجيا هضم الطعام بين الأفراد، وتعتمد على عوامل أخرى مثل خصائص الطعام وحجم الوجبة، وتستغرق عملية الهضم عادةً ما بين 24 و72 ساعة. [ 20 ]

تبدأ عملية الهضم في الفم بإفراز اللعاب وإنزيماته الهاضمة. يُشكّل الطعام على هيئة لقمة عن طريق المضغ ، ثم يُبلع إلى المريء ، ومنه إلى المعدة بفعل الحركة الدودية . تحتوي العصارة المعدية على حمض الهيدروكلوريك والبيبسين ، وهما مادتان كيميائيتان قد تُلحقان الضرر ببطانة المعدة، ولكن يُفرز المخاط والبيكربونات لحماية المعدة من ذلك. في المعدة، يُفرز المزيد من الإنزيمات التي تُفكّك الطعام بشكل أكبر، ويتزامن ذلك مع حركة المعدة الدودية. تُهضم البروتينات بشكل أساسي في المعدة. يدخل الطعام المهضوم جزئيًا إلى الاثني عشر على شكل الكيموس ، وهو سائل كثيف شبه سائل . في الأمعاء الدقيقة، تتم معظم عملية الهضم، ويُساعد في ذلك إفراز الصفراء والعصارة البنكرياسية والعصارة المعوية . تُبطّن جدران الأمعاء بالزغابات ، وتُغطّى خلاياها الظهارية بالعديد من الزغيبات الدقيقة لتحسين امتصاص العناصر الغذائية عن طريق زيادة مساحة سطح الأمعاء. تساعد العصارة الصفراوية في استحلاب الدهون كما أنها تنشط الليبازات .

في الأمعاء الغليظة، يكون مرور الطعام أبطأ للسماح للبكتيريا المعوية بالتخمر. هنا، يتم امتصاص الماء وتخزين الفضلات على شكل براز ليتم التخلص منه عن طريق التبرز عبر القناة الشرجية والشرج .

آليات التحكم العصبية والكيميائية الحيوية

تحدث مراحل مختلفة من الهضم تشمل: المرحلة الرأسية ، والمرحلة المعدية ، والمرحلة المعوية .

تبدأ المرحلة الرأسية عند رؤية الطعام والتفكير فيه وشم رائحته، مما يحفز القشرة الدماغية . تُرسل إشارات التذوق والشم إلى منطقة ما تحت المهاد والنخاع المستطيل . بعد ذلك، تنتقل هذه الإشارات عبر العصب المبهم ، مما يؤدي إلى إطلاق الأستيل كولين. يرتفع إفراز حمض المعدة في هذه المرحلة إلى 40% من أقصى معدل له. لا يُخفف الطعام من حموضة المعدة في هذه المرحلة، وبالتالي يعمل على تثبيط نشاط الخلايا الجدارية (التي تفرز الحمض) وخلايا G (التي تفرز الغاسترين) عبر إفراز خلايا D لهرمون السوماتوستاتين .

تستغرق المرحلة المعدية من 3 إلى 4 ساعات. وتُحفز هذه المرحلة بتمدد المعدة، ووجود الطعام فيها، وانخفاض درجة الحموضة . يُنشط التمدد المنعكسات الطويلة والمعوية، مما يُحفز إفراز الأستيل كولين ، الذي بدوره يُحفز إفراز المزيد من العصارات المعدية. عند دخول البروتين إلى المعدة، يرتبط بأيونات الهيدروجين ، مما يرفع درجة حموضة المعدة. ويزول تثبيط هرمون الغاسترين وإفراز حمض المعدة ، مما يُحفز خلايا G على إفراز الغاسترين ، الذي بدوره يُحفز الخلايا الجدارية على إفراز حمض المعدة. يتكون حمض المعدة من حوالي 0.5% من حمض الهيدروكلوريك ، الذي يُخفض درجة الحموضة إلى المستوى المطلوب (1-3 ) . كما يُحفز الأستيل كولين والهيستامين إفراز الحمض .

تتألف المرحلة المعوية من جزأين: التنشيطي والتثبيطي. يمتلئ الاثنا عشر بالطعام المهضوم جزئيًا ، مما يحفز إفراز هرمون الغاسترين المعوي. يعمل المنعكس المعوي المعدي على تثبيط النوى المبهمية، مما ينشط الألياف الودية ويؤدي إلى انقباض العضلة العاصرة البوابية لمنع دخول المزيد من الطعام، كما يثبط المنعكسات الموضعية.

التحلل إلى عناصر غذائية

هضم البروتين

يحدث هضم البروتين في المعدة والاثني عشر، حيث تقوم ثلاثة إنزيمات رئيسية، هي البيبسين الذي تفرزه المعدة، والتربسين والكيموتريبسين اللذان يفرزهما البنكرياس، بتفكيك بروتينات الطعام إلى عديدات ببتيد، والتي بدورها تُفكك بواسطة إنزيمات خارجية وثنائية الببتيداز إلى أحماض أمينية . مع ذلك، تُفرز معظم الإنزيمات الهاضمة على شكل طليعاتها غير النشطة، المعروفة باسم الزيموجينات . على سبيل المثال، يُفرز التربسين من البنكرياس على شكل تربسينوجين ، والذي يُنشط في الاثني عشر بواسطة إنزيم الإنتيروكيناز ليتحول إلى التربسين. بعد ذلك، يقوم التربسين بتفكيك البروتينات إلى عديدات ببتيد أصغر.

هضم الدهون

قد يبدأ هضم بعض الدهون في الفم، حيث يقوم إنزيم الليباز اللساني بتفكيك بعض الدهون قصيرة السلسلة إلى ثنائي الجليسريد . مع ذلك، يُهضم معظم الدهون في الأمعاء الدقيقة. [ 21 ] يؤدي وجود الدهون في الأمعاء الدقيقة إلى إنتاج هرمونات تحفز إفراز الليباز البنكرياسي من البنكرياس، والصفراء من الكبد، مما يساعد على استحلاب الدهون لامتصاص الأحماض الدهنية . [ 21 ] ينتج عن الهضم الكامل لجزيء واحد من الدهون ( ثلاثي الجليسريد ) خليط من الأحماض الدهنية، وأحادي وثنائي الجليسريد، ولكن لا يوجد جليسرول . [ 21 ]

هضم الكربوهيدرات

في الإنسان، تتكون النشويات الغذائية من وحدات جلوكوز مرتبة في سلاسل طويلة تُسمى الأميلوز، وهو عديد السكاريد . أثناء الهضم، تُكسر الروابط بين جزيئات الجلوكوز بواسطة الأميليز اللعابي والبنكرياسي ، مما ينتج عنه سلاسل جلوكوز أصغر تدريجيًا. ينتج عن ذلك سكريات بسيطة هي الجلوكوز والمالتوز (جزيئان من الجلوكوز) التي يمكن امتصاصها في الأمعاء الدقيقة.

اللاكتيز هو إنزيم يُحلل سكر اللاكتوز الثنائي إلى مكوناته الأساسية، الجلوكوز والجلاكتوز . يمتص الجسم الجلوكوز والجلاكتوز في الأمعاء الدقيقة. ينتج حوالي 65% من البالغين كميات ضئيلة فقط من اللاكتيز، مما يجعلهم غير قادرين على تناول الأطعمة غير المخمرة المصنوعة من الحليب. تُعرف هذه الحالة باسم عدم تحمل اللاكتوز . يختلف عدم تحمل اللاكتوز اختلافًا كبيرًا باختلاف الأصل الجيني؛ إذ يعاني أكثر من 90% من المنحدرين من أصول شرق آسيوية من عدم تحمل اللاكتوز، في حين تبلغ هذه النسبة حوالي 5% فقط لدى المنحدرين من أصول شمال أوروبية. [ 22 ]

إنزيم السكراز هو إنزيم يُحلل سكر السكروز الثنائي ، المعروف باسم سكر المائدة أو سكر القصب أو سكر البنجر. ينتج عن هضم السكروز سكريات الفركتوز والجلوكوز التي يمتصها الأمعاء الدقيقة بسهولة.

هضم الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA

يتم تكسير الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA إلى أحاديات النوكليوتيدات بواسطة النوكليازات ديوكسي ريبونوكلياز (DNase) وريبونوكلياز (RNase) من البنكرياس.

الهضم غير المدمر

بعض العناصر الغذائية عبارة عن جزيئات معقدة (مثل فيتامين ب 12 ) والتي ستتلف إذا تم تفكيكها إلى مجموعاتها الوظيفية . ولضمان هضم فيتامين ب 12 بشكل سليم، يرتبط الهابتوكورين الموجود في اللعاب بقوة بجزيئات فيتامين ب 12 ويحميها من حمض المعدة عند دخولها المعدة وانفصالها عن مركباتها البروتينية. [ 23 ]

بعد مرور معقدات فيتامين ب12 - هابتوكورين من المعدة عبر البواب إلى الاثني عشر، تقوم بروتيازات البنكرياس بفصل الهابتوكورين عن جزيئات فيتامين ب 12 التي ترتبط بدورها بالعامل الداخلي (IF). تنتقل هذه المعقدات (فيتامين ب12 - العامل الداخلي ) إلى اللفائفي، وهو جزء من الأمعاء الدقيقة، حيث تُمكّن مستقبلات الكوبيلين من استيعابها وتداولها في الدم. [ 24 ]

الهرمونات الهضمية

عمل الهرمونات الهضمية الرئيسية

توجد خمسة هرمونات على الأقل تُساعد في تنظيم الجهاز الهضمي لدى الثدييات. وتختلف هذه الهرمونات بين الفقاريات، كما هو الحال في الطيور. وتُعدّ هذه الهرمونات معقدة، ويتم اكتشاف تفاصيل إضافية باستمرار. وقد تم الكشف عن صلات بينها وبين التحكم الأيضي (وخاصةً نظام الجلوكوز والأنسولين).

أهمية الرقم الهيدروجيني

الهضم عملية معقدة تخضع لسيطرة عدة عوامل. يلعب الرقم الهيدروجيني (pH) دورًا حاسمًا في سلامة الجهاز الهضمي. في الفم والبلعوم والمريء، يكون الرقم الهيدروجيني عادةً حوالي 6.8، أي حمضيًا بشكل طفيف جدًا. يتحكم اللعاب في الرقم الهيدروجيني في هذه المنطقة من الجهاز الهضمي. يحتوي اللعاب على إنزيم الأميليز اللعابي الذي يبدأ عملية تكسير الكربوهيدرات إلى سكريات أحادية . معظم الإنزيمات الهاضمة حساسة للرقم الهيدروجيني، وتفقد وظيفتها في بيئة ذات رقم هيدروجيني مرتفع أو منخفض.

تُعيق حموضة المعدة العالية تكسير الكربوهيدرات داخلها. وتُوفر هذه الحموضة فائدتين: فهي تُغير طبيعة البروتينات لتسهيل هضمها في الأمعاء الدقيقة، وتُوفر مناعة غير نوعية ، حيث تُلحق الضرر بمختلف مسببات الأمراض أو تقضي عليها . [ 25 ]

في الأمعاء الدقيقة، يُساهم الاثنا عشر في تحقيق توازنٍ دقيقٍ لدرجة الحموضة لتنشيط الإنزيمات الهاضمة. يُفرز الكبد الصفراء في الاثنا عشر لمعادلة الحموضة الناتجة عن المعدة، كما تصب القناة البنكرياسية في الاثنا عشر، مُضيفةً البيكربونات لمعادلة الكيموس الحمضي، مما يُهيئ بيئةً متعادلة. يتميز الغشاء المخاطي للأمعاء الدقيقة بقلوية درجة حموضتها التي تبلغ حوالي 8.5.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ أفراهام ، ريجينا (1989). الجهاز الهضمي . مقدمة بقلم سي. إيفريت كوب. نيويورك: دار تشيلسي. ص 49. ISBN  0-7910-0015-XOL 2055854M . تم الاسترجاع بتاريخ 2024-03-20 . 
  2. ↑ بيرن، روبرت م .؛ ليفي، ماثيو ن. (2000). مبادئ علم وظائف الأعضاء ( الطبعة الثالثة). سانت لويس: موسبي . الصفحات 373-374 . ISBN   0-323-00813-5. OL 9840795M . تم الاسترجاع بتاريخ 20-03-2024 . 
  3. ↑ ألين، أدريان؛ فليمستروم، غونار (يناير 2005). "حاجز البيكربونات في مخاط المعدة والاثني عشر: الحماية من الحمض والبيبسين". المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء. علم وظائف الخلايا . 288 (1): C1–19. doi : 10.1152/ajpcell.00102.2004 . ISSN 0363-6143 . PMID 15591243 .  
  4. ↑ ميكيل-كيرغوات، صوفي؛ أزايس-برايسكو، فيرونيك؛ بيرتون-فريمان، بريت؛ هيذرينغتون، ماريون م. (2015-11-01). "تأثيرات المضغ على الشهية، وتناول الطعام، وهرمونات الأمعاء: مراجعة منهجية وتحليل تجميعي" . علم وظائف الأعضاء والسلوك . 151 : 88-96 . doi : 10.1016/j.physbeh.2015.07.017 . ISSN 1873-507X . PMID 26188140 .  
  5. 1 2 ماتون، أنثيا؛ جين هوبكنز؛ تشارلز ويليام ماكلولين؛ سوزان جونسون؛ ماريانا كوون وارنر؛ ديفيد لاهارت؛ جيل د. رايت (1993). علم الأحياء البشري والصحة . إنجلوود كليفس، نيوجيرسي: برنتيس هول. ISBN 978-0-13-981176-0. OCLC 32308337 . 
  6. ↑ دوسنبري، ديفيد ب. (1996). "الحياة على نطاق صغير"، الصفحات 113-115. مكتبة ساينتفك أمريكان، نيويورك. ISBN 0-7167-5060-0.
  7. ↑ دوسنبري، ديفيد ب. (2009). العيش على المستوى الميكروي ، ص 280. مطبعة جامعة هارفارد، كامبريدج، ماساتشوستس، ISBN 978-0-674-03116-6.
  8. ↑ وولدريدج ك، محرر. (2009). البروتينات المفرزة من البكتيريا: آليات الإفراز ودورها في الإمراض . دار كايستر الأكاديمية للنشر. ISBN 978-1-904455-42-4.
  9. ↑ ساليرز، أ.أ. وويت، د.د. (2002). الإمراضية البكتيرية: منهج جزيئي ، الطبعة الثانية، واشنطن العاصمة: مطبعة الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة. ISBN 1-55581-171-X
  10. ↑ كاسكاليس إي، كريستي بي جيه (2003). "أنظمة الإفراز من النوع الرابع متعددة الاستخدامات" . مجلة نيتشر ريفيوز مايكروبيولوجي . 1 (2): 137-149 . doi : 10.1038/nrmicro753 . PMC 3873781. PMID 15035043 .  
  11. ↑ كريستي بي جيه؛ أتماكوري كيه؛ جابوبوفسكي إس؛ كريشنامورثي في؛ كاسكاليس إي. (2005). "التكوين الحيوي، والبنية، ووظيفة أنظمة الإفراز من النوع الرابع في البكتيريا" . مجلة المراجعات السنوية لعلم الأحياء الدقيقة . 59 (1): 451-485 . doi : 10.1146/annurev.micro.58.030603.123630 . PMC 3872966. PMID 16153176 .  
  12. ↑ تشاتيرجي، إس إن؛ داس، جيه (1967). "ملاحظات بالمجهر الإلكتروني حول إفراز مادة جدار الخلية بواسطة ضمة الكوليرا " . مجلة علم الأحياء الدقيقة العام . 49 (1): 1-11 . doi : 10.1099/00221287-49-1-1 . PMID 4168882 . 
  13. ↑ كوهن، إم جيه؛ كيستي، إن سي (2005). "حويصلات الغشاء الخارجي للبكتيريا وتفاعل المضيف مع العامل الممرض" . الجينات والتطور . 19 (22): 2645-2655 . doi : 10.1101/gad.1299905 . PMID 16291643 . 
  14. ↑ ماك بروم، أ. ج.؛ كوهن، م. ج. (2007). "إطلاق حويصلات الغشاء الخارجي بواسطة البكتيريا سالبة الغرام هو استجابة جديدة للإجهاد الغشائي" . علم الأحياء الدقيقة الجزيئي . 63 (2): 545-558 . doi : 10.1111/j.1365-2958.2006.05522.x . PMC 1868505. PMID 17163978 .  
  15. ↑ ليج، ليسا. "كيف تهضم نبتة فينوس آكلة الذباب الذباب؟" . مجلة ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 أغسطس 2008 .
  16. ↑ بوتنر، د. ر.؛ هيوستن، س. د.؛ لينفورد، أ. س.؛ بوس، س. ن.؛ هوبت، إ.؛ شيرمان، ن. إ.؛ بيتري، و. أ. (2008). "تتضمن عملية البلعمة التي تقوم بها الأميبا الحالة للنسج لكريات الدم الحمراء البشرية PATMK، وهو أحد أفراد عائلة كينازات الغشاء العابر" . مجلة PLOS للأمراض . 4 (1) e8. doi : 10.1371/journal.ppat.0040008 . PMC 2211552. PMID 18208324 .  
  17. ↑ ميسيريز، أ؛ لي، ي؛ وايت، هـ؛ زوك، ف (2007). "مناقير الحبار العملاق: مصدر إلهام لتصميم مركبات عضوية متينة". أكتا بيوماتيريليا . 3 (1): 139-149 . doi : 10.1016/j.actbio.2006.09.004 . PMID 17113369 . 
  18. ↑ غوردون جون لاركمان راميل (29-09-2008). "القناة الهضمية عند الطيور" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-12-2008 .
  19. ↑ ليفي، ويندل (1977). الحمامة . سومتر، كارولاينا الجنوبية: شركة ليفي للنشر. رقم ISBN 978-0-85390-013-9.
  20. ↑ كونغ ف، سينغ ر.ب. (يونيو 2008). "تفكك الأطعمة الصلبة في معدة الإنسان" . مجلة علوم الأغذية . 73 (5): R67–80. Bibcode : 2008JFooS..73766.xK . doi : 10.1111/j.1750-3841.2008.00766.x . PMID 18577009 . 
  21. 1 2 3 هضم الدهون (الدهون الثلاثية)
  22. ↑ "مرجع علم الوراثة المنزلي" . المكتبة الوطنية الأمريكية للطب . المعاهد الوطنية الأمريكية للصحة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 يونيو 2015 .
  23. ↑ نيكسو إي، هوفمان-لوك إي (يوليو 2011). "هولوترانسكوبالامين، مؤشر لحالة فيتامين ب12: الجوانب التحليلية والفائدة السريرية" . المجلة الأمريكية للتغذية السريرية . 94 (1): 359S – 365S. doi : 10.3945/ajcn.111.013458 . PMC 3127504. PMID 21593496 .  
  24. ↑ فيولا-فيليغاس ن، رابيدو أ.إ، بارثولومي م، زوبيتا ج، دويل ر.ب (أغسطس 2009). "استهداف مستقبل الكوبيلين عبر مسار امتصاص فيتامين ب12: السمية الخلوية والفهم الآلي من خلال توصيل الرينيوم الفلوري (I)". مجلة الكيمياء الطبية . 52 (16): 5253-5261 . doi : 10.1021/jm900777v . PMID 19627091 . 
  25. ↑ بيزلي، ديانا إي.؛ كولتز، أماندا إم.؛ لامبرت، جوانا إي.؛ فيرير، نوح؛ دان، روب آر. (يوليو 2015). لي، شيانغ تشن (محرر). "تطور حموضة المعدة وأهميتها للميكروبيوم البشري" . PLOS ONE . 10 (7) e0134116. Bibcode : 2015PLoSO..1034116B . doi : 10.1371 / journal.pone.0134116 . PMC 4519257. PMID 26222383 .