Wie funktioniert das Verdauungssystem? (Digestive System)

Wie funktioniert das Verdauungssystem? (Digestive System)

Verdauungstrakt (Digestive System)

Ein Verdauungssystem ist eine Gruppe von Organen, die aus dem zentralen Magen-Darm-Trakt (GI) und den dazugehörigen Nebenorganen besteht, die Lebensmittel in kleinere Bestandteile zerlegen, damit Nährstoffe aufgenommen und aufgenommen werden können. Dies liefert die notwendige Energie, um den Körper zu erhalten.

Wie funktioniert das Verdauungssystem?

Der GI-Trakt ist ein langer Schlauch mit unterschiedlichem Durchmesser, der am Mund beginnt und im Anus endet. Die Drüsen des Verdauungssystems bestehen aus Zunge, Speicheldrüsen, Leber, Gallenblase und Bauchspeicheldrüse. Die Verdauung kann in drei Phasen unterteilt werden – die orale Phase (Mund), die Magenphase (Magen) und die Darmphase (Dünndarm) – abhängig von der Position der Nahrung im Verdauungstrakt. In jedem Stadium werden unter verschiedenen Umständen unterschiedliche Nährstoffe verdaut.

Der GI-Trakt beginnt sich früh während der Entwicklung des menschlichen Körpers in der dritten Woche nach der Befruchtung zu bilden. Ungefähr am 16. Entwicklungstag wird der primitive Darm durch Invaginationen embryonaler Zellen gebildet. Die anfänglichen Strukturen des Verdauungssystems erstrecken sich von der buccopharyngealen Membran bis zur Cloacalmembran. Der Mund bildet sich, wenn die buccopharyngeale Membran zusammenbricht und den Verdauungstrakt für Fruchtwasser öffnet. Für den Rest der fetalen Entwicklung wird Fruchtwasser aktiv geschluckt.

Wie funktioniert das Verdauungssystem? (Digestive System)

Verdauungssystemfunktion

Essen aufteilen

Die Organe des Verdauungssystems arbeiten zusammen, so dass komplexe Biomoleküle in Lebensmitteln in ihre einfachen Monomere zerlegt und vom Körper aufgenommen werden. Eine Reihe von Sekreten und die Aktivität einer Vielzahl von Enzymen, angefangen vom Mund bis zum Darm, sind an diesem Prozess beteiligt. Die innere Struktur der verschiedenen Drüsen und Organe dieses Systems spiegelt ihre besonderen Rollen wider, z. B. der Magen, der mehrere Muskelschichten enthält, um Nahrung zu mischen und zu mischen, oder der Mund mit Speicheldrüsen und Zähnen zum Knirschen und Schmieren. Jedes Organ hat einen bestimmten pH-Wert und einen speziellen Satz von Proteinen, Elektrolyten und Enzymen, um ihre Aktivität zu erleichtern. Abhängig vom Fortschreiten der Nahrung durch den GI-Trakt werden auch verschiedene Teile des Verdauungssystems gemeinsam reguliert. Eine weitere wichtige Funktion des Verdauungssystems ist die Entfernung unverdauter Speisereste durch Verschlucken.

Der Mund behält aufgrund des Vorhandenseins von Speichel einen nahezu neutralen pH-Wert bei, obwohl der pH-Wert des Mundes je nach aufgenommener Nahrung vorübergehend variieren kann. Der Magen hat den niedrigsten pH-Wert im Verdauungssystem und erreicht gelegentlich nur 1,0. Unmittelbar danach funktionieren die Enzyme des Dünndarms jedoch bei einem pH-Wert zwischen 6,0 und 7,4, was zu einer mehr als millionenfachen Änderung der Wasserstoffionenkonzentration innerhalb weniger Zentimeter führt. Sekrete der Bauchspeicheldrüse und der Leber, die aus alkalischen Gallen- und Bicarbonationen bestehen, vermitteln diese bemerkenswerte Veränderung. Die Trennung des Magens vom Dünndarm wird auch durch den Pylorussphinkter des Magens aufrechterhalten – ein kleines Band glatter Muskeln, das wie eine Klappe wirkt, die Bewegung des Chymus vom Magen in den Darm reguliert und dessen Aufstoßen verhindert.

Regulierung der Verdauungssekrete

Die Regulation der Verdauungssekretionen kann in drei Phasen unterteilt werden – die kephale, die Magen- und die Darmphase. Die anfängliche kephale Phase ist die Sekretion von Verdauungsenzymen und Sekreten beim Anblick, Geruch oder Gedanken an Nahrung. Sätze wie „köstlich“ stammen aus dieser Phase der Verdauungsregulation, obwohl diese Phase der Regulierung sowohl die Speicheldrüsen als auch den Magen betrifft.

Die Magenregulationsphase beginnt mit dem Verschlucken von Nahrungsmitteln. Der Magen beginnt sofort, sich darauf vorzubereiten, Nahrung durch die Speiseröhre zu erhalten. Die Darmphase ist mit dem Zwölffingerdarm verbunden und beeinflusst nicht nur die Freisetzung von Sekreten aus Leber und Bauchspeicheldrüse, sondern gibt auch Rückmeldung an den Magen. Dies verändert die Sekretion aus dem Magen und die Verdauungsaktivität durch neuronale und hormonelle Mediatoren.

Verdauungssystemorgane

Es ist nützlich, die Organe des Verdauungssystems vom Entwicklungsstandpunkt aus zu betrachten. Bis zur Geburt ist der primitive Darm in drei Segmente unterteilt – Vorderdarm, Mitteldarm und Hinterdarm. Der Vorderdarm umfasst den Mund, die Speicheldrüsen, die Speiseröhre, den Magen, die Leber, die Gallenblase, den oberen Teil der Bauchspeicheldrüse und die ersten Abschnitte des Zwölffingerdarms im Dünndarm.

Daraus setzt sich das Mitteldarm fort, das aus dem unteren Zwölffingerdarm, dem Jejunum und dem Ileum des Dünndarms besteht. Das Mitteldarmgewebe umfasst auch das Blinddarmgewebe, den Blinddarm, den Colon ascendens und Teile des Colon transversum im Dickdarm. Das Hinterdarm enthält das letzte Drittel des Querkolons, des absteigenden Kolons und der oberen Teile des Analkanals. Dies sind alles Teile des Dickdarms. Das Verdauungssystem hat eine komplexe Anatomie. Schauen wir uns also jeden Teil unten an.

Mund und Speiseröhre

Der harte und der weiche Gaumen bilden das Dach des Mundes und die Speicheldrüsen gießen ihre Sekrete während der oralen Verdauungsphase in den Mund. Es gibt drei Paare von großen Speicheldrüsen, ein Paar am Mundboden (Sublingualdrüsen), ein weiteres unter der Zunge (submandibuläre Drüsen) und das dritte in der Nähe der oberen Zähne (Parotis). Darüber hinaus helfen kleinere Drüsen in den Lippen, Wangen, Mund- und Rachenauskleidungen auch bei der Speichelsekretion.

Speichel enthält zwei wichtige Enzyme, Speichelamylase und Lipase, die den Prozess der Verdauung von Kohlenhydraten und Fetten im Mund beginnen. Speichel besteht hauptsächlich aus Wasser, enthält einige Elektrolyte und Schleim sowie Glykoproteine ​​und antimikrobielle Mittel. Es ist nicht nur wichtig, um Lebensmittel zu schmieren und das Schlucken zu erleichtern, sondern es hilft auch bei der Aufrechterhaltung der Mundhygiene. Dehydration kann zur Bildung von viskosem Speichel führen (da es sich um 99,5% Wasser handelt), der nicht in der Lage ist, die Bereiche zwischen den Zähnen zu erreichen und sie gesund zu halten.

Zähne helfen beim Zerreißen, Beißen, Kauen und Mahlen von Lebensmitteln. Zusammen mit Speichel verwandeln sie Lebensmittel in einen relativ glatten Bolus, der geschluckt werden kann. Der Bolus verläuft durch die Speiseröhre, eine lange und relativ schmale Röhre aus glatten Muskeln, die die Brusthöhle durchquert. Es enthält zwei Ringe glatter Muskeln oben und unten, die als obere und untere Schließmuskel der Speiseröhre bezeichnet werden.

Während der obere Schließmuskel unter freiwilliger Kontrolle steht und den Durchtritt von Nahrungsmitteln in die Atemwege verhindert, befindet sich der untere Schließmuskel der Speiseröhre (LES) in der Nähe der Verbindung mit dem Magen. Wenn das LES nicht vollständig schließt, führt dies zu Sodbrennen oder Reflux.

Bauch

Am Magen nimmt der Durchmesser des GI-Trakts zu und bildet eine hohle, sackartige Struktur aus drei Schichten glatter Muskeln. Diese Muskeln sind in Längs-, Diagonal- und Kreisschichten angeordnet. Der Vertrag in koordinierter Weise, um das Essen zu mischen und es mit Magensekreten zu mischen. Die Magenschleimhäute enthalten Zellen, die Salzsäure (Belegzellen) sowie Verdauungsenzyme (Hauptzellen) absondern. Enzyme werden in einem inaktiven Zustand sekretiert und im niedrigen pH-Wert des Organs aktiviert.

Wenn der Magen leer ist oder sich zusammenzieht, bildet die innere Oberfläche eine Reihe von Graten, die Rugae genannt werden. Diese Grate sind in der Nähe des Pylorusendes des Magens hervorstehend und verschwinden, wenn sich der Magen ausdehnt. Der Magen enthält auch endokrine Drüsen, die die Verdauung regulieren. Die vom Magen produzierten Hormone können seine Verdauungsaktivität entweder verstärken oder hemmen und umfassen Gastrin, Histamin und Somatostatin.

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Leber, Gallenblase und Bauchspeicheldrüse

Die Leber ist die schwerste und größte Drüse im menschlichen Körper und besteht aus vier Lappen. Die Leberfunktion spielt eine wichtige Rolle bei Verdauungsstörungen. Die Leber setzt Gallensekrete frei, die Fette emulgieren und die Aktivität von Pankreas- und Darmlipasen steigern. Die alkalische Natur der Galle neutralisiert auch Magensäuren, wenn Chymus in den Zwölffingerdarm gelangt. Galle ist notwendig für die Aufnahme von Vitamin K aus dem Darm.

Während etwas Galle direkt in den Darm fließen kann, wird ein Teil davon in der Gallenblase gespeichert und als Reaktion auf das Eindringen von teilweise verdauter Nahrung aus dem Magen freigesetzt.

Die Bauchspeicheldrüse gehört zu den wichtigsten Verdauungsorganen und befindet sich hinter dem Magen. Es sezerniert eine große Anzahl von Enzymen, die an der Verdauung von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen beteiligt sind. Seine Proteasen werden in ihrer inaktiven Form sekretiert und zunächst durch ein membrangebundenes Enzym im Zwölffingerdarm aktiviert, das als Enteropeptidase bezeichnet wird. Einige Moleküle eines aktivierten Enzyms können dann eine Kaskade aktiver Proteasen erzeugen. Die Bauchspeicheldrüse sezerniert auch Amylasen, die Kohlenhydrate verdauen, sowie Lipasen, Phospholipasen und Cholesterinesterasen, die an der Fettverdauung und dem Stoffwechsel beteiligt sind. Vom Magen ausgeschiedene Hormone sowie der Darm kontrollieren die Pankreassekrete.

Dünndarm

Der Dünndarm ist aufgrund seiner Funktion in drei Regionen unterteilt, obwohl sie sich histologisch weitgehend ähneln. Der erste Teil des Dünndarms wird als Zwölffingerdarm bezeichnet und ist das kürzeste Segment. Es ist gebogen und umgibt ein Ende der Bauchspeicheldrüse. Es ist durch den Pylorussphinkter vom Magen getrennt und erhält beim Öffnen des Schließmuskels in kleinen Mengen Magenchym. Der gemeinsame Gallengang und die Pankreasgänge münden in den Zwölffingerdarm, wo die letzten Stadien der Verdauung stattfinden – sowohl aufgrund von Pankreasenzymen als auch von membrangebundenen Darmenzymen.

Der Zwölffingerdarm enthält auch Drüsen, die neben Galle alkalische Sekrete produzieren, die Chymus neutralisieren. Der zweite Abschnitt des Dünndarms heißt Jejunum und markiert die Stelle, an der die Aufnahme verdauter Nährstoffe beginnt. Das Jejunum enthält sowohl Zotten als auch Mikrovilli, die seine Oberfläche für die Absorption vergrößern. Das letzte Segment des Dünndarms ist das Ileum, das auch das längste ist und fast 3 Meter lang sein kann. Dies ist der Ort für die Absorption von Vitamin B12 und die Reabsorption von Gallensalzen.

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Dickdarm

Der Dickdarm, bestehend aus Blinddarm, Dickdarm und Rektum, fungiert als Orte für die Wasseraufnahme und die Verdichtung unverdauter Nahrung zu Kot. Der Dickdarm beherbergt einen Großteil der Darmflora des GI-Trakts, die über 700 Bakterienarten enthält. Die Artenvielfalt hängt von Genetik, Umwelt und Ernährung ab. Einige Studien deuten darauf hin, dass vaginale Geburt und Stillen zur Etablierung eines gesunden Mikrobioms beitragen können. Diese Mikroorganismen helfen dem Körper, einige B-Vitamine und Vitamin K zu synthetisieren. Es gibt auch Hinweise darauf, dass das Darmmikrobiom das Auftreten von Autoimmunerkrankungen beeinflussen kann.

Das Rektum speichert Kot, bis er durch den Anus entleert werden kann.

Erkrankungen des Verdauungssystems

Zu den häufigsten Erkrankungen des Verdauungssystems gehören solche, an denen infektiöse Krankheitserreger beteiligt sind. Eine Vielzahl von Viren (z. B. Rotavirus), Bakterien (wie Campylobacter, Salmonellen) und Parasiten können den Magen-Darm-Bereich infizieren und Entzündungen und Durchfall verursachen. Alternativ könnten die Störungen chronische Zustände aufgrund von Autoimmunerkrankungen wie Zöliakie oder Reizdarmsyndrom sein. Einige Enzymmängel können zu einer Nahrungsmittelunverträglichkeit führen, was an der Unfähigkeit zu erkennen ist, Laktose oder Milchproteine zu verdauen. Zu den schwerwiegendsten Erkrankungen des GI-Trakts gehört Krebs mit Tumoren, die in der Mundhöhle, der Speiseröhre, im Magen, in der Leber, in der Bauchspeicheldrüse oder im Dickdarm auftreten können. Es gibt viele Hinweise, die die Inzidenz dieser Krebsarten mit Ernährung und Lebensstil in Verbindung bringen. Lebensmittel, die helfen können, sind in der Regel pflanzlich und fett- und proteinarm.

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