همه چیز در مورد روند گوارش غذا و مکانیسم های دخیل در آن

گوارش غذا به محض ورود غذا به دستگاه گوارش آغاز می شود. هضم از دهان با جویدن شروع می شود و در روده بزرگ خاتمه می یابد. هنگامی که غذا از دستگاه GI عبور می کند ، با مایعات گوارشی مخلوط می شود و باعث تجزیه مولکول های بزرگ غذا به مولکول های کوچکتر می شود. بدن سپس این مولکول های کوچکتر را از طریق دیواره های روده کوچک به جریان خون جذب می کند و آنها را به بقیه بدن می رساند. مواد زائد هضم از روده بزرگ و از بدن به صورت ماده جامدی به نام مدفوع عبور می کنند.

دستگاه گوارش مجموعه ای از اندام های توخالی است که به صورت لوله پیچ خورده و طولانی دهان را مقعد متصل می کند. درون این لوله  لایه ای به نام مخاط وجود دارد. در دهان ، معده و روده کوچک ، مخاط حاوی غدد ریزی است که برای کمک به هضم غذا مایعات گوارشی تولید می کند. علاوه بر این ارگان های دیگر مانند کبد و پانکراس و حتی سیستم عصبی  نیز در گوارش غذا نقش بسیار مهمی دارند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این رابطه در ادامه مقاله با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.

اهمیت گوارش غذا چیست؟

وقتی خوراکی هایی مانند نان ، گوشت و سبزیجات را می خوریم  به شکلی نیستند که بدن بتواند از آنها به عنوان ماده غذایی استفاده کند. مواد غذایی و نوشیدنی  ها باید قبل از جذب در خون و انتقال آن به سلولهای بدن ، به مولکول های کوچکتر مواد مغذی تبدیل شوند. گوارش فرآیندی است که طی آن غذا و نوشیدنی ها به ذرات کوچکتر تبدیل می شود تا بدن بتواند از آنها برای ساخت و تغذیه سلولها و تأمین انرژی استفاده کند.

گوارش غذا چگونه انجام می شود؟

گوارش شامل اختلاط غذا ، حرکت آن در دستگاه گوارش و تجزیه شیمیایی مولکول های بزرگ غذا به مولکول های کوچکتر است. هضم از دهان شروع می شود و در روده کوچک تکمیل می شود. فرآیندهای شیمیایی برای انواع مختلف مواد غذایی تا حدودی متفاوت است.

اندام های بزرگ و توخالی دستگاه گوارش عضله هایی دارند که دیواره های آنها را قادر می سازد تا حرکت کنند. حرکت دیواره های اندام  های گوارشی می تواند مواد غذایی و مایعات را پیش برده و محتویات داخل هر اندام را مخلوط کند.

حرکات معمولی مری ، معده و روده را پریستالتیک می نامند که مانند موج اقیانوس است که از طریق عضلات صورت می گیرد. عضلات لوله گوارش باعث انقباض می شود و سپس قسمت باریک شده را به آرامی از طول اندام پایین می آورد. این امواج غذا و مایعات موجود را در اندام توخالی گوارشی به جلو هل می دهد.

اولین حرکت اصلی عضله هنگام بلعیدن غذا یا مایعات اتفاق می افتد. اگرچه ما به صورت اختیاری قادر به شروع به بلع هستیم ، اما به محض بلع باقی حرکات غیرارادی می شود و تحت کنترل اعصاب پیش می رود.

اندام های دخیل در گوارش غذا

مری

مری عضوی است که غذای بلعیده شده به آن رانده می شود. مری گلو را در بالا به  معده متصل می کند. در محل اتصال مری و معده ، دریچه ای شبیه حلقه وجود دارد که مجرای بین دو اندام را می بندد. با این حال ، با نزدیک شدن غذا به این حلقه عضلات اطراف آن شل شده و اجازه عبور غذا می دهند.

معده

معده مواد غذایی و مایعات بلعیده شده را ذخیره می کند و با ۳ عملکرد مکانیکی به گوارش غذا کمک می کند. این امر با انبساط عضله قسمت فوقانی معده صورت می گیرد و باعث می شود حجم زیادی از مواد بلعیده شده را بپذیرد.

عملکرد بعدی معده مخلوط کردن غذا ، مایعات و آنزیم های گوارشی تولید شده توسط معده است. قسمت تحتانی معده عضلات قوی دارد که این مواد را مخلوط می کند و آنها را به کیم یا کیموس تبدیل می کند. سومین وظیفه معده تخلیه آهسته به روده کوچک است.

عوامل مختلفی بر تخلیه معده تأثیر می گذارد ، از جمله ماهیت غذا (عمدتا محتوای چربی و پروتئین آن) و عملکرد عضله معده و روده کوچک برای دریافت محتویات . غذا در روده کوچک هضم می شود و مایعات گوارشی از لوزالمعده ، کبد و روده وارد این اندام شده و با محتوای روده مخلوط شده و به جلو رانده می شود  تا بیشتر هضم شود.

سرانجام ، تمام مواد مغذی هضم شده از دیواره روده جذب می شوند. مواد زائد حاصل از این فرآیند شامل قسمت های هضم نشده مواد غذایی ، معروف به فیبر و سلولهای گوارشی هستند که از مخاط به داخل مخلوط گوارشی ریخته شده است. این مواد به داخل روده بزرگ رانده می شوند ، جایی که آنها معمولاً برای یک یا دو روز باقی می مانند تا به شکل مدفوع از بدن خارج شوند.

گوارش غذا در روده کوچک

مخلوطی از غذا ، مایعات و شیره گوارشی که از معده خارج می شود ، به روشی کنترل شده و منظم ، وارد روده کوچک می شود. ​​طول روده کوچک نرمال در بزرگسالان حدود ۷ متر است. روده کوچک ۳ بخش دارد که شامل دوازدهه  ، ژژنوم  و ایلئوم است و هر قسمت یا بخش نقش مهمی در جذب مواد مغذی دارد.

دوازدهه

كیم  ابتدا وارد دوازدهه می شود و در آنجا در معرض ترشحاتی قرار می گیرد كه به هضم غذا كمك می كند. این ترشحات شامل نمک های صفراوی ، آنزیم ها و بی کربنات است. نمک های صفراوی کبد به هضم چربی ها و ویتامین های محلول در چربی (ویتامین A ، D ، E و K) کمک می کند. آنزیم های پانکراس به هضم کربوهیدرات ها و چربی ها کمک می کنند. بی کربنات موجود در پانکراس اسید معده را خنثی می کند.

ژژنوم

سپس كیم به قسمت دوم یا میانی روده باریك ، ژژنوم منتقل می شود. عمدتا در نیمه اول ژژنوم ، بیشترین (حدود ۹۰٪) جذب عناصر غذایی شامل پروتئین ها ، کربوهیدرات ها ، ویتامین ها و مواد معدنی صورت می گیرد.

ایلئوم

ایلئوم آخرین قسمت از روده کوچک است و به روده بزرگ متصل می شود. ایلئوم به طور عمده آب ، نمک های صفراوی و ویتامین B12 را جذب می کند. دریچه ایلئوسکال یک دریچه یک طرفه است که بین ایلئوم و سکوم واقع شده است که اولین قسمت روده بزرگ است. این دریچه به کنترل عبور محتوا به روده بزرگ کمک می کند و باعث افزایش زمان تماس مواد مغذی و الکترولیت ها (مواد معدنی ضروری) با روده کوچک می شود. همچنین از برگشت جریان (ریفلاکس) از روده بزرگ به داخل ایلئوم جلوگیری می کند و به حداقل رساندن حرکت باکتری ها از روده بزرگ به داخل روده کوچک کمک می کند.

گوارش در روده بزرگ

عملکرد اصلی روده بزرگ جذب مایعات و الکترولیت ها ، به ویژه سدیم و پتاسیم و تبدیل محتوای مجرای گوارشی به مدفوع جامد است. روده بزرگ هر روز به طور متوسط ۱-۱.۵ لیتر مایعات را جذب می کند و در صورت نیاز می تواند جذب مایعات را به اندازه ۵ لیتر در روز افزایش دهد.

عملکرد دیگر روده بزرگ تجزیه (تخمیر) فیبر غذایی برای تولید اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه است – موادی که می توانند جذب شوند و منافع تغذیه ای ایجاد کنند. قسمت اول روده بزرگ ، سکوم ، به شکل کیسه درآمده و منطقه ذخیره سازی محتویاتی است که از ایلئوم می رسد. قسمت دوم کولون صعودی است ، جایی که مایعات جذب می شوند و در آنجا تاحدودی تشکیل مدفوع آغاز می شود.

نقش مایعات گوارشی در گوارش غذا

اولین مایعات گوارشی را غده هایی بزاقی در دهان ترشح می کنند. بزاق تولید شده توسط این غدد حاوی آنزیمی است که شروع به هضم نشاسته موجود در مواد غذایی به مولکول های کوچکتر می کند.

مجموعه بعدی غدد هاضمه در پوشش معده است. آنها اسید معده و آنزیمی تولید می کنند که پروتئین را هضم می کند. یکی از معماهای حل نشده دستگاه گوارش این است که چرا اسید معده بافت معده را خود حل نمی کند. در بیشتر افراد ، مخاط معده قادر به مقاومت در برابر اسید است وگرنه زخم معده ایجاد می شود. بعد از اینکه معده مخلوط غذا و آب را در روده کوچک خالی کرد با مایعات گوارشی  دو اندام گوارشی دیگر مخلوط می شود تا روند هضم ادامه یابد.

یکی از این اندام ها لوزالمعده است. مایع گوارشی آن شامل مجموعه ای وسیع از آنزیم ها برای تجزیه کربوهیدرات ، چربی و پروتئین موجود در غذا است. آنزیم های دیگری که در این فرآیند شرکت می کنند از غدد دیواره روده ترشح می شوند. کبد  مایع گوارشی دیگری به نام صفرا تولید می کند . صفرا بین وعده های غذایی در کیسه صفرا ذخیره می شود. هنگام هضم غذا ، این ترکیب از کیسه صفرا به مجاری صفراوی منتقل شده و به روده می رسند و با چربی موجود در مخلوط گوارشی مخلوط شود.

اسیدهای صفراوی چربی های موجود  در محتوای آبکی روده را تجزیه می کنند ، دقیقاً مانند مواد شوینده ای که چربی های ماهیتابه را حل می کنند. چربی  پس از حل شدن ، توسط آنزیم های لوزالمعده و پوشش روده هضم می شود.

گوارش غذا و جذب مواد مغذی

مولکول های هضم شده غذا و همچنین آب و مواد معدنی حاصل از رژیم غذایی از حفره روده کوچک جذب می شوند. بیشتر مواد جذب شده از مخاط به خون رفته و توسط جریان خون به سایر قسمت های بدن منتقل می شوند تا ذخیره شوند یا تغییرات شیمیایی بیشتری روی آنها انجام شود.

کربوهیدرات ها

توصیه می شود که حدود ۵۵ تا ۶۰ درصد کل کالری روزانه از کربوهیدرات باشد. برخی از غذاهای رایج ما بیشتر حاوی کربوهیدرات هستند. به عنوان مثال می توان به نان ، سیب زمینی ، حبوبات ، برنج ، اسپاگتی ، میوه ها و سبزیجات اشاره کرد. بسیاری از این غذاها حاوی نشاسته و فیبر هستند.

کربوهیدرات های قابل هضم توسط آنزیم های موجود در بزاق ، مایعات گوارشی تولید شده توسط پانکراس و در پوشش روده کوچک به مولکول های ساده تر شکسته می شوند.

نشاسته در دو مرحله هضم می شود: اول ، آنزیمی در بزاق و مایع پانکراسی نشاسته را به مولکول هایی به نام مالتوز می شکند. سپس یک آنزیم در پوشش روده کوچک (مالتاز) ، مالتوز را به مولکول های گلوکز قابل جذب در خون تبدیل می کند. گلوکز از طریق جریان خون به کبد منتقل می شود ، جایی که ذخیره می شود یا برای تأمین انرژی در بدن استفاده می شود.

قند سفره کربوهیدرات دیگری است که باید هضم شود تا مفید باشد. آنزیمی در پوشش روده کوچک ، قند سفره را به گلوکز و فروکتوز هضم می کند  هرکدام از آنها می توانند از حفره روده به خون جذب شوند. شیر حاوی نوع دیگری از قند به نام لاکتوز است که توسط آنزیمی به نام لاکتاز که در پوشش روده نیز وجود دارد  به مولکول های قابل جذب تبدیل می شود.

پروتئین

غذاهایی مانند گوشت ، تخم مرغ و لوبیا از مولکول های غول پیکر پروتئین تشکیل شده اند که باید توسط آنزیم ها هضم شوند قبل از اینکه بتوانند برای ساخت و ترمیم بافت های بدن استفاده شوند. آنزیم های موجود در شیره معده هضم پروتئین را آغاز می کنند.

هضم بیشتر پروتئین در روده کوچک تکمیل می شود. در اینجا ، چندین آنزیم از  لوزالمعده و پوشش روده تجزیه مولکول های پروتئین به مولکول های کوچک به نام اسیدهای آمینه را انجام می دهند. این مولکول های کوچک می توانند از روده کوچک به خون جذب شده و سپس به تمام قسمت های بدن منتقل شوند تا به ساخت دیواره ها و سایر قسمت های سلولی کمک کنند.

چربی ها

مولکول های چربی منبع غنی  از انرژی برای بدن هستند. اولین مرحله در هضم چربی هایی مانند کره حل شدن آن در محتوای آبکی حفره روده است. اسیدهای صفراوی تولید شده توسط کبد به عنوان مواد شوینده طبیعی برای حل چربی در آب عمل می کند و به آنزیم ها اجازه می دهد تا مولکول های بزرگ چربی را به مولکول های کوچکتر تقسیم کنند ، برخی از آنها اسیدهای چرب و کلسترول هستند. اسیدهای صفراوی با اسیدهای چرب و کلسترول ترکیب شده و به این مولکول ها کمک می کند تا به سلولهای مخاط منتقل شوند.

در این سلول ها ، مولکول های کوچک به مولکول های بزرگی تبدیل می شوند که بیشتر آنها به داخل رگ های لنفاوی نزدیک روده منتقل می شوند. این رگ های کوچک چربی اصلاح شده را به وریدهای قفسه سینه می رسانند و خون چربی را به انبارهای ذخیره در قسمت های مختلف بدن می رساند.

ویتامین ها

قسمت حیاتی دیگری از غذای ما که از روده کوچک جذب می شود ، دسته ای از مواد شیمیایی است که به آنها ویتامین می گوییم. دو نوع مختلف ویتامین ها بر اساس مایعاتی که می توانند در آنها حل شوند طبقه بندی می شوند: ویتامین های محلول در آب (تمام ویتامین های گروه B و ویتامین C ) و ویتامین های محلول در چربی (ویتامین های A ، D ، E  و K).

آب و نمک ها بیشترین مواد جذب شده از حفره روده کوچک هستند. این نمک ها و آب از مواد غذایی و مایعاتی که می خوریم و آنهایی که توسط غدد گوارشی ترشح می شود ، حاصل می شود.

روند گوارش غذا چگونه کنترل می شود؟

تنظیم کننده های هورمونی

از ویژگی های جالب سیستم گوارش این است که این سیستم حاوی تنظیم کننده های خاص خود است. هورمون های اصلی کنترل کننده عملکرد دستگاه گوارش توسط سلولهای موجود در مخاط معده و روده کوچک تولید و آزاد می شوند. این هورمون ها از دستگاه گوارش به داخل خون ترشح می شوند و از طریق رگ ها  به قلب رفته و به سیستم هضم برمی گردند ، در آنجا مایعات  گوارشی را تحریک می کنند و باعث حرکت این اندام ها می شوند. هورمون هایی که هضم غذا را کنترل می کنند گاسترین ، سکرتین و کوله سیستوکینین (CCK) هستند.

گاسترین: باعث می شود معده اسیدی برای حل و هضم برخی غذاها تولید کند. همچنین برای رشد طبیعی مخاط معده ، روده کوچک و روده بزرگ ضروری است.

سکرتین: باعث می شود که لوزالمعده یک مایع  گوارشی غنی از بی کربنات تولید کند. این ماده معده را به تولید پپسین ، آنزیمی که پروتئین را هضم می کند ، تحریک کرده و همچنین کبد را برای تولید صفرا تحریک می کند.

کوله سیستوکینین (CCK) : باعث رشد پانکراس و تولید آنزیم های پانکراسی می شود و باعث تخلیه کیسه صفرا می شود.

هورمون های اضافی که در سیستم گوارش اشتها را تنظیم می کنند:

• گرلین در معده و قسمت فوقانی روده کوچک در غیاب غذا در دستگاه گوارش تولید می شود و اشتها را تحریک می کند.
• پپتید YY در دستگاه گوارش در پاسخ به یک وعده غذایی در سیستم گوارش تولید می شود و اشتها را مهار می کند.
• هر دوی این هورمون ها بر روی مغز اثر می کنند تا به تنظیم مصرف غذا برای دریافت انرژی کمک کنند.

تنظیم کننده های اعصاب

دو نوع اعصاب به کنترل عملکرد دستگاه گوارش کمک می کنند – اعصاب خارجی و ذاتی.

اعصاب خارجی از قسمت ناخودآگاه مغز یا نخاع به اندام های گوارشی می آیند. آنها ماده شیمیایی به نام استیل کولین و ماده دیگری به نام آدرنالین آزاد می کنند. استیل کولین باعث می شود عضلات اندام های گوارشی با شدت بیشتری فشرده شود. این فشار غذا و مایعات گوارشی را به جلو می راند. استیل کولین همچنین باعث تولید مایعات گوارشی بیشتر در  معده و لوزالمعده می شود. آدرنالین عضله معده و روده را شل می کند و جریان خون به این اندام ها را کاهش می دهد.

اعصاب ذاتی (درونی) نیز شبکه بسیار متراکمی را در دیواره مری ، معده ، روده کوچک و روده بزرگ تشکیل می دهند. وقتی دیواره این اندام های توخالی توسط غذا تحریک می شوند ، اعصاب ذاتی تحریک می شوند. آنها  ترکیبات زیادی را آزاد می کنند که حرکت غذا و تولید مایعات گوارشی توسط اندام های گوارشی را تسریع یا به تأخیر می اندازد.