Biology for Majors II

Porovnejte a porovnejte různé typy trávicích soustav

Živočichové získávají potravu konzumací jiných organismů. V závislosti na způsobu stravování lze živočichy rozdělit do následujících kategorií: býložravci (rostlinožravci), masožravci (masožravci) a živočichové, kteří se živí jak rostlinami, tak živočichy (všežravci). Živiny a makromolekuly obsažené v potravě nejsou buňkám přístupné okamžitě. V těle živočichů probíhá řada procesů, které upravují potravu tak, aby byly živiny a organické molekuly přístupné pro funkci buněk. S tím, jak se živočichové vyvíjeli co do složitosti formy a funkce, se vyvíjela i jejich trávicí soustava, aby se přizpůsobila jejich různým stravovacím potřebám.

Živočichů, Masožravci a všežravci

Živočichové jsou živočichové, jejichž hlavním zdrojem potravy jsou rostliny. Příkladem býložravců, jak je znázorněno na obrázku 1, jsou obratlovci, jako jsou jeleni, koaly a některé druhy ptáků, a také bezobratlí, jako jsou cvrčci a housenky. Tito živočichové mají vyvinutý trávicí systém schopný zpracovat velké množství rostlinného materiálu. Býložravce lze dále rozdělit na frugivory (plodožravce), granivory (semenožravce), nektarožravce (nektarožravce) a listožravce (listožravce).

Masožravci jsou živočichové, kteří se živí jinými živočichy. Slovo masožravec pochází z latiny a doslova znamená „masožravec“. Příkladem obratlovců masožravců jsou divoké kočky, jako jsou lvi, zobrazené na obrázku 2a, a tygři, stejně jako hadi a žraloci, zatímco mezi bezobratlé masožravce patří mořské hvězdice, pavouci a berušky, zobrazené na obrázku 2b. Obligátní masožravci jsou živočichové, kteří se při získávání živin spoléhají výhradně na maso zvířat; příkladem obligátních masožravců jsou příslušníci čeledi kočkovitých, například lvi a gepardi. Fakultativní masožravci jsou ti, kteří se kromě živočišné potravy živí i neživočišnou. Všimněte si, že neexistuje žádná jasná hranice, která by odlišovala fakultativní masožravce od všežravců; psi by byli považováni za fakultativní masožravce.

Omnivoři jsou živočichové, kteří se živí jak potravou rostlinného, tak živočišného původu. V latině všežravec znamená jíst všechno. Příkladem obratlovců všežravců jsou lidé, medvědi (na obrázku 3a) a kuřata; mezi bezobratlé všežravce patří švábi a raci (na obrázku 3b).

Trávicí soustavy bezobratlých

U živočichů se vyvinuly různé typy trávicích soustav, které jim pomáhají trávit různé druhy přijímané potravy. Nejjednodušším příkladem je gastrovaskulární dutina a nachází se u organismů, které mají pouze jeden otvor pro trávení. Tento typ trávení používají Platyhelminthes (ploché hlístice), Ctenophora (hřebenatky) a Cnidaria (koráli, medúzy a mořské sasanky). Gastrovaskulární dutiny, jak je znázorněno na obrázku 4a, jsou obvykle slepé trubice nebo dutiny s jediným otvorem, „ústy“, která zároveň slouží jako „řitní otvor“. Spolknutý materiál vstupuje do úst a prochází dutou trubicovitou dutinou. Buňky uvnitř dutiny vylučují trávicí enzymy, které potravu rozkládají. Částice potravy jsou pohlcovány buňkami vystýlajícími gastrovaskulární dutinu.

Zažívací trubice, zobrazená na obrázku 4b, je pokročilejší systém: skládá se z jedné trubice s ústy na jednom konci a řitním otvorem na druhém. Příkladem živočicha s trávicí trubicí jsou žížaly. Poté, co je potrava pozřena ústy, prochází jícnem a je uložena v orgánu zvaném zrno; poté přechází do žaludku, kde je rozmělněna a strávena. Ze žaludku potrava prochází střevem, živiny se vstřebávají a odpadní látky se vylučují řitním otvorem ve formě výkalů, kterým se říká vývržky.

Trávicí soustava obratlovců

U obratlovců se vyvinula složitější trávicí soustava, aby se přizpůsobila jejich stravovacím potřebám. Někteří živočichové mají jediný žaludek, zatímco jiní mají vícekomorový žaludek. U ptáků se vyvinula trávicí soustava přizpůsobená konzumaci nerozkousané potravy.

Monogastrický: jednokomorový žaludek

Jak naznačuje slovo monogastrický, tento typ trávicí soustavy se skládá z jedné („mono“) žaludeční komory („žaludku“). Lidé a mnoho zvířat mají monogastrickou trávicí soustavu, jak je znázorněno na obrázcích 5a a 5b. Proces trávení začíná ústy a příjmem potravy. Zuby hrají důležitou roli při žvýkání (mastikaci) neboli fyzickém rozmělňování potravy na menší částice. Enzymy obsažené ve slinách také začínají chemicky rozkládat potravu. Jícen je dlouhá trubice, která spojuje ústa se žaludkem. Pomocí peristaltiky neboli vlnovitých stahů hladkého svalstva posouvají svaly jícnu potravu směrem k žaludku. Aby se urychlilo působení enzymů v žaludku, je žaludek extrémně kyselým prostředím s pH mezi 1,5 a 2,5. Žaludeční šťávy se pohybují v rozmezí od 1,5 do 2,5. Žaludeční šťávy, které obsahují žaludeční enzymy, působí na částice potravy a pokračují v procesu trávení. Další rozklad potravy probíhá v tenkém střevě, kde v procesu trávení pokračují enzymy produkované játry, tenkým střevem a slinivkou břišní. Živiny se vstřebávají do krevního oběhu přes epitelové buňky vystýlající stěny tenkého střeva. Odpadní látky putují dále do tlustého střeva, kde se vstřebává voda a sušší odpadní látky se zhutňují do výkalů; ty se ukládají, dokud nejsou vyloučeny konečníkem.

Ptáci

Ptáci čelí zvláštním výzvám, pokud jde o získávání výživy z potravy. Nemají zuby, a tak jejich trávicí soustava, znázorněná na obrázku 6, musí být schopna zpracovat nerozkousanou potravu. U ptáků se vyvinuly různé typy zobáků, které odrážejí velkou rozmanitost jejich stravy, od semen a hmyzu až po ovoce a ořechy. Protože většina ptáků létá, mají vysokou rychlost metabolismu, aby mohli účinně zpracovávat potravu a udržovat nízkou tělesnou hmotnost. Žaludek ptáků má dvě komory: proventriculus, kde se tvoří žaludeční šťávy, které tráví potravu před vstupem do žaludku, a gizzard, kde se potrava ukládá, namáčí a mechanicky rozmělňuje. Nestrávený materiál tvoří granule, které jsou někdy vyvrhovány. Většina chemického trávení a vstřebávání se odehrává ve střevě a odpadní látky jsou vylučovány kloakou.

V ptačím trávicím systému potrava prochází z cropu do prvního ze dvou žaludků, zvaného proventriculus, který obsahuje trávicí šťávy rozkládající potravu. Z proventriculu se potrava dostává do druhého žaludku, zvaného gizzard, který potravu rozmělňuje. Někteří ptáci polykají kameny nebo drť, které jsou uloženy v žaludku, aby usnadnily proces rozmělňování. Ptáci nemají oddělené otvory pro vylučování moči a výkalů. Místo toho se kyselina močová z ledvin vylučuje do tlustého střeva a spojuje se s odpadem z trávicího procesu. Tento odpad je vylučován otvorem zvaným kloaka.

Přežvýkavci

Přežvýkavci jsou především býložravci, jako jsou krávy, ovce a kozy, jejichž celá strava spočívá v konzumaci velkého množství objemných krmiv nebo vlákniny. Mají vyvinutý trávicí systém, který jim pomáhá trávit obrovské množství celulózy. Zajímavým rysem úst přežvýkavců je, že nemají horní řezáky. K trhání a žvýkání potravy používají spodní zuby, jazyk a rty. Z úst putuje potrava do jícnu a dále do žaludku.

Pro usnadnění trávení velkého množství rostlinného materiálu je žaludek přežvýkavců vícekomorovým orgánem, jak je znázorněno na obrázku 7. Žaludek přežvýkavců je tvořen dvěma komorami. Čtyři oddíly žaludku se nazývají bachor, retikulum, omasum a abomasum. Tyto komory obsahují mnoho mikrobů, kteří rozkládají celulózu a fermentují přijaté krmivo. Abomasum je „pravý“ žaludek a je ekvivalentem monogastrické žaludeční komory, kde se vylučují žaludeční šťávy. Čtyřkomorová žaludeční komora poskytuje přežvýkavcům větší prostor a mikrobiální podporu potřebnou k trávení rostlinného materiálu. Při procesu fermentace vzniká v žaludeční komoře velké množství plynu, který musí být odstraněn. Stejně jako u jiných zvířat hraje tenké střevo důležitou roli při vstřebávání živin a tlusté střevo pomáhá při vylučování odpadních látek.

Pseudopřežvýkavci

Někteří živočichové, například velbloudi a alpaky, jsou pseudopřežvýkavci. Živí se velkým množstvím rostlinného materiálu a objemných krmiv. Trávení rostlinného materiálu není snadné, protože buněčné stěny rostlin obsahují polymerní molekulu cukru celulózy. Trávicí enzymy těchto zvířat nedokážou celulózu rozložit, ale mikroorganismy přítomné v trávicím systému ano. Proto musí být trávicí systém schopen zpracovat velké množství objemných krmiv a rozložit celulózu. Pseudopřežvýkavci mají v trávicí soustavě tříkomorový žaludek. Jejich slepé střevo – vakovitý orgán na začátku tlustého střeva obsahující mnoho mikroorganismů, které jsou nezbytné pro trávení rostlinných materiálů – je však velké a je místem, kde dochází ke kvašení a trávení objemných krmiv. Tito živočichové nemají bachor, ale mají omasum, abomasum a retikulum.

Části trávicí soustavy

Trávicí soustava obratlovců je navržena tak, aby usnadňovala přeměnu potravy na živné složky, které udržují organismy.

Ústní dutina

Ústní dutina neboli ústa jsou místem vstupu potravy do trávicí soustavy, znázorněné na obrázku 8. Ústní dutina, neboli ústa, je místem vstupu potravy do trávicí soustavy. Zkonzumovaná potrava je rozdělena na menší částice žvýkáním, tedy žvýkací činností zubů. Všichni savci mají zuby a mohou žvýkat potravu.

Rozsáhlý chemický proces trávení začíná v ústech. Při žvýkání potravy se sliny, produkované slinnými žlázami, mísí s potravou. Sliny jsou vodnatá látka produkovaná v ústech mnoha živočichů. Existují tři hlavní žlázy, které vylučují sliny – příušní, podčelistní a podjazyková. Sliny obsahují hlen, který zvlhčuje potravu a vyrovnává pH potravy. Sliny také obsahují imunoglobuliny a lysozymy, které působí antibakteriálně a snižují kazivost zubů tím, že potlačují růst některých bakterií.

Sliny také obsahují enzym zvaný slinná amyláza, který zahajuje proces přeměny škrobů v potravě na disacharid zvaný maltóza. Další enzym zvaný lipáza je produkován buňkami v jazyku. Lipázy jsou skupinou enzymů, které mohou štěpit triglyceridy. Jazyková lipáza zahajuje štěpení tukových složek potravy.

Žvýkáním a smáčením, které zajišťují zuby a sliny, se potrava připravuje na hmotu zvanou bolus k polknutí. Jazyk pomáhá při polykání – přesouvá bolus z úst do hltanu. Hltan ústí do dvou cest: průdušnice, která vede do plic, a jícnu, který vede do žaludku. Průdušnice má otvor zvaný glottis, který je krytý chrupavčitým lalokem zvaným epiglottis. Při polykání epiglottis uzavře glottis a potrava prochází do jícnu, nikoli do průdušnice. Toto uspořádání umožňuje, aby se potrava nedostala do průdušnice.

Jícen

Jícen je trubicovitý orgán, který spojuje ústa se žaludkem. Rozžvýkaná a změkčená potrava po spolknutí prochází jícnem. Hladké svaly jícnu podstupují sérii vlnovitých pohybů nazývaných peristaltika, které posouvají potravu směrem k žaludku, jak je znázorněno na obrázku 9. Vlna peristaltiky je jednosměrná – posouvá potravu z úst do žaludku a opačný pohyb není možný. Peristaltický pohyb jícnu je mimovolní reflex; probíhá v reakci na akt polykání.

Prstencovitý sval zvaný svěrač tvoří v trávicí soustavě chlopně. Gastroezofageální svěrač se nachází na konci žaludku v jícnu. V reakci na polykání a tlak vyvíjený bolusem potravy se tento svěrač otevře a bolus se dostane do žaludku. Pokud nedochází k polknutí, je tento svěrač uzavřen a brání obsahu žaludku v cestě do jícnu. Mnoho zvířat má pravý svěrač; u člověka však pravý svěrač není, ale jícen zůstává uzavřený, když nedochází k polykání. Reflux kyseliny neboli „pálení žáhy“ nastává, když kyselé trávicí šťávy unikají do jícnu.

Žaludek

Velká část trávení se odehrává v žaludku, který je znázorněn na obrázku 10. V žaludku probíhá trávicí proces. Žaludek je vakovitý orgán, který vylučuje žaludeční trávicí šťávy. Hodnota pH v žaludku se pohybuje mezi 1,5 a 2,5. Toto vysoce kyselé prostředí je nezbytné pro chemické štěpení potravy a extrakci živin. Prázdný žaludek je poměrně malý orgán, avšak po naplnění potravou se může zvětšit až na dvacetinásobek své klidové velikosti. Tato vlastnost je zvláště užitečná pro živočichy, kteří potřebují přijímat potravu, když je k dispozici

Žaludek je také hlavním místem trávení bílkovin u jiných zvířat než přežvýkavců. Trávení bílkovin je zprostředkováno enzymem zvaným pepsin v žaludeční komoře. Pepsin je vylučován hlavními buňkami žaludku v neaktivní formě zvané pepsinogen. Pepsin štěpí peptidové vazby a štěpí bílkoviny na menší polypeptidy; pomáhá také aktivovat další pepsinogen, čímž spouští mechanismus pozitivní zpětné vazby, který vytváří další pepsin. Další typ buněk – parietální buňky – oddělují vodíkové a chloridové ionty, které se v lumen spojují za vzniku kyseliny chlorovodíkové, primární kyselé složky žaludečních šťáv. Kyselina chlorovodíková pomáhá přeměnit neaktivní pepsinogen na pepsin. Vysoce kyselé prostředí také zabíjí mnoho mikroorganismů v potravě a v kombinaci s působením enzymu pepsinu vede k hydrolýze bílkovin v potravě. Chemické trávení je usnadněno pěnivým účinkem žaludku. Stahování a uvolňování hladkého svalstva promíchává obsah žaludku přibližně každých 20 minut. Částečně natrávená potrava a směs žaludeční šťávy se nazývá chymus. Chymus přechází ze žaludku do tenkého střeva. Další trávení bílkovin probíhá v tenkém střevě. K vyprazdňování žaludku dochází během dvou až šesti hodin po jídle. Do tenkého střeva se uvolňuje vždy jen malé množství chymu. Pohyb chymu ze žaludku do tenkého střeva reguluje pylorický svěrač.

Při trávení bílkovin a některých tuků musí být žaludeční sliznice chráněna před trávením pepsinem. Při popisu způsobu ochrany žaludeční sliznice je třeba vzít v úvahu dva body. Za prvé, jak již bylo zmíněno, enzym pepsin je syntetizován v neaktivní formě. To chrání hlavní buňky, protože pepsinogen nemá stejnou enzymovou funkci jako pepsin. Za druhé, žaludek má silnou slizniční výstelku, která chrání základní tkáň před působením trávicích šťáv. Když je tato slizová výstelka porušena, mohou se v žaludku vytvořit vředy. Vředy jsou otevřené rány v orgánu nebo na orgánu způsobené bakteriemi (Helicobacter pylori), když se slizová výstelka protrhne a nedokáže se obnovit.

Tenké střevo

Chymus se pohybuje ze žaludku do tenkého střeva. Tenké střevo je orgán, kde se dokončuje trávení bílkovin, tuků a sacharidů. Tenké střevo je dlouhý trubicovitý orgán se silně zvrásněným povrchem obsahujícím prstovité výběžky zvané klky. Na apikálním povrchu každé vilky je mnoho mikroskopických výběžků nazývaných mikrovazy. Tyto struktury, znázorněné na obrázku 11, jsou na luminální straně vystlány epitelovými buňkami a umožňují vstřebávání živin z natrávené potravy a jejich absorpci do krevního oběhu na druhé straně. Klky a mikroklky s mnoha záhyby zvětšují povrch střeva a zvyšují účinnost vstřebávání živin. Vstřebané živiny se v krvi dostávají do jaterní vrátnicové žíly, která vede do jater. Tam játra regulují distribuci živin do zbytku těla a odstraňují toxické látky, včetně léků, alkoholu a některých patogenů.

Lidské tenké střevo je dlouhé přes 6 m a dělí se na tři části: dvanáctník, jejunum a ileum. Pevná část tenkého střeva ve tvaru písmene „C“ se nazývá dvanáctník a je znázorněna na obrázku 10. Dvanáctník je od žaludku oddělen pylorickým svěračem, který se otevírá, aby umožnil přesun chymu ze žaludku do dvanáctníku. Ve dvanáctníku se chymus mísí s pankreatickými šťávami v alkalickém roztoku bohatém na bikarbonát, který neutralizuje kyselost chymu a působí jako pufr. Pankreatické šťávy obsahují také několik trávicích enzymů. Do dvanáctníku se dostávají trávicí šťávy ze slinivky, jater a žlučníku a také ze žlázových buněk samotné střevní stěny. Žluč se produkuje v játrech a ukládá a koncentruje ve žlučníku. Žluč obsahuje žlučové soli, které emulgují lipidy, zatímco slinivka produkuje enzymy, které katabolizují škroby, disacharidy, bílkoviny a tuky. Tyto trávicí šťávy rozkládají částice potravy v chymu na glukózu, triglyceridy a aminokyseliny. Část chemického trávení potravy probíhá ve dvanáctníku. Ve dvanáctníku probíhá také vstřebávání mastných kyselin.

Druhá část tenkého střeva se nazývá jejunum a je znázorněna na obrázku 10. Vstřebávání mastných kyselin probíhá ve dvanáctníku. Zde pokračuje hydrolýza živin, zatímco většina sacharidů a aminokyselin se vstřebává přes střevní sliznici. Většina chemického trávení a vstřebávání živin probíhá v jejunu.

Ileum, rovněž znázorněné na obrázku 10, je poslední částí tenkého střeva a zde se žlučové soli a vitaminy vstřebávají do krevního oběhu. Nestrávená potrava je z ilea posílána peristaltickými pohyby svaloviny do tlustého střeva. Ileum končí a tlusté střevo začíná u ileocékální chlopně. V ileocekální chlopni se nachází vermiformní, „červovitý“ apendix. Slepé střevo člověka nevylučuje žádné enzymy a má nevýznamnou úlohu v imunitě.

Tlusté střevo

Tlusté střevo, znázorněné na obrázku 12, zpětně vstřebává vodu z nestrávené potravy a zpracovává odpadní látky. Lidské tlusté střevo je ve srovnání s tenkým střevem mnohem menší na délku, ale větší v průměru. Má tři části: slepé střevo, tlusté střevo a konečník. Slepé střevo spojuje ileum s tlustým střevem a je přijímacím vakem pro odpadní látky. Tlusté střevo je domovem mnoha bakterií neboli „střevní flóry“, které pomáhají při trávicích procesech. Tlusté střevo lze rozdělit na čtyři oblasti: vzestupné tlusté střevo, příčné tlusté střevo, sestupné tlusté střevo a esovité tlusté střevo. Hlavní funkce tlustého střeva spočívají v odvádění vody a minerálních solí z nestrávené potravy a v ukládání odpadních látek. Masožraví savci mají vzhledem ke své stravě tlusté střevo kratší než býložraví savci.

Řetězec a konečník

Řetězec je koncové zakončení tlustého střeva, jak je znázorněno na obr. 12. Primární úlohou konečníku je uchovávat výkaly až do vyprázdnění. Výkaly jsou při vylučování poháněny pomocí peristaltických pohybů. Konečník je otvor na vzdáleném konci trávicího traktu a je místem výstupu odpadních látek. Vylučování řídí dva svěrače mezi konečníkem a řitním otvorem: vnitřní svěrač je mimovolní a vnější svěrač je volní.

Přídavné orgány

Výše uvedené orgány jsou orgány trávicího traktu, kterými prochází potrava. Přídatné orgány jsou orgány, které přidávají sekrety (enzymy), které katabolizují potravu na živiny. Mezi přídatné orgány patří slinné žlázy, játra, slinivka břišní a žlučník. Játra, slinivka a žlučník jsou regulovány hormony v závislosti na přijaté potravě.

Játra jsou největším vnitřním orgánem člověka a hrají velmi důležitou roli při trávení tuků a detoxikaci krve. Játra produkují žluč, trávicí šťávu, která je nutná pro rozklad tukových složek potravy ve dvanáctníku. Játra také zpracovávají vitaminy a tuky a syntetizují mnoho plazmatických bílkovin.

Slinivka břišní je další důležitou žlázou, která vylučuje trávicí šťávy. Chymus produkovaný ze žaludku je vysoce kyselé povahy; pankreatické šťávy obsahují vysoké množství bikarbonátu, zásady, která kyselý chymus neutralizuje. Kromě toho pankreatické šťávy obsahují velké množství enzymů, které jsou potřebné pro trávení bílkovin a sacharidů.

Žlučník je malý orgán, který pomáhá játrům tím, že ukládá žluč a koncentruje žlučové soli. Když se chymus obsahující mastné kyseliny dostane do dvanáctníku, je žluč vylučována ze žlučníku do dvanáctníku.

Ověřte si, zda jste porozuměli

Odpovězte na níže uvedené otázky, abyste zjistili, jak dobře rozumíte tématům probíraným v předchozí části. Tento krátký kvíz se nezapočítává do vašeho hodnocení v hodině a můžete jej opakovat neomezený početkrát.

Pomocí tohoto kvízu si můžete ověřit své porozumění a rozhodnout se, zda (1) budete předchozí oddíl dále studovat, nebo (2) přejdete k dalšímu oddílu.

.