Biology for Majors II

Vertaile ja aseta vastakkain erityyppisiä ruoansulatusjärjestelmiä

Lemmikkieläimet saavat ravintonsa syömällä muita organismeja. Eläimet voidaan luokitella ruokavalionsa mukaan seuraaviin luokkiin: kasvinsyöjät (kasvinsyöjät), lihansyöjät (lihansyöjät) ja ne, jotka syövät sekä kasveja että eläimiä (kaikkiruokaiset). Ravinnossa olevat ravintoaineet ja makromolekyylit eivät ole välittömästi solujen saatavilla. On olemassa useita prosesseja, jotka muokkaavat ravintoa eläimen elimistössä, jotta ravintoaineet ja orgaaniset molekyylit olisivat solujen toiminnan käytettävissä. Kun eläimet ovat kehittyneet muodoltaan ja toiminnaltaan monimutkaisemmiksi, myös niiden ruoansulatusjärjestelmät ovat kehittyneet mukautumaan niiden erilaisiin ravintotarpeisiin.

Oppimistavoitteet

  • Tunnista erilaiset rakenteet, joita kasvinsyöjä- ja petoeläinruokavaliot edellyttävät
  • Vertaile ja aseta vastakkain erityyppisiä ruoansulatusjärjestelmiä
  • Erittele niiden elinten erikoistuneita toimintoja, jotka osallistuvat ruuan käsittelyyn elimistössä

Kasvisyöjät, Lihansyöjät ja kaikkiruokaiset

Herbivorit ovat eläimiä, joiden pääasiallinen ravinnonlähde on kasviperäinen. Esimerkkejä kasvinsyöjistä, kuten kuvassa 1 on esitetty, ovat selkärankaiset, kuten peurat, koalat ja jotkut lintulajit, sekä selkärangattomat, kuten sirkat ja toukat. Näille eläimille on kehittynyt ruoansulatusjärjestelmä, joka pystyy käsittelemään suuria määriä kasviainesta. Kasvinsyöjät voidaan luokitella edelleen frugivoreihin (hedelmäsyöjiin), granivoreihin (siementen syöjiin), nectivoreihin (nektarinsyöjiin) ja foliivoreihin (lehtien syöjiin).

Kuvio 1. Kasvinsyöjät. Kasvinsyöjät, kuten tämä (a) muulipeura ja (b) monarkki-toukka, syövät pääasiassa kasviainesta. (luotto a: Bill Ebbesenin työn muokkaus; luotto b: Doug Bowmanin työn muokkaus)

Karnivorit ovat eläimiä, jotka syövät muita eläimiä. Sana lihansyöjä on peräisin latinasta ja tarkoittaa kirjaimellisesti ”lihansyöjää”. Kuvassa 2a esitetyt luonnonvaraiset kissat, kuten leijonat, ja tiikerit ovat esimerkkejä selkärankaisista lihansyöjistä, kuten myös käärmeet ja hait, kun taas selkärangattomiin lihansyöjiin kuuluvat meritähdet, hämähäkit ja leppäkertut, jotka on esitetty kuvassa 2b. Pakolliset lihansyöjät ovat eläimiä, jotka saavat ravintonsa yksinomaan eläinten lihasta; esimerkkejä pakollisista lihansyöjistä ovat kissojen heimoon kuuluvat eläimet, kuten leijonat ja gepardit. Fakultatiivisia lihansyöjiä ovat ne, jotka syövät eläinravinnon lisäksi myös muuta kuin eläinperäistä ravintoa. Huomaa, että ei ole olemassa selkeää rajaa, joka erottaa fakultatiiviset lihansyöjät kaikkiruokaisista; koirat katsottaisiin fakultatiivisiksi lihansyöjiksi.

Kuvio 2. Fakultatiiviset lihansyöjät. Lihansyöjät, kuten (a) leijona, syövät pääasiassa lihaa. Myös (b) leppäkerttu on lihansyöjä, joka syö pieniä hyönteisiä eli kirvoja. (luotto a: Kevin Pluckin työn muokkaus; luotto b: Jon Sullivanin työn muokkaus)

Omnivorit ovat eläimiä, jotka syövät sekä kasvi- että eläinperäistä ravintoa. Latinan kielessä kaikkiruokainen tarkoittaa kaikkea syövää. Ihmiset, karhut (kuvassa 3a) ja kanat ovat esimerkkejä selkärankaisista kaikkiruokaisista; selkärangattomiin kaikkiruokaisiin kuuluvat torakat ja ravut (kuvassa 3b).

Kuva 3. Kaikkiruokaiset, kuten (a) karhu ja (b) rapu, syövät sekä kasvi- että eläinperäistä ravintoa. (luotto a: Dave Menken työn muokkaus; luotto b: Jon Sullivanin työn muokkaus)

Selkärangattomien ruoansulatusjärjestelmät

Lemmikkieläimillä on kehittynyt erityyppisiä ruuansulatusjärjestelmiä, jotka avustavat niiden nauttimien erilaisten ravintoaineiden sulattamista. Yksinkertaisin esimerkki on ruoansulatuskanava, ja sitä esiintyy eliöillä, joilla on vain yksi aukko ruoansulatusta varten. Platyhelminthes (litteät madot), Ctenophora (kampahyytelöt) ja Cnidaria (korallit, meduusat ja merianemonit) käyttävät tällaista ruoansulatuskanavaa. Ruoansulatuskanavat, kuten kuvassa 4a on esitetty, ovat tyypillisesti sokea putki tai ontelo, jossa on vain yksi aukko, ”suu”, joka toimii myös ”peräaukkona”. Nautittu aines kulkeutuu suuhun ja kulkee onttoon, putkimaiseen onteloon. Ontelon sisällä olevat solut erittävät ruoansulatusentsyymejä, jotka hajottavat ruoan. Ruokahiukkaset nielevät ruoansulatuskanavan onteloa reunustavat solut.

Kuvassa 4b esitetty ruuansulatuskanava on kehittyneempi järjestelmä: se koostuu yhdestä putkesta, jonka toisessa päässä on suu ja toisessa peräaukko. Maamadot ovat esimerkki eläimestä, jolla on ruuansulatuskanava. Kun ruoka on nautittu suun kautta, se kulkee ruokatorven läpi ja varastoituu elimeen, jota kutsutaan viljaksi; sitten se kulkeutuu mahalaukkuun, jossa se jauhetaan ja sulatetaan. Mahalaukusta ruoka kulkee suoliston läpi, ravintoaineet imeytyvät, ja jätteet poistuvat ulosteina, joita kutsutaan heitteiksi, peräaukon kautta.

Kuvio 4. Ruuansulatus. (a) Ruoansulatuskanavassa on yksi aukko, jonka kautta ruoka nautitaan ja jätteet erittyvät, kuten tässä hydrassa ja tässä meduusan meduusassa on esitetty. (b) Ruuansulatuskanavassa on kaksi aukkoa: suu ravinnon nauttimista varten ja peräaukko jätteiden poistamista varten, kuten tässä sukkulamadossa on esitetty.

Vertebraattien ruoansulatusjärjestelmät

Vertebraattien ruoansulatusjärjestelmät ovat kehittyneet monimutkaisemmiksi, jotta ne ovat sopeutuneet ravintotarpeisiinsa. Joillakin eläimillä on yksi mahalaukku, kun taas toisilla on monikammioinen mahalaukku. Linnut ovat kehittäneet ruoansulatusjärjestelmän, joka on sopeutunut syömään pureskelematonta ruokaa.

Monogastrinen: Yksikammioinen vatsa

Kuten sana monogastrinen antaa ymmärtää, tämäntyyppinen ruoansulatusjärjestelmä koostuu yhdestä (”mono”) mahakammiosta (”gastric”). Ihmisillä ja monilla eläimillä on monogastrinen ruoansulatusjärjestelmä, kuten kuvissa 5a ja 5b on esitetty. Ruoansulatusprosessi alkaa suusta ja ruoan ottamisesta. Hampailla on tärkeä rooli pureskelussa eli ruoan fyysisessä pilkkomisessa pienemmiksi hiukkasiksi. Syljessä olevat entsyymit alkavat myös hajottaa ruokaa kemiallisesti. Ruokatorvi on pitkä putki, joka yhdistää suun ja mahalaukun. Ruokatorven lihakset työntävät ruokaa kohti mahalaukkua peristaltiikan eli aaltomaisen sileän lihaksen supistumisen avulla. Jotta entsyymien toiminta mahalaukussa nopeutuisi, mahalaukku on erittäin hapan ympäristö, jonka pH on 1,5 ja 2,5 välillä. Mahanesteet, jotka sisältävät mahalaukun entsyymejä, vaikuttavat ruokahiukkasiin ja jatkavat ruoansulatusprosessia. Ruoan hajoaminen jatkuu edelleen ohutsuolessa, jossa maksan, ohutsuolen ja haiman tuottamat entsyymit jatkavat ruoansulatusprosessia. Ravintoaineet imeytyvät verenkiertoon ohutsuolen seinämiä reunustavien epiteelisolujen läpi. Jätemateriaali kulkeutuu edelleen paksusuoleen, jossa vesi imeytyy ja kuivempi jätemateriaali tiivistyy ulosteeksi; se varastoituu, kunnes se erittyy peräsuolen kautta.

Kuvio 5. Paksusuoli. (a) Ihmisillä ja kasvinsyöjillä, kuten (b) kanilla, on monogastrinen ruoansulatusjärjestelmä. Kanin ohutsuoli ja paksusuoli ovat kuitenkin suurentuneet, jotta kasviperäisen aineksen sulattamiseen jää enemmän aikaa. Suurentunut elin tarjoaa enemmän pinta-alaa ravintoaineiden imeytymiselle. Kanit sulattavat ruokansa kahdesti: kun ruoka kulkee ensimmäisen kerran ruoansulatuskanavan läpi, se kerääntyy umpisuolessa ja kulkeutuu sitten pehmeinä ulosteina, joita kutsutaan cecotrofeiksi. Kani sulattaa nämä cecotrofit uudelleen sulattaakseen ne edelleen.

Lintu

Linnuilla on erityisiä haasteita ravinnon saannissa. Niillä ei ole hampaita, joten niiden ruoansulatusjärjestelmän, joka on esitetty kuvassa 6, on kyettävä käsittelemään pureskelematonta ruokaa. Linnut ovat kehittäneet erilaisia nokkatyyppejä, jotka heijastavat niiden ruokavalion suurta monimuotoisuutta, joka vaihtelee siemenistä ja hyönteisistä hedelmiin ja pähkinöihin. Koska useimmat linnut lentävät, niiden aineenvaihduntanopeus on korkea, jotta ne voivat käsitellä ruokaa tehokkaasti ja pitää ruumiinpainonsa alhaisena. Lintujen vatsassa on kaksi kammiota: proventriculus, jossa tuotetaan mahamehua ruoan sulattamiseksi ennen sen joutumista vatsaan, ja gizzard, jossa ruoka varastoidaan, liotetaan ja jauhetaan mekaanisesti. Sulamaton aines muodostaa ruokapellettejä, jotka joskus oksennetaan takaisin. Suurin osa kemiallisesta ruoansulatuksesta ja imeytymisestä tapahtuu suolistossa, ja jätteet erittyvät kloaakin kautta.

Kuva 6. Kemiallinen ruoansulatus. Lintujen ruokatorvessa on pussi, jota kutsutaan satoksi ja johon ruoka varastoituu.

Lintujen ruoansulatuskanavassa ruoka kulkeutuu satokselta ensimmäiseen kahdesta mahalaukusta, jota kutsutaan proventrikulaariksi ja joka sisältää ruoansulatuskanavan mehuja, jotka hajottavat ruokaa. Proventriculuksesta ruoka kulkeutuu toiseen mahalaukkuun, jota kutsutaan gizzardiksi ja joka jauhaa ruokaa. Jotkut linnut nielevät kiviä tai hiekkaa, jotka varastoidaan mahalaukkuun ja jotka auttavat jauhamisprosessia. Linnuilla ei ole erillisiä aukkoja virtsan ja ulosteen erittämistä varten. Sen sijaan munuaisista peräisin oleva virtsahappo erittyy paksusuoleen ja yhdistyy ruoansulatuksen jätteisiin. Tämä jäte erittyy kloakaksi kutsutun aukon kautta.

Lintujen sopeutuminen

Linnuilla on erittäin tehokas, yksinkertaistettu ruoansulatusjärjestelmä. Viimeaikaiset fossiiliset todisteet ovat osoittaneet, että lintujen evolutiiviselle erkaantumiselle muista maaeläimistä oli ominaista ruoansulatusjärjestelmän virtaviivaistaminen ja yksinkertaistaminen. Toisin kuin monilla muilla eläimillä, linnuilla ei ole hampaita ruoan pureskelemiseksi. Huulten sijasta niillä on terävät, teräväkärkiset nokat. Lintujen sarvipäinen nokka, leukojen puuttuminen ja pienempi kieli voidaan jäljittää niiden dinosaurusten esi-isiin. Näiden muutosten syntyminen näyttää ajoittuvan samaan aikaan, kun siemenet otettiin lintujen ruokavalioon. Siemeniä syövien lintujen nokka on muotoiltu siemeniin tarttumista varten, ja kaksiosastoinen vatsa mahdollistaa tehtävien siirtämisen. Koska lintujen on pysyttävä kevyinä voidakseen lentää, niiden aineenvaihduntanopeus on hyvin korkea, mikä tarkoittaa, että ne sulattavat ruokansa hyvin nopeasti ja joutuvat syömään usein. Toisin kuin märehtijöillä, joilla kasviperäisen aineksen sulattaminen kestää hyvin kauan.

Märehtijät

Märehtijät ovat pääasiassa kasvinsyöjiä, kuten lehmiä, lampaita ja vuohia, joiden koko ruokavalio koostuu suurten karkearehu- tai kuitumäärien syömisestä. Niille on kehittynyt ruoansulatusjärjestelmä, joka auttaa niitä sulattamaan valtavia määriä selluloosaa. Mielenkiintoinen piirre märehtijöiden suussa on se, että niillä ei ole yläetuhampaita. Ne käyttävät alempia hampaitaan, kieltään ja huuliaan ruuan repimiseen ja pureskeluun. Suusta ruoka kulkeutuu ruokatorveen ja edelleen mahalaukkuun.

Märehtijöiden mahalaukku on monikammioinen elin, joka auttaa sulattamaan suuren määrän kasviainesta, kuten kuvassa 7 on esitetty. Mahalaukun neljää osastoa kutsutaan nimillä rumen, reticulum, omasum ja abomasum. Näissä kammioissa on monia mikrobeja, jotka hajottavat selluloosaa ja fermentoivat nautittua ravintoa. Mahalaukku on ”varsinainen” mahalaukku, ja se vastaa monogastrisen mahalaukun kammiota, jossa mahanesteet erittyvät. Neliosastoinen mahakammio tarjoaa märehtijöille suuremman tilan ja tarvittavan mikrobituen kasviperäisen aineksen pilkkomiseen. Käymisprosessi tuottaa mahakammiossa suuria määriä kaasua, joka on poistettava. Kuten muillakin eläimillä, ohutsuolella on tärkeä rooli ravintoaineiden imeytymisessä, ja paksusuoli auttaa jätteiden poistamisessa.

Kuvio 7. Märehtijät. Märehtijöillä, kuten vuohilla ja lehmillä, on neljä mahaa. Kahdessa ensimmäisessä mahassa, pötsissä ja verkkomahassa, on prokaryootteja ja alkueläimiä, jotka pystyvät sulattamaan selluloosakuitua. Märehtijä röyhtäisee märehtijöiden suoliston, pureskelee sen ja nielaisee sen kolmanteen mahalaukkuun, omasumiin, joka poistaa veden. Sen jälkeen sorkka siirtyy neljänteen mahalaukkuun, abomasumiin, jossa se sulatetaan märehtijän tuottamien entsyymien avulla.

Pseudomärehtijät

Jotkut eläimet, kuten kamelit ja alpakat, ovat pseudomärehtijöitä. Ne syövät paljon kasviainesta ja karkearehua. Kasvimateriaalin sulattaminen ei ole helppoa, koska kasvien soluseinät sisältävät polymeeristä sokerimolekyyliä, selluloosaa. Näiden eläinten ruoansulatusentsyymit eivät pysty hajottamaan selluloosaa, mutta ruoansulatusjärjestelmässä olevat mikro-organismit pystyvät siihen. Siksi ruoansulatusjärjestelmän on pystyttävä käsittelemään suuria määriä karkearehua ja hajottamaan selluloosa. Pseudomärehtijöiden ruoansulatusjärjestelmässä on kolmikammioinen mahalaukku. Niiden paksusuoli – paksusuolen alussa oleva pussimainen elin, joka sisältää monia kasviperäisen aineksen pilkkomiseen tarvittavia mikro-organismeja – on kuitenkin suuri, ja siellä karkearehu fermentoituu ja pilkkoutuu. Näillä eläimillä ei ole pötsiä, mutta niillä on omasum, abomasum ja retikulum.

Ruuansulatuselimistön osat

Selkärankaisten ruoansulatuselimistö on suunniteltu helpottamaan ravintoaineksen muuntamista ravintoaineiksi, jotka ylläpitävät eliöitä.

Suuontelo

Suuontelo eli suu on kohta, josta ruoka pääsee ruoansulatuselimistön sisään, ja se on havainnollistettuna kuvassa 8. Nautittu ruoka hajotetaan pienemmiksi hiukkasiksi pureskelemalla eli hampaiden pureskelulla. Kaikilla nisäkkäillä on hampaat ja ne voivat pureskella ruokansa.

Kuva 8. Ruoan sulatus alkaa (a) suuontelosta. Ruoka pureskellaan hampaiden avulla ja kostutetaan (b) sylkirauhasista erittyvällä syljellä. Syljen entsyymit alkavat sulattaa tärkkelystä ja rasvoja. Kielen avulla syntynyt bolus siirretään ruokatorveen nielemällä. (luotto: National Cancer Instituten työn muokkaus)

Ruuansulatuksen laaja kemiallinen prosessi alkaa suussa. Kun ruokaa pureskellaan, sylkirauhasten tuottama sylki sekoittuu ruokaan. Sylki on vesipitoinen aine, jota syntyy monien eläinten suussa. Sylkeä erittää kolme päärauhasta: korvasylkirauhanen, nielurisojen alapuolinen rauhanen ja kieliluun alapuolinen rauhanen. Sylki sisältää limaa, joka kostuttaa ruokaa ja puskuroi ruoan pH:ta. Sylki sisältää myös immunoglobuliineja ja lysotsyymejä, joilla on antibakteerinen vaikutus ja jotka vähentävät hampaiden reikiintymistä estämällä joidenkin bakteerien kasvua.

Sylki sisältää myös sylkiamylaasi-nimistä entsyymiä, joka aloittaa prosessin, jossa ruoan sisältämä tärkkelys muutetaan maltoosiksi kutsutuksi disakkaridiksi. Toista entsyymiä nimeltä lipaasi tuottavat kielen solut. Lipaasit ovat entsyymien luokka, joka voi hajottaa triglyseridejä. Kielen lipaasi aloittaa ruoan rasvakomponenttien hajottamisen.

Hampaiden ja syljen aikaansaama pureskelu ja kostutus valmistavat ruoan bolukseksi kutsutuksi massaksi nielemistä varten. Kieli auttaa nielemisessä-siirtämällä boluksen suusta nieluun. Nielu avautuu kahteen käytävään: henkitorveen, joka johtaa keuhkoihin, ja ruokatorveen, joka johtaa vatsaan. Henkitorvessa on glottis-niminen aukko, jota peittää epiglottis-niminen rustomainen läppä. Nielemisen yhteydessä epiglottis sulkee glottiksen, jolloin ruoka kulkeutuu ruokatorveen eikä henkitorveen. Tämän järjestelyn ansiosta ruoka pysyy poissa henkitorvesta.

Esofagus

Kuva 9. Ruokatorvi siirtää ruokaa suusta mahalaukkuun peristalttisten liikkeiden avulla.

Ruokatorvi on putkimainen elin, joka yhdistää suun ja mahalaukun. Pureskeltu ja pehmennyt ruoka kulkee ruokatorven läpi nielemisen jälkeen. Ruokatorven sileät lihakset tekevät peristaltiikaksi kutsuttuja aaltomaisia liikkeitä, jotka työntävät ruokaa kohti mahalaukkua, kuten kuvassa 9 on esitetty. Peristaltiikka-aalto on yksisuuntainen – se siirtää ruokaa suusta mahalaukkuun, eikä käänteinen liike ole mahdollista. Ruokatorven peristalttinen liike on tahaton refleksi; se tapahtuu vasteena nielemiselle.

Rengasmainen lihas, jota kutsutaan sulkijalihakseksi, muodostaa venttiilejä ruoansulatuskanavassa. Ruokatorven sulkijalihas sijaitsee ruokatorven mahalaukun puoleisessa päässä. Vastauksena nielemiseen ja ruokaboluksen aiheuttamaan paineeseen tämä sulkijalihas aukeaa, ja bolus pääsee mahalaukkuun. Kun nielemistä ei tapahdu, sulkijalihas on kiinni ja estää mahalaukun sisällön kulkeutumisen ruokatorvea ylöspäin. Monilla eläimillä on varsinainen sulkijalihas, mutta ihmisellä ei ole varsinaista sulkijalihasta, vaan ruokatorvi pysyy kiinni, kun nielemistä ei tapahdu. Happorefluksi eli ”närästys” syntyy, kun happamat ruoansulatusnesteet karkaavat ruokatorveen.

Maha

Suuri osa ruoansulatuksesta tapahtuu mahalaukussa, joka on esitetty kuvassa 10. Mahalaukku on pussimainen elin, joka erittää mahalaukun ruoansulatusnesteitä. Mahalaukun pH on välillä 1,5-2,5. Tätä erittäin hapanta ympäristöä tarvitaan ruoan kemialliseen hajoamiseen ja ravintoaineiden irrottamiseen. Tyhjänä mahalaukku on melko pieni elin, mutta se voi laajentua jopa 20-kertaiseksi, kun se täyttyy ruoalla. Tämä ominaisuus on erityisen hyödyllinen eläimille, joiden on syötävä silloin, kun ruokaa on saatavilla.

Kuvio 10. Mahalaukun koko. Ihmisen vatsassa on erittäin hapan ympäristö, jossa suurin osa proteiinista sulatetaan. (luotto: Mariana Ruiz Villarealin työn muokkaus)

Harjoituskysymys

Mikä seuraavista ruuansulatuselimistöä koskevista väittämistä on väärä?

  1. Kyymi on ruuan ja ruuansulatuskanavan mehujen seos, joka syntyy mahalaukussa.
  2. Ruoka kulkeutuu paksusuoleen ensin ennen ohutsuolta.
  3. Piensuolistossa sima sekoittuu sappeen, joka emulgoi rasvat.
  4. Maha on erotettu ohutsuolesta pylorisen sulkijalihaksen avulla.
Näytä vastaus

Väite b pitää paikkansa.

Mahalaukussa tapahtuu myös proteiinien pääasiallinen ruuansulatus muilla eläimillä kuin märehtijöillä. Proteiinien ruoansulatusta välittää mahalaukun kammiossa oleva entsyymi nimeltä pepsiini. Pepsiiniä erittyy mahalaukun pääsoluista inaktiivisessa muodossa, jota kutsutaan pepsinogeeniksi. Pepsiini katkaisee peptidisidoksia ja pilkkoo proteiineja pienemmiksi polypeptideiksi; se myös auttaa aktivoimaan lisää pepsinogeeniä, mikä käynnistää positiivisen palautemekanismin, joka tuottaa lisää pepsiiniä. Toinen solutyyppi – parietaalisolut – erittää vety- ja kloridi-ioneja, jotka yhdistyvät luumenissa muodostaen suolahappoa, joka on mahalaukun mehujen ensisijainen hapan komponentti. Suolahappo auttaa muuttamaan inaktiivisen pepsinogeenin pepsiiniksi. Erittäin hapan ympäristö tappaa myös monia elintarvikkeessa olevia mikro-organismeja ja yhdessä pepsiini-entsyymin vaikutuksen kanssa johtaa elintarvikkeessa olevan proteiinin hydrolyysiin. Kemiallinen ruoansulatus helpottuu mahalaukun sekoittavan toiminnan ansiosta. Sileiden lihasten supistuminen ja rentoutuminen sekoittaa mahalaukun sisällön noin 20 minuutin välein. Osittain sulatettua ruokaa ja mahanesteen seosta kutsutaan sappinesteeksi. Maha kulkeutuu mahalaukusta ohutsuoleen. Ohutsuolessa tapahtuu edelleen proteiinien pilkkoutuminen. Mahalaukun tyhjeneminen tapahtuu kahdesta kuuteen tunnin kuluessa aterian jälkeen. Ohutsuoleen vapautuu kerrallaan vain pieni määrä limaa. Liman liikkumista mahalaukusta ohutsuoleen säätelee pylorinen sulkijalihas.

Valkuaisaineita ja joitakin rasvoja pilkottaessa mahalaukun limakalvoa on suojattava pepsiinin pilkkomiselta. Kun kuvataan, miten mahalaukun limakalvoa suojataan, on otettava huomioon kaksi seikkaa. Ensinnäkin, kuten aiemmin mainittiin, entsyymi pepsiini syntetisoidaan inaktiivisessa muodossa. Tämä suojaa pääsoluja, koska pepsinogeenillä ei ole samaa entsyymitoimintaa kuin pepsiinillä. Toiseksi mahalaukussa on paksu limakalvo, joka suojaa alla olevaa kudosta ruoansulatusmehujen vaikutukselta. Kun tämä limakalvo repeää, mahalaukkuun voi muodostua haavaumia. Haavaumat ovat bakteerien (Helicobacter pylori) aiheuttamia avoimia haavoja elimessä tai sen päällä, kun limakalvo repeytyy eikä se pysty paranemaan.

Piensuoli

Myymi siirtyy mahalaukusta ohutsuoleen. Ohutsuoli on elin, jossa proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien ruoansulatus saatetaan loppuun. Ohutsuoli on pitkä putkimainen elin, jonka pinta on voimakkaasti poimuuntunut ja jossa on sormimaisia ulokkeita, joita kutsutaan villiiksi. Kunkin villuksen apikaalipinnalla on monia mikroskooppisia ulokkeita, joita kutsutaan mikrovilluksiksi. Nämä rakenteet, jotka on esitetty kuvassa 11, ovat lumen puolella epiteelisolujen vuorattuja ja mahdollistavat ravintoaineiden imeytymisen sulatetusta ruoasta ja imeytymisen verenkiertoon toisella puolella. Villien ja mikrovillien lukuisat poimut kasvattavat suolen pinta-alaa ja lisäävät ravintoaineiden imeytymisen tehokkuutta. Imeytyneet ravintoaineet kulkeutuvat veressä maksan porttilaskimoon, joka johtaa maksaan. Siellä maksa säätelee ravintoaineiden jakautumista muualle elimistöön ja poistaa myrkylliset aineet, kuten lääkkeet, alkoholin ja jotkin taudinaiheuttajat.

Kuva 11. Maksa säätelee ravintoaineiden jakautumista muualle elimistöön. Villit ovat ohutsuolen limakalvon poimuja, jotka lisäävät pinta-alaa helpottaakseen ravintoaineiden imeytymistä.

Harjoituskysymys

Mikä seuraavista ohutsuolta koskevista väittämistä on väärä?

  1. Piensuolen limakalvoa reunustavilla soluilla on mikrovillit, pienet ulokkeet, jotka suurentavat pinta-aluettaan ja avustavat ravinnon imeytymistä.
  2. Hienosuolen sisäpuolella on monia poimuja, joita kutsutaan villiiksi.
  3. Mikrovilliä reunustavat verisuonet sekä imusuonet.
  4. Hienosuolen sisäpuolta kutsutaan luumeniksi.
Näytä vastaus

Väite c on väärä.

Ihmisen ohutsuoli on yli 6 metriä pitkä ja se jakautuu kolmeen osaan: pohjukaissuoleen, pohjukaissuoleen ja pohjukaissuoliin. Ohutsuolen ”C:n muotoista”, kiinteää osaa kutsutaan pohjukaissuoleksi, ja se on esitetty kuvassa 10. Pohjukaissuoli on erotettu mahalaukusta pylorisen sulkijalihaksen avulla, joka avautuu, jotta liemi voi siirtyä mahalaukusta pohjukaissuoleen. Pohjukaissuolessa sappineste sekoittuu haimamehujen kanssa emäksiseen liuokseen, jossa on runsaasti bikarbonaattia, joka neutraloi sappinesteen happamuuden ja toimii puskurina. Haimamehu sisältää myös useita ruoansulatusentsyymejä. Haimasta, maksasta ja sappirakosta sekä itse suolen seinämän rauhassoluista peräisin olevat ruoansulatusmehut kulkeutuvat pohjukaissuoleen. Sappea tuotetaan maksassa ja varastoidaan ja tiivistetään sappirakkoon. Sappi sisältää sappisuoloja, jotka emulgoivat lipidit, kun taas haima tuottaa entsyymejä, jotka kataboloivat tärkkelystä, disakkarideja, proteiineja ja rasvoja. Nämä ruoansulatusmehut hajottavat sappinesteessä olevat ruokahiukkaset glukoosiksi, triglyserideiksi ja aminohapoiksi. Osa ruoan kemiallisesta ruoansulatuksesta tapahtuu pohjukaissuolessa. Myös rasvahappojen imeytyminen tapahtuu pohjukaissuolessa.

Ohutsuolen toista osaa kutsutaan jejunumiksi, joka näkyy kuvassa 10. Täällä ravintoaineiden hydrolyysi jatkuu, kun taas suurin osa hiilihydraateista ja aminohapoista imeytyy suolen limakalvon läpi. Suurin osa kemiallisesta ruoansulatuksesta ja ravintoaineiden imeytymisestä tapahtuu jejunumissa.

Kuvassa 10 myös esitetty ileum on ohutsuolen viimeinen osa, ja täällä sappisuolat ja vitamiinit imeytyvät verenkiertoon. Sulamaton ruoka lähetetään ileumista lihaksen peristalttisten liikkeiden avulla paksusuoleen. Ileum päättyy ja paksusuoli alkaa ileo-cecal-venttiilistä. Ileocecal-venttiilin kohdalla sijaitsee vermiforminen, ”matomainen” umpilisäke. Ihmisen umpilisäke ei eritä entsyymejä, ja sillä on merkityksetön rooli immuniteetissa.

Paksusuoli

Kuvio 12. Paksusuoli. Paksusuoli imee uudelleen vettä sulamattomasta ruoasta ja varastoi jätemateriaalia, kunnes se poistuu.

Kuvassa 12 esitetty paksusuoli imee uudelleen vettä sulamattomasta ruoka-aineesta ja käsittelee jätemateriaalia. Ihmisen paksusuoli on pituudeltaan paljon pienempi kuin ohutsuoli, mutta halkaisijaltaan suurempi. Siinä on kolme osaa: paksusuoli, paksusuoli ja peräsuoli. Cecum yhdistää ileumin paksusuolen paksusuolen kanssa, ja se on jätteiden vastaanottopussi. Paksusuolessa asuu monia bakteereja eli ”suolistoflooraa”, jotka auttavat ruoansulatusprosesseissa. Paksusuoli voidaan jakaa neljään alueeseen, jotka ovat nouseva paksusuoli, poikittainen paksusuoli, laskeva paksusuoli ja sigmasuoli. Paksusuolen päätehtävät ovat veden ja mineraalisuolojen poistaminen sulamattomasta ruoasta sekä jätteiden varastointi. Lihansyöjänisillä nisäkkäillä on ruokavalionsa vuoksi lyhyempi paksusuoli kuin kasvinsyöjänisillä nisäkkäillä.

Paksusuoli ja peräaukko

Paksusuoli on paksusuolen päätepiste, kuten kuvassa 12 on esitetty. Peräsuolen ensisijainen tehtävä on varastoida ulostetta ulostamiseen asti. Ulosteet etenevät peristalttisten liikkeiden avulla ulostamisen aikana. Peräaukko on aukko ruoansulatuskanavan loppupäässä, ja se on ulosteen poistumiskohta. Kaksi sulkijalihasta peräsuolen ja peräaukon välissä kontrolloi ulostamista: sisempi sulkijalihas on tahaton ja ulompi sulkijalihas on tahdonalainen.

Aksessoriset elimet

Yllä käsitellyt elimet ovat ruoansulatuskanavan elimiä, joiden kautta ruoka kulkee. Apuelimet ovat elimiä, jotka lisäävät eritteitä (entsyymejä), jotka kataboloivat ruokaa ravintoaineiksi. Apuelimiin kuuluvat sylkirauhaset, maksa, haima ja sappirakko. Maksaa, haimaa ja sappirakkoa säätelevät hormonit vastauksena kulutettuun ruokaan.

Maksa on ihmisen suurin sisäelin, ja sillä on erittäin tärkeä rooli rasvojen sulatuksessa ja veren puhdistamisessa. Maksa tuottaa sapen, ruoansulatusmehun, jota tarvitaan pohjukaissuolessa olevan ruoan rasvaisten komponenttien hajottamiseen. Maksa myös käsittelee vitamiineja ja rasvoja ja syntetisoi monia plasman proteiineja.

Haima on toinen tärkeä rauhanen, joka erittää ruoansulatusnesteitä. Mahalaukun tuottama liemi on luonteeltaan erittäin hapanta; haimanesteet sisältävät runsaasti bikarbonaattia, emäksistä ainetta, joka neutraloi happaman liemen. Lisäksi haimamehut sisältävät runsaasti erilaisia entsyymejä, joita tarvitaan proteiinien ja hiilihydraattien sulatuksessa.

Sappirakko on pieni elin, joka auttaa maksaa varastoimalla sappea ja keskittämällä sappisuoloja. Kun rasvahappoja sisältävä liemi tulee pohjukaissuoleen, sappea erittyy sappirakosta pohjukaissuoleen.

Yhteenveto: Ruoansulatuselimistön osat

Monet elimet toimivat yhdessä ruoan sulattamiseksi ja ravintoaineiden imeyttämiseksi. Suu on nielemiskohta ja paikka, jossa sekä mekaaninen että kemiallinen ruoan hajoaminen alkaa. Sylki sisältää amylaasi-nimistä entsyymiä, joka hajottaa hiilihydraatteja. Ruokabolus kulkee ruokatorven kautta peristalttisten liikkeiden avulla mahalaukkuun. Mahalaukun ympäristö on erittäin hapan. Pepsiini-niminen entsyymi pilkkoo proteiineja mahalaukussa. Lisäsulatus ja imeytyminen tapahtuvat ohutsuolessa. Paksusuoli imee uudelleen vettä sulamattomasta ruoasta ja varastoi jätteitä poistumiseen asti.

Tarkista ymmärryksesi

Vastaamalla alla olevaan kysymykseen (kysymyksiin) näet, kuinka hyvin ymmärrät edellisessä osiossa käsitellyt aiheet. Tätä lyhyttä tietovisaa ei lasketa kurssin arvosanaan, ja voit suorittaa sen uudelleen rajoittamattoman määrän kertoja.

Käytä tätä tietovisaa tarkistaaksesi ymmärryksesi ja päättäessäsi, (1) opiskeletko edellistä jaksoa tarkemmin vai (2) siirrytkö seuraavaan jaksoon.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.