Cellulär
Smältningen börjar omedelbart i munhålan med både mekanisk och kemisk matsmältning. Den mekaniska matsmältningen i munhålan består av att maten mals till mindre bitar med hjälp av tänderna, en process som kallas masticering. Den kemiska matsmältningen i munnen är mindre men består av salivamylas (ptyalin eller alfa-amylas) och lingual lipas, som båda finns i saliven. Salivamylas är kemiskt identiskt med amylas från bukspottkörteln och smälter stärkelse till maltos och maltotrios och arbetar vid ett optimalt pH på 6,7-7,0. Lingual lipas, som också finns i saliven, hydrolyserar esterbindningarna i triglycerider för att bilda diacylglyceroler och monoacylglyceroler. Efter tillräcklig matsmältning i munhålan sväljs det delvis smälta livsmedlet, eller bolus, in i matstrupen. Ingen matsmältning sker i matstrupen.
Efter passage genom matstrupen kommer bolus in i magsäcken och genomgår mekanisk och kemisk matsmältning. Den mekaniska matsmältningen i magsäcken sker via peristaltiska sammandragningar av den glatta muskulaturen från fundus mot den sammandragna pylorus, så kallad propulsion. När bolusen väl är nära pylorus fungerar antrum för att mala materialet genom kraftiga peristaltiska sammandragningar som tvingar bolusen mot den hårt sammandragna pylorus. Antrums omrörning gör att livsmedelspartiklarna minskar i storlek och kallas för malning. Endast partiklar som är mindre än 2 mm i diameter kan passera genom den sammandragna pylorus till tolvfingertarmen. Resten av bolusen skjuts tillbaka till magsäcken för ytterligare mekanisk och kemisk matsmältning. Denna bakåtriktade förflyttning av bolus från pylorus till magsäckskroppen kallas retropulsion och hjälper också till med den mekaniska matsmältningen. Denna sekvens av framdrivning, malning och retropulsion upprepas tills matpartiklarna är tillräckligt små för att passera genom pylorus till duodenum. Allt syre som inte pressas genom pylorus under den aktiva matsmältningsprocessen sveps så småningom in i tolvfingertarmen genom en avslappnad pylorus genom en serie starka peristaltiska sammandragningar i magsäcken. Denna aktivitet sker under den interdigestiva fasen som kallas migrerande motoriska komplex (MMC) som fungerar för att flytta bolus på ett aboralt sätt för att förhindra stagnation och bakterieansamling.
Det sker en betydande kemisk matsmältning i magsäcken. Det finns två typer av körtlar i magslemhinnan som hjälper till med den kemiska matsmältningen: oxyntiska körtlar och pyloriska körtlar. Oxyntiska körtlar är belägna i magsäckens kropp och innehåller parietalceller och huvudceller. Parietalcellerna utsöndrar saltsyra, koncentrerad till cirka 160 mmol/L och ett pH på 0,8. Den saltsyra som utsöndras av parietalcellerna fyller tre huvudfunktioner: 1) att skapa en fientlig miljö för patogena mikroorganismer som tas in genom munnen, 2) att denaturera proteiner och göra dem mer tillgängliga för enzymatisk nedbrytning av pepsin, och 3) att aktivera zymogenen pepsinogen till dess aktiva form, pepsin. Parietalcellerna utsöndrar också ett ämne som kallas intrinsisk faktor, som är nödvändigt för absorptionen av vitamin B12 i det terminala ileum. Oxyntiska körtlar innehåller också chefsceller som utsöndrar zymogenet pepsinogen. Pepsinogen är en prekursor till det proteolytiska enzymet pepsin och måste aktiveras till pepsin av det sura pH-värdet i magsäcken (under 3,5) eller genom autoaktivering av pepsinet självt. Pepsin kommer sedan att agera på de inre peptidbindningarna i proteiner vid det optimala pH-värdet 2 till 3. Pyloriskörtlarna finns i magsäckens trumma och innehåller slemceller och G-celler. Slemhinnecellerna utsöndrar ett bikarbonatrikt slem på magslemhinnans yta för att skydda den mot magsäckens sura innehåll. G-cellerna utsöndrar gastrin, ett hormon som verkar endokrint för att stimulera parietalcellernas utsöndring av saltsyra. Ingen matsmältning av kolhydrater sker i magsäcken.
Majoriteten av den kemiska matsmältningen sker i tunntarmen. Den smälta chymen från magsäcken passerar genom pylorus och in i tolvfingertarmen. Här blandas chymet med sekret från både bukspottkörteln och tolvfingertarmen. Mekanisk matsmältning kommer fortfarande att ske i mindre omfattning också. Bukspottkörteln producerar många matsmältningsenzymer, bland annat pankreasamylas, pankreaslipas, trypsinogen, chymotrypsinogen, prokarboxypeptidas och proelastas. Dessa enzymer separeras från den sura miljön i magsäcken och fungerar optimalt i den mer basiska miljön i tunntarmen där pH-värdet varierar mellan 6 och 7 på grund av bikarbonat som utsöndras av bukspottkörteln. Amylas från bukspottkörteln, liksom salivamylas, fungerar för att smälta stärkelse till maltos och maltotrios. Bukspottkörtelns lipas, som utsöndras av bukspottkörteln tillsammans med ett viktigt koenzym som kallas colipas, hydrolyserar esterbindningarna i triglycerider för att bilda diacylglyceroler och monoacylglyceroler. Trypsinogen, chymotrypsinogen, prokarboxypeptidas och proelastas är alla föregångare till aktiva peptidaser. Bukspottkörteln utsöndrar inte den aktiva formen av peptidaserna, annars skulle autodigestion kunna uppstå, vilket är fallet vid pankreatit. I stället omvandlas trypsinogen, chymotrypsinogen, prokarboxypeptidas och proelastas till trypsin, chymotrypsin, karboxypeptidas respektive elastas. Denna omvandling sker när enterokinas, ett duodenalt enzym, omvandlar trypsinogen till trypsin. Trypsin kan sedan omvandla chymotrypsinogen, prokarboxypeptidas och proelastas till sina aktiva former. Trypsin, chymotrypsin och elastas är alla endopeptidaser som hydrolyserar inre peptidbindningar i proteiner, medan karboxypeptidaserna är exopeptidaser som hydrolyserar terminala peptidbindningar på proteiner. Dessa zymogener från bukspottkörteln lämnar bukspottkörteln genom den huvudsakliga pankreasgången (Wirsung) och ansluter sig till den gemensamma gallgången och bildar Vatters ampulla och rinner ut i den nedåtgående delen av tolvfingertarmen via den stora papillen i tolvfingertarmen. Den gemensamma gallgången transporterar galla som tillverkats i levern och lagrats i gallblåsan. Gallan innehåller en blandning av gallsalter, kolesterol, fettsyror, bilirubin och elektrolyter som hjälper till att emulgera hydrofoba lipider i tunntarmen, vilket är nödvändigt för att pankreaslipas, som är hydrofilt, ska kunna komma åt och verka.
När man väl befinner sig i tolvfingertarmen kommer det att ske en aktiveringskaskad som börjar med enterokinas som produceras av tolvfingertarmen och som aktiverar trypsinogen till trypsin, och trypsin kommer att aktivera de andra pankreatiska peptidaserna. Det är viktigt att duodenum också bidrar med flera matsmältningsenzymer, t.ex. disackaridaser och dipeptidaser. Bland disackaridaserna finns maltas, laktas och sukras. Maltas klyver den glykosidiska bindningen i maltos och producerar två glukosmonomerer, laktas klyver den glykosidiska bindningen i laktos och producerar glukos och galaktos, och sukras klyver den glykosidiska bindningen i sackaros och producerar glukos och fruktos. Dipeptidas klyver peptidbindningen i dipeptider. Vid denna tidpunkt har munnen, magsäcken och tunntarmen brutit ner fett i form av triglycerider till fettsyror och monoacylglycerol, kolhydrater i form av stärkelse och disackarider till monosackarider och stora proteiner till aminosyror och oligopeptider. Matsmältningsprocessen har alltså omvandlat makronäringsämnen till former som kan absorberas i blodomloppet för kroppsanvändning.