Tápanyagfelvétel
Energetikai szempontból az élőlények két nagyobb csoportra oszthatóak. A fototróf élőlények a környezetből felvett fizikai energia, a nap fénysugárzása terhére szintetizálnak szerves vegyületeket. A kemotróf élőlények (közöttük az ember) a fototróf élőlények által szintetizált szerves vegyületek lebontásakor felszabaduló energiát használják fel energiaigényes folyamataikhoz.
Az ember heterotróf (mindenevő) élőlényként a táplálékban rejlő kémiai energiát (amelyhez az emésztés és lebontó anyagcsere-folyamatok segítségével jut) hasznosítani képes.
- A tápanyagok a táplálék azon összetevői, amelyek a növekedéshez és az életműködéshez szükségesek.
Az emberi szervezet számára nélkülözhetetlen tápanyagokat két fő csoportra osztjuk. Az energiát szolgáltató kalorigén (szénhidrátok, zsírok, fehérjék), és az energiát nem szolgáltató non kalorigén (víz, vitaminok, ásványi sók) tápanyagokra.
A táplálkozás szervrendszere
A táplálkozás szervrendszerét hasonló felépítésű (kívülről savós hártya, izomzat, kötőszövet, belül pedig – általában redős – nyálkahártya alkotja) zsigeri szervek építik fel.
Három szakaszra osztható:
- előbél: szájüreg, garat, nyelőcső és gyomor
- középbél: vékonybél
- utóbél: vakbél, vastagbél és végbél
A tápcsatornához mirigyek csatlakoznak. A három pár nyálmirigy (a fültő mirigy, az állkapocs alatti mirigy és az áll alatti mirigy), a hasnyálmirigy és a máj a megtermelt emésztőnedvüket kivezető csöveiken át a tápcsatornába ürítik.
A tápcsatorna felépítése és működése
A táplálék a szájon keresztül kerül a szervezetbe, ott a fogak által a darabolása zajlik. A nyálmirigyek terméke, a nyál emésztőenzimet tartalmaz, mely a szénhidrátok emésztését kezdi meg. Ragasztószerű állaga a falatképzésben segít. A nyál ezen kívül antibakteriális vegyületeket is tartalmaz, ami a szájba került kórokozók egy részét képes elpusztítani.
A tápcsatorna következő szakaszán, a garatban a levegő és a táplálék útja kereszteződik. Nyeléskor, feltétlen reflexfolyamatok segítségével, záródik a légcső, így a táplálék csak a nyelőcső felé haladhat.
- A nyelés megkezdése akaratlagos folyamat, de a falat nyelőcsövön keresztülhaladása a gyomorig már automatikus.
A gyomorban, az ott található enzim hatására kezdődik meg a fehérjebontás. Bizonyos anyagok (víz, alkohol, gyógyszerek) képesek a gyomorfalon keresztül felszívódni, a táplálék nagy része azonban továbbhalad a vékonybél (illetve a vékonybél első, ívesen görbülő része, a patkóbél) felé.
- A gyomor alsó szakaszán időszakosan egy kontrakciós hullám fut végig, ezen hullámok sorozata a gyomorperisztaltika, melynek feladata a táplálék őrlése és továbbítása a patkóbél felé. A táplálék csak akkor kerülhet a patkóbélbe, ha a táplálékszemcsék átmérője legfeljebb 1mm.
A vékonybélben zajlik a táplálék emésztésének és felszívódásának jelentős része.
- A patkóbélbe nyílik az egyik legfontosabb emésztőmirigy, a hasnyálmirigy (pancreas) kivezetőcsöve. Váladéka, a hasnyál szénhidrátbontó (amiláz), zsírbontó (lipáz) és fehérjebontó (tripszin) enzimeket egyaránt tartalmaz. A vékonybél falában található mirigyek szintén mindhárom tápanyag emésztésére alkalmas enzimeket tartalmazzák.
A máj által termelt epe is a patkóbélbe ürül. Feladata a zsírok emulgeálása (nagy zsírcseppekből kicsiket készít), ezzel növelve a felületet az emésztőenzimek számára, amelyen hatásukat kifejthetik.
A vastagbélben emésztés már nem történik, főként a víz és ásványi sók felszívódása zajlik.
Az epitéliumon (két, egymástól elkülönülő ion- és folyadéktartalmú teret elhatároló sejtek csoportja) keresztül kétfajta mechanizmussal tudnak molekulák vagy kórokozók átjutni. Az egyik a transzcelluláris transzport (transzcitózis), amelynél endocitozissal kerül be a molekula/részecske a sejtbe, majd áthaladva az epitél sejteken exocitozissal távozik. A másik a sejtek közötti ún. paracelluláris transzport, amit a sejt-sejt kapcsolatok felszakadása tesz lehetővé.
- A paracelluláris transzporthoz (ami mindig passziv diffúzió) elengedhetetlen egy szoros zárórendszer jelenléte, amely képes meggátolni az intersticiumba felszívott anyagok visszaáramlását a béllumenbe.
- A zonula occludens által létrehozott kapcsolat olyan szoros, hogy még elektronmikroszkóppal sem különíthető el intercelluláris rés az összefekvő membránterületek között (innen az angol neve: tight junction). A kapcsolóstruktúra hatékonyan képes gátolni a molekulák rediffúzióját. Ez tehát másik fő szerepe a bélhámon keresztüli tápanyagfelvételben. Bár makromolekulákra kivétel nélkül átjárhatatlan a junkció, bizonyos vízoldékony kismolekulák és ionok gond nélkül átjuthatnak a lumenből az intersticiális térbe (és vissza), ami adott esetben lehetővé teszi a lumenben nagy koncentrációban jelenlévő, passzív diffúzióval felszívódni képes anyagok (pl. aminosavak) ún. paracelluláris transzportját.
A víz és a só homeosztázisa, valamint a tápanyagok emésztése és felszívódása mellett a bél másik kulcsfontosságú funkciója a környezeti antigének forgalmának szabályozása a gazdaszervezet nyálkahártyáján kerersztül (Fasano és Shea-Donohue, 2005).
- A makromolekulák paracelluláris forgalmáért az intercelluláris tight junction-ök (TJ) felelősek (melyek alapesetben nem engedik azokat át), ezzel hozzájárulnak a tolerancia és a nem-saját antigének elleni immunválasz közötti egyensúlyhoz (Fasano és Shea-Donohue, 2005). Minden olyan anyag, amely szervezet-idegen és képes immunválaszt kiváltani (nem-saját) antigén.
- Az egyetlen eddig felfedezett humán fehérje, amelyről ismert, hogy visszafordíthatóan szabályozza a bél permeabilitását az intercelluláris TJ -k modulálásával, a Zonulin (Fasano, 2011).
