3-2 消化 < 補充 > 人體的營養需求人體所需的營養成分主要分為六大類 : 醣類 脂質 蛋白質 水 無機鹽 維生素等 ( 缺核酸 ) 醣類 脂質和蛋白質的主要功能為提供生理活動所需能量及生長和修補組織時之原料維生素和礦物質的主要功能則是調節生理機能 * 能量代謝順序 : 醣類 脂類 蛋白質 * 能量儲存的效率 (/g): 脂質 (9 大卡 )> 醣類 = 蛋白質 (4 大卡 ) * 基礎代謝率 : 人在清醒 靜卧 空腹於室溫 (18-25 ) 等條件下, 維持每天基本生命活動所消耗的能量, 男性約為 1600-1800 大卡 / 天 女性約為 1300-1500 大卡 / 天 一 消化系統的類型 消化系統是將大分子物質分解為小分子的構造, 包括 : 攝食 消化 吸收 排遺等過程 ( 一 ) 依照消化發生位置可分為 : 1. 胞內消化 : 在細胞內進行, 利用溶體水解酶將食泡內食物分解 ; 主要發生於單細胞生物 2. 胞外消化 : 在細胞外進行 ; 將消化液 ( 含水解酵素 ) 分泌到細胞外 ( 消化腔 / 道 ), 分解食物 ; 主要發生在多細胞生物 如 : 水螅和渦蟲的消化腔 ( 僅一個對外開口 ) 蚯蚓和脊椎動物的消化道 ( 有兩個對外開口, 食物單向流動, 口 肛門 ) 嗉囊 : 暫存食物砂囊 : 磨碎食物 ( 二 ) 依照消化作用的方式可分為 : 1. 物理性消化 : 物質的性質不改變, 以物理性方式 ( 如磨碎 攪拌 蠕動 分節運動等 ) 將物質由大變小 能夠增加食物與酵素接觸面積, 加速化學消化的進行 2. 化學消化 : 物質的性質改變, 利用酵素 ( 化學性方法 ) 將物質由大分子變成小分子 80
二 人體的消化系統 人體的消化系統可分為消化管和消化腺 ( 屬於外分泌腺 / 有管腺 ) 兩個部份 2014 Cheng, Nai-Yu ( 一 ) 消化道 ( 消化管 ) ( 包括 : 口腔 咽 食道 胃 小腸 大腸 ) 消化道管壁含有平滑肌 ( 縱肌及環肌 ), 藉由平滑肌收縮產生蠕動推進食物, 並具有容納 磨碎 攪拌食物等功能 < 補充 > 消化道管壁的構造 81
1. 口腔具由牙齒和舌頭, 利用牙齒咬斷 撕裂及磨碎食物 ( 靠門齒 犬齒和臼齒 ), 並利用舌頭攪拌食物, 舌頭由骨骼肌所構成, 與發聲有關, 舌頭上具有味蕾, 是味覺受器 2. 咽消化道和呼吸道的共同開口, 進行吞嚥動作時, 利用喉部的會厭軟骨暫時封閉呼吸道, 避免食團誤入氣管 3. 食道 ( 利用蠕動將食團向下推送至胃 ) 4. 胃 (1) 消化管上最膨大的部分, 位於腹腔的左上方 (2) 胃壁有發達平滑肌, 進行強而有力收縮, 將食團磨碎 與消化液充分混合, 形成食糜 (3) 能夠容納大量食物 ( 約 1.5 L), 食物在胃停留數小時, 停留時間與食物的組成有關 ( 蛋白質 脂質豐富的食物停留時間較長 ) (4) 括約肌 : 環狀增厚的平滑肌, 平時藉肌肉收縮緊閉, 控制食物進出 a. 胃與食道的交界處稱為 賁門 : 防止胃酸逆流到食道 b. 胃與小腸的交界處稱為 幽門 * 幽門螺旋桿菌 引發胃潰瘍 十二指腸潰瘍 < 補充 > 82
5. 小腸 (1) 消化道中最長 ( 約 3-5 公尺 ) 也是迂迴最多的部分, 藉腸繫膜 ( 結締組織 ) 固定於腹腔中 (2) 小腸平滑肌蠕動可產生 分節 ( 攪拌 ) 運動, 將食糜進一步磨碎 攪拌成乳糜 (3) 分為三部分 : 十二指腸 ( 呈 C 字彎曲, 約 25 公分 ) 空腸 迴腸 (4) 是食物消化和吸收最主要的場所, 所含的消化液種類最多 ( 腸液 胰液和膽汁 ) ( 胰液和膽汁由同一共同開口 ( 總輸管 ) 匯入十二指腸, 開口處具有括約肌 ) (5) 小腸壁具有環狀皺襞 絨毛 ( 多細胞構造 ) 及微絨毛 ( 細胞表面突起 ) 以增加吸收表面積 (6) 小腸與大腸之交界處具有括約肌 ( 迴盲瓣 ) 腸繫膜 小腸的分節 ( 攪拌 ) 運動 6. 大腸 (1) 呈倒 U 字形, 約 1.5 公尺 (2) 主要功能 : 暫存未能消化吸收的食物殘渣 吸收部分的水 維生素及礦物質 (3) 分為三段 : 盲腸 結腸 直腸 A. 盲腸 : 人類的盲腸退化, 位於腹腔右下方 盲腸上成小指狀的突起稱闌尾 : 可能與免疫力有關 食物殘渣若落入闌尾引起發炎 : 闌尾炎 ( 俗稱盲腸炎 ) 83
* 草食動物有發達的盲腸, 內含許多共生細菌, 協助草食動物分解纖維素 2014 Cheng, Nai-Yu B. 結腸 : ㄇ字形, 吸收剩餘的水和無機鹽 結腸內含有許多共生細菌 ( 如大腸桿菌 乳酸桿菌等 ), 能夠將剩餘養份繼續分解, 並合成人體所需的維生素 K, B 12, 也是避免腸道受其他病菌感染的生物性屏障 共生菌的代謝產物包括 : 維生素 氣體 ( 如 CH 4, H 2, CO 2 等 ) 氣味( 如 H 2 S, NH 3 等 ) 有機酸( 如醋酸 乳酸等 ) C. 直腸 : 大腸的最末端, 通向肛門, 形成糞便 ( 食物殘渣 + 脫落腸道細胞 + 腸道中細菌 + 水 ) 肛門口具有兩層括約肌, 內括約肌為平滑肌 外括約肌為骨骼肌, 控制排遺 * 纖維素可促進腸道蠕動, 若食物缺乏纖維素, 大腸蠕動緩, 引起 便秘 * 若腸道蠕動速度過快, 剩餘水分來不及吸收, 隨同糞便排出, 引起 腹瀉 * 大腸急躁症 : 大腸異常收縮, 導致患者有腹痛 飽脹感, 想上廁所卻解不乾淨 ; 大便稀軟, 或細如鉛筆的成形 ; 一天得上好幾次廁所或有時好幾天才上一次廁所, 通常與自律神經失調 壓力過大有關 ( 二 ) 消化腺屬於外分泌腺 ( 有管腺 ), 分泌消化液, 包括 : 唾腺 胃腺 胰腺 肝臟 腸腺等 < 補 > 每天進入消化道的消化液約 7 公升 = 唾液 1.5L+ 胃液 1.5L+ 膽汁 1L+ 胰液 1L+ 腸液 2L 1. 唾腺 : 分泌唾液 (1) 有三對唾腺 耳下腺 舌下腺和頷下腺 (2) 唾液呈中性 (ph 6.8), 主要成分為唾液澱粉酶 黏液 殺菌物質 ( 如溶菌酶 ) 等 (3) 唾液的功能 : 分解澱粉 ( 肝醣 ) 潤滑口腔 濕潤食物 ( 形成食團 ) 溶解物質( 誘發味覺 ) 2. 胃腺 : 分泌胃液 (1) 胃腺位於胃壁黏膜層中 (2) 胃液呈強酸性 (ph 2-3), 主要成分為鹽酸 (HCl) 黏液 胃蛋白酶等 A. 胃蛋白酶 : 一開始以未活化的 胃蛋白酶原 形式分泌, 必須在酸性環境才能活化 B. 鹽酸 ( 胃酸 ): 活化胃蛋白酶原 殺菌 C. 黏液 : 潤滑及保護胃壁內膜 避免胃壁受到鹽酸的侵蝕 * 黏液分泌不足或胃酸分泌過多, 使胃壁內膜受損 胃潰瘍 胃出血 胃穿孔 84
< 補充 > 3. 肝臟 : 分泌膽汁 (1) 人體最大的消化器官 人體最大腺體, 位在腹腔右上方 (2) 膽汁為黃綠色液體, 為弱鹼性 (ph 7.6-8.6) (3) 膽汁會先暫存在 膽囊 中儲存和濃縮 最後與胰液共同匯入十二指腸中 ( 由總輸管 ) (4) 膽汁中不含消化酵素, 主要成分有 HCO - 3 膽鹽 膽色素等 A. HCO - 3 : 弱鹼性, 中和胃酸 B. 膽色素 : 為血紅素分解的代謝產物 ( 黃綠色 ), 隨膽汁排出肝臟, 經腸道細菌發酵後變成黃褐色的糞色素 ( 形成糞便的顏色 ), 發酵程度不同使糞便顏色有深淺差異 C. 膽鹽 : 乳化脂質, 屬於物理性消化 : 大油滴 小油滴 ( 由膽固醇在肝臟代謝後產生 ) * 膽囊割除 : 不影響膽汁的分泌, 但分泌的膽汁未經膽囊濃縮, 乳化效過較差 * 膽道閉鎖 : 新生兒的先天疾病, 膽汁無法送到十二指腸, 糞便呈現灰白色 * 膽結石 : 膽汁中含過多膽固醇, 經脫水濃縮後形成結石, 可能造成膽管阻塞 * 黃疸 : 因膽管阻塞或肝臟疾病導致膽色素累積在血液或其他組織, 使皮膚 眼白泛黃 4. 胰腺 : 分泌胰液 (1) 胰臟位於胃與十二指腸之間, 包括胰島 ( 內分泌腺 ) 和胰腺 ( 外分泌腺 / 消化腺 ) 兩部分 (2) 胰液呈弱鹼性 (ph 8.0-8.3) (3) 胰液的主要成分為 :HCO - 3 ( 中和胃酸 ) 胰澱粉酶( 澱粉 雙醣 ) 胰蛋白酶( 蛋白質 肽類 ) 胰核酸酶( 核酸 核苷酸 ) 胰脂酶( 脂質 甘油 + 脂肪酸 ) * 皆為大分子酶 85
胰腺與胰島 123 小腸上皮 Goblet cell 5. 腸腺 : 分泌腸液 (4) 腸腺位於小腸黏膜層中 ( 如 : 小腸絨毛上皮細胞中分泌黏液的 Goblet cell) (5) 腸液呈弱鹼性, 內含 HCO - 3, 中和胃酸 (6) 腸液中的主要成分包括 : 黏液 腸雙醣酶 ( 雙醣 單醣 ) 腸肽酶( 肽類 胺基酸 ) 腸核 苷酸酶 ( 核苷酸 五碳糖 + 磷酸 + 含氮鹼基 ) * 皆為小分子酶 * 腸液中的消化酵素其實部分是絨毛上皮細胞上的膜蛋白 ( 分解與吸收同步發生 ) <Summary> 消化腺 消化酶 受質 產物 唾腺 唾液澱粉酶 澱粉 / 肝糖 麥芽糖 ( 雙糖 ) 胃腺 胃蛋白酶 蛋白質 肽類 胰澱粉酶 澱粉 / 肝糖 麥芽糖 ( 雙糖 ) 胰腺 胰蛋白酶蛋白質肽類胰脂酶脂質脂肪酸 + 甘油 胰核酸酶 核酸 (DNA & RNA) 核苷酸 腸雙糖酶 雙糖 葡萄糖 ( 單糖 ) 小腸腺 腸肽酶 肽類 胺基酸 腸核苷酸酶 核苷酸 五碳糖 + 含氮鹼基 + 磷酸根 <Summary> 澱粉 ( 肝糖 ) 澱粉酶雙醣酶雙醣 ( 麥芽糖 ) 唾液 胰液腸液 單醣 ( 葡萄糖 ) 蛋白質 蛋白酶肽酶肽類胃液 胰液腸液 胺基酸 核酸 核酸酶核苷酸酶核苷酸胰液腸液 五碳糖 + 含氮鹼基 + 磷酸根 脂質 ( 大油滴 ) 膽鹽 ( 乳化 ) 脂酶脂質 ( 小油滴 ) 膽汁 ( 物理性 ) 胰液 ( 腸液 ) 甘油 + 脂肪酸 水 礦物質 維生素 不需消化分解 直接吸收 @ 小腸 大腸 ( 少量 ) 86
三 養分的吸收和運輸 ( 一 ) 養分的吸收 2014 Cheng, Nai-Yu 1. 口腔 食道 : 無吸收功能 2. 胃 : 可吸收酒精和部分藥物 ( 如阿斯匹靈 ) 3. 小腸 : 養分吸收最主要的場所 ( 包括小分子有機養分 大多數的水 礦物質和維生素 ) (1) 小腸壁具有環狀皺襞 絨毛 ( 多細胞構造 ) 及微絨毛 ( 細胞表面突起 ) 以增加吸收表面積 (2) 絨毛腔中富含微血管網, 中央為乳糜管 ( 盲端的微淋管 ) A. 小分子水溶性養分 : 主要藉 主動運輸 吸收, 由絨毛腔中的微血管網運送 B. 小分子脂溶性養分 : 主要藉 簡單擴散 吸收, 由絨毛腔中的乳糜管運送脂肪酸和甘油在絨毛上皮細胞中, 會重新合成為三酸甘油酯, 並與膽固醇共同結合成團, 由蛋白質包覆形成 乳糜微粒 ( 乳糜小球 ), 為人體脂質運輸之主要形式! 4. 大腸 : 吸收剩餘的水 礦物質及部分維生素 ( 如共生細菌分泌的維生素 B,K) ( 二 ) 養分的運輸路徑 1. 水溶性養分 : 小腸絨毛微血管網 肝門靜脈 肝 ( 微血管網 ) 肝靜脈 下腔靜脈 2. 脂溶性養分 ( 乳糜小球 ): 小腸絨毛乳糜管 淋巴管 胸管 ( 左淋巴總管 ) 左鎖骨下靜脈 上腔靜脈 右心房 87
< 補充 > 腸胃胰脾微血管網的血液最後匯入肝門靜脈 ( 缺氧血 富含小腸吸收的水溶性養分 ), 經肝門靜脈送至肝臟, 最後再由肝靜脈離開 ( 而肝臟所需的氧氣則由肝動脈供給 ) (1) 小腸吸收的水溶性物質送至肝臟處理 ( 代謝毒素 葡萄糖 肝糖 胺基酸 蛋白質 ) (2) 脾臟分解老化的紅血球後釋出的血紅素, 送到肝臟代謝成膽色素, 而釋出的鐵質可在肝臟儲存 88