Matsmältning: Hur mat bryts ner

För att överleva måste vi ta näringsämnen från maten vi äter. Detta uppnås genom matsmältningen, en komplicerad process som äger rum i tarmen.

Även om maten innehåller alla näringsämnen vi behöver för god hälsa, är de låsta i stora, komplexa föreningar. För att de ska kunna användas av kroppen måste de först delas upp i mindre delar genom matsmältningsprocessen.

I den här artikeln förklarar vi hur mat omvandlas till livets byggstenar och naturligtvis poop.

Vad är matsmältningen?

Ett diagram över det mänskliga matsmältningssystemet.

I ett nötskal innebär matsmältningen att bryta ner stora matmolekyler i vattenlösliga molekyler som kan passera i blodet och transporteras till kroppens organ.

Till exempel bryts kolhydrater ner till glukos, proteiner till aminosyror och fetter i fettsyror och glycerol.

Matsmältningssystemet involverar "ihåliga" organ och "fasta" organ.

Mat färdas genom de ihåliga organen - mun, matstrupe, mage, tunntarm, tjocktarm och anus.

De fasta organen - bukspottkörteln, levern och gallblåsan - lägger till olika produkter i blandningen.

Bortsett från de fasta och ihåliga organen är nerv- och cirkulationssystemet också viktigt i matsmältningen, liksom bakterierna som lever i tarmen.

Matsmältningen är ofta uppdelad i två typer:

1. Mekanisk matsmältning - mat delas fysiskt i mindre delar. Till exempel genom att tugga.
2. Kemisk nedbrytning - mat bryts ned av syror och enzymer i dess basenheter.

Matsmältningsresan

Hos människor är mag-tarmkanalen (även kallad matsmältningskanalen) cirka 8 meter lång. En författare beskriver det som "den viktigaste och minst underbara vattenvägen på jorden." Nedan beskriver vi resan för en munfull mat:

Munnen

Matsmältningen börjar redan innan maten kommer in i munnen. Lukten, eller till och med tanken på mat, startar salivproduktionen av spottkörtlarna. När maten väl är inne i munnen fuktas den av saliv och tänderna och tungan börjar processen med mekanisk matsmältning.

Saliv innehåller ett enzym som kallas salivary amylas, som bryter ner stärkelse. Saliv innehåller också slem som hjälper till att underlätta matens passage genom matsmältningssystemet.

När tuggningen (tuggning) och amylasrötningen är klar kommer maten att ha blivit en liten rund klump, som kallas en bolus. Efter sväljning kommer bolus in i matstrupen och flyttas ner till magen genom en process som kallas peristaltik.

Peristaltik

Peristaltik är den långsamma sammandragningen av släta muskler runt matsmältningssystemets rör. Långsamma sammandragningsvågor rinner längs tarmen och skjuter bolusen i rätt riktning - bort från munnen och mot anusen.

Magen

Bolusen kommer in i magen genom en muskulär ventil på toppen som kallas hjärtfinkter. Denna sfinkter styr hur mycket mat som kommer in i magen och när.

Magen innehåller magsaft, som mest innehåller:

• Saltsyra - en syra som är tillräckligt stark för att lösa rakblad.
• Pepsin - ett enzym som bryter ner proteiner.

Båda dessa kemikalier kan potentiellt skada slemhinnan i magen, så det producerar ett slimigt lager för att skydda sig från skador.

I magen fortsätter peristaltik, vilket hjälper till att blanda maten med magsaften. Inte många föreningar absorberas i blodet från magen. undantag från detta inkluderar vatten, alkohol och icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel (NSAID).

Efter 1–2 timmar i magen är maten en tjock pasta, kallad chyme. Det lämnar magen genom den pyloriska sfinktern längst ner i magen.

Tunntarmen

Duodenum är den första delen av tunntarmen. Här blandas chymen med enzymer från bukspottkörteln, galla från levern och tarmsaft:

Galla - producerad av levern, det hjälper till att bryta ner fetter och lagras i gallblåsan.

Pankreasjuice - innehåller en cocktail av enzymer, inklusive trypsinogen, elastas och amylas.

Tarmjuice - denna vätska aktiverar några av enzymerna i bukspottkörteln. Den innehåller också andra enzymer, slem och hormoner.

Maten fortsätter sin resa genom de återstående delarna av tunntarmen - jejunum och ileum - smälts gradvis när det går. När den väl är helt uppdelad absorberas den i blodet.

Hos människor absorberas de allra flesta näringsämnen i tunntarmen.

Små fingerliknande utsprång som kallas villi sticker ut från duodenumens väggar och ökar dess yta. Villi maximerar mängden näringsämnen som kan absorberas. Ytan ökas ytterligare av mikrovilli, som är ännu mindre utsprång som kommer från cellerna i tarmens epitel (foder).

Tjocktarmen

Även kallad tjocktarm och tjocktarm är tjocktarmen 1,5 meter lång. Även om den är kortare än tunntarmen är den tjockare i diameter.

I tjocktarmen absorberas vatten och mineraler i blodet.

Mat reser genom denna region mycket långsammare för att möjliggöra jäsning av tarmbakterier.

Tjocktarmen absorberar alla produkter som produceras av bakteriell aktivitet, såsom vitamin K, vitamin B12, tiamin och riboflavin.

Tjocktarmen är uppdelad i sektioner:

Den stigande tjocktarmen - detta inkluderar cecum (en påse som ansluter till ileum) och bilagan (en annan liten påse. Dess funktion är oklar, men den kan spela en roll för att upprätthålla tarmbakterier).

Den tvärgående tjocktarmen - detta avsnitt korsar buken.

Den nedåtgående kolon - detta avsnitt har en tät population av tarmbakterier och används för att lagra avföring.

Sigmoid (S-formad) kolon - har muskulära väggar som hjälper till att skjuta avföring i ändtarmen.

Rektum

Allt avfall som kroppen inte kan använda flyttas till ändtarmen och utsöndras genom anus under avföring. Detta kan inträffa flera gånger på en enda dag, eller en gång i några dagar.

Sträckreceptorer i ändtarmens vägg upptäcker när kammaren är full och stimulerar önskan att göra avföring. Om avföring försenas kan avföringen flyttas tillbaka till tjocktarmen där vatten absorberas tillbaka i kroppen. Om avföring skjuts upp under en längre period tas mer vatten bort, avföringen blir hård och individen kan bli förstoppad.

Hur näringsämnen bryts ner

Olika komponenter i kosten delas upp på olika sätt:

Protein - smälts av tre enzymer som kallas pepsin (i magen), trypsin och chymotrypsin (i tolvfingertarmen, utsöndras av bukspottkörteln).

Fett - språklig lipas börjar fettförtäring i munnen. Emellertid bryts mest fett ner i tunntarmen av pankreaslipas. Galla hjälper också till att bryta ner fetter.

Kolhydrat - saliv- och bukspottkörtelamylas bryter ner stärkelse i enskilda glukosenheter. Laktas bryter ner laktos, sockret i mjölken. Sucrase bryter ner sackaros (bordssocker eller rörsocker).

DNA och RNA - uppdelat av deoxiribonukleas (DNas) och ribonukleas (RNas) producerat av bukspottkörteln.

Icke-destruktiv matsmältning

Inte all matsmältning innebär att produkter bryts ner.

Vissa väsentliga, komplexa molekyler skulle förstöras om de blandades med matsmältningsjuicer i magen.

Till exempel är vitamin B12 mycket känsligt för syra och, om det delades upp i dess delar, kunde det inte fullgöra sin roll i kroppen.

I dessa fall sker icke-destruktiv matsmältning. För vitamin B12 binder en kemikalie i saliv som kallas haptokorrin till och skyddar molekylen.

I tolvfingertarmen splittras bindningen och B12 fäster vid inneboende faktor. Sedan, en gång i ileum, bär speciella receptorer de två bundna molekylerna i blodet.

Hormonal kontroll av matsmältningen

Matsmältningen är en komplex process som kräver att olika organ gör rörelser vid rätt tidpunkt. Till exempel måste rätt enzymer sprutas på rätt plats vid rätt tidpunkt och i rätt mängder. För att hjälpa till att organisera detta system är en rad hormoner involverade, dessa inkluderar:

Gastrin - frigörs i magen, detta hormon stimulerar produktionen av saltsyra och pepsinogen (en inaktiv form av pepsin). Gastrin produceras som svar på ankomsten av mat i magen. Sura pH-nivåer minskar nivåerna av gastrin.

Sekretin - stimulerar bikarbonatsekretion för att neutralisera syra i tolvfingertarmen.

Kolecystokinin (CCK) - även i tolvfingertarmen stimulerar detta hormon bukspottkörteln att frigöra enzymer och gallblåsan att frigöra gallan.

Gastrisk hämmande peptid - minskar magsåren och minskar den hastighet som maten töms från magen. Det utlöser också utsöndringen av insulin.

Motilin - stimulerar produktionen av pepsin och påskyndar peristaltik.

Vad är poop?

Beroende på individen och vilken typ av mat de har ätit tar matsmältningen - från mun till badrum - 24–72 timmar.

Poop eller avföring är resterna av mat som inte kunde absorberas av tunntarmen som har ruttnat ner av bakterier i tjocktarmen. Den innehåller bakterier och några små mängder metaboliska avfallsprodukter, såsom galla och bilirubin (från nedbrytning av blod).

Avföring kan variera i färg mycket (läs mer om vad de olika avföringsfärgerna betyder här) och kan vara olika konsistenser, från vattniga till fasta.

I ett nötskal

Matsmältningen är lika komplex som den är viktig. Att överföra mat till användbara komponenter involverar flera organ och system, en rad kemikalier och imponerande samordning. Vägen från hamburgare till bajs är lång och slingrande.