科普:从食物到便便,我们的消化系统是如何工作的

2021/4/7 12:02:25 来源:新浪科技 作者:匀琳 责编:姜戈

北京时间 4 月 7 日消息,据国外媒体报道,一个人平均每天要消耗 1.5 千克食物,一年的话大约就是 550 千克食物。细思极恐,550 千克,这比两只熊还要重。

我们吃掉的所有这些食物都会供应给人体内饥肠辘辘的细胞。然而,你的细胞吃不了一整份沙拉。所以,你的身体需要将你吃下去的食物转化成细胞可以利用的更小分子。这就是我们消化系统的主要功能。消化系统,与循环系统一道,为人体内的细胞,提供 “上门送餐”服务。

如果没有食物消化,我们将没有能量去工作和娱乐。不仅如此,食物消化还能够让人体利用食物中的营养物质,来自我生长和更新。

什么是消化系统?

消化系统就像一个生物工厂,里边有许多器官、腺体和组织,负责为我们输送营养的任务。消化系统可以将我们吃下去的食物分解成人体可吸收的基础营养物质——碳水化合物、蛋白质、脂肪和核酸等。

消化系统包含七个主要器官——口腔、食道、胃、小肠、大肠、直肠和肛门。从口腔到肛门,所有这些器官通过软组织和肌肉组成的弯弯绕绕的管子连接在一起。这个管子,我们称之为消化道或胃肠道,也就是我们常说的肠道。

除了这七个主要器官外,还有三个腺体也会提供额外帮助。它们是:肝脏、胰腺和胆囊,每一个都含有分泌化学物质并帮助消化的腺体。

▲ 消化系统完整示意图

口腔——把食物变成容易吞咽的食团

消化这个过程,其实在你把食物放入口中之前就已经开始了。在你看到、闻到,甚至光是想到吃午饭的那一刻,你的大脑已经在向肠道释放出准备消化食物的信号。你的嘴巴里不断分泌出唾液,垂涎欲滴;你的胃里也早早地准备好消化液。

但是,只有等到你吃下第一口食物的时候,消化行动才真正开始。牙齿卖力地撕扯食物,将它们粉碎成更小的碎片。这一个过程,叫做机械消化,即在物理层面,把食物粉碎成更小的团块

与此同时,我们口腔中唾液腺会分泌出唾液。唾液是一种包含各种酶的含水液体。酶则是可以加速特定反应的蛋白质。唾液中含有的淀粉酶可以分解碳水化合物,舌下脂解酶可以分解脂肪。

咀嚼和唾液的协同工作可以将我们嘴里的食物变成一个糊状的球,即食团。我们吞下食团后,它会沿着食道,来到胃部——这里有大量的酸性消化液。

▲ 专家建议吞咽之前最好咀嚼食物至少 30 次。

胃——消化的胃阶段

从食道下去,这会食团便来到了胃里。

我们先前已经介绍过,消化道是一个连续的管状肌肉。那到了胃这里,管状肌肉就变成一个袋状肌肉。胃有很多功能,从食道获取食物,用(胃酸 + 酶)胃液分解食物,然后将分解后的食物输送给小肠。事实上,胃每天可以产生约四升的胃液

食团来到胃里后,这个强壮的器官会分泌大量的盐酸——由衬在胃内壁上的壁细胞释放。这种胃酸十分强大,甚至可以溶解金属。另外,胃也会产生一层厚厚的黏液,防止胃酸伤害到胃本身。

▲ 胃壁细胞结构

盐酸可以化学燃烧食物,并杀死食物中存在的病原体。

酸产生的低 pH 值还会激活胃蛋白酶,即胃细胞分泌的一种酶。胃蛋白酶有助于将蛋白质分解成更小的结构:肽。胃蛋白酶的非活性态叫做胃蛋白酶原。为什么胃蛋白酶还有这种非活性的形式呢?因为这样一来,胃蛋白酶就不会在胃里空空的时候,消化和分解人体自身的蛋白质。

除了盐酸之外,胃壁细胞还会分泌一种 “内在因子”。内在因子可以帮助细胞吸收维生素 B12。缺乏维生素 B12 的话,我们的身体将无法合成 DNA。

当胃觉察到食物的存在后,它就会开始蠕动,翻搅食物。肠蠕动会进一步翻搅挤压食物。胃就像一台搅拌机一样,一边将食物碾碎,一边加入胃酸,以确保所有食物都得到消化

通常,我们的胃需要 1 小时到 4 小时的时间来消化食物。这段时间里,先前进入胃里的食团最终被变成食糜。接着,胃会打开一个被称为 “幽门瓣”的括约肌瓣,并逐渐让食糜进入小肠。

小肠——消化的肠阶段

在小肠里,由各种酶、消化液和其他生物分子组成的生物鸡尾酒形成并分解食物。现在,较小的食物分子在经过小肠的过程中(大约 20 英尺长)被人体吸收。

小肠在结构上分为十二指肠、空肠和回肠三部分。当胃中的食物进入十二指肠后,十二指肠将通过激素释放出停止消化的信号。同时,十二指肠也会向肝脏、胰腺和胆囊释放信号,以提供化学物质最后分解食物。

胰腺通过胰管连接十二指肠,分泌消化酶,以分解脂肪和蛋白质,蛋白质会被分解成其最小的单位氨基酸。

肝脏会持续分泌出胆汁,然后贮存在胆囊内。胆汁中含有一些可以乳化脂肪的盐,以便脂肪溶于水状的消化液。这可以帮助胰腺酶更轻松更快地消化脂肪。

▲ 肠道结构

当肠蠕动进一步推动食糜时,小肠会持续吸收食物中的养分和水分。例如,十二指肠可以吸收大部分铁元素,空肠吸收大部分维生素叶酸,而回肠则重新吸收胆盐。

小肠内壁有很多非常细小的指状凸起物,称为绒毛。就好比一条毛茸茸的毯子一样,不过不是铺在地板上,而是藏在你身体内。这些绒毛可以吸收经过肠道的一切食物。绒毛可以增加小肠的表面积,进而提升小肠的吸收效率,将更多养分输送到血液中。

大肠——产生大便

小肠无法吸收的任何营养物质,会通过一个称为回盲瓣的肌肉开口,进入大肠。

大肠的主要工作是吸收水分,不过肠道里微生物伙伴——肠道细菌,会给大肠提供一些帮助。大肠内的肠道菌群有助于分解难以消化的食物分子,例如纤维等,并在过程中合成维生素。

食物完全通过大肠需要大约 36 小时

最后,结束大肠这一段旅程后,剩下的东西、难以消化的食物或废物,会进入直肠。一旦直肠这一步也完成后,废物(就是大便)会从肛门离开我们的身体。

消化对于人体至关重要,因为消化可以将食物中所有的复杂生物分子,分解成人体细胞可以吸收的简单物质。正如上文解释的那般,整个消化过程,既有机械消化,也有化学消化

由于肠道也与神经系统相关,肠道也会影响你的情绪。无论你信不信,肠道菌群的确有助于我们的免疫系统,但我们仍未完全弄清楚,肠道菌群究竟是以什么样的方式在帮助我们免疫系统。

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关键词:科普生物消化

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