การที่สิ่งมีชีวิตจะสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้นั้น สิ่งมีชีวิตจะต้องเกิดกระบวนการย่อยอาหาร เพื่อให้ได้สารอาหารที่มีโมเลกุลเล็กพอที่เซลล์จะนำไปใช้เป็นสารให้พลังงานและใช้ในการซ่อม-แซมส่วนที่สึกหรอ และให้การเจริญเติบโต สารอาหารโมเลกุลเล็กที่ได้จากการย่อยจะลำเลียงไปยังเซลล์ต่างๆ โดยวิธีการต่างๆ
ส่วนพืชจะมีการลำเลียงน้ำ แร่ธาตุจากดินเข้าสู่ราก จากรากขึ้นสู่ส่วนต่างๆของพืช อาหารสังเคราะห์ที่ใบ หรือส่วนอื่นที่มีคลอโรฟิลล์ อาหารที่สังเคราะห์ได้ส่วนใหญ่ พืชจะนำไปใช้ได้โดยไม่ต้องเกิดการย่อยอาหารเหมือนในสัตว์การย่อยอาหาร เป็นกระบวนการทางกายภาพ และทางเคมีที่เกิดขึ้น เพื่อให้ได้สารที่มีโมเลกุลเล็กพอที่เซลล์จะนำไปใช้ประโยชน์ได้
กระบวนการทางกายภาพ คือ การตัดฉีกให้อาหารชิ้นใหญ่มีขนาดเล็กลง โดยที่องค์ประกอบทางเคมีไม่เปลี่ยนแปลงเช่นการเคี้ยวอาหาร กระบวนการทางเคมีเป็นการทำให้สาร-อาหารที่มีโมเลกุลใหญ่สลายตัว เป็นสารอาหารโมเลกุลเล็กโดยที่องค์ประกอบทางเคมีเปลี่ยน-แปลงไปจากเดิม คุณสมบัติทางเคมีต่างไปจากเดิม ซึ่งจะต้องอาศัยเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ตำแหน่งที่เกิดการย่อยอาหารนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของสิ่งมีชีวิต เช่น การย่อยอาหารนอกเซลล์ หรือนอกร่างกาย การย่อยอาหารในเซลล์ คือ การย่อยอาหารในท่อทางเดินอาหาร เป็นต้น
1. การย่อยอาหารในสัตว์ที่ไม่มีทางเดินอาหาร
สิ่งมีชีวิตพวกโพรโทซัว จะประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียวเท่านั้น จะมีวิธีการกินอาหาร โดยโอบล้อมอาหาร ซึ่งอาจเป็นแบคทีเรีย โพรโทซัวที่มีขนาดเล็กกว่าสาหร่ายเซลล์เดียว แล้วนำเข้าสู่เซลล์ โดยวิธี ฟาโกไซโทซิส (Phagocytosis) เกิดเป็นช่องอาหาร (food vacuole) อยู่ในไซโทพลาซึม และไปเกาะกับไลโซโซม เกิดการย่อยอาหาร ให้มีโมเลกุลเล็กลง เพื่อนำไปใช้ในการหายใจระดับเซลล์ ส่วนกากอาหารจะถูกกำจัดออกทางเยื่อหุ้มเซลล์ การย่อยอาหารนี้พบในอะมีบา และในเซลล์เม็ดเลือดขาว
พารามีเซียมมีร่องปาก (oral groove) ซึ่งมีซิเลียพัดโบกอาหารเข้าไปในไซโทพลาซึม เกิดเป็นแวคิวโอลอาหาร (food vacuole) เกิดการย่อยอาหารในเซลล์ต่อไป
ยูกลีนาเป็นสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้ เพราะมีคลอโรฟิลล์อยู่ในคลอโรพาสต์ เมื่อ-ใดไม่มีแสงสว่างยูกลีนาสามารถได้รับอินทรียสาร โดยการแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปนอกจากนั้นอาหารขนาดเล็ก ยังสามารถผ่านช่องที่อยู่บริเวณโคนแฟลเจลลัมได้เกิดการย่อยอาหารภายในเซลล์ต่อไป
ฟองน้ำจะมีเซลล์ปลอกคอ (choanocyte) เรียงรายเป็นผนังลำตัวด้านใน (endodermis) เซลล์ปลอกคอเป็นเซลล์รูปไข่มีนิวเคลียส 1 อัน ด้านหน้าของเซลล์มีโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายแผ่นบางๆ เป็นวงยื่นออกมาจากตัวเซลล์ล้อมรอบส่วนที่เป็นแฟลเจลลัมอันเดียวไว้ ส่วนยื่นขอบเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายปลอกคอนี้เป็นส่วนของไซโทพลาซึมจำนวนมาก แฟลเจลลัมจะทำหน้าที่โบกเพื่อพัดพาอาหารมาให้บริเวณปลอกคอจับเข้าสู่เซลล์ โดยวิธีพิโนไซโทซิส (pinocytosis) ฟองน้ำยังมีเซลล์รูปร่างคล้ายอะมีบาเคลื่อนที่อยู่ทั่วไปบริเวณผนังลำตัวเหล่านี้ เรียกว่า อะมีโบไซต์ (amoebocytes) สามารถจับอาหารเข้าสู่เซลล์ได้ เช่นเดียวกับตัวอะมีบา
สิ่งมีชีวิตพวกโพรโทซัว จะประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียวเท่านั้น จะมีวิธีการกินอาหาร โดยโอบล้อมอาหาร ซึ่งอาจเป็นแบคทีเรีย โพรโทซัวที่มีขนาดเล็กกว่าสาหร่ายเซลล์เดียว แล้วนำเข้าสู่เซลล์ โดยวิธี ฟาโกไซโทซิส (Phagocytosis) เกิดเป็นช่องอาหาร (food vacuole) อยู่ในไซโทพลาซึม และไปเกาะกับไลโซโซม เกิดการย่อยอาหาร ให้มีโมเลกุลเล็กลง เพื่อนำไปใช้ในการหายใจระดับเซลล์ ส่วนกากอาหารจะถูกกำจัดออกทางเยื่อหุ้มเซลล์ การย่อยอาหารนี้พบในอะมีบา และในเซลล์เม็ดเลือดขาว
พารามีเซียมมีร่องปาก (oral groove) ซึ่งมีซิเลียพัดโบกอาหารเข้าไปในไซโทพลาซึม เกิดเป็นแวคิวโอลอาหาร (food vacuole) เกิดการย่อยอาหารในเซลล์ต่อไป
ยูกลีนาเป็นสิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ด้วยแสงได้ เพราะมีคลอโรฟิลล์อยู่ในคลอโรพาสต์ เมื่อ-ใดไม่มีแสงสว่างยูกลีนาสามารถได้รับอินทรียสาร โดยการแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปนอกจากนั้นอาหารขนาดเล็ก ยังสามารถผ่านช่องที่อยู่บริเวณโคนแฟลเจลลัมได้เกิดการย่อยอาหารภายในเซลล์ต่อไป
ฟองน้ำจะมีเซลล์ปลอกคอ (choanocyte) เรียงรายเป็นผนังลำตัวด้านใน (endodermis) เซลล์ปลอกคอเป็นเซลล์รูปไข่มีนิวเคลียส 1 อัน ด้านหน้าของเซลล์มีโครงสร้างที่มีลักษณะคล้ายแผ่นบางๆ เป็นวงยื่นออกมาจากตัวเซลล์ล้อมรอบส่วนที่เป็นแฟลเจลลัมอันเดียวไว้ ส่วนยื่นขอบเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายปลอกคอนี้เป็นส่วนของไซโทพลาซึมจำนวนมาก แฟลเจลลัมจะทำหน้าที่โบกเพื่อพัดพาอาหารมาให้บริเวณปลอกคอจับเข้าสู่เซลล์ โดยวิธีพิโนไซโทซิส (pinocytosis) ฟองน้ำยังมีเซลล์รูปร่างคล้ายอะมีบาเคลื่อนที่อยู่ทั่วไปบริเวณผนังลำตัวเหล่านี้ เรียกว่า อะมีโบไซต์ (amoebocytes) สามารถจับอาหารเข้าสู่เซลล์ได้ เช่นเดียวกับตัวอะมีบา
2. การย่อยอาหารในสัตว์ที่มีทางเดินอาหารแบบไม่สมบูรณ์
ทางเดินอาหาร หมายถึง ท่อที่เป็นทางผ่านเข้าของอาหาร และเป็นทางออกของกากอาหาร ซึ่งเป็นสิ่งขับถ่าย ท่อทางเดินอาหารอาจมีรูเปิดเพียงรูเดียวเพื่อให้อาหารผ่านเข้า และกากอาหารผ่านออก ท่อลักษณะเช่นนี้ เรียกว่าทางเดินอาหาร แบบไม่สมบูรณ์ดังรูปที่ 3.2 ก. ท่อทางเดินอาหารที่มีรูเปิด 2 รู คือ รูเปิดที่เป็นปาก (mouth) และรูเปิดที่เป็นทวารเปิดที่เป็นทวารหนัก (anus)
ทางเดินอาหาร หมายถึง ท่อที่เป็นทางผ่านเข้าของอาหาร และเป็นทางออกของกากอาหาร ซึ่งเป็นสิ่งขับถ่าย ท่อทางเดินอาหารอาจมีรูเปิดเพียงรูเดียวเพื่อให้อาหารผ่านเข้า และกากอาหารผ่านออก ท่อลักษณะเช่นนี้ เรียกว่าทางเดินอาหาร แบบไม่สมบูรณ์ดังรูปที่ 3.2 ก. ท่อทางเดินอาหารที่มีรูเปิด 2 รู คือ รูเปิดที่เป็นปาก (mouth) และรูเปิดที่เป็นทวารเปิดที่เป็นทวารหนัก (anus)
ทางเดินอาหารแบบไม่สมบูรณ์จะพบในสัตว์ไฟลัมไนดาเรีย เช่น ไฮดรา สัตว์เหล่านี้จะมีช่องหรือโพรงในลำตัว เรียกว่า ช่องแกสโทรวาสคิวลาร์ (gastrovascular cavity) ซึ่งมีรูเปิดอันเดียวสู่ภายนอก เรียกว่า ปาก ปากจะเป็นทางผ่านเข้าของอาหารและทางออกของกากอาหาร หนวดที่อยู่รอบปากจะพัดอาหารเข้าปากแล้วลงสู่ช่อง แกสโทรวาสคิวลาร์ เซลล์ที่อยู่ติดกับช่องนี้ เรียกว่า แกสโทรเดอร์มีส จะประกอบด้วยเซลล์ที่ทำหน้าที่จับอาหารเข้าเซลล์เช่นเดียวกับอะมีบา และเกิดการย่อยอาหารภายในเซลล์ เซลล์อีกชนิดหนึ่งที่พบปะปนกับเซลล์จับอาหารกิน จะเป็นเซลล์สร้างเอนไซม์ ซึ่งจะขับเอนไซม์ออกมาย่อยอาหารที่อยู่ในช่องแกสโทรวาสคิวลาร์ ดังนั้นจึงเกิดการย่อยอาหารนอกเซลล์ขึ้นอีกแบบหนึ่งด้วย อาหารที่ย่อยแล้วจะแพร่เข้าสู่เซลล์ต่างๆส่วนกากอาหารจะเข้ารวมในช่องแกสโทรวาสคิวลาร์ และขับออกมาทางปาก
สัตว์ในไฟลัมแพลทีเฮลมินทีส เช่น พลานาเรีย มีทางเดินอาหารแบบไม่สมบูรณ์ทางเดินอาหารแตกเป็น 3 กิ่ง ด้านหน้า 1 กิ่งและด้านข้างไปทางด้านหลัง 2 กิ่ง มีรูเปิด คือปาก ซึ่งเป็นทางเข้าของอาหารและทางออกของกากอาหาร ทางเดินอาหาร ทั้ง 3 กิ่งแตกแขนงออกทางด้านข้างมากมาย ปากจะเป็นรูเปิดของคอหอย (pharynx) ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อยืดหดได้คล้ายงวง เกิดการย่อยอาหารในท่อทางเดินอาหาร ซึ่งเป็นการย่อยนอกเซลล์ โดยผนังทางเดินอาหารขับเอนไซม์ออกมาย่อยในโพรงของทางเดินอาหาร กากของเสียจะถูกขับออกมาทางปาก การย่อยอาหารของ
พลานาเรีย เป็นการย่อยอาหารนอกเซลล์
พยาธิใบไม้มีทางเดินอาหารคล้ายพลานาเรีย แต่มีกิ่งก้านน้อยกว่า และไม่เกิดการย่อยอาหาร เนื่องจากเป็นปรสิต จึงดูดซึมอาหารที่ย่อยแล้วจากตัวให้อาศัย (host) พยาธิใบไม้มีอวัยวะดูดเกาะ (suckers) เพื่อยึดติดกับตัวให้อาศัย
พยาธิตัวตืดไม่มีทางเดินอาหารเลย เนื่องจากเป็นปรสิต จะได้อาหาร โดยการดูดซึมอาหารที่ย่อยแล้วจากตัวให้อาศัย พยาธิตัวตืดหมู จะมีอวัยวะใช้เกาะติดกับตัวให้อาศัย คือ อวัยวะดูดเกาะและขอยึด (hook) อยู่ที่หัว (scolex)
สัตว์ในไฟลัมแพลทีเฮลมินทีส เช่น พลานาเรีย มีทางเดินอาหารแบบไม่สมบูรณ์ทางเดินอาหารแตกเป็น 3 กิ่ง ด้านหน้า 1 กิ่งและด้านข้างไปทางด้านหลัง 2 กิ่ง มีรูเปิด คือปาก ซึ่งเป็นทางเข้าของอาหารและทางออกของกากอาหาร ทางเดินอาหาร ทั้ง 3 กิ่งแตกแขนงออกทางด้านข้างมากมาย ปากจะเป็นรูเปิดของคอหอย (pharynx) ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อยืดหดได้คล้ายงวง เกิดการย่อยอาหารในท่อทางเดินอาหาร ซึ่งเป็นการย่อยนอกเซลล์ โดยผนังทางเดินอาหารขับเอนไซม์ออกมาย่อยในโพรงของทางเดินอาหาร กากของเสียจะถูกขับออกมาทางปาก การย่อยอาหารของ
พลานาเรีย เป็นการย่อยอาหารนอกเซลล์
พยาธิใบไม้มีทางเดินอาหารคล้ายพลานาเรีย แต่มีกิ่งก้านน้อยกว่า และไม่เกิดการย่อยอาหาร เนื่องจากเป็นปรสิต จึงดูดซึมอาหารที่ย่อยแล้วจากตัวให้อาศัย (host) พยาธิใบไม้มีอวัยวะดูดเกาะ (suckers) เพื่อยึดติดกับตัวให้อาศัย
พยาธิตัวตืดไม่มีทางเดินอาหารเลย เนื่องจากเป็นปรสิต จะได้อาหาร โดยการดูดซึมอาหารที่ย่อยแล้วจากตัวให้อาศัย พยาธิตัวตืดหมู จะมีอวัยวะใช้เกาะติดกับตัวให้อาศัย คือ อวัยวะดูดเกาะและขอยึด (hook) อยู่ที่หัว (scolex)
3. การย่อยอาหารในสัตว์ที่มีทางเดินอาหารแบบสมบูรณ์
ทางเดินอาหารแบบสมบูรณ์จะมีรูเปิด 2 รูซึ่งเป็นปาก และทวารหนัก ทางเดินอาหารแบบนี้เจริญที่สุด มีการแบ่งเป็นบริเวณ เพื่อทำหน้าที่ต่างๆกัน เช่นเป็นแหล่งสะสมอาหาร แหล่งย่อยอาหาร และแหล่งที่มีการดูดซึมอาหารที่ย่อยแล้ว เข้าสู่ระบบเลือดเพื่อลำเลียงไปยังเนื้อเยื่อ และอวัยวะต่างๆ
ทางเดินอาหารของไส้เดือนดิน และแมลง เช่น ตั๊กแตน
สัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง นอกจากจะมีทางเดินอาหารแบบสมบูรณ์ ยังมีอวัยวะที่เกี่ยวข้องกับการย่อยอาหาร เช่น มีฟันสำหรับบดเคี้ยวอาหารให้มีชิ้นเล็กลง มีต่อมที่ทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ ใช้ในการย่อยอาหาร ดังเช่น ต่อมน้ำลาย ตับ และตับอ่อน ดังรูปที่ 3.3
ทางเดินอาหารแบบสมบูรณ์จะมีรูเปิด 2 รูซึ่งเป็นปาก และทวารหนัก ทางเดินอาหารแบบนี้เจริญที่สุด มีการแบ่งเป็นบริเวณ เพื่อทำหน้าที่ต่างๆกัน เช่นเป็นแหล่งสะสมอาหาร แหล่งย่อยอาหาร และแหล่งที่มีการดูดซึมอาหารที่ย่อยแล้ว เข้าสู่ระบบเลือดเพื่อลำเลียงไปยังเนื้อเยื่อ และอวัยวะต่างๆ
ทางเดินอาหารของไส้เดือนดิน และแมลง เช่น ตั๊กแตน
สัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง นอกจากจะมีทางเดินอาหารแบบสมบูรณ์ ยังมีอวัยวะที่เกี่ยวข้องกับการย่อยอาหาร เช่น มีฟันสำหรับบดเคี้ยวอาหารให้มีชิ้นเล็กลง มีต่อมที่ทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ ใช้ในการย่อยอาหาร ดังเช่น ต่อมน้ำลาย ตับ และตับอ่อน ดังรูปที่ 3.3
4. หน้าที่ของระบบย่อยอาหารในสัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง
ระบบย่อยอาหารมีหน้าที่ ดังนี้
4.1 สลายอาหารที่มีโมเลกุลใหญ่ให้มีโมเลกุลเล็กลง โดยการเคี้ยวบดและการย่อยทางเคมี
4.2 ดูดซึมอาหารที่มีโมเลกุลเล็กที่ได้จาการย่อยอาหาร เข้าสู่เส้นเลือดและท่อน้ำเหลืองเพื่อลำเลียงไปยังเซลล์ต่างๆทั่วร่างกาย
4.3 ขับกากอาหารและของเสียที่เกิดจากกระบวนการเมแทบอลิซึมบางอย่าง ออกนอกร่างกาย
ระบบย่อยอาหารมีหน้าที่ ดังนี้
4.1 สลายอาหารที่มีโมเลกุลใหญ่ให้มีโมเลกุลเล็กลง โดยการเคี้ยวบดและการย่อยทางเคมี
4.2 ดูดซึมอาหารที่มีโมเลกุลเล็กที่ได้จาการย่อยอาหาร เข้าสู่เส้นเลือดและท่อน้ำเหลืองเพื่อลำเลียงไปยังเซลล์ต่างๆทั่วร่างกาย
4.3 ขับกากอาหารและของเสียที่เกิดจากกระบวนการเมแทบอลิซึมบางอย่าง ออกนอกร่างกาย
5. อวัยวะทางเดินอาหารของมนุษย์
ประกอบด้วยปาก คอหอย หลอดอาหาร กระเพาะอาหาร ลำไส้เล็ก ลำไส้ใหญ่ และทวารหนัก เช่นเดียวกับของกระต่าย ลำไส้เล็ก และลำไส้ใหญ่ เป็นท่อขดอยู่ในช่องท้อง มีความ-ยาวประมาณ 9 เมตร
ประกอบด้วยปาก คอหอย หลอดอาหาร กระเพาะอาหาร ลำไส้เล็ก ลำไส้ใหญ่ และทวารหนัก เช่นเดียวกับของกระต่าย ลำไส้เล็ก และลำไส้ใหญ่ เป็นท่อขดอยู่ในช่องท้อง มีความ-ยาวประมาณ 9 เมตร
5.1 โครงสร้างของผนังทางเดินอาหาร กระเพาะอาหาร ลำไส้เล็กและลำไส้ใหญ่จะมีโครงสร้างที่จัดเป็นชั้นๆ จากผนังชั้นนอกเข้าสู่โพรงตรงกลาง ที่มีอาหารบรรจุอยู่ (lumen) เป็น 4 ชั้น ดังนี้
ชั้นนอกสุด คือ เซโรซา (serosa) ประกอบด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันบางๆและเอพิทีเลียมที่หุ้มส่วนอื่นๆไว้ทั้งหมด
ชั้นกล้ามเนื้อ (muscularis externa) ประกอบด้วยกล้ามเนื้อเรียบที่เรียงตัวตามยาว และกล้ามเนื้อวงกลม เรียงตัวซ้อนหลายชั้น มีร่างแหประสาทกระจายอยู่
ชั้นซับมิวโคซา (submucosa) อยู่เหนือชั้นกล้ามเนื้อ ประกอบด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่มีเส้นเลือดและเส้นน้ำเหลืองมาหล่อเลี้ยงมีร่างแหประสาทอยู่ด้วย
ชั้นในสุดเป็นชั้น มิวโคซา (mucosa) จะมีเซลล์กล้ามเนื้อเรียบอยู่ด้วย เรียกว่า มัสคิวลาริส มิวโคซา จะพบต่อมต่างๆอยู่ในมิวโคซา ผิวด้านที่ติดกับโพรงของทางเดินอาหารจะมีเซลล์ เอพิที-เลียมและเยื่อมิวคัสฉาบอยู่
ระหว่างหลอดอาหารและกระเพาะอาหาร กระเพาะอาหารและลำไส้เล็ก ลำไส้เล็ก และลำไส้ใหญ่ รวมทั้งบริเวณทวารหนักจะมีรอยคอด เรียกว่า สพิงก์เตอร์(sphincter) ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อหูรูดแข็งแรง เพื่อป้องกันไม่ให้อาหารเคลื่อนที่ย้อนทิศทางเดิม
อาหารที่ผ่านลงสู่หลอดอาหารจะเคลื่อนที่ต่อไปได้เกิดจากกล้ามเนื้อภายในทางเดินอาหารส่วนนั้นหดตัวและคลายตัวสลับกันเป็นลูกคลื่นต่อเนื่อง เรียกว่า การเกิดการเคลื่อนไหวแบบเพริลทัลซิส (peristalsis) การบีบตัวแบบนี้จะพบในกล้ามเนื้อเรียบเท่านั้น จึงทำให้เกิดอาหารเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว ส่วนการเกิดเพริสทัลซิสของท่อไตจะทำให้ปัสสาวะจากไตลงสู่กระเพาะปัสสาวะ
ลำไส้เล็กและลำไส้ใหญ่ ซึ่งมีความยาวมากสามารถบรรจุอยู่ในช่องท้องโดยไม่เป็นอันตราย เนื่องจากมีการยึดติดกับเยื่อบุผิวด้านในของช่องท้องซึ่งเรียกว่าเพริโทเนียม (Peritonium) มีของเหลวอยู่ระหว่างเยื่อบุเหล่านี้ เพื่อช่วยป้องกัน การเสียดสีของอวัยวะในช่องท้อง
ชั้นนอกสุด คือ เซโรซา (serosa) ประกอบด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันบางๆและเอพิทีเลียมที่หุ้มส่วนอื่นๆไว้ทั้งหมด
ชั้นกล้ามเนื้อ (muscularis externa) ประกอบด้วยกล้ามเนื้อเรียบที่เรียงตัวตามยาว และกล้ามเนื้อวงกลม เรียงตัวซ้อนหลายชั้น มีร่างแหประสาทกระจายอยู่
ชั้นซับมิวโคซา (submucosa) อยู่เหนือชั้นกล้ามเนื้อ ประกอบด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่มีเส้นเลือดและเส้นน้ำเหลืองมาหล่อเลี้ยงมีร่างแหประสาทอยู่ด้วย
ชั้นในสุดเป็นชั้น มิวโคซา (mucosa) จะมีเซลล์กล้ามเนื้อเรียบอยู่ด้วย เรียกว่า มัสคิวลาริส มิวโคซา จะพบต่อมต่างๆอยู่ในมิวโคซา ผิวด้านที่ติดกับโพรงของทางเดินอาหารจะมีเซลล์ เอพิที-เลียมและเยื่อมิวคัสฉาบอยู่
ระหว่างหลอดอาหารและกระเพาะอาหาร กระเพาะอาหารและลำไส้เล็ก ลำไส้เล็ก และลำไส้ใหญ่ รวมทั้งบริเวณทวารหนักจะมีรอยคอด เรียกว่า สพิงก์เตอร์(sphincter) ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อหูรูดแข็งแรง เพื่อป้องกันไม่ให้อาหารเคลื่อนที่ย้อนทิศทางเดิม
อาหารที่ผ่านลงสู่หลอดอาหารจะเคลื่อนที่ต่อไปได้เกิดจากกล้ามเนื้อภายในทางเดินอาหารส่วนนั้นหดตัวและคลายตัวสลับกันเป็นลูกคลื่นต่อเนื่อง เรียกว่า การเกิดการเคลื่อนไหวแบบเพริลทัลซิส (peristalsis) การบีบตัวแบบนี้จะพบในกล้ามเนื้อเรียบเท่านั้น จึงทำให้เกิดอาหารเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว ส่วนการเกิดเพริสทัลซิสของท่อไตจะทำให้ปัสสาวะจากไตลงสู่กระเพาะปัสสาวะ
ลำไส้เล็กและลำไส้ใหญ่ ซึ่งมีความยาวมากสามารถบรรจุอยู่ในช่องท้องโดยไม่เป็นอันตราย เนื่องจากมีการยึดติดกับเยื่อบุผิวด้านในของช่องท้องซึ่งเรียกว่าเพริโทเนียม (Peritonium) มีของเหลวอยู่ระหว่างเยื่อบุเหล่านี้ เพื่อช่วยป้องกัน การเสียดสีของอวัยวะในช่องท้อง
5.2 การทำงานของอวัยวะทางเดินอาหาร
5.2.1 ปาก (mouth) เป็นรูเปิดเข้าสู่ช่องปากและคอหอย ช่องปากประกอบด้วยเพดานแข็ง (hard palate) และเพดานอ่อน (soft palate) ผิวด้านในของช่องปากจะบุด้วยเยื่อมิวคัส นอกจากนี้ ยังมี ลิ้น , ฟัน
5.2.1 ปาก (mouth) เป็นรูเปิดเข้าสู่ช่องปากและคอหอย ช่องปากประกอบด้วยเพดานแข็ง (hard palate) และเพดานอ่อน (soft palate) ผิวด้านในของช่องปากจะบุด้วยเยื่อมิวคัส นอกจากนี้ ยังมี ลิ้น , ฟัน
ก . ลิ้น (tongue) เป็นอวัยวะที่มีหน้าที่เกี่ยวกับการคลุกเคล้าอาหารขณะเคี้ยวช่วยดันอาหารให้เคลื่อนที่ลงสู่คอหอย ซึ่งเรียกว่าการกลืนอาหาร นอกจากนั้นยังช่วยรับรสอาหาร และช่วยการออกเสียง
ลิ้นมีลักษณะเป็นแผ่นกล้ามเนื้อหนา ผิวด้านบนของลิ้นมีปุ่มมากมาย เรียกว่า แพพิลลี (papillae) ได้แก่ ฟิลิฟอร์มแพพิลลี ซึ่งเรียงตัวตามแนวขวางของลิ้น มีหน้าที่ช่วยให้วัตถุมาเกาะติดกันได้ง่าย ช่วยเลียอาหาร จะไม่พบว่ามีกลุ่มเซลล์ลิ้มรส (taste bud) อยู่เลย พบมากในสัตว์กินหญ้า เช่น วัว ควาย ช้าง ม้า แพะ แกะ สัตว์พวกนี้กินหญ้าโดยไม่รู้รสหญ้าเลย ฟังจิฟอร์มแพพิลลีจะกระจัดกระจายปะปนอยู่กับฟิลิฟอร์มแพพิลลี แต่มีกลุ่มเซลล์รับรสอยู่ด้วย ปุ่มชนิดนี้มีลักษณะคล้ายหัวเข็มหมุด ปุ่มอีกชนิดหนึ่งคือแวลเลตแพพิลลี ปุ่มชนิดนี้เรียงตัวเป็นรูปตัววีที่บริเวณด้านหลังของลิ้นมีประมาณ 12-20 ปุ่ม ภายในมีกลุ่มเซลล์รับรสในรูปที่ 3.6 จะแสดงปุ่มชนิดต่างๆ และบริเวณที่รับรสเปรี้ยว เค็ม และหวานไว้ด้วย
ลิ้นมีลักษณะเป็นแผ่นกล้ามเนื้อหนา ผิวด้านบนของลิ้นมีปุ่มมากมาย เรียกว่า แพพิลลี (papillae) ได้แก่ ฟิลิฟอร์มแพพิลลี ซึ่งเรียงตัวตามแนวขวางของลิ้น มีหน้าที่ช่วยให้วัตถุมาเกาะติดกันได้ง่าย ช่วยเลียอาหาร จะไม่พบว่ามีกลุ่มเซลล์ลิ้มรส (taste bud) อยู่เลย พบมากในสัตว์กินหญ้า เช่น วัว ควาย ช้าง ม้า แพะ แกะ สัตว์พวกนี้กินหญ้าโดยไม่รู้รสหญ้าเลย ฟังจิฟอร์มแพพิลลีจะกระจัดกระจายปะปนอยู่กับฟิลิฟอร์มแพพิลลี แต่มีกลุ่มเซลล์รับรสอยู่ด้วย ปุ่มชนิดนี้มีลักษณะคล้ายหัวเข็มหมุด ปุ่มอีกชนิดหนึ่งคือแวลเลตแพพิลลี ปุ่มชนิดนี้เรียงตัวเป็นรูปตัววีที่บริเวณด้านหลังของลิ้นมีประมาณ 12-20 ปุ่ม ภายในมีกลุ่มเซลล์รับรสในรูปที่ 3.6 จะแสดงปุ่มชนิดต่างๆ และบริเวณที่รับรสเปรี้ยว เค็ม และหวานไว้ด้วย
ข. ฟัน (teeth) เป็นอวัยวะที่มีหน้าที่ ตัด ฉีก และบดอาหารให้มีชิ้นเล็กลง ฟันของมนุษย์ มี 2 ชุด คือ ชุดแรก เรียกว่า ฟันน้ำนม ชุดที่สอง เรียกว่า ฟันแท้
ฟันน้ำนมจะเริ่มงอกเมื่อเด็กอายุได้ 6 เดือน จะงอกเพิ่มขึ้นจนครบ 20 ซี่ ฟันน้ำนมจะเริ่มหักเมื่ออายุได้ 6 ปี และจะหักจนหมดเมื่ออายุได้ 13 ปี ฟันแท้จะเริ่มงอกขึ้นมาแทนที่ฟันน้ำนมจนครบ 32 ซี่
ฟันแท้ 32 ซี่ประกอบด้วย
ฟันตัด (incisor หรือ I) คือ ฟันคู่หน้า ทำหน้าที่ตัดมีอยู่ บน 4 ล่าง 4
เขี้ยว (canine หรือ C) ทำหน้าที่ฉีก มีอยู่ บน 2 ล่าง 2
พรีโมลาร์ (premolar หรือ P) ทำหน้าที่ตัดและฉีก มีอยู่ บน 4 ล่าง 4
ฟันกราม (molar หรือ M) ทำหน้าที่บดอาหาร มีอยู่ บน 6 ล่าง 6
ฟันกรามซี่สุดท้าย เรียกว่า ฟันวิสดอม (wisdom teeth) ซึ่งอาจโผล่ไม่พ้นเหงือก จะปวดฟันซี่นี้มากจนอาจต้องถอนออก
ฟันเกาะอยู่บนกระดูกขากรรไกรล่างและบน เมื่อนำฟันมาตัดตามยาว จะพบว่าประกอบไปด้วยส่วนต่างๆ ส่วนที่จมอยู่ในเหงือก และเกาะอยู่กับกระดูกขากรรไกร เรียกว่า รากฟัน ส่วนที่พ้นเหงือกขึ้นมา เรียกว่า คราวน์ (crown)
คราวน์ จะมีผิวด้านนอก เรียกว่า เคลือบฟัน (enamel) ใต้ส่วนนี้จะเป็นเนื้อฟัน (dentine) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่หนามาก ที่แกน (ตรงกลาง) ของคราวน์เป็นโพรงประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่เรียกว่า พัลป์ (pulp) ประกอบด้วยเส้นเลือดเล็กๆและปลายประสาทมาเลี้ยง
รากฟันเป็นส่วนที่มีเหงือกหุ้ม รากฟันจะฝังอยู่ในช่องของกระดูกขากรรไกร ส่วนของเหงือกที่หุ้มรอบนอกของรากฟัน เป็นชิ้นบางๆ เรียกว่า ซีเมนตัม (cementum) ตอนกลางของรากฟัน เป็นช่องเรียกว่า รูท คะแนล (root canal) ภายในเป็นพัลป์ติดต่อกับพัลป์ของคราวน์ เส้นเลือดเส้นประสาทเข้าสู่ฟันทางรูทคะแนล
ฟันน้ำนมจะเริ่มงอกเมื่อเด็กอายุได้ 6 เดือน จะงอกเพิ่มขึ้นจนครบ 20 ซี่ ฟันน้ำนมจะเริ่มหักเมื่ออายุได้ 6 ปี และจะหักจนหมดเมื่ออายุได้ 13 ปี ฟันแท้จะเริ่มงอกขึ้นมาแทนที่ฟันน้ำนมจนครบ 32 ซี่
ฟันแท้ 32 ซี่ประกอบด้วย
ฟันตัด (incisor หรือ I) คือ ฟันคู่หน้า ทำหน้าที่ตัดมีอยู่ บน 4 ล่าง 4
เขี้ยว (canine หรือ C) ทำหน้าที่ฉีก มีอยู่ บน 2 ล่าง 2
พรีโมลาร์ (premolar หรือ P) ทำหน้าที่ตัดและฉีก มีอยู่ บน 4 ล่าง 4
ฟันกราม (molar หรือ M) ทำหน้าที่บดอาหาร มีอยู่ บน 6 ล่าง 6
ฟันกรามซี่สุดท้าย เรียกว่า ฟันวิสดอม (wisdom teeth) ซึ่งอาจโผล่ไม่พ้นเหงือก จะปวดฟันซี่นี้มากจนอาจต้องถอนออก
ฟันเกาะอยู่บนกระดูกขากรรไกรล่างและบน เมื่อนำฟันมาตัดตามยาว จะพบว่าประกอบไปด้วยส่วนต่างๆ ส่วนที่จมอยู่ในเหงือก และเกาะอยู่กับกระดูกขากรรไกร เรียกว่า รากฟัน ส่วนที่พ้นเหงือกขึ้นมา เรียกว่า คราวน์ (crown)
คราวน์ จะมีผิวด้านนอก เรียกว่า เคลือบฟัน (enamel) ใต้ส่วนนี้จะเป็นเนื้อฟัน (dentine) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่หนามาก ที่แกน (ตรงกลาง) ของคราวน์เป็นโพรงประกอบด้วยเนื้อเยื่อที่เรียกว่า พัลป์ (pulp) ประกอบด้วยเส้นเลือดเล็กๆและปลายประสาทมาเลี้ยง
รากฟันเป็นส่วนที่มีเหงือกหุ้ม รากฟันจะฝังอยู่ในช่องของกระดูกขากรรไกร ส่วนของเหงือกที่หุ้มรอบนอกของรากฟัน เป็นชิ้นบางๆ เรียกว่า ซีเมนตัม (cementum) ตอนกลางของรากฟัน เป็นช่องเรียกว่า รูท คะแนล (root canal) ภายในเป็นพัลป์ติดต่อกับพัลป์ของคราวน์ เส้นเลือดเส้นประสาทเข้าสู่ฟันทางรูทคะแนล
ค. ต่อมน้ำลาย (salivary glands) เป็นต่อมที่อยู่ใช่องปาก ผลิตน้ำลายมี 3 คู่ คือ
ต่อมพาโรทิด (parotid glands) 1 คู่ อยู่บริเวณส่วนหน้าทางด้านล่างของหูมีท่อน้ำลาย เข้าสู่ช่องปากทางท่อสเตนตัน หากมีเชื้อไวรัสโรคคางทูม ผ่านเข้าสู่ท่อนี้จะอักเสบ เกิดโรคคางทูมขึ้น ต่อมซับแมนดิบิวลาร์ (submandibular gland) 1 คู่ อยู่ที่ผิวด้านใน ทางด้านข้างของขากรรไกรล่าง มีท่อน้ำลายเข้าสู่ช่องปากทางท่อวาร์ตัน ต่อมอีกคู่หนึ่ง คือ ต่อมซับลิงกวล (sublinggual gland) อยู่ที่ผิวด้านล่างของช่องปาก มีท่อเล็กๆจำนวนมาก นำน้ำลายเข้าสู่ช่องปาก ดังรูปที่ 3.4
น้ำลาย (saliva) ซึ่งผลิตจากต่อมน้ำลายวันละประมาณ 1 - 1.5 ลิตร ประกอบด้วยเมือก ซึ่งช่วยหล่อลื่นอาหาร เพื่อให้กลืนได้สะดวก น้ำ อิเล็คโทรไลต์ และเอนไซม์ไทอะลิน (Ptyalin) หรืออะมิเลส เพื่อย่อยคาร์โบไฮเดรต น้ำลายมีค่า pH ประมาณ 6 – 7 ถูกทำลายโดยกรดเกลือในกระเพาะ
น้ำลายมีแคลเซียมสูง เพื่อป้องกันมิให้มีการละลายแคลเซียมออกจากฟัน น้ำลายช่วยป้องกันมิให้ปาก และช่องปากแห้ง ช่วยการเคลื่อนที่ของลิ้นเวลาพูด ขณะมีอาหารเข้าปาก รสอาหารจะกระตุ้นการหลั่งของน้ำลายให้มากขึ้น น้ำลายมีสารฆ่าเชื้อโรคอ่อนๆอยู่ด้วยจึงป้องกัน
จุลินทรีย์บางชนิดได้
5.2.2 คอหอย (pharynx) เป็นส่วนที่ติดต่อกับรูจมูก ในท่อยูสเตเชียนจากหูส่วนกลาง
กล่องเสียง และหลอดอาหาร อากาศและอาหารจะผ่านเข่าสู่ร่างกายบริเวณคอหอย ดังนั้น จึงต้องมีกลไกลควบคุมให้อาหารลงสู่หลอดอาหาร และอากาศลงสู่กล่องเสียง ปกติทางเข้าสู่หลอดอาหารจะปิดอยู่เสมอ ส่วนทางเข้าสู่กล่องเสียงจะเปิดอยู่ตลอดเวลา ยกเว้นขณะกลืนอาหาร บริเวณคอหอยจะมีต่อมน้ำเหลือง 3 คู่ เรียกว่า ต่อมทอนซิล อยู่บริเวณผนังด้านหลังจากจมูกด้านใน เรียกว่า ฟาริงเจียลทอนซิล ต่อมที่อยู่ที่ส่วนล่างของเพดานปาก เรียกว่า พาลาไทน์ ทอนซิล ต่อมที่อยู่ด้านหลังโคนลิ้น เรียกว่า ลิงกวลทอนซิล ต่อมทั้ง 3 คู่ จะเรียงเป็นวงรอบ บริเวณที่จะเข้าสู่กล่องเสียง และหลอดอาหาร เพื่อทำหน้าที่เป็นด่านกั้น มิให้เชื้อโรคผ่านเข้าหลอดอาหารและกล่องเสียงต่อมทอนซินจะทำหน้าที่ทำลายจุลินทรีย์ ที่ผ่านเข้ามากับอากาศที่หายใจเข้าไป ต่อมนี้จะอักเสบเมื่อติดเชื้อจุลินทรีย์ จึงขยายใหญ่บวมแดง อาจมีฝ้า หนองเกิดขึ้นด้วย
การกลืนอาหารครึ่งแข็งครึ่งเหลว (bolus) จากคอหอยเข้าหลอดอาหารโดยอาศัยการทำงานของกล้ามเนื้อ สเกเลทัล 3 ชุด มีการดึงกระดูกอ่อนเอพิกลอตทิสให้ปิดกล่องเสียง เพื่อมิให้อาหารผ่านลงกล่องเสียง มีอุบัติเหตุที่ทำให้เกิดภาวะอาหารเข้าไปอุดตันในหลอดลมได้เสมอ ทำให้พูดไม่ได้และหายใจไม่ได้ จนเกิดการตายขึ้นได้หากช่วยเหลือไม่ทัน
5.2.3 หลอดอาหาร (esophagus) เป็นส่วนที่ต่อจากคอหอย มีความยาวประมาณ 25 เซนติเมตร ส่วนบนของหลอดอาหารมีกล้ามเนื้อหูรูดชื่อ ไฮโพฟาริงเจียล สฟิงก์เตอร์ ทำหน้าที่ปิดและเปิดหลอดอาหาร ในระหว่างกลืนอาหาร กล้ามเนื้อของหลอดอาหารส่วนต้นเป็นกล้ามเนื้อสเกเลทัล ส่วนตอนท้ายๆของหลอดอาหารเป็นกล้ามเนื้อเรียบ
การเคลื่อนที่ของอาหารแบบเพริสทัลซิส เริ่มตั้งแต่อาหารยังอยู่ในคอหอย และจะเกิดติดต่อกัน จนสุดหลอดอาหารและยังอาศัยแรงโน้มถ่วงของของเหลวพาอาหารให้ เคลื่อนที่ลงเบื้องล่างด้วยอาหารจากหลอดอาหาร เคลื่อนที่ลงกระเพาะอาหารใช้เวลาประมาณ 5 – 10 วินาที การเกิดเพริสทัลซิสถูกควบคุมโดยเส้นประสาทวากัส
ต่อมพาโรทิด (parotid glands) 1 คู่ อยู่บริเวณส่วนหน้าทางด้านล่างของหูมีท่อน้ำลาย เข้าสู่ช่องปากทางท่อสเตนตัน หากมีเชื้อไวรัสโรคคางทูม ผ่านเข้าสู่ท่อนี้จะอักเสบ เกิดโรคคางทูมขึ้น ต่อมซับแมนดิบิวลาร์ (submandibular gland) 1 คู่ อยู่ที่ผิวด้านใน ทางด้านข้างของขากรรไกรล่าง มีท่อน้ำลายเข้าสู่ช่องปากทางท่อวาร์ตัน ต่อมอีกคู่หนึ่ง คือ ต่อมซับลิงกวล (sublinggual gland) อยู่ที่ผิวด้านล่างของช่องปาก มีท่อเล็กๆจำนวนมาก นำน้ำลายเข้าสู่ช่องปาก ดังรูปที่ 3.4
น้ำลาย (saliva) ซึ่งผลิตจากต่อมน้ำลายวันละประมาณ 1 - 1.5 ลิตร ประกอบด้วยเมือก ซึ่งช่วยหล่อลื่นอาหาร เพื่อให้กลืนได้สะดวก น้ำ อิเล็คโทรไลต์ และเอนไซม์ไทอะลิน (Ptyalin) หรืออะมิเลส เพื่อย่อยคาร์โบไฮเดรต น้ำลายมีค่า pH ประมาณ 6 – 7 ถูกทำลายโดยกรดเกลือในกระเพาะ
น้ำลายมีแคลเซียมสูง เพื่อป้องกันมิให้มีการละลายแคลเซียมออกจากฟัน น้ำลายช่วยป้องกันมิให้ปาก และช่องปากแห้ง ช่วยการเคลื่อนที่ของลิ้นเวลาพูด ขณะมีอาหารเข้าปาก รสอาหารจะกระตุ้นการหลั่งของน้ำลายให้มากขึ้น น้ำลายมีสารฆ่าเชื้อโรคอ่อนๆอยู่ด้วยจึงป้องกัน
จุลินทรีย์บางชนิดได้
5.2.2 คอหอย (pharynx) เป็นส่วนที่ติดต่อกับรูจมูก ในท่อยูสเตเชียนจากหูส่วนกลาง
กล่องเสียง และหลอดอาหาร อากาศและอาหารจะผ่านเข่าสู่ร่างกายบริเวณคอหอย ดังนั้น จึงต้องมีกลไกลควบคุมให้อาหารลงสู่หลอดอาหาร และอากาศลงสู่กล่องเสียง ปกติทางเข้าสู่หลอดอาหารจะปิดอยู่เสมอ ส่วนทางเข้าสู่กล่องเสียงจะเปิดอยู่ตลอดเวลา ยกเว้นขณะกลืนอาหาร บริเวณคอหอยจะมีต่อมน้ำเหลือง 3 คู่ เรียกว่า ต่อมทอนซิล อยู่บริเวณผนังด้านหลังจากจมูกด้านใน เรียกว่า ฟาริงเจียลทอนซิล ต่อมที่อยู่ที่ส่วนล่างของเพดานปาก เรียกว่า พาลาไทน์ ทอนซิล ต่อมที่อยู่ด้านหลังโคนลิ้น เรียกว่า ลิงกวลทอนซิล ต่อมทั้ง 3 คู่ จะเรียงเป็นวงรอบ บริเวณที่จะเข้าสู่กล่องเสียง และหลอดอาหาร เพื่อทำหน้าที่เป็นด่านกั้น มิให้เชื้อโรคผ่านเข้าหลอดอาหารและกล่องเสียงต่อมทอนซินจะทำหน้าที่ทำลายจุลินทรีย์ ที่ผ่านเข้ามากับอากาศที่หายใจเข้าไป ต่อมนี้จะอักเสบเมื่อติดเชื้อจุลินทรีย์ จึงขยายใหญ่บวมแดง อาจมีฝ้า หนองเกิดขึ้นด้วย
การกลืนอาหารครึ่งแข็งครึ่งเหลว (bolus) จากคอหอยเข้าหลอดอาหารโดยอาศัยการทำงานของกล้ามเนื้อ สเกเลทัล 3 ชุด มีการดึงกระดูกอ่อนเอพิกลอตทิสให้ปิดกล่องเสียง เพื่อมิให้อาหารผ่านลงกล่องเสียง มีอุบัติเหตุที่ทำให้เกิดภาวะอาหารเข้าไปอุดตันในหลอดลมได้เสมอ ทำให้พูดไม่ได้และหายใจไม่ได้ จนเกิดการตายขึ้นได้หากช่วยเหลือไม่ทัน
5.2.3 หลอดอาหาร (esophagus) เป็นส่วนที่ต่อจากคอหอย มีความยาวประมาณ 25 เซนติเมตร ส่วนบนของหลอดอาหารมีกล้ามเนื้อหูรูดชื่อ ไฮโพฟาริงเจียล สฟิงก์เตอร์ ทำหน้าที่ปิดและเปิดหลอดอาหาร ในระหว่างกลืนอาหาร กล้ามเนื้อของหลอดอาหารส่วนต้นเป็นกล้ามเนื้อสเกเลทัล ส่วนตอนท้ายๆของหลอดอาหารเป็นกล้ามเนื้อเรียบ
การเคลื่อนที่ของอาหารแบบเพริสทัลซิส เริ่มตั้งแต่อาหารยังอยู่ในคอหอย และจะเกิดติดต่อกัน จนสุดหลอดอาหารและยังอาศัยแรงโน้มถ่วงของของเหลวพาอาหารให้ เคลื่อนที่ลงเบื้องล่างด้วยอาหารจากหลอดอาหาร เคลื่อนที่ลงกระเพาะอาหารใช้เวลาประมาณ 5 – 10 วินาที การเกิดเพริสทัลซิสถูกควบคุมโดยเส้นประสาทวากัส
5.2.4 กระเพาะอาหาร (stomach) เป็นอวัยวะรูปตัวเจ (J. - shaped) อยู่ด้านซ้ายของร่างกายใต้กะบังลม ผนังกระเพาะอาหารหนามาก สามารถขยายขนาดได้เมื่อมีอาหารเข้าไปบรรจุอยู่ ผนังกระเพาะอาหารจะมีชั้นที่เป็นกล้ามเนื้อถึง 3 ชั้น (ส่วนอื่นๆมี 2 ชั้น) การหดตัวของกล้ามเนื้อทำให้เกิดการคลุกเคล้าของอาหาร
กระเพาะอาหารแบ่งออกเป็น 4 ตอน ตอนบน เรียกว่า คาร์ดิอัส (cardius) ถัดมา คือ ฟันดัส (fundus) บริเวณกลางกระเพาะจะใหญ่ที่สุด เรียกว่า บอดี (body) และส่วนสุดท้าย เรียกว่า ไพโลลัส (pylorus) ซึ่งต่อกับลำไส้เล็ก โดยมีกล้ามเนื้อหูรูดไพโลริกสฟิงก์เตอร์กั้น ระหว่าง- หลอดอาหารกับตอนต้นของกระเพาะอาหาร จะมีกล้ามเนื้อหูรูด ชื่อคาร์ดิแอกสฟิงเตอร์กั้น
ในขณะที่อดอาหาร ภายในกระเพาะอาหารจะมีปริมาตร 50 ลูกบาศก์เซนติเมตร แต่เมื่อมีอาหารเข้าสู่กระเพาะอาหารจะสามารถขยายตัวได้ 10 – 40 เท่า เยื่อมิวคัสจะยื่นออกมาจากพื้นผิวด้านในให้เห็นเป็นคลื่น เรียกว่า รูกี (rugue) ซึ่งจะยืดตัวออก เมื่อมีอาหารอยู่ในกระเพาะ รูปที่ 3.8 แสดง แกสทริกพิต ซึ่งเป็นร่องอยู่ระหว่าง รูกีในชั้นมิวโคซา มิวโคซาประกอบไปด้วยเอพิทีเลียม เอพิทีเลียมจะเปลี่ยนไปเป็นต่อมจะอยู่ลึกลงไป ต่อมที่พบมี 3 ชนิด คือ มิวคัสเนกเซลล์ (mucous neck cell) ผลิตเมือกที่มีฤทธิ์เป็นด่าง เพื่อไปฉาบผิวกระเพาะอาหาร จะช่วยป้องกันอันตราย ต่อมชนิดนี้มีลักษณะเป็นเซลล์สูงๆชีฟเซลล์ (chief cell) เป็นต่อมผลิตเอนไซม์ เพปซิโนเจน (pepsinogen) ซึ่งเป็นรูปหนึ่งของเพปซินที่ยังไม่ถูกกระตุ้นให้ทำงาน ต่อมอีกชนิดหนึ่ง คือ พาริเอทัลเซลล์ (parietal cell) ผลิตกรดเกลือเข้มข้น เพื่อช่วยในการย่อย
กระเพาะอาหารแบ่งออกเป็น 4 ตอน ตอนบน เรียกว่า คาร์ดิอัส (cardius) ถัดมา คือ ฟันดัส (fundus) บริเวณกลางกระเพาะจะใหญ่ที่สุด เรียกว่า บอดี (body) และส่วนสุดท้าย เรียกว่า ไพโลลัส (pylorus) ซึ่งต่อกับลำไส้เล็ก โดยมีกล้ามเนื้อหูรูดไพโลริกสฟิงก์เตอร์กั้น ระหว่าง- หลอดอาหารกับตอนต้นของกระเพาะอาหาร จะมีกล้ามเนื้อหูรูด ชื่อคาร์ดิแอกสฟิงเตอร์กั้น
ในขณะที่อดอาหาร ภายในกระเพาะอาหารจะมีปริมาตร 50 ลูกบาศก์เซนติเมตร แต่เมื่อมีอาหารเข้าสู่กระเพาะอาหารจะสามารถขยายตัวได้ 10 – 40 เท่า เยื่อมิวคัสจะยื่นออกมาจากพื้นผิวด้านในให้เห็นเป็นคลื่น เรียกว่า รูกี (rugue) ซึ่งจะยืดตัวออก เมื่อมีอาหารอยู่ในกระเพาะ รูปที่ 3.8 แสดง แกสทริกพิต ซึ่งเป็นร่องอยู่ระหว่าง รูกีในชั้นมิวโคซา มิวโคซาประกอบไปด้วยเอพิทีเลียม เอพิทีเลียมจะเปลี่ยนไปเป็นต่อมจะอยู่ลึกลงไป ต่อมที่พบมี 3 ชนิด คือ มิวคัสเนกเซลล์ (mucous neck cell) ผลิตเมือกที่มีฤทธิ์เป็นด่าง เพื่อไปฉาบผิวกระเพาะอาหาร จะช่วยป้องกันอันตราย ต่อมชนิดนี้มีลักษณะเป็นเซลล์สูงๆชีฟเซลล์ (chief cell) เป็นต่อมผลิตเอนไซม์ เพปซิโนเจน (pepsinogen) ซึ่งเป็นรูปหนึ่งของเพปซินที่ยังไม่ถูกกระตุ้นให้ทำงาน ต่อมอีกชนิดหนึ่ง คือ พาริเอทัลเซลล์ (parietal cell) ผลิตกรดเกลือเข้มข้น เพื่อช่วยในการย่อย
หน้าที่ของกระเพาะอาหาร คือ กักเก็บอาหาร ย่อยอาหาร และลำเลียงอาหารเข้าสู่ลำไส้เล็ก ในอัตราที่พอเหมาะ การย่อยอาหารมีทั้งแบบกล ซึ่งได้แก่การบีบตัวของกระเพาะอาหาร เพื่อให้โมเลกุลของอาหารแตกตัวออกไปผสมกับเอนไซม์ การย่อยทางเคมีเกิดขึ้นเป็นส่วนใหญ่ เมื่อมีการหลั่งเอนไซม์เพปซิโนเจน และกรดเกลือออกมาแล้วจะผ่านเข้าสู่ช่องว่างในกระเพาะอาหาร (lumen) ทางแกสทริกพิต กรดเกลือจะเปลี่ยนเพปซิโนเจนให้เป็นเพปซิน ทำหน้าที่ย่อยโปรตีน กรดเกลือในกระเพาะอาหาร ยังมีบทบาทในการทำลายแบคทีเรียที่ปะปนมากับอาหาร
การที่กรดเกลือไม่ย่อยผนังของกระเพาะอาหาร เพราะมีกลไกป้องกันอยู่ 2 วิธี คือ มิวคัสเนกเซลล์ จะสร้างเมือกที่มีฤทธิ์เป็นด่างฉาบไว้ จึงป้องกันไม่ให้เพปซิน และกรดเกลือเข้ามาสัมผัสได้โดยตรง อีกวิธีหนึ่งเป็นการแบ่งตัวอย่างรวดเร็วของเซลล์เยื่อบุกระเพาะอาหาร ทำให้เกิดเซลล์ใหม่ขึ้นมาทดแทนเซลล์ที่ถูกทำลาย การเกิดแผลในกระเพาะอาหารเกิดขึ้นเนื่องจากมีกรดเกลือหลั่งออกมากกว่าปกติ และมีผลไปทำลายเซลล์เยื่อบุผิวด้านในของกระเพาะอาหารมากเกินไป
อาหารที่ผสมกับสารที่หลั่งมาจากต่อมของกระเพาะอาหาร เรียกว่า ไคม์ (chyme) เมื่อ-กระเพาะบีบตัว จะขับไคม์เข้าสู่ลำไส้เล็กส่วนที่เป็นดูโอดีนัม (duodenum)
5.2.5 ลำไส้เล็ก (small intestine) มีความยาว 9 – 10 เมตร โดยยึดติดอยู่กับส่วนท้ายของผนังช่องท้องโดยมีเยื่อเซนเทอรี ส่วนทางด้านหน้ายึดติดกับเกรตโอเมนตัม ลำไส้เล็กเป็นแหล่งที่มีการย่อยมากที่สุด และเป็นแหล่งที่มีการดูดซึมอาหารมากที่สุด จึงมีเนื้อเยื่อของชั้น มิวโคซายื่นออกมาที่ผนังด้านใน เรียกว่า วิลไล (villi) จำนวนมากมายเพื่อเพิ่มพื้นที่ดูดซึมอาหาร
วิลไลแต่ละอันจะมีเซลล์เอพิทีเลียมเรียงเป็นชั้นเดียวปกคลุมอยู่ เรียกว่า เอนเทอโรไซต์ เยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอกที่เป็นอิสระของเอพิทีเลียม จะมีลักษณะเป็นขนขนาดเล็กจำนวนมากมายยื่นออกมา ขนเหล่านี้ คือ ส่วนของไซโทพลาซึม ที่ยื่นออกมาจากเซลล์ เรียกว่า ไมโครวิลไล ดังรูปที่ 3.9 ดังนั้นการมีวิลไลและไมโครวิลไล ทำให้เกิดการเพิ่มพื้นที่ของลำไส้เล็กขึ้น 600 เท่า เอพิทีเลียมเหล่านี้ ทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ให้กับลำไส้เล็ก
การที่กรดเกลือไม่ย่อยผนังของกระเพาะอาหาร เพราะมีกลไกป้องกันอยู่ 2 วิธี คือ มิวคัสเนกเซลล์ จะสร้างเมือกที่มีฤทธิ์เป็นด่างฉาบไว้ จึงป้องกันไม่ให้เพปซิน และกรดเกลือเข้ามาสัมผัสได้โดยตรง อีกวิธีหนึ่งเป็นการแบ่งตัวอย่างรวดเร็วของเซลล์เยื่อบุกระเพาะอาหาร ทำให้เกิดเซลล์ใหม่ขึ้นมาทดแทนเซลล์ที่ถูกทำลาย การเกิดแผลในกระเพาะอาหารเกิดขึ้นเนื่องจากมีกรดเกลือหลั่งออกมากกว่าปกติ และมีผลไปทำลายเซลล์เยื่อบุผิวด้านในของกระเพาะอาหารมากเกินไป
อาหารที่ผสมกับสารที่หลั่งมาจากต่อมของกระเพาะอาหาร เรียกว่า ไคม์ (chyme) เมื่อ-กระเพาะบีบตัว จะขับไคม์เข้าสู่ลำไส้เล็กส่วนที่เป็นดูโอดีนัม (duodenum)
5.2.5 ลำไส้เล็ก (small intestine) มีความยาว 9 – 10 เมตร โดยยึดติดอยู่กับส่วนท้ายของผนังช่องท้องโดยมีเยื่อเซนเทอรี ส่วนทางด้านหน้ายึดติดกับเกรตโอเมนตัม ลำไส้เล็กเป็นแหล่งที่มีการย่อยมากที่สุด และเป็นแหล่งที่มีการดูดซึมอาหารมากที่สุด จึงมีเนื้อเยื่อของชั้น มิวโคซายื่นออกมาที่ผนังด้านใน เรียกว่า วิลไล (villi) จำนวนมากมายเพื่อเพิ่มพื้นที่ดูดซึมอาหาร
วิลไลแต่ละอันจะมีเซลล์เอพิทีเลียมเรียงเป็นชั้นเดียวปกคลุมอยู่ เรียกว่า เอนเทอโรไซต์ เยื่อหุ้มเซลล์ด้านนอกที่เป็นอิสระของเอพิทีเลียม จะมีลักษณะเป็นขนขนาดเล็กจำนวนมากมายยื่นออกมา ขนเหล่านี้ คือ ส่วนของไซโทพลาซึม ที่ยื่นออกมาจากเซลล์ เรียกว่า ไมโครวิลไล ดังรูปที่ 3.9 ดังนั้นการมีวิลไลและไมโครวิลไล ทำให้เกิดการเพิ่มพื้นที่ของลำไส้เล็กขึ้น 600 เท่า เอพิทีเลียมเหล่านี้ ทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ให้กับลำไส้เล็ก
บริเวณวิลลัสแต่ละอันจะมีเส้นเลือด อาร์เทอริโอล ร่างแหของเส้นเลือดฝอย
เส้นเลือดเวนูล และเส้นน้ำเหลืองอยู่ภายใน เพื่อทำหน้าที่ลำเลียงอาหารออกจากโพรงของลำไส้เล็กไปเลี้ยงส่วนต่างๆของร่างกาย
ลำไส้เล็กแบ่งได้ 3 ส่วน ดังนี้
ก. ลำไส้เล็กส่วนต้น เรียกว่า ดูโอดีนัม ยาวประมาณ 25 เซนติเมตร ส่วนนี้มักโค้งเป็นรูป ตัวยู เซครีชันจากตับและตับอ่อนจะมาร่วมเปิดเข้าที่ส่วนต้นของดูโอดีนัม
ข. ลำไส้เล็กส่วนกลาง เรียกว่า เจจูนัม (jejunum) ยาวประมาณ2 ใน 5 ของลำไส้เล็ก
ค. ลำไส้เล็กส่วนท้าย เรียกว่า อิเลียม (ileum) ตอนปลายติดต่อกับลำไส้ใหญ่ส่วนที่เป็น
ซีคัมภายในลำไส้ส่วนนี้มีลักษณะพิเศษ คือ การมีกลุ่มเนื้อเยื่อน้ำเหลือง เรียกว่า เพเยอร์สแพตช์ (peyer ’ s patch) บริเวณเพเยอร์สเพตช์จะมีวิลไลน้อยกว่าบริเวณอื่นๆ และยังพบเพเยอร์สแพตช์บริเวณลำไส้ใหญ่ด้วย
เส้นเลือดเวนูล และเส้นน้ำเหลืองอยู่ภายใน เพื่อทำหน้าที่ลำเลียงอาหารออกจากโพรงของลำไส้เล็กไปเลี้ยงส่วนต่างๆของร่างกาย
ลำไส้เล็กแบ่งได้ 3 ส่วน ดังนี้
ก. ลำไส้เล็กส่วนต้น เรียกว่า ดูโอดีนัม ยาวประมาณ 25 เซนติเมตร ส่วนนี้มักโค้งเป็นรูป ตัวยู เซครีชันจากตับและตับอ่อนจะมาร่วมเปิดเข้าที่ส่วนต้นของดูโอดีนัม
ข. ลำไส้เล็กส่วนกลาง เรียกว่า เจจูนัม (jejunum) ยาวประมาณ2 ใน 5 ของลำไส้เล็ก
ค. ลำไส้เล็กส่วนท้าย เรียกว่า อิเลียม (ileum) ตอนปลายติดต่อกับลำไส้ใหญ่ส่วนที่เป็น
ซีคัมภายในลำไส้ส่วนนี้มีลักษณะพิเศษ คือ การมีกลุ่มเนื้อเยื่อน้ำเหลือง เรียกว่า เพเยอร์สแพตช์ (peyer ’ s patch) บริเวณเพเยอร์สเพตช์จะมีวิลไลน้อยกว่าบริเวณอื่นๆ และยังพบเพเยอร์สแพตช์บริเวณลำไส้ใหญ่ด้วย
สารที่หลั่งมาจากลำไส้เล็กเป็นสารที่ต่อมลำไส้เล็กผลิตขึ้นมา พบอยู่ในทุกส่วนของ ลำไส้เล็ก ประกอบด้วยเมือก อิเล็คโทรไลต์ และน้ำมันจะมีการหลั่งสารจากลำไส้เล็กประมาณ 3 ลิตร โดยไม่มีเอนไซม์ย่อยอาหารอยู่เลย
การย่อยอาหารและการดูดซึมสารที่ลำไส้เล็ก ลำไส้เล็กเป็นแหล่งที่มีความสำคัญในเรื่องการย่อยอาหาร และการดูดซึมของอาหารเกิดขึ้น การย่อยทางกล เกิดจากการบีบตัวของกล้ามเนื้อวงกลมของผนังลำไส้เล็ก ทำให้ไคม์คลุกเคล้ากับเอนไซม์ที่มาจากตับอ่อน ถุงน้ำดี และเอนไซม์ ที่สร้างจากเอพิทีเลียมของวิลไล
การย่อยคาร์โบไฮเดรต คาร์โบไฮเดรตจะถูกน้ำย่อยอะมิเลส จากตับอ่อนย่อยให้เป็นมอลโทส ซึ่งเป็นไดแซ็กคาไรด์ เอพิทีเลียมของวิลไลจะหลั่งเอนไซม์มอลเทส แลกเทส และซูเครสออกมาย่อยน้ำตาลไดแซ็กคาไรด์ ให้เป็นมอนอแซ็กคาไรด์ เช่น ฟรุกโทส กลูโคส และกาแลกโทส ซึ่งจะมีการดูดซึมผ่านเข้าสู่เส้นเลือดฝอยของวิลไล โดยวิธีการขนส่งแบบกัมมันต์ ดังรูปที่ 3.11ก.
การย่อยโปรตีน โปรตีนถูกย่อยด้วยกรดเกลือ และเพปซินตั้งแต่อยู่ในกระเพาะอาหารและจะย่อยต่อที่ลำไส้เล็กด้วยเอนไซม์ ทริปซิน ไคโมทริปซิน และคาร์บอกซิพอลิเพปทิเดส ผลสุดท้ายจะได้เพปไทด์ขนาดเล็ก และกรดอะมิโนบางตัวออกมา เพปไทด์จะถูกย่อยต่อไปโดย เอนไซม์อะมิโนเพปทิเดส และไดเพปทิเดส ให้เป็นกรดอะมิโน จากนั้นกรดอะมิโนจะถูกดูดซึมเข้าสู่เส้นเลือดฝอย ที่ผนังของวิลไล โดยวิธีการขนส่งแบบกัมมันต์ ดังรูปที่ 3.11ข.
การย่อยไขมัน หยดไขมันเมื่อเข้าสู่ลำไส้เล็กจะถูกอิมัลซิไฟด้วยเกลือของน้ำดี จึงถูกย่อยสลายต่อด้วยลิเพสจากตับอ่อนให้สลายเป็นกรดไขมัน และกลีเซอรอล สาร 2 ชนิดนี้มี โมเลกุลเล็กมาก จะถูกดูดเข้าไปชั้นมิวโคซาของลำไส้เล็ก ภายในเซลล์เหล่านี้ กรดไขมันและกลีเซอรอลจะถูกสร้างกลับมาเป็นไขมันขึ้นอีก โดยจะเข้ารวมกับคอเลสเทอรอล และฟอสโฟลิพิด เกิดเป็นหยดบางๆ เรียกว่า ไคโลไมครอน (chylomicron) ที่ผิวของไคโลไมครอนจะถูกหุ้มด้วยโปรตีน เพื่อช่วยให้ซึมผ่านเซลล์มิวโคซาเข้าสู่เส้นน้ำเหลืองใหญ่ของวิลไล (central lacteal) ลำเลียงผ่านท่อน้ำเหลืองเข้าสู่เส้นเลือดต่อไป
การย่อยอาหารและการดูดซึมสารที่ลำไส้เล็ก ลำไส้เล็กเป็นแหล่งที่มีความสำคัญในเรื่องการย่อยอาหาร และการดูดซึมของอาหารเกิดขึ้น การย่อยทางกล เกิดจากการบีบตัวของกล้ามเนื้อวงกลมของผนังลำไส้เล็ก ทำให้ไคม์คลุกเคล้ากับเอนไซม์ที่มาจากตับอ่อน ถุงน้ำดี และเอนไซม์ ที่สร้างจากเอพิทีเลียมของวิลไล
การย่อยคาร์โบไฮเดรต คาร์โบไฮเดรตจะถูกน้ำย่อยอะมิเลส จากตับอ่อนย่อยให้เป็นมอลโทส ซึ่งเป็นไดแซ็กคาไรด์ เอพิทีเลียมของวิลไลจะหลั่งเอนไซม์มอลเทส แลกเทส และซูเครสออกมาย่อยน้ำตาลไดแซ็กคาไรด์ ให้เป็นมอนอแซ็กคาไรด์ เช่น ฟรุกโทส กลูโคส และกาแลกโทส ซึ่งจะมีการดูดซึมผ่านเข้าสู่เส้นเลือดฝอยของวิลไล โดยวิธีการขนส่งแบบกัมมันต์ ดังรูปที่ 3.11ก.
การย่อยโปรตีน โปรตีนถูกย่อยด้วยกรดเกลือ และเพปซินตั้งแต่อยู่ในกระเพาะอาหารและจะย่อยต่อที่ลำไส้เล็กด้วยเอนไซม์ ทริปซิน ไคโมทริปซิน และคาร์บอกซิพอลิเพปทิเดส ผลสุดท้ายจะได้เพปไทด์ขนาดเล็ก และกรดอะมิโนบางตัวออกมา เพปไทด์จะถูกย่อยต่อไปโดย เอนไซม์อะมิโนเพปทิเดส และไดเพปทิเดส ให้เป็นกรดอะมิโน จากนั้นกรดอะมิโนจะถูกดูดซึมเข้าสู่เส้นเลือดฝอย ที่ผนังของวิลไล โดยวิธีการขนส่งแบบกัมมันต์ ดังรูปที่ 3.11ข.
การย่อยไขมัน หยดไขมันเมื่อเข้าสู่ลำไส้เล็กจะถูกอิมัลซิไฟด้วยเกลือของน้ำดี จึงถูกย่อยสลายต่อด้วยลิเพสจากตับอ่อนให้สลายเป็นกรดไขมัน และกลีเซอรอล สาร 2 ชนิดนี้มี โมเลกุลเล็กมาก จะถูกดูดเข้าไปชั้นมิวโคซาของลำไส้เล็ก ภายในเซลล์เหล่านี้ กรดไขมันและกลีเซอรอลจะถูกสร้างกลับมาเป็นไขมันขึ้นอีก โดยจะเข้ารวมกับคอเลสเทอรอล และฟอสโฟลิพิด เกิดเป็นหยดบางๆ เรียกว่า ไคโลไมครอน (chylomicron) ที่ผิวของไคโลไมครอนจะถูกหุ้มด้วยโปรตีน เพื่อช่วยให้ซึมผ่านเซลล์มิวโคซาเข้าสู่เส้นน้ำเหลืองใหญ่ของวิลไล (central lacteal) ลำเลียงผ่านท่อน้ำเหลืองเข้าสู่เส้นเลือดต่อไป
อวัยวะที่เกี่ยวข้องกับการย่อยอาหารในลำไส้เล็ก เป็นอวัยวะที่ไม่ใช่ทางเดินอาหาร แต่มี หน้าที่ผลิตเอนไซม์ไปใช้ในการย่อยอาหาร ได้แก่
ก. ตับ (liver) และถุงน้ำดี (gall bladder) ตับเป็นอวัยวะที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในร่างกาย หนักถึง 1,300 – 1,600 กรัม มีสีแดงเลือดหมูอยู่ในช่องท้องใต้กะบังลมด้านขวา ตับแยกออกเป็น 2 พู คือ พูซ้าย และ พูขวา มีเส้นเลือดพอร์ทัล เวน (portal vein) และเส้นเลือดเฮพาติกอาร์เทอรี (hepatic artery) เข้าสู่ตับ และยังมีท่อน้ำเหลืองออกจากตับ ตับประกอบด้วยหน่วยย่อยๆจำนวนมากมาย เรียกว่า พูย่อยของตับ (lobule) พูย่อยของตับประกอยด้วยเซลล์ตับ (hepatic cell) เรียงต่อกันเป็นสายโดยยึดกันไว้ด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ระหว่างสายของเซลล์ตับ จะเป็นเส้นเลือดฝอย เรียกว่า ไซนูซอยด์ ผนังของไซนูซอยด์ จะมีฟาโกไซติกเซลล์ ซึ่งมีชื่อเฉพาะว่า คุปพ์เฟอร์เซลล์ (kupffer ‘ s cell) ทำหน้าที่กำจัดแบคทีเรีย สิ่งแปลกแปลมอื่นๆที่เข้าไปในตับ
เซลล์ตับจะเป็นผู้ผลิตน้ำดี (bile) น้ำดีจะถูกลำเลียงมาตามท่อเล็กๆในตับจนรวมกันเข้าสู่ท่อใหญ่ที่เรียกว่า คอมมอนเฮพาติกดักต์ นำน้ำดีเข้าสู่ถุงน้ำดี ถุงน้ำดีเป็นถุงกล้ามเนื้อเล็กๆที่ฝังอยู่ในส่วนผิวด้านล่างของพูตับซีกขวา เป็นแหล่งที่พักและสะสมน้ำดี เมื่ออาหารผ่านเข้าสู่ ลำไส้เล็ก ถุงน้ำดีจะบีบตัว นำน้ำดีผ่านท่อซีสติก (cystic duct) และท่อคอมมอนไบล์ (common bile duct) ออกสู่ดูโอดีนัม
ส่วนประกอบของน้ำดีที่สำคัญ คือ เกลือของน้ำดี (bile salt) รงควัตถุ (bile pigment) และคอเลสเทอรอล เกลือของน้ำดีจำเป็นต่อการย่อย และการดูดซึมของไขมันทำให้หยดไขมันขนาดใหญ่เกิดอิมัลซิพิเคชัน ซึ่งทำให้มีพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น เพื่อให้เอนไซม์ลิเพสทำการย่อยได้ เกลือของน้ำดีเมื่อเข้าสู่ดูโอดีนัม จะถูกดูดซึมกลับที่อิเลียม และถูกนำเข้าสู่เส้นเลือดกลับมายังตับ และนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก รงควัตถุของน้ำดีที่สำคัญ คือ บิลิรูบิน (bilirubin) และบิลิเวอร์ดิน (biliverdin) ซึ่งสร้างมาจากตับและม้ามจากการสลายโมเลกุล ฮีโมโกลบิน สาร 2 ชนิด ไม่มีบท-บาทในการย่อยอาหาร และการดูดซึมอาหาร แต่หากมีรงควัตถุเหล่านี้ไปสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อต่างๆของร่างกายจะเป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อนั้น เช่น สะสมที่สมองของเด็กแรกเกิดจะทำให้เซลล์สมองถูกทำลาย เด็กอาจเป็นโรคปัญญาอ่อนได้ คอเลสเทอรอลเป็นสารสเตียรอยด์ที่ได้จากกระบวนการสร้างและหลั่งเกลือน้ำดี มีหน้าที่เกี่ยวกับการย่อย และการดูดซึมอาหารยังไม่แน่ชัด หากมีการสะสมคอเลสเทอรอลในถุงน้ำดีมาก อาจสร้างเป็นก้อนนิ่วในถุงน้ำดีได้ และอาจไปอุดท่อน้ำดี ทำให้น้ำดีเข้าสู่ดูโอดีนัมไม่ได้ น้ำดีจะแพร่เข้าสู่เส้นเลือดเกิดโรคดีซ่านขึ้นได้
ก. ตับ (liver) และถุงน้ำดี (gall bladder) ตับเป็นอวัยวะที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในร่างกาย หนักถึง 1,300 – 1,600 กรัม มีสีแดงเลือดหมูอยู่ในช่องท้องใต้กะบังลมด้านขวา ตับแยกออกเป็น 2 พู คือ พูซ้าย และ พูขวา มีเส้นเลือดพอร์ทัล เวน (portal vein) และเส้นเลือดเฮพาติกอาร์เทอรี (hepatic artery) เข้าสู่ตับ และยังมีท่อน้ำเหลืองออกจากตับ ตับประกอบด้วยหน่วยย่อยๆจำนวนมากมาย เรียกว่า พูย่อยของตับ (lobule) พูย่อยของตับประกอยด้วยเซลล์ตับ (hepatic cell) เรียงต่อกันเป็นสายโดยยึดกันไว้ด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ระหว่างสายของเซลล์ตับ จะเป็นเส้นเลือดฝอย เรียกว่า ไซนูซอยด์ ผนังของไซนูซอยด์ จะมีฟาโกไซติกเซลล์ ซึ่งมีชื่อเฉพาะว่า คุปพ์เฟอร์เซลล์ (kupffer ‘ s cell) ทำหน้าที่กำจัดแบคทีเรีย สิ่งแปลกแปลมอื่นๆที่เข้าไปในตับ
เซลล์ตับจะเป็นผู้ผลิตน้ำดี (bile) น้ำดีจะถูกลำเลียงมาตามท่อเล็กๆในตับจนรวมกันเข้าสู่ท่อใหญ่ที่เรียกว่า คอมมอนเฮพาติกดักต์ นำน้ำดีเข้าสู่ถุงน้ำดี ถุงน้ำดีเป็นถุงกล้ามเนื้อเล็กๆที่ฝังอยู่ในส่วนผิวด้านล่างของพูตับซีกขวา เป็นแหล่งที่พักและสะสมน้ำดี เมื่ออาหารผ่านเข้าสู่ ลำไส้เล็ก ถุงน้ำดีจะบีบตัว นำน้ำดีผ่านท่อซีสติก (cystic duct) และท่อคอมมอนไบล์ (common bile duct) ออกสู่ดูโอดีนัม
ส่วนประกอบของน้ำดีที่สำคัญ คือ เกลือของน้ำดี (bile salt) รงควัตถุ (bile pigment) และคอเลสเทอรอล เกลือของน้ำดีจำเป็นต่อการย่อย และการดูดซึมของไขมันทำให้หยดไขมันขนาดใหญ่เกิดอิมัลซิพิเคชัน ซึ่งทำให้มีพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น เพื่อให้เอนไซม์ลิเพสทำการย่อยได้ เกลือของน้ำดีเมื่อเข้าสู่ดูโอดีนัม จะถูกดูดซึมกลับที่อิเลียม และถูกนำเข้าสู่เส้นเลือดกลับมายังตับ และนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก รงควัตถุของน้ำดีที่สำคัญ คือ บิลิรูบิน (bilirubin) และบิลิเวอร์ดิน (biliverdin) ซึ่งสร้างมาจากตับและม้ามจากการสลายโมเลกุล ฮีโมโกลบิน สาร 2 ชนิด ไม่มีบท-บาทในการย่อยอาหาร และการดูดซึมอาหาร แต่หากมีรงควัตถุเหล่านี้ไปสะสมอยู่ในเนื้อเยื่อต่างๆของร่างกายจะเป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อนั้น เช่น สะสมที่สมองของเด็กแรกเกิดจะทำให้เซลล์สมองถูกทำลาย เด็กอาจเป็นโรคปัญญาอ่อนได้ คอเลสเทอรอลเป็นสารสเตียรอยด์ที่ได้จากกระบวนการสร้างและหลั่งเกลือน้ำดี มีหน้าที่เกี่ยวกับการย่อย และการดูดซึมอาหารยังไม่แน่ชัด หากมีการสะสมคอเลสเทอรอลในถุงน้ำดีมาก อาจสร้างเป็นก้อนนิ่วในถุงน้ำดีได้ และอาจไปอุดท่อน้ำดี ทำให้น้ำดีเข้าสู่ดูโอดีนัมไม่ได้ น้ำดีจะแพร่เข้าสู่เส้นเลือดเกิดโรคดีซ่านขึ้นได้
ตับยังมีหน้าที่สำคัญต่อร่างกายมาก เช่น ทำลายเม็ดเลือดที่มีอายุมาก ทำลายเชื้อโรค และทำลายสารพิษต่างๆ ที่แปลกปลอมเข้าสู่เลือด เปลี่ยนแอมโมเนียให้เป็นยูเรียที่ไม่เป็นพิษต่อร่างกายเป็นแหล่งสะสมไกลโคเจนและควบคุมน้ำตาลในเลือด สร้างโปรตีนที่สำคัญ เช่น เอนไซม์ สร้างสารที่ทำให้เลือดแข็งตัว เช่น ไฟบริโนเจน โพรทรอมบิน ผลิตเซรุ่มโกลบูลิน เซรุ่มอัลบูมิน ผลิตวิตามินเอ จากแคโรทีน สะสมเหล็กทองแดง วิตามินเอ วิตามินดีและวิตามินบีสิบสองเป็นแหล่งผลิตเลือดของทารกในครรภ์ เป็นต้น
ข. ตับอ่อน (pancrease) เป็นอวัยวะที่ยึดติดอยู่กับเยื่อมีเซนเทอรีตรงบริเวณส่วนโค้งของดูโอดีนัมตอนปลายล่างของกระเพาะอาหาร ทำหน้าที่เป็นต่อมไร้ท่อและต่อมมีท่อ ต่อมมีท่อประกอบด้วยกลุ่มเซลล์เอพิทีเลียม ที่ชื่อว่า อะซินัส (acinus) ล้อมรอบช่องเล็กๆที่อยู่ตรงกลาง หรือล้อมรอบเซลล์ที่อยู่ตรงกลาง อะซินัส จะทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ และสารที่จำเป็น จากต่อมเหล่านี้จะมีท่อมาเปิดรวมกันเป็นท่อ แพนครีเอติก (pancreatic duct) ท่อนี้จะมาเปิดรวมกับท่อคอมมอนไบล์เป็นแอมพูลาออฟวาเตอร์นำเอนไซม์ เข้าสู่ดูโอดีนัม
ตับอ่อนผลิตของเหลววันละประมาณ 2 ลิตร ซึ่งประกอบด้วยโซเดียมไบคาร์บอเนตและเอนไซม์ต่างๆ โซเดียมไบคาร์บอเนต มีประโยชน์ทำให้ไคม์ในกระเพาะมีฤทธิ์เป็นกรดเปลี่ยนไปเป็นกลางเมื่อเข้าสู่ดูโอดีนัม จึงเป็นการช่วยป้องกันมิให้มิวโคซาของดูโอดีนัมเป็นอันตราย นอกจากนั้นยังควบคุมให้ pH อยู่ในระดับ 6 – 7 ซึ่งเป็นช่วงที่เหมาะต่อการย่อยอาหารด้วยเอนไซม์จากตับ
เอนไซม์ที่ผลิตจากอะซินัสของตับอ่อน แสดงไว้ดังตารางที่ 3.1 เอนไซม์บางชนิดของตับอ่อนอยู่ในสภาพที่ไม่กัมมันต์ ทั้งนี้เพื่อมิให้ย่อยเซลล์ของตับอ่อนเอง เช่น ทริปซิโนเจน ไคโมทริปซิน และโพรคาร์บอกซิพอลิเพปทิเดส เอนไซม์ทั้ง 3 ชนิด เมื่อเข้าสู่ดูโอดีนัมจะเปลี่ยนสภาพเป็นรูปกัมมันต์โดยมีเอนไซม์เอนเทอโรไคเนส ของลำไส้เล็กเปลี่ยนทริปซิโนเจนเป็นทริปซิน ทริปซินจะเปลี่ยนไคโมทริปซิโนเจนให้เป็นไคโมทริปซินและเปลี่ยนโพรคาร์บอกซิพอลิเพปทิเดส ให้เป็นคาร์บอกซิพอลิเพปทิเดส ตับอ่อนยังสร้างตัวยับยั้งทริปซิน (trypsin inhibitor) เพื่อทำหน้าที่ป้องกันการเกิดทริปซิน และกระตุ้นให้เอนไซม์อื่นๆให้ทำงาน หากท่อตับอ่อนท่อใด อุดตัน ตัวยับยั้งทริปซิน จะไม่สามารถยับยั้งการเกิดทริปซินในตับอ่อน จึงทำให้มีทริปซินในปริมาณสูงมากจึงกระตุ้นเอนไซม์ในตับอ่อนให้ย่อยสลายเนื้อเยื่อของตับอ่อนเอง เกิดอาการตับอ่อนอักเสบโดยเฉียบพลัน (acutepancreatitis) หากเกิดเส้นเลือดในตับอ่อนถูกทำลายจะเกิดการตกเลือดในตับอ่อน จนเกิดอาการช็อกและเสียชีวิตได้
สารอาหารเกือบทุกชนิดรวมทุกวิตามินหลายชนิดจะถูกดูดซึมที่ดูโอดีนัม สารอาหารพวกไขมันจะถูกดูดซึมที่เจจูนัม วิตามินบีสิบสองและเกลือของน้ำดีจะถูกดูดซึมที่อิเลียม
ข. ตับอ่อน (pancrease) เป็นอวัยวะที่ยึดติดอยู่กับเยื่อมีเซนเทอรีตรงบริเวณส่วนโค้งของดูโอดีนัมตอนปลายล่างของกระเพาะอาหาร ทำหน้าที่เป็นต่อมไร้ท่อและต่อมมีท่อ ต่อมมีท่อประกอบด้วยกลุ่มเซลล์เอพิทีเลียม ที่ชื่อว่า อะซินัส (acinus) ล้อมรอบช่องเล็กๆที่อยู่ตรงกลาง หรือล้อมรอบเซลล์ที่อยู่ตรงกลาง อะซินัส จะทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ และสารที่จำเป็น จากต่อมเหล่านี้จะมีท่อมาเปิดรวมกันเป็นท่อ แพนครีเอติก (pancreatic duct) ท่อนี้จะมาเปิดรวมกับท่อคอมมอนไบล์เป็นแอมพูลาออฟวาเตอร์นำเอนไซม์ เข้าสู่ดูโอดีนัม
ตับอ่อนผลิตของเหลววันละประมาณ 2 ลิตร ซึ่งประกอบด้วยโซเดียมไบคาร์บอเนตและเอนไซม์ต่างๆ โซเดียมไบคาร์บอเนต มีประโยชน์ทำให้ไคม์ในกระเพาะมีฤทธิ์เป็นกรดเปลี่ยนไปเป็นกลางเมื่อเข้าสู่ดูโอดีนัม จึงเป็นการช่วยป้องกันมิให้มิวโคซาของดูโอดีนัมเป็นอันตราย นอกจากนั้นยังควบคุมให้ pH อยู่ในระดับ 6 – 7 ซึ่งเป็นช่วงที่เหมาะต่อการย่อยอาหารด้วยเอนไซม์จากตับ
เอนไซม์ที่ผลิตจากอะซินัสของตับอ่อน แสดงไว้ดังตารางที่ 3.1 เอนไซม์บางชนิดของตับอ่อนอยู่ในสภาพที่ไม่กัมมันต์ ทั้งนี้เพื่อมิให้ย่อยเซลล์ของตับอ่อนเอง เช่น ทริปซิโนเจน ไคโมทริปซิน และโพรคาร์บอกซิพอลิเพปทิเดส เอนไซม์ทั้ง 3 ชนิด เมื่อเข้าสู่ดูโอดีนัมจะเปลี่ยนสภาพเป็นรูปกัมมันต์โดยมีเอนไซม์เอนเทอโรไคเนส ของลำไส้เล็กเปลี่ยนทริปซิโนเจนเป็นทริปซิน ทริปซินจะเปลี่ยนไคโมทริปซิโนเจนให้เป็นไคโมทริปซินและเปลี่ยนโพรคาร์บอกซิพอลิเพปทิเดส ให้เป็นคาร์บอกซิพอลิเพปทิเดส ตับอ่อนยังสร้างตัวยับยั้งทริปซิน (trypsin inhibitor) เพื่อทำหน้าที่ป้องกันการเกิดทริปซิน และกระตุ้นให้เอนไซม์อื่นๆให้ทำงาน หากท่อตับอ่อนท่อใด อุดตัน ตัวยับยั้งทริปซิน จะไม่สามารถยับยั้งการเกิดทริปซินในตับอ่อน จึงทำให้มีทริปซินในปริมาณสูงมากจึงกระตุ้นเอนไซม์ในตับอ่อนให้ย่อยสลายเนื้อเยื่อของตับอ่อนเอง เกิดอาการตับอ่อนอักเสบโดยเฉียบพลัน (acutepancreatitis) หากเกิดเส้นเลือดในตับอ่อนถูกทำลายจะเกิดการตกเลือดในตับอ่อน จนเกิดอาการช็อกและเสียชีวิตได้
สารอาหารเกือบทุกชนิดรวมทุกวิตามินหลายชนิดจะถูกดูดซึมที่ดูโอดีนัม สารอาหารพวกไขมันจะถูกดูดซึมที่เจจูนัม วิตามินบีสิบสองและเกลือของน้ำดีจะถูกดูดซึมที่อิเลียม
การสลายสารอาหารระดับเซลล์ (Cellular Respiration)
การสลายสารอาหารระดับเซลล์ หรือการหายใจระดับเซลล์ (Cellular Respiration) เป็นกระบวนการนำเอาสารอาหารที่ได้จากกระบวนการย่อยอาหารได้แก่ น้ำตาลกลูโคส (glucose) กรดอะมิโน (amino acid) และกรดไขมัน (fatty acid) ไปใช้สร้างเป็นพลังงาน โดยเก็บไว้ในรูปของสารที่มีพลังงานสูง ที่เรียกว่า ATP (Adenosine Triphosphate)
.gif)
ภาพที่ 1 โครงสร้างของ ATP
ATP เป็นสารที่มีพลังงานสูงทำหน้าที่เก็บพลังงานที่ได้จากกระบวนการสลายสารอาหารของเซลล์ ประกอบด้วย อะดีนีน (adenine) กับน้ำตาลไรโบส (ribose) รวมเรียกว่าอะดีโนซีน (adenosine) แล้วจึงต่อกับหมู่ฟอสเฟต (P) 3 หมู่ พันธะที่เกิดขึ้นระหว่างหมู่ฟอสเฟตหมู่ที่ 2 และ 3 เป็นพันธะที่มีพลังงานสูง (สัญลักษณ์คือ ~) เมื่อสลายแล้วจะให้พลังงาน 7.3 กิโลแคลอรีต่อโมล
ในสิ่งมีชีวิต เซลล์จะมีการสลาย ATP โดย ATP จะเปลี่ยนเป็น ADP (adenosine diphosphate) หมู่ฟอสเฟตและปลดปล่อยพลังงานออกมา ดังสมการ
ATP --> ADP + P + Energy (พลังงาน)
เพื่อให้ได้พลังงานสำหรับใช้ในกิจกรรมต่าง ๆ ดังนั้นจึงต้องมีการสร้าง ATP ใหม่ขึ้นมาทดแทน กระบวนการสร้าง ATP เรียกว่า ฟอสโฟรีเลชัน (phosphorylation) คือการสร้าง ATP จาก ADP และหมู่ฟอสเฟตซึ่งจะเกิดเป็นวัฏจักร
ดังภาพที่ 2
.jpg)
ภาพที่ 2 วัฏจักรของ ATP
กระบวนการสลายสารอาหารระดับเซลล์ แบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ
1. การสลายสารอาหารแบบใช้ออกซิเจน (Aerobic Respiration) เป็นกระบวนการที่มีกลไกเกิดต่อเนื่องกัน 3 ขั้นตอน คือ ไกลโคลิซิส (Glycolysis) วัฏจักรเครบส์ (Krebs cycle) และการถ่ายทอดอิเล็กตรอน (Electron transport chain)
2. การสลายสารอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจน (Anaerobic Respiration)หรือเรียกว่ากระบวนการหมัก (fermentation)
ไกลโคลิซิส(Glycolysis)
ไกลโคลิซิสเกิดในส่วนไซโทพลาสซึม (cytoplasm) หรือไซโทซอล (cytosol) ของเซลล์ เป็นขั้นตอนการสลายน้ำตาลกลูโคสที่มีคาร์บอน 6 อะตอม (C6) ไปเป็นกรดไพรูวิก (pyruvic acid) หรือไพรูเวท (pyruvate) ที่มีคาร์บอน 3 อะตอม (C3) ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะมีทั้งหมด 10 ขั้นตอน มีเอนไซม์ชนิดต่าง ๆ เข้ามาช่วยเร่งปฏิกิริยา กระบวนการไกลโคลิซิสสามารถสรุปเป็นขั้นตอนหลัก ๆ ได้ 3 ขั้นตอน คือ
ขั้นตอนที่ 1 น้ำตาลกลูโคส 1 โมเลกุล จะถูกสลายไปเป็นน้ำตาลฟรักโทส 1,6 บิสฟอสเฟต (fructose1,6-bisphosphate)
ในขั้นนี้จะมีการใช้ ATP 2 โมเลกุล มาเติมหมู่ฟอสเฟต (P) ให้กับน้ำตาลกลูโคส ได้เป็นน้ำตาล fructose 1,6-bisphosphate
ขั้นตอนที่ 2 น้ำตาล fructose1,6-bisphosphate ถูกเปลี่ยนไปเป็น glyceraldehyde-3-phosphate และ dihydroxyacetate phosphate ซึ่งสารตัวนี้ไม่เสถียรจะถูกเปลี่ยนเป็น glyceraldehyde-3-phosphate หรือเรียกว่า PGAL (phosphoglyceraldehyde) ทำให้ ได้ PGAL 2 โมเลกุล
ขั้นตอนที่ 3 PGAL 2 โมเลกุลจะถูกเปลี่ยนแปลงเป็นขั้นตอนจนได้เป็นกรดไพรูวิก (pyruvic acid) หรือไพรูเวท (pyruvate) 2
โมเลกุล ซึ่งในขั้นตอนที่มีการเปลี่ยนแปลงนี้จะมีการสร้าง ATP ทั้งหมด 4 โมเลกุล และมีการสูญเสียอิเล็กตรอนทั้งหมด 4 อิเล็กตรอน โดยมี NAD+ ทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนเก็บไว้ในรูป NADH เพื่อนำเข้าสู่กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนต่อไป
.gif)
ภาพที่ 3 ขั้นตอนไกลโคลิซิส
สรุปผลผลิตทีไ่ด้จากขั้นตอนไกลโคลิซิส
.gif)
สรุปสมการไกลโคลิซิส glucose + 2ADP + 2Pi--------> 2pyruvate + 2ATP
| NAD+ = Nicotinamide adenine dinucleotide เป็นโคเอนไซม์ (coenzyme) ที่พบได้ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอน (oxidizing qgent) ที่อยู่ในรูป NAD+ NAD+ + 2e- + 2H+ ----> NADH + H+ oxidized reduced |
ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria)
เป็นออร์แกเนลล์ที่พบในเซลล์พวกยูคารีโอต มีโครงสร้างเป็นเยื่อหุ้ม 2 ชั้น คือ เยื่อหุ้มชั้นนอก (outer membrane) และเยื่อหุ้มชั้นใน (inner membrane) ซึ่งจะพับเป็นรอยหยักเรียกว่า คริสตี (cristae) ภายในเยื่อหุ้มชั้นในจะเป็นของเหลวเรียกว่า แมทริกซ์ (matrix) และช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มชั้นนอกและชั้นใน เรียกว่า intermembrane space ไมโทคอนเดรียทำหน้าที่เป็นแหล่งสร้าง ATP ของเซลล์ ที่เกิดจากกระบวนการหายใจแบบใช้ออกซิเจน
ภาพที่ 4 โครงสร้างไมโทคอนเดรีย
การสร้างอะเซทิลโคเอนไซม์ เอ (Acetyl Coenzyme A formation)
ไพรูเวท (pyruvate) ที่ได้จากขั้นตอนไกลโคลิซิสจะถูกนำมาสร้างเป็น acetyl CoA ซึ่งจะเกิดขึ้นที่บริเวณไซโทซอลในพวกโปรคารีโอต และแมทริกซ์ (matrix) ของไมโทคอนเดรีย (พวกยูคารีโอต) ในขั้นนี้จะเกิด CO2 1 โมเลกุล และ NADH 1 โมเลกุล
ภาพที่ 5 การสร้าง acetyl CoA
สมการ 2Pyruvic acid + 2NAD+ + 2Coenzyme A ----------> 2Acetyl-CoA + 2CO2 + 2NADH
วัฏจักรเครบส์ (Krebs Cycle)
วัฏจักรเครบส์ (Krebs cycle) หรือวัฏจักรกรดซิตริก (Citric Acid Cycle) หรือ Tricarboxylic acid cycle (TCA) เกิดขึ้นที่บริเวณแมทริกซ์ของไมโทคอนเดรีย (ดูภาพที่ 4) สารตัวแรกที่ถูกสร้างขึ้นในวัฏจักรนี้คือ กรดซิตริก (citric acid) จึงเรียกว่าวัฏจักรกรดซิตริก ขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยา เริ่มจาก
1. acetyl CoA (2C) เข้ารวมกับออกซาโลแอซิเตต (oxaloacetate : 4C) เกิดเป็นซิเตรต (citrate) หรือกรดซิตริก(citric acid : 6C)
2. citric acid (6C) เปลี่ยนเป็น ไอโซซิเตรท (iso-citrate : 6C)
3. iso-citrate (6C) เปลี่ยนเป็น alpha-ketoglutarate (5C) ขั้นนี้เกิด CO2 1 โมเลกุล และ NADH 1 โมเลกุล
4. alpha-ketoglutarate (5C) เปลี่ยนเป็นซัคซินิล โคเอนไซม์ เอ (succinyl CoA : 4C) ขั้นนี้เกิด CO2 1 โมเลกุล และ NADH 1 โมเลกุล
5. succinyl CoA (4C) เปลี่ยนเป็นกรดซัคซินิค (sucinic acid : 4C) ขั้นนี้มีการสร้างพลังงาน ATP 1 โมเลกุล
6. succinic acid (4C) เปลี่ยนเป็นกรดฟูมาริค (fumaric acid : 4C) ขั้นนี้เกิด FADH2 1 โมเลกุล
7. fumaric acid (4C) เปลี่ยนเป็นกรดมาลิค (malic acid : 4C) ขั้นนี้ใช้น้ำ (H2O) ร่วมในปฏิกิริยา 1 โมเลกุล
8. malic acid (4C) เปลี่ยนเป็นกรดออกซาโลอะซีติก (oxaloacetic acid) ขั้นนี้เกิด NADH 1 โมเลกุล
ปฏิกิริยาส่วนใหญ่ของวัฏจักรเครบส์เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ทำให้ได้สารพลังงานสูง NADH และ FADH2 ออกมา ซึ่งจะถูกนำไปใช้ในการสร้าง ATP โดยวิธีออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชัน (oxidative phosphorylation) ในขั้นตอนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนต่อไป
ภาพที่ 6 วัฏจักรเครบส์
สรุปสมการ Acetyl-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O -------> 3NADH + FADH2 + GTP + 2CO2 + 3H+ + CoA
การถ่ายทอดอิเล็กตรอน (Electron transport chain)
การถ่ายทอดอิเล็กตรอน (electron transport chain : ETC) เกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรียตรงส่วนที่เรียกว่า คริสตี (cristae) โดยจะเกิดขึ้นเป็นทอด ๆ ผ่านตัวนำอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นกลุ่มของโปรตีน (protein complex) ที่ฝังตัวอยู่บนเยื่อหุ้มชั้นใน ของไมโทคอนเดรีย กลุ่มโปรตีนเหล่านี้ ได้แก่ complex I, II, III และ IV ลำดับของการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแสดงไว้ ดังภาพที่ 5 นอกจากกลุ่มโปรตีน 4 กลุ่มนี้แล้ว บนเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรียยังมี โคเอนไซม์ Q และไซโตโครม c ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้เพื่อช่วยในการถ่ายทอดอิเล็กตรอนระหว่างกลุ่มโปรตีนเหล่านั้น เมื่ออิเล็กตรอนถูกส่งไปยังตัวรับตัวสุดท้ายก็จะมีออกซิเจน (O2) มาทำหน้าที่รับอิเล็กตรอนเป็นตัวสุดท้าย ได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำ (H2O)
ภาพที่ 7 กระบวนการถ่ายทอดอิเล็กตรอน
ผนังชั้นในของไมโตคอนเดรียมีกลุ่มโปรตีนที่เรียก ATP synthase อยู่เป็นจำนวนมาก ATP synthase เป็นเอนไซม์ที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยหลายหน่วย กลุ่มหนึ่งของหน่วยย่อยทำหน้าที่เป็นช่องให้โปรตอนผ่าน อีกกลุ่มหนึ่งทำหน้าที่จับกับ ADP และ Pi เพื่อสร้าง ATP การส่งอิเล็กตรอนต่อเป็นทอด ๆ ในระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอน ทำให้เกิดการสูบโปรตอนจากข้างในแมทริกซ์ผ่านเยื่อหุ้มชั้นใน ส่งผลให้ความเข้มข้นของโปรตอนในสองข้างของเยื่อหุ้มต่างกัน คือทางด้านแมทริกซ์จะต่ำและทางด้านช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้ม (intermembrane space) จะสูง และเกิดความต่างศักย์ที่เยื่อหุ้ม โดยทางด้านแมทริกซ์จะเป็นลบ ทางด้านช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเป็นบวก แรงที่เกิดจากความต่างศักย์ที่เยื่อหุ้มและความแตกต่างของความเข้มข้นของโปรตอน จะรวมกันเกิดเป็นแรงขับเคลื่อนโปรตอน เพื่อนำโปรตอนผ่านเยื่อหุ้มชั้นในกลับไปยังแมทริกซ์ โดยมี ATP synthase ทำหน้าที่เป็นช่องทางผ่าน การผ่านของไฮโดรเจนอิออนทำให้เกิดพลังงานที่ช่วยผลักดันให้เกิดการสร้าง ATP โดยการรวมตัวของ ADP กับฟอสเฟตโดยการควบคู่พลังงาน
ไพรูเวท (pyruvate) ที่ได้จากขั้นตอนไกลโคลิซิสจะถูกนำมาสร้างเป็น acetyl CoA ซึ่งจะเกิดขึ้นที่บริเวณไซโทซอลในพวกโปรคารีโอต และแมทริกซ์ (matrix) ของไมโทคอนเดรีย (พวกยูคารีโอต) ในขั้นนี้จะเกิด CO2 1 โมเลกุล และ NADH 1 โมเลกุล
สมการ 2Pyruvic acid + 2NAD+ + 2Coenzyme A ----------> 2Acetyl-CoA + 2CO2 + 2NADH
วัฏจักรเครบส์ (Krebs Cycle)
วัฏจักรเครบส์ (Krebs cycle) หรือวัฏจักรกรดซิตริก (Citric Acid Cycle) หรือ Tricarboxylic acid cycle (TCA) เกิดขึ้นที่บริเวณแมทริกซ์ของไมโทคอนเดรีย (ดูภาพที่ 4) สารตัวแรกที่ถูกสร้างขึ้นในวัฏจักรนี้คือ กรดซิตริก (citric acid) จึงเรียกว่าวัฏจักรกรดซิตริก ขั้นตอนการเกิดปฏิกิริยา เริ่มจาก
1. acetyl CoA (2C) เข้ารวมกับออกซาโลแอซิเตต (oxaloacetate : 4C) เกิดเป็นซิเตรต (citrate) หรือกรดซิตริก(citric acid : 6C)
2. citric acid (6C) เปลี่ยนเป็น ไอโซซิเตรท (iso-citrate : 6C)
3. iso-citrate (6C) เปลี่ยนเป็น alpha-ketoglutarate (5C) ขั้นนี้เกิด CO2 1 โมเลกุล และ NADH 1 โมเลกุล
4. alpha-ketoglutarate (5C) เปลี่ยนเป็นซัคซินิล โคเอนไซม์ เอ (succinyl CoA : 4C) ขั้นนี้เกิด CO2 1 โมเลกุล และ NADH 1 โมเลกุล
5. succinyl CoA (4C) เปลี่ยนเป็นกรดซัคซินิค (sucinic acid : 4C) ขั้นนี้มีการสร้างพลังงาน ATP 1 โมเลกุล
6. succinic acid (4C) เปลี่ยนเป็นกรดฟูมาริค (fumaric acid : 4C) ขั้นนี้เกิด FADH2 1 โมเลกุล
7. fumaric acid (4C) เปลี่ยนเป็นกรดมาลิค (malic acid : 4C) ขั้นนี้ใช้น้ำ (H2O) ร่วมในปฏิกิริยา 1 โมเลกุล
8. malic acid (4C) เปลี่ยนเป็นกรดออกซาโลอะซีติก (oxaloacetic acid) ขั้นนี้เกิด NADH 1 โมเลกุล
ปฏิกิริยาส่วนใหญ่ของวัฏจักรเครบส์เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ทำให้ได้สารพลังงานสูง NADH และ FADH2 ออกมา ซึ่งจะถูกนำไปใช้ในการสร้าง ATP โดยวิธีออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชัน (oxidative phosphorylation) ในขั้นตอนการถ่ายทอดอิเล็กตรอนต่อไป
สรุปสมการ Acetyl-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O -------> 3NADH + FADH2 + GTP + 2CO2 + 3H+ + CoA
การถ่ายทอดอิเล็กตรอน (Electron transport chain)
การถ่ายทอดอิเล็กตรอน (electron transport chain : ETC) เกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรียตรงส่วนที่เรียกว่า คริสตี (cristae) โดยจะเกิดขึ้นเป็นทอด ๆ ผ่านตัวนำอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นกลุ่มของโปรตีน (protein complex) ที่ฝังตัวอยู่บนเยื่อหุ้มชั้นใน ของไมโทคอนเดรีย กลุ่มโปรตีนเหล่านี้ ได้แก่ complex I, II, III และ IV ลำดับของการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแสดงไว้ ดังภาพที่ 5 นอกจากกลุ่มโปรตีน 4 กลุ่มนี้แล้ว บนเยื่อหุ้มชั้นในของไมโทคอนเดรียยังมี โคเอนไซม์ Q และไซโตโครม c ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้เพื่อช่วยในการถ่ายทอดอิเล็กตรอนระหว่างกลุ่มโปรตีนเหล่านั้น เมื่ออิเล็กตรอนถูกส่งไปยังตัวรับตัวสุดท้ายก็จะมีออกซิเจน (O2) มาทำหน้าที่รับอิเล็กตรอนเป็นตัวสุดท้าย ได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำ (H2O)
ผนังชั้นในของไมโตคอนเดรียมีกลุ่มโปรตีนที่เรียก ATP synthase อยู่เป็นจำนวนมาก ATP synthase เป็นเอนไซม์ที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยหลายหน่วย กลุ่มหนึ่งของหน่วยย่อยทำหน้าที่เป็นช่องให้โปรตอนผ่าน อีกกลุ่มหนึ่งทำหน้าที่จับกับ ADP และ Pi เพื่อสร้าง ATP การส่งอิเล็กตรอนต่อเป็นทอด ๆ ในระบบถ่ายทอดอิเล็กตรอน ทำให้เกิดการสูบโปรตอนจากข้างในแมทริกซ์ผ่านเยื่อหุ้มชั้นใน ส่งผลให้ความเข้มข้นของโปรตอนในสองข้างของเยื่อหุ้มต่างกัน คือทางด้านแมทริกซ์จะต่ำและทางด้านช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้ม (intermembrane space) จะสูง และเกิดความต่างศักย์ที่เยื่อหุ้ม โดยทางด้านแมทริกซ์จะเป็นลบ ทางด้านช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มเป็นบวก แรงที่เกิดจากความต่างศักย์ที่เยื่อหุ้มและความแตกต่างของความเข้มข้นของโปรตอน จะรวมกันเกิดเป็นแรงขับเคลื่อนโปรตอน เพื่อนำโปรตอนผ่านเยื่อหุ้มชั้นในกลับไปยังแมทริกซ์ โดยมี ATP synthase ทำหน้าที่เป็นช่องทางผ่าน การผ่านของไฮโดรเจนอิออนทำให้เกิดพลังงานที่ช่วยผลักดันให้เกิดการสร้าง ATP โดยการรวมตัวของ ADP กับฟอสเฟตโดยการควบคู่พลังงาน
สรุปการหายใจระดับเซลล์ เมื่อสลายน้ำตาลกลูโคส 1 โมเลกุล
