Trávení je proces metabolismu probíhající v trávicím systému, kdy organismus zpracovává látku za účelem chemické a mechanické přeměny látky pro tělo k použití. Příprava k trávení následuje po požití a začíná cefalickou fází produkující sliny a tvorbu enzymů. Mechanické a chemické trávení probíhá v ústech a v žaludku; potrava se žvýká a míchá se se slinami v ústech a dále se rozkládá mechanickým a chemickým zpracováním v žaludku po spolknutí. K vstřebávání dochází v žaludku a trávicím traktu a proces končí vylučováním.
Trávení probíhá na mnohobuněčné, buněčné a podbuněčné úrovni, obvykle u zvířat. Tento proces probíhá v trávicím systému, gastrointestinálním traktu nebo trávicím traktu. Trávicí systém jako celek je jednosměrná trubice s přídavnými orgány, jako jsou játra, žlučník a slinivka přidávající látky do procesu trávení.
Základem procesu je pohyb svalů v celém systému, deglutace a peristaltika.
Gastrointestinální trakt člověka
U lidí začíná trávení v ústní dutině, kde se žvýká potrava. Sliny se vylučují ve velkém množství (1-1,5 litru/den) třemi páry exokrinních slinných žláz (příušní, submandibulární a sublingvální) v ústní dutině a jazyk je mísí se žvýkaným jídlem. Existují dva druhy slin. Jeden je tenký, vodnatý sekret a jeho účelem je navlhčit potravu. Druhý je hustý, slizniční sekret a působí jako lubrikant a způsobuje, že se částice potravy drží pohromadě a tvoří bolus. Sliny slouží k čištění ústní dutiny a zvlhčování potravy a obsahují trávicí enzymy, jako je slinná amyláza, která napomáhá chemickému štěpení polysacharidů, jako je škrob, na disacharidy, jako je maltóza. Obsahuje také mucin, glykoprotein, který pomáhá změkčit potravu na bolus.
Polykání přenáší žvýkané jídlo do jícnu, prochází hltanem a hypopharynxem. Mechanismus polykání je koordinován polykacím centrem v prodloužené míše a pony. Reflex je iniciován dotykovými receptory v hltanu, jak je bolus jídla tlačen do zadní části úst.
Jícen, úzká, svalnatá trubice asi 20 centimetrů (8 palců) dlouhá, začíná u hltanu, prochází hrudníkem a bránicí a končí u srdečního otvoru žaludku. Stěna jícnu se skládá ze dvou vrstev hladkých svalů, které tvoří souvislou vrstvu od jícnu k konečníku a stahují se pomalu, po dlouhou dobu. Vnitřní vrstva svalů je uspořádána kruhově v sérii sestupných kroužků, zatímco vnější vrstva je uspořádána podélně. V horní části jícnu, je chlopeň tkáně zvané epiglottis, která se uzavírá při polykání, aby se zabránilo proniknutí potravy do průdušnice (průdušnice). Žvýkané jídlo je tlačen dolů jícnem do žaludku prostřednictvím peristaltické kontrakce těchto svalů. Trvá jen několik sekund, než jídlo projde jícnem, a malé trávení skutečně probíhá.
Jídlo vstupuje do žaludku po průchodu srdečním otvorem. V žaludku se jídlo dále rozkládá důkladně smíchané s žaludeční kyselinou a trávicími enzymy, které rozkládají bílkoviny. Samotná kyselina nerozkládá molekuly jídla, spíše kyselina poskytuje optimální pH pro reakci enzymu pepsinu. Paretové buňky žaludku také vylučují glykoprotein zvaný vnitřní faktor, který umožňuje vstřebávání vitamínu B-12. Další malé molekuly, jako je alkohol, se vstřebávají v žaludku také průchodem membránou žaludku a vstupem přímo do oběhového systému.
Po zpracování v žaludku se potrava dostává do tenkého střeva přes pylorový svěrač. Většina trávení a vstřebávání se zde odehrává tak, jak se chyme dostává do dvanáctníku. Zde se dále míchá se třemi různými tekutinami:
Většina vstřebávání živin probíhá v tenkém střevě. Jak se mění hladina kyseliny v tenkém střevě, aktivuje se více enzymů, které oddělují molekulární strukturu různých živin, takže mohou být vstřebány do oběhového nebo lymfatického systému. Živiny procházejí stěnou tenkého střeva, která obsahuje malé, prstům podobné struktury zvané villi (singulární villus), a každý villus obsahuje ještě menší vlasové struktury zvané microvilli. Krev, která vstřebala živiny, je odváděna z tenkého střeva jaterní portální žílou a jde do jater k filtraci, odstranění toxinů a zpracování živin.
Tenké střevo a zbytek trávicího traktu prochází peristaltikou za účelem přepravy potravy ze žaludku do konečníku a umožnění smíchání potravy s trávicími šťávami a jejich vstřebání. Kruhové svaly a podélné svaly jsou antagonistické svaly, přičemž jeden se stahuje, zatímco druhý se uvolňuje. Když se kruhové svaly stahují, lumen se zužuje a prodlužuje a potrava se mačká a tlačí dopředu. Když se podélné svaly stahují, kruhové svaly se uvolňují a střeva se rozšiřují, aby se staly širšími a kratšími, aby se do nich mohla dostat potrava.
Poté, co potrava projde tenkým střevem, vstupuje potrava do tlustého střeva. Tlusté střevo je zhruba 1,5 metru dlouhé, má tři části: slepé střevo v místě spojení s tenkým střevem, tlustým střevem a konečníkem. Samotné tlusté střevo má čtyři části: vzestupné tlusté střevo, příčné tlusté střevo, sestupné tlusté střevo a sigmoidní tlusté střevo. Tlusté střevo absorbuje vodu z bolusu a ukládá výkaly, dokud nemůže být vyloučeno. Potravinové produkty, které nemohou projít klky, jako je celulóza (vláknina z potravy), jsou smíchány s jinými odpadními produkty z těla a stávají se výkaly.
Sacharidy se tvoří v rostoucích rostlinách a nacházejí se v obilovinách, listové zelenině a dalších jedlých rostlinných potravinách. Molekulární struktura těchto rostlin je složitá, neboli polysacharidová; poly je předpona znamenající mnoho. Rostliny vytvářejí během růstu sacharidové řetězce zachycováním uhlíku z atmosféry, zpočátku oxidu uhličitého (CO2).
Uhlík se ukládá v rostlině spolu s vodou (H2O) za vzniku komplexního škrobu obsahujícího kombinaci uhlík-vodík-kyslík v pevném poměru 1:2:1, respektive.
Rostliny s vysokým obsahem cukru a stolním cukrem představují méně složitou strukturu a nazývají se disacharidy, neboli dvě molekuly cukru navázané na sebe. Jakmile je trávení některé z těchto forem sacharidů dokončeno, výsledkem je jediná struktura cukru, monosacharid. Tyto monosacharidy mohou být absorbovány do krve a využity jednotlivými buňkami k produkci energetické sloučeniny adenosintrifosfátu (ATP).
Trávicí systém zahajuje proces odbourávání polysacharidů v ústech zavedením amylázy, trávicího enzymu ve slinách. Vysoký obsah kyselin v žaludku inhibuje aktivitu enzymů, takže trávení sacharidů je v žaludku pozastaveno. Po vyprázdnění do tenkého střeva se potenciální vodík (pH) dramaticky mění ze silné kyseliny na alkalický obsah. Slinivka vylučuje hydrogenuhličitan, který neutralizuje kyselinu ze žaludku, a hlen vylučovaný tkání vystýlající střeva je alkalický, což podporuje aktivitu trávicích enzymů. Amyláza je přítomna v tenkém střevě a spolupracuje s jinými enzymy na dokončení odbourávání sacharidů na monosacharid, který se vstřebává do okolních kapilár klků.
Živiny v krvi jsou transportovány do jater přes jaterní portální okruh, neboli smyčku, kde dochází k závěrečnému trávení sacharidů v játrech. V játrech dochází k trávení sacharidů v reakci na hormony inzulín a glukagon. Jak se po trávení jídla zvyšuje hladina glukózy v krvi, slinivka břišní vylučuje inzulín, který způsobuje, že játra přeměňují glukózu na glykogen, který je uložen v játrech, tukové tkáni a ve svalových buňkách, čímž zabraňují hyperglykémii. Několik hodin po jídle klesne hladina glukózy v krvi v důsledku svalové aktivity a slinivka břišní nyní vylučuje glukagon, který způsobuje přeměnu glykogenu na glukózu, čímž zabraňuje hypoglykémii.
Poznámka: V diskusi o trávení sacharidů; podstatná jména končící příponou -ose obvykle označují cukr, například laktózu. Podstatná jména končící příponou -ase označují enzym, který bude štěpit cukr, například laktázu. Enzymy obvykle začínají substrátem (látkou), který štěpí. Například: maltóza, disacharid, je štěpena enzymem maltázou (procesem hydrolýzy), výsledkem jsou dvě molekuly glukózy, monosacharid.
Přítomnost tuku v tenkém střevě produkuje hormony, které stimulují uvolňování lipázy ze slinivky břišní a žluči ze žlučníku. lipáza (aktivovaná kyselinou) rozkládá tuk na monoglyceridy a mastné kyseliny. Žluč emulguje mastné kyseliny, takže mohou být snadno absorbovány.
Mastné kyseliny s krátkým a středním řetězcem se prostřednictvím střevních kapilár vstřebávají přímo do krve a putují portální žílou stejně jako jiné vstřebané živiny. Mastné kyseliny s dlouhým řetězcem jsou však příliš velké na to, aby se přímo uvolňovaly do tenkých střevních kapilár. Místo toho se vstřebávají do tukových stěn střevních klků a znovu se skládají do triglyceridů. Triglyceridy jsou potaženy cholesterolem a proteinem (proteinový obal) do sloučeniny zvané chylomikron.
Uvnitř klků vstupuje chylomikron do lymfatické kapiláry zvané lacteal, která se spojuje do větších lymfatických cév. Je transportován lymfatickým systémem a hrudním kanálem do místa blízko srdce (kde jsou tepny a žíly větší). Hrudní kanál vyprazdňuje chylomikrony do krevního řečiště přes levou podklíčkovou žílu. V tomto místě mohou chylomikrony transportovat triglyceridy tam, kde jsou potřeba.
Existují nejméně čtyři hormony, které pomáhají a regulují trávicí systém:
Význam pH v trávení
Trávení je složitý proces, který je řízen několika faktory. pH hraje zásadní roli v normálně fungujícím trávicím traktu. V ústech, hltanu a jícnu je pH typicky okolo 6,8, velmi slabě kyselé. Sliny regulují pH v této oblasti trávicího traktu. Slinná amyláza je obsažena ve slinách a spouští rozklad sacharidů na monosacharidy. Většina trávicích enzymů je citlivá na pH a nebude fungovat v prostředí s nízkým pH, jako je žaludek. Nízké pH (pod 5) značí silnou kyselinu, zatímco vysoké pH (nad 8) značí silnou bázi; koncentrace kyseliny nebo báze však také hraje roli.
pH v žaludku je velmi kyselé a inhibuje odbourávání sacharidů, zatímco tam. Silný obsah kyselin v žaludku poskytuje dvě výhody, obě slouží k denaturaci bílkovin pro další trávení v tenkém střevě, stejně jako poskytuje nespecifickou imunitu, zpomaluje nebo eliminuje různé patogeny.
V tenkém střevě duodenum zajišťuje kritické vyrovnávání pH za účelem aktivace trávicích enzymů. Játra vylučují žluč do duodena za účelem neutralizace kyselých podmínek ze žaludku. Do duodena se také vlévá slinivkový kanálek, který přidává hydrogenuhličitan za účelem neutralizace kyselého chymu, čímž vytváří neutrální prostředí. Slizniční tkáň tenkého střeva je alkalická, vytváří pH okolo 8,5, čímž umožňuje absorpci v mírném alkalickém prostředí.
Specializované orgány u nelidských zvířat
Organismy vyvinuly specializované orgány, které pomáhají při trávení potravy, modifikují jazyky, zuby a další orgány, které pomáhají při trávení. Některý hmyz může mít plodinu nebo zvětšený jícen, zatímco ptáci a švábi vyvinuli žaludky, které pomáhají při trávení tuhých materiálů. U býložravce se vyvinuly cecumy (nebo abomasum v případě přežvýkavců), které rozkládají celulózu v rostlinách.