الجهاز الهضمي

4-1 الجهاز الهضمي

The Digestive System

الأهداف

• تلخص الوظائف الرئيسة الثلاث للجهاز الهضمي.
• تحدد تركيب أجزاء الجهاز الهضمي ووظائفها.
• تصف عملية الهضم الكيميائي.

مراجعة المفردات

المادة المغذية Nutrient: مكوّن حيوي في الطعام ضروري لتزويد الجسم بالطاقة والمواد اللازمة لنموه وأداء وظائفه.

المفردات الجديدة

• الهضم الميكانيكي.
• إنزيم الأميليز.
• الهضم الكيميائي.
• المريء.
• الحركة الدودية.
• البيبسين.
• الأمعاء الدقيقة.
• الكبد.
• الخملات المعوية.
• الأمعاء الغليظة.

الفكرة الرئيسية

يحلل الجهاز الهضمي الطعام إلى جزيئات صغيرة، ليتمكن الجسم من امتصاص المواد المغذية.

الربط مع الحياة

في أثناء حياة الإنسان يمر 45000 kg تقريبًا من الغذاء عبر جهازه الهضمي. وينتقل هذا الغذاء مسافة 3 m تقريبًا في القناة الهضمية. ماذا يحدث في أثناء مرور الطعام في هذا الأنبوب الطويل؟

وظائف الجهاز الهضمي

Functions of the Digestive System

للجهاز الهضمي في الإنسان ثلاث وظائف رئيسة؛ حيث يقوم جهاز الهضمي بتقطيع الطعام وطحنه إلى قطع صغيرة ويحلله إلى مواد مغذية يسهل امتصاصها، ثم يتخلص من المواد التي لا يمكن هضمها. انظر إلى الشكلين 4-1 و 4-2 في أثناء دراستك تركيب الجهاز الهضمي ووظيفته.

الفم

Mouth

عندما تتناول وجبة غذائية تمضغ كل لقمة تتناولها. لماذا تحتاج إلى مضغ كل لقمة؟ يبدأ الهضم الميكانيكي في الفم، ويتضمن الهضم الميكانيكي mechanical digestion مضغ الطعام وتقطيعه قطعًا صغيرة. كما يشمل الهضم الميكانيكي عمل العضلات الملساء في المعدة والأمعاء الدقيقة التي تحرك الطعام.

الشكل 4-1

يبدأ الهضم الميكانيكي في الفم، حيث ترطب إفرازات الغدد اللعابية الطعام، ثم تبدأ عملية الهضم الكيميائي، فينتقل الطعام عبر البلعوم إلى المريء.

بيانات الشكل

• اللسان.
• الأسنان.
• غدد لعابية.
• البلعوم.
• المريء.

وبمجرد مضغ قطعة من الطعام وتقطيعها قطعًا صغيرة يبدأ عمل إنزيم الهضم في اللعاب بتحليل الكربوهيدرات وجزيئات النشا المعقدة التركيب إلى سكريات أبسط، تسمى على الخلايا امتصاصها، وذلك بفعل إنزيم الأميليز amylase الموجود في اللعاب.

وعندها تبدأ عملية الهضم الكيميائي chemical digestion، الذي هو نتيجة نشاط الإنزيمات في تحليل جزيئات الغذاء الكبيرة إلى جزيئات صغيرة؛ لتسهيل عملية امتصاصها في الخلايا.

المريء

Esophagus

يتم دفع الطعام بفعل حركة اللسان إلى الجزء العلوي من المريء esophagus، وهو أنبوب عضلي يربط البلعوم بالمعدة، الشكل 4-2.

تنقبض العضلات الملساء المبطنة لجدار المريء، ويتابع تدفق الطعام عبر الجهاز الهضمي من خلال عملية تسمى الحركة الدودية peristalsis، تستمر على طول القناة الهضمية. ويستمر الطعام في الاندفاع نحو المعدة حتى لو وقف الإنسان رأسًا على عقب.

عندما يبتلع الإنسان الطعام يعمل لسان المزمار، وهو صفيحة غضروفية صغيرة، على تغطية القصبة الهوائية. فإذا لم يتم إغلاق القصبة فقد يدخل الطعام إليها، مما يسبب الغصة للإنسان. ويستجيب الجسم لهذا الفعل برد السعال بوصفه رد فعل منعكس، في محاولة لدفع الطعام خارج القصبة، ومنعه من دخول الرئتين.

المعدة

Stomach

عندما يغادر الطعام المريء ينتقل إلى المعدة، التي يوجد في أعلاها عضلة عاصرة تسمى العضلة العاصرة الفؤادية، يمر عبرها الطعام.

تتكون جدران المعدة من ثلاث طبقات متداخلة من العضلات الملساء تدخل في عملية الهضم الميكانيكي.

الشكل 4-2

يمتد المريء من البلعوم إلى المعدة، ويبلغ طوله 25 cm تقريبًا.
صف: لماذا يصنف الإنسان على أنه حقيقي التجويف الجسمي؟

بيانات الشكل

• المريء.
• المعدة.
• الكبد.
• الحوصلة الصفراء.
• البنكرياس.
• أمعاء غليظة.
• أمعاء دقيقة.
• الزائدة الدودية.
• المستقيم.

فعندما تنقبض العضلات يعجن الطعام ويختلط بإفرازات الغدد التي تبطن الجدار الداخلي للمعدة. ويتغير الطعام في المعدة ليصبح سائلًا كيميائيًا يسمى كيموس chyme، وتطرح العضلات الملساء الكيموس من المعدة عبر عضلة عاصرة في الجزء السفلي من المعدة تسمى العضلة العاصرة البوابية إلى الأمعاء الدقيقة.

الربط مع الكيمياء

يستعمل الرقم الهيدروجيني pH لقياس درجة حموضة المحلول. ويصنف الوسط الداخلي للمعدة بأنه شديد الحموضة؛ وذلك لأن الغدد المعدية التي تفرز محلولًا حمضيًا يقلل الرقم الهيدروجيني في المعدة لتصل درجة الحموضة إلى 2، وهي تعادل حموضة عصير الليمون.

فإذا سمحت العضلة العاصرة البوابية في الجزء العلوي من المعدة لأي شيء من حمض هذا الحمض إلى المريء، مسببًا شعورًا بالحرقة.

الوسط الحمضي للمعدة ضروري لعمل إنزيم البيبسين pepsin، وهو الإنزيم الذي يدخل في عملية هضم البروتينات. كما تفرز الخلايا المبطنة للمعدة المخاط؛ لطبع الضرر الذي قد يسببه البيبسين والوسط الحمضي.

وعلى الرغم من أن معظم عملية امتصاص المواد المغذية تحدث في الأمعاء الدقيقة، إلا أن بعض المواد، ومنها مادة الأسبرين والكحول المحرم، يتم امتصاصها بواسطة الخلايا المبطنة للمعدة. وتبلغ سعة المعدة الفارغة 50 mL، وعندما تكون ممتلئة قد تتمدد لتسع 2-4 L.

ماذا قرأت؟

قارن بين عملية الهضم في الفم والمعدة.

الشكل 4-3

تنقبض العضلات الملساء في جدران القناة الهضمية بآلية الحركة الدودية.

بيانات الشكل

• العضلات الملساء.
• العضلات منقبضة.
• الطعام.
• عضلات منبسطة.

الأمعاء الدقيقة

Small Intestine

يبلغ طول الأمعاء الدقيقة small intestine حوالي 6 m، وهي أطول جزء في القناة الهضمية، وتسمى الأمعاء الدقيقة؛ لأن قطرها يبلغ 2.5 cm، مقارنة بقطر الأمعاء الغليظة الذي يبلغ 6.5 cm.

تكمل العضلات الملساء المبطنة لجدار الأمعاء الدقيقة عملية الهضم الميكانيكي ودفع الطعام عبر القناة الهضمية بواسطة الحركة الدودية، الموضحة بالشكل 4-3.

يعتمد إتمام الهضم الكيميائي في الأمعاء الدقيقة على ثلاثة أعضاء ملحقة بالجهاز الهضمي، هي: البنكرياس والكبد والحوصلة الصفراوية، الشكل 4-4.

يؤدي البنكرياس وظيفتين، هما إفراز إنزيمات لهضم الكربوهيدرات والبروتينات والدهون، وإنتاج الهرمونات التي سيتم مناقشتها لاحقًا في هذا الفصل. كما يفرز البنكرياس سائلًا قلويًا، قاعديًا، لرفع الرقم الهيدروجيني pH في الأمعاء الدقيقة ليصل إلى أكثر من 7، مما يوفر وسطًا مناسبًا لعمل الإنزيمات المعوية.

يعد الكبد liver من أكبر الأعضاء الداخلية في الجسم، ويعمل على إنتاج المادة الصفراء التي تساعد على تحليل الدهون. يتم إنتاج حوالي لتر من هذه المادة يوميًا، ويخزن الزائد منها في الحوصلة الصفراوية، المرارة، إلى أن تحتاج إليها الأمعاء الدقيقة.

ويبين الشكل 4-5 حصى الحوصلة الصفراوية، المرارة، وهي بلورات من الكولسترول يمكن أن تتكون داخلها.

الشكل 4-4

يعتمد الهضم الكيميائي في الأمعاء الدقيقة على نشاط كل من الكبد والبنكرياس والحوصلة الصفراوية.

بيانات الشكل

• المريء.
• المعدة.
• الكبد.
• الحوصلة الصفراوية.
• القناة الصفراوية.
• البنكرياس.
• القناة البنكرياسية.
• الأمعاء الدقيقة.

ناقش: أهمية هذه الأعضاء في عملية الهضم الكيميائي.

الشكل 4-5

تعيق حصى الصفراء تدفق المادة الصفراء من الحوصلة الصفراوية. لاحظ الحصى التي تظهر في صورة الحوصلة الصفراوية.

تجربة 4-1

استقصِ هضم الدهون

كيف تؤثر أملاح الصفراء ومحلول البنكرياس في عملية الهضم؟

الشحوم أو الدهون مواد لا تذوب في الماء؛ لذلك يقوم الجسم بإنتاج المادة الصفراء، وهي مادة كيميائية تعمل على تحليل الدهون وتساعد على خلط جزيئاتها بالمحلول الذي في الأمعاء الدقيقة. وسوف تحقق في هذه التجربة من هضم الدهون.

خطوات العمل

• املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية.
• امزج خليطًا من الماء، وأملاح الصفراء، والبنكرياس.
• عنون ثلاثة أنابيب اختبار A، B، C. ثم أضف 5 mL زيت نباتي، و 8-10 قطرات من محلول الفينول فثالين إلى الأنابيب الثلاثة، وحرك جيدًا. وإذا لم يتغير المحلول إلى الوردي فأضف محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH قطرة فقط حتى تحصل على محلول وردي اللون.
• أضف 125 mL من الماء إلى كأس سعته 250 mL، وسخنه لتصل درجة حرارته 40°C.
• حضر الأنابيب على النحو الآتي، ثم أحكم إغلاقها بسدادة:

• أنبوب الاختبار A: 5 mL من الماء المقطر، ومقدار ضئيل من أملاح الصفراء.
• أنبوب الاختبار B: 5 mL من محلول البنكرياس، ومقدار ضئيل من أملاح الصفراء.
• أنبوب الاختبار C: 5 mL من محلول البنكرياس.
• حرك الأنابيب جيدًا لخلط المحتويات، وضعها بهدوء داخل الكأس، ثم سجل ملاحظاتك.
• تخلص من محتويات أنابيب الاختبار في الوعاء المخصص لذلك.

التحليل

• حلل: لم يتغير اللون في أنبوب الاختبار؟ ما سبب ذلك؟
• استخلص النتائج: بناءً على نتائجك، صف دور المادة الصفراء ومحلول البنكرياس في عملية الهضم.

بعد إتمام عملية الهضم الكيميائي يجب امتصاص معظم المواد المغذية من الأمعاء الدقيقة إلى مجرى الدم عبر بروزات إصبعية الشكل تسمى الخملات المعوية villi، الشكل 4-6.

تعمل هذه الخملات على زيادة مساحة سطح الأمعاء الدقيقة، لتصبح بمساحة ملعب تنس تقريبًا، كما تساعد الأوعية الليمفية الموجودة في الخملات على امتصاص الدهون المهضومة، والشعيرات الدموية الدقيقة التي تحيط بها تنقلها إلى الأوعية الدموية، الأوردة، وبالتالي توزيعها إلى جميع أجزاء الجسم عبر القلب.

ارجع إلى الشكلين 4-1 و 4-2 لتتبع حركة الطعام المهضوم على الجهاز الهضمي؛ إذ يدمج جزيئات الطعام المهضومة مع كتل أخرى، التي يسمى الكيموس، وهو كتلة شبه سائلة من الغذاء المهضوم جزئيًا، إلى الأمعاء الغليظة.

ويتكون الكيموس من الطعام الذي لم يتم هضمه، والطعام الذي لم يمتص من الخملات المعوية في الأمعاء الدقيقة.

الشكل 4-6

الخملات بروزات تنمو للخارج في بطانة الأمعاء الدقيقة. تشير المواد المغذية إلى الشعيرات الدموية الموجودة داخل هذه الخملات لتصل إلى خلايا الجسم بوساطة الدم.

بيانات الشكل

• الخملة المعوية.
• وعاء لمفي.
• شبكة من الشعيرات الدموية.
• شريان.
• وريد.
• وعاء لمفي.

الأمعاء الغليظة

Large Intestine

يصل طول الأمعاء الغليظة Large Intestine إلى 1.5 m، وهي آخر جزء من القناة الهضمية، وتشمل القولون والمستقيم والزائدة الدودية.

ويمكن إزالة الزائدة الدودية جراحيًا إذا تعرضت للالتهاب أو التضخم. ولهذا توجد بعض أنواع البكتيريا طبيعيًا داخل القولون؛ فهي تنتج فيتامين K، وبعض فيتامينات B اللازمة للجسم.

يمتص القولون الماء من ما تبقى من الكيموس، فيصبح صلب القوام، ويسمى البراز. وتستمر الحركة الدودية في دفع البراز نحو المستقيم، فتسبب تمدد جدرانه، مما يكون رد فعل يؤدي إلى ارتخاء العضلة العاصرة في نهاية المستقيم؛ للتخلص من البراز عبر فتحة الشرج.

الجدول 4-1

الوقت اللازم للهضم

| عضو الهضم | الوظيفة الرئيسة | المدة الزمنية للطعام داخل عضو الهضم |
| --------------- | -------------------------------------------------- | ----------------------------------- |
| الفم | الهضم الميكانيكي والكيميائي | 5-30 ثانية |
| المريء | النقل، الابتلاع | 10 ثوان |
| المعدة | الهضم الميكانيكي والكيميائي | 2-24 ساعة |
| الأمعاء الدقيقة | الهضم الميكانيكي والكيميائي وامتصاص المواد المغذية | 3-4 ساعات |
| الأمعاء الغليظة | امتصاص الماء | 18 ساعة - 48 ساعة |

التقويم 4-1

الخلاصة

• للجهاز الهضمي ثلاث وظائف رئيسة.
• الهضم نوعان: ميكانيكي وكيميائي.
• يتم امتصاص معظم المواد المغذية في الأمعاء الدقيقة.
• تفرز الأعضاء الملحقة بالجهاز الهضمي إفرازات ومادة صفراء تساعد على الهضم.
• يتم امتصاص الماء من الكيموس في الأمعاء الغليظة، القولون.

فهم الأفكار الرئيسية

• الفكرة الرئيسية: صف العملية التي تحلل الطعام ليسهل امتصاص المواد المغذية في الجسم.
• حلل الفرق بين الهضم الميكانيكي والهضم الكيميائي، ووضح أهمية الهضم الكيميائي للجسم.
• لخص الوظائف الرئيسة الثلاث للجهاز الهضمي.
• حلل ما النتيجة المتوقعة إذا وجدت طبقة ملساء مبطنة للأمعاء الدقيقة بدلًا من الخملات؟

التفكير الناقد

• صمم تجربة لجمع بيانات حول أثر الرقم الهيدروجيني pH في هضم أنواع الطعام المختلفة.
• الرياضيات في علم الأحياء: تتسع علبة لحوالي 354 mL من السائل. قارن هذه الكمية بسعة المعدة الفارغة، ثم أوجد النسبة.
• صنف: يختلف الرقم الهيدروجيني pH في أجزاء الجهاز الهضمي. أعط أمثلة على ذلك، ووضح أهمية هذه الاختلافات.