Tráviaca sústava, známa aj ako gastrointestinálny trakt (GIT), je zodpovedná za príjem, spracovanie a vylučovanie potravy. Je to komplexný systém orgánov, ktorý premieňa látky z potravy na látky, ktoré telo dokáže využiť pre rast, obnovu buniek a energiu. Základným stavebným prvkom tráviacej sústavy je tráviaca rúra, ktorá môže byť v závislosti od živočíšneho druhu spojená s vonkajším prostredím jedným alebo dvoma otvormi.
Jedným z najjednoduchších, no zároveň efektívnych typov tráviacej sústavy je tráviaca rúra s jedným otvorom. Tento model sa vyskytuje u mnohých organizmov, od jednobunkovcov až po niektoré mnohobunkové živočíchy, a predstavuje základný princíp prijímania potravy a jej následného spracovania.
Princíp fungovania tráviacej rúry s jedným otvorom
Tráviaca sústava s jedným otvorom funguje na jednoduchom princípe: potrava vstupuje do tela jedným otvorom, prechádza tráviacou dutinou, kde dochádza k jej mechanickému a chemickému spracovaniu, a nestráviteľné zvyšky sú následne vylúčené tým istým otvorom. Tento systém je typický pre organizmy, ktoré majú menej komplexné potreby v oblasti trávenia alebo žijú v prostredí s dostatkom ľahko stráviteľnej potravy.
Proces trávenia v takomto systéme sa cyklicky opakuje. Prijatie novej potravy je možné až po tom, ako sa predchádzajúca potrava úplne strávi a nestráviteľné zvyšky sa vylúčia. Tento cyklus zabezpečuje, že tráviaca dutina je vždy pripravená na ďalší príjem potravy.
Príklady organizmov s tráviacou rúrou s jedným otvorom
Tráviaca rúra s jedným otvorom sa vyskytuje u rôznych skupín živočíchov:
- Jednobunkovce: U jednobunkových organizmov, ako sú napríklad baktérie alebo prvoky, môže byť príjem potravy realizovaný difúziou alebo fagocytózou (pohltením). Potrava sa spracúva vnútri bunky v špecializovaných organelách, tzv. tráviacich vakuolách. Nestráviteľné zvyšky sú potom vylúčené na povrchu bunky.
- Pŕhlivce: U pŕhlivcov, ako sú nezmary alebo medúzy, tvorí tráviacu sústavu jednoduchá dutina s jedným otvorom. Tento otvor slúži súčasne ako ústa na príjem potravy a ako análny otvor na vylučovanie nestráviteľných zvyškov. U niektorých pŕhlivcov, ako sú medúzovce, je tráviaca sústava rozvetvená a okrem trávenia plní aj obehovú funkciu (gastrovaskulárna sústava).
V prípade pŕhlivcov, ako je nezmar, dochádza k mechanickému spracovaniu potravy v hornej časti tráviacej sústavy pomocou buniek s pŕhlivými chĺpkami a svalových buniek. Chemické trávenie prebieha mimo buniek (mimobunkové trávenie) pomocou enzýmov vylučovaných do tráviacej dutiny. Nestrávené zvyšky sú potom vylúčené tým istým otvorom, ktorým bola potrava prijatá.
Vývoj tráviacej sústavy (Fylogenéza)
Tráviace sústavy prešli dlhým evolučným vývojom, ktorý odráža rozmanitosť živočíšnych druhov a ich prostredia. Na začiatku fylogenetického vývoja stoja jednoduché tráviace systémy bezstavovcov. Hubky, napríklad, filtrujú potravu cez bočné otvory tela a vnútrobunkové trávenie prebieha v špecializovaných bunkách. Nestrávené zvyšky sú potom spolu s vodou vylúčené cez veľký telový otvor.
Postupne sa tráviaca rúra predlžovala a diferencovala. Vznikol pažerák, základ žalúdka a črevo, ktoré ústilo do análneho otvoru. Do čreva sa začali vylučovať enzýmy, čím sa umožnil enzymatický rozklad potravy a jej následné vstrebávanie. Tento vývoj viedol k efektívnejšiemu spracovaniu potravy a získavaniu živín.
Digestive System
Mechanické a chemické spracovanie potravy
Bez ohľadu na typ tráviacej sústavy, základnými procesmi pri spracovaní potravy sú mechanické a chemické trávenie.
- Mechanické spracovanie: Zabezpečuje rozdrvenie potravy na menšie kúsky, čím sa zväčšuje jej povrch a uľahčuje sa prístup tráviacim enzýmom. U organizmov s jedným otvorom sa toto spracovanie často odohráva priamo v tráviacej dutine.
- Chemické trávenie: Spočíva v rozklade zložitých organických molekúl na jednoduchšie, ktoré môžu byť vstrebané do organizmu. Tento proces je zabezpečený pomocou tráviacich enzýmov.
Pri pŕhlivcoch, napríklad, prebieha mimobunkové trávenie, kedy sa tráviace šťavy s enzýmami vylučujú do tráviacej dutiny. Tým sa potrava rozkladá na menšie molekuly, ktoré sú následne absorbované bunkami.
Význam tráviacej sústavy
Tráviaca sústava je základným systémom pre život živočíchov. Umožňuje im prijímať potrebné látky a energiu z prostredia, ktoré sú nevyhnutné pre všetky životné procesy. Aj napriek svojej jednoduchosti, tráviaca rúra s jedným otvorom predstavuje funkčný a efektívny spôsob, ako organizmy získavajú živiny a udržiavajú si život.
Základnou vlastnosťou tela je rast a obnova buniek, na ktoré sú potrebné stavebné látky a energia. Tráviaca sústava - gastrointestinálny trakt (GIT) - slúži na spracovanie potravy a vstrebávanie živín, a teda premieňanie látok z potravy na látky telu vlastné. Súčasťou spracovania potravy je jej mechanické rozdrvenie a chemické rozloženie na jednoduchšie vstrebateľné látky.
V ústnej dutine začína tráviaca cesta. Zabezpečuje príjem potravy. V ústnej dutine prebiehajú mechanické reflexy - žuvanie a prehĺtanie. Okrem toho má ústna dutina význam pri dorozumievaní sa (artikulácia), zvyšuje ventiláciu pľúc a látky obsiahnuté v slinách majú význam pri imunitných dejoch organizmu. Súčasťou ústnej dutiny sú jazyk a zuby.
Jazyk sa podieľa pri mechanickom spracovaní potravy a jej prehltaní a slúži aj ako orgán reči. Nachádzajú sa na ňom chuťové poháriky s chuťovými bunkami. Povrch je tvorený sliznicou z viacvrstvového plochého epitelu. Lymfatické tkanivo sliznice jazyka vytvára jazykovú mandľu, ktorá má význam v imunitnom systéme.
Funkciou zubov je mechanické spracovanie potravy, pričom sa podieľajú aj na artikulácii. Anatomicky zub tvorí koreň, krčok a korunka. Stavebným materiálom zubov je zubovina s veľkým podielom nerastných látok. Na povrchu je zub pokrytý zubnou sklovinou, ktorá obsahuje až 98% anorganických látok a tvrdosťou sa podobá kremeňu. Povrch krčku a koreňa pokrýva zubný cement, ktorý sa stavbou podobá kostnému tkanivu. V dutine zubu sa nachádza riedke rôsolovité tkanivo - zubná dreň.
Do ústnej dutiny ústia vývody troch párov veľkých slinných žliaz: príušná žľaza, podsánková žľaza a podjazyková žľaza. Ich produktom sú sliny. Sliny sú dôležité, lebo navlhčujú a zmäkčujú potravu, a tým uľahčujú žuvanie. Obsah hlienu v slinách robí hlt klzkým a pomáha tak pri prehĺtaní. Sliny rozpúšťajú v potrave rôzne látky a zosilňujú tak dráždenie receptorov. Pomáhajú čistiť zuby aj ústa od zvyškov jedál a ničia (enzýmom lyzozýmom) a splachujú baktérie.
Hltan je lievikovito rozšírená rúra, ktorá je súčasťou tráviacej aj dýchacej sústavy. Delí sa na 3 úseky: nosovú časť - nosohltan, ústnu časť a hrtanovú časť. Predná stena hrtanovej časti hltanu má otvor, ktorým hltanová dutina súvisí s hrtanom, pričom zhora ho uzatvára hrtanová príchlopka. Tá bráni preniknutiu potravy do dýchacích ciest.
Pažerák je 20-25 cm dlhá rúra, ktorá zabezpečuje spojenie s hltanom a žalúdkom. Prechádza medzipľúcie a bránicu, dostáva sa do brušnej dutiny a nasadá na žalúdok.
Žalúdok je svalovitý vak s obsahom 1-2 l. Skladá sa z troch častí: vstup do žalúdka (cardia) - kruhová svalovina oddeľujúca žalúdok od pažeráka, dno (fundus) - vlastné telo žalúdka, kde sa zadržiava a premiešava potrava, a vrátnik (pylorus) - kruhová svalovina oddeľujúca žalúdok od dvanástnika. V sliznici žalúdka je mnoho žliazok. Prvou funkciou žalúdka je zhromaždiť a zadržať väčšie množstvo naraz prijatej potravy. Tým sa umožní prijímať pokrmy vo väčších intervaloch (raňajky, obed a pod.).
Potrava sa pohybmi steny žalúdka premiešava so žalúdočnou šťavou, ktorá ju chemicky mení na tráveninu - chýmus - vhodnú na ďalšie spracovanie v tenkom čreve. Trávenina je po malých dávkach zo žalúdka vypúšťaná do dvanástnika.
Hlavnými súčasťami žalúdočnej šťavy je kyselina chlorovodíková, enzým pepsín a hlien (mucín). Kyselina chlorovodíková (HCl) má mnohostranný význam. Vytvára v žalúdku silne kyslé prostredie (pH = 1-1,5) nevyhnutné pre pôsobenie pepsínu, uľahčuje vstrebávanie niektorých minerálnych látok (napr. premenou na rozpustnú soľ), bráni znehodnocovaniu vitamínov B1, B2 a C a ničí veľa choroboplodných mikroorganizmov, a tak zabraňuje ich prieniku do čreva.
Sekrécia kyseliny chlorovodíkovej je stimulovaná peptidovým hormónom - gastrín, ktorý produkujú vlastné endokrinné bunky v žalúdku. Gastrín taktiež podporuje pohyby žalúdku a čriev. Somatostatín pôsobí proti produkcii gastrínu a naopak tlmí pocit hladu.
Pepsín sa vylučuje ako neúčinný pepsinogén, ktorý sa aktivuje v silne kyslom prostredí na účinný pepsín. Štiepi bielkoviny na jednoduchšie, vo vode rozpustné peptidy. Zráža mlieko, ktoré sa ako zrazenina v žalúdku dlhšie udrží a čiastočne sa trávi. V žalúdku dojčiat zráža mlieko enzým chymozín. Okrem pepsínu a chymozínu slúži na trávenie bielkovín aj enzým katepsín, ktorý pripravuje bielkoviny na štiepenie pepsínom.
Mucín je zásaditý a v súvislej vrstve pokrýva sliznicu žalúdka. Odoláva tráviacim účinkom pepsínu aj kyseline chlorovodíkovej a chráni pred nimi sliznicu žalúdka.
Sťahy svalov steny žalúdka spôsobujú rozdrobovanie obsahu žalúdka a jeho premiešavanie so žalúdočnou šťavou. Tieto sťahy (peristaltika) prebiehajú ako priečne zaškrcovanie obvodu smerom od žalúdkového vchodu k vrátniku. Začínajú po jedle a spôsobujú prerušované vypudzovanie tráveniny žalúdka do dvanástnika.
Dôležitým reflexným ochranným dejom je zvracanie. Je to vyprázdňovanie žalúdka pažerákom a ústami von z tela.
Tenké črevo je kľúčovým miestom trávenia a vstrebávania živín v tráviacej sústave. Jeho sliznica tvorí mnohé riasy a je v nej mnoho jemných výbežkov - klkov, ktoré zväčšujú jeho kontaktnú plochu s potravou. Vďaka veľkej ploche vytvorenej klkmi v sliznici, je tenké črevo vysoko efektívne pri vstrebávaní živín do krvi. Napríklad vstrebávanie vápnika v tenkom čreve podporuje vitamín D, ktorý zvyšuje jeho absorpciu z potravy a je kľúčový pre udržiavanie jeho adekvátnych hladín v krvi.
Tenké črevo je 4 až 5 m dlhé a 3 až 3,5 cm široké a je zložené z 3 častí: dvanástnik - cca 12-palcový úsek (preto dvanástnik) za žalúdkom; ústia sem vývody pečene a pankreasu, slezník (jejunum) a bedrovník (ileum).
Do dvanástnika priteká šťava z podžalúdkovej žľazy a žlč. Žliazky sliznice tenkého čreva produkujú črevnú šťavu. Črevná šťava obsahuje enzýmy štiepiace najmä peptidy, nukleové kyseliny a disacharidy.
Tenké črevo vykonáva miestne a celkové pohyby. Striedavým zvieraním a ochabovaním susedných úsekov čreva sa obsah prelieva z miesta na miesto a premiešava sa s tráviacimi šťavami.
Podžalúdková žľaza zohráva veľmi dôležitú úlohu v procese trávenia potravy, pretože sa tu tvorí pankreatická šťava. Tá obsahuje soli, ktoré neutralizujú kyslú tráveninu, a enzýmy štiepiace všetky živiny. Enzým trypsín pokračuje v trávení bielkovín na jednoduchšie peptidy a aminokyseliny. V pankreatickej šťave je aj zmes amyláz štiepiacich škroby na jednoduché sacharidy, a lipáz, ktoré rozkladajú tuky na glycerol a mastné kyseliny.
Podžalúdková žľaza má rovnako významnú endokrinnú funkciu. Veľmi významne zasahuje do regulácie metabolizmu sacharidov produkciou hormónov inzulínu a glukagónu. Inzulín je krátky peptid, ktorý znižuje hladinu glukózy v krvi, glukagón ju na druhej strane zvyšuje.
Pečeň je najväčšia žľaza v ľudskom organizme, váži cca 1,5 kg. Je to taktiež detoxikačné centrum organizmu, v ktorom prebieha odbúravanie toxických látok a liekov. Pečeň zohráva svojou metabolickou aktivitou významnú úlohu pri udržiavaní telesnej teploty. Okrem toho slúži ako zásobáreň glukózy, ktorú ukladá vo forme glykogénu, ukladá železo vo forme feritínu a je zásobárňou vitamínov B12, A a D. Prebieha tu syntéza aminokyselín a cholesterolu.
Z pohľadu tráviaceho procesu sa v pečeni tvorí žlč, ktorá sa potom odvádza do žlčníka, kde sa zhromažďuje a zahusťuje. Žlč obsahuje anorganické soli, žlčové farbivá a iné organické látky. Z nich najdôležitejšie sú soli žlčových kyselín, lebo podstatne znižujú povrchové napätie, a tak rozptyľujú tuky na jemné kvapôčky, emulziu. Tento proces sa nazýva emulgácia tukov.
Mnohé choroby pečene zasahujú výrazne do fungovania celého organizmu, pretože viac či menej obmedzujú jej metabolické aktivity. Požitie väčšieho množstva alkoholu, niektorých liekov alebo vírusová infekcia môžu viesť k zápalovému ochoreniu pečene - hepatitíde. To sa môže prejaviť jej zníženou funkciou a neschopnosťou spracovávať, okrem iného, žlté farbivo bilirubín, ktoré tvorí medziprodukt v degradácii hemoglobínu. Bilirubín sa následne hromadí v krvnej plazme a spôsobuje zožltnutie očného bielka alebo pokožky - sú to symptómy žltačky. Pojmy hepatitída a žltačka teda nie sú synonymá; žltačka sama o sebe nie je ochorením, ale len poukazuje na výskyt iného problému (v tomto prípade hepatitídy).
Chronické užívanie alkoholu alebo infekcia vírusom hepatitídy typu B alebo C môžu viesť k oveľa závažnejšiemu ochoreniu - cirhóze pečene. Jedná sa o nevratné poškodenie pečeňových buniek (hepatocytov), ktoré sú postupne nahrádzané spojivovým tkanivom. Jedinou možnosťou liečby v tomto štádiu ochorenia pečene je jej transplantácia.
Niekedy sa možno stretnúť s termínom infekčná žltačka, ktorý označuje zožltnutie pokožky najčastejšie vplyvom infekcie vírusom hepatitídy typu A. Aj tu sa však samozrejme jedná o zápal pečene, ktorý sa prejavuje žltačkou. Prívlastok infekčná zdôrazňuje, že ju spôsobuje vírusové ochorenie (na rozdiel napr.
Hlavným miestom vstrebávania (resorpcie) živín z tráviacej sústavy je práve tenké črevo, v ktorom sa trávenina zdržuje najdlhšie, pomaly sa pohybuje a výdatne sa premiešava. Dokončuje sa tu trávenie živín, t.j. rozklad na jednoduché látky rozpustné vo vode. Sliznica tenkého čreva je na vstrebávanie prispôsobená svojou veľkou plochou a bohatým prekrvením. Vstrebávanie je založené na pasívnom prenikaní vody a jednoduchých látok cez stenu tenkého čreva, ale je aj aktívne, čo znamená, že nastáva za prítomnosti látkového prenášača a závisí od energie, ktorá sa uvoľní pri metabolizme v črevných bunkách.
Hrubé črevo je asi 1,5 m dlhé a 5-7 cm široké. Skladá sa z 3 častí: slepé črevo (intestinum caecum) - rozšírený úsek, na konci ktorého je červovitý prívesok (appendix vermiformis), tračník (colon) - hlavná časť s vzostupným úsekom (colon ascendens), priečnym úsekom (colon transversum), zostupným úsekom (colon descendens) a esovitou kľučkou (colon sigmoideum), a konečník (rectum).
Apendix sa niekedy nesprávne nazýva slepým črevom, ale je to len ten prívesok na konci slepého čreva. U bylinožravých živočíchov má veľký význam pri trávení celulózy, pretože tu žijú symbiotické baktérie napomáhajúce jej tráveniu. U človeka nie je význam slepého čreva a apendixu dodnes úplne objasnený, ale predpokladá sa, že tiež môže slúžiť ako zdroj "dobrých" črevných baktérií, odkiaľ sa kolonizuje zvyšok hrubého čreva napr. po dlhodobej antibiotickej liečbe. Súčasne sa v ňom nachádza množstvo lymfatického tkaniva, takže nepochybne má význam pre imunitný systém v tejto oblasti.
Sliznica hrubého čreva všeobecne nemá klky, nevylučujú sa do neho ani žiadne tráviace šťavy. Do hrubého čreva prichádzajú z tenkého čreva nestráviteľné zvyšky potravy (časti šliach, väziva, buničina), určité množstvo nevstrebaných živín a minerálnych látok, vody, zvyšky tráviacich štiav, žlčové farbivá, odlúpené výstelkové bunky a pod.
Hrubé črevo sa začína napĺňať 4 až 8 hodín po požití jedla. V hrubom čreve prebieha ešte v obmedzenej miere vstrebávanie (solí, vody, niektorých vitamínov a niektorých liekov podávaných v podobe čípkov alebo klystíru). Pre výživu nemá toto vstrebávanie význam. Na obsah hrubého čreva výrazne pôsobí činnosť baktérií, ktoré v ňom stále normálne žijú. Sú to kvasné baktérie (Escherichia coli) a hnilobné baktérie. Niektoré baktérie vytvárajú vitamíny komplexu B a vitamín K.
Činnosťou baktérií a zahusťovaním sa obsah hrubého čreva mení na výkaly (fekálie). Pri kvasení vzniká značné množstvo plynov (oxid uhličitý, metán). Časť sa ich vstrebáva, časť z tela odchádza. Plyny napínajú stenu hrubého čreva a povzbudzujú jeho pohyby. Pôsobením hnilobných baktérií sa uvoľňujú z aminokyselín látky, ktoré môžu po vstrebaní pôsobiť v organizme nepriaznivo (amoniak, sulfán, fenol a pod.).
Obsah hrubého čreva sa pomalými pohybmi posúva a o 18 až 30 hodín po jedle sa dostáva do esovitej kľučky a z nej do konečníka (rectum). Naplnenie konečníka vzbudí pocit nutkania na stolicu. Keď sa tomuto pocitu vyhovie, uplatní sa vyprázdňovací (defekačný) reflex. Svalovina konečníka sa zmrští a pri súčasnom ochabnutí vnútorného a vonkajšieho zvierača sa konečník cez análny (ritný) otvor (anus) vyprázdni. Činnosť vonkajšieho zvierača je ovládaná vôľou.
Zadržiavanie stolice dlho alebo opakovane má za následok zápchu. Pre podnecovanie pohybu čriev a pre dobré vyprázdňovanie hrubého čreva je dôležitá tzv. hrubá vláknina potravy (celulóza, pektíny, lignín), ktorá bráni aj nadmernému rozmnožovaniu baktérií a vstrebávaniu ich toxínov do krvi. Opak zápchy, preháňanie, zvyčajne vyvoláva zrýchlený prechod črevného obsahu.
