Fyziologie živočichů (a člověka) Bi2BP_FYZP III. ročník 1/0/2 Zk II. část – metabolické funkce Soustavy: trávicí dýchací cévní homeostatické mechanismy osmoregulace exkrece – vylučovací soustava termoregulace B. Rychnovský A. Žákovská Trávení–proces rozkladu potravy a využití jednotlivých složek v metabolismu organismu → trávicí soustava •Osmotrofie –příjem potravy celým povrchem těla ve formě roztoku; paraziti s chybějící trávicí soustavou •Fagotrofie–příjem potravy ve formě pevných částic TRÁVICÍ ORGANELY NEJSOU VYTVOŘENY: •Fagocytóza–potrava –pevné částice, nejsou trávicí organely, příjem potravy na kterémkoli místě povrchu těla •Pinocytóza–potrava v roztoku, na kterékoli části povrchu těla •Intracelulární trávení – uvnitř buňky, jednobuněční •Extracelulární trávení– mimobuněčné prostory, popř. i mimo tělo Trávicí soustava Trávicí soustava prvoků (nálevníků) -diferenciace stálých trávicích organel: –Cytostom –buněčná ústa, kolem uspořádané brvy přihánějí potravu –Cytopharynx –buněčný hltan, odškrcování potravních vakuol –Potravní vakuoly–kolují v cytoplazmě (cyklóza), probíhá zde trávení –Cytopyge–buněčná řiť –vyvrhnutí nestrávených zbytků mimo tělo prvoka • Trávicí soustava mnohobuněčných živočichů –embryonálně z endodermu –PORIFERA (houbovci) •spongocoel –centrální vaková dutina, komunikující s vnějším prostředím otvorem (osculum) na svrchní straně těla •Límečkovité buňky (choanocyty), tvoří stěnu spongocoelu, funkce trávicího epitelu; kuželovitý tvar, směrem do spongocoelu plazmatický límec z dlouhých výběžků, uprostřed límce bičík •Voda s potravou otvory –ostia, tvořené porocyty •Trávení v potravních vakuolách choanocytů, intracelulární fagocytóza nebo pinocytóza, trávení pokračuje v amebocytech –buňkách střední vrstvy těla (mezoglea), mezoglea pohyblivá –rozvod živin do celého těla •Nestrávené zbytky –amébocyty předávají zpět do trávicí dutiny, oskulem ven •Proud vody –kontrakcemi porocytů uzavírajících ostia a kmitáním bičíků choanocytů •Mikrofágové–choanocyty –účinný filtrační aparát 4 ŽAHAVCI (Cnidaria) •Trávicí dutina s jedním otvorem (blastopór) – přijímací a vyvrhovací •Chapadla uchopí potravu (draví), paralyzace potravy pomocí knidocytů), přesun do ústního otvoru •Centrální dutina –láčka, v ní extracelulární trávení, trávicí epitel láčky gastrodermis produkuje enzymy a sliz, buňky často s bičíky –promíchávání obsahu láčky; fagocytóza nebo pinocytóza natrávené potravy, dokončení trávení intracelulárně v potravních vakuolách; nestrávené zbytky do láčky a ven PLOŠTĚNCI (Plathelminthes) •Modifikovaná láčka, jeden otvor –přijímací i vyvrhovací, hltan (pharynx)–může být vyztužen svaly a může se vychlipovat mimo tělo, střevo –jednoduché nebo větvené •U bezstřevných –střevo druhotně zaniklo, hltan navazuje na shluk endodermálních buněk, extracelulární trávení v mezibuněčných prostorách, pak intracelulární trávení • Mimotělní trávení –u forem s vychlípitelným hltanem, uchopení, vyloučení trávicích enzymů do potravy; pozření, hltan, střevo –extracelulární trávení pomocí enzymů; fagocytóza buňkami epitelu střeva; nestrávené zbytky vyvrhnuty ven ústním otvorem 5 PÁSNICE (Nemertea) –Trubice, ústní a řitní otvor, jednosměrný průchod potravy –Ústní otvor, ústní dutina, jícen (oesophagus), žaludek (ventriculus), střevo se záhyby –zvětšení plochy pro trávení, obrvené (posun) a slizové (trávicí enzymy) buňky gastrodermu, rectum a řitní otvor (anus) •Přídatné orgány: Brvy; chapadla; destičky k drcení potravy v ústní dutině nebo ve svalnatém žvýkacím hltanu –mastax –u vířníků; kutikulární čelisti (u mnohoštětinatců); měkkýši –v ústním otvoru ozubená chitinová páska –radula –vyztužená chrupavčitou destičkou –Slinné žlázy –poprvé u vířníků; žaludeční žlázy •ČLENOVCI(Arthropoda) –Trubicovitá TS, stomodeum, mesodeum, proctodeum HMYZ: –STOMODEUM–ústní otvor; slinné žlázy, hltan(pharynx) –funkce pumpy při nasávání; jícen (oesophagus) –v zadní části vole; žvýkací žaludek, chitinové zoubky, zpracování potravy, rozmělnění, drcení… –MESENTERON –slepé výběžky střeva –zásobníky potravy, místa intenzivní tvorby trávicích fermentů; na povrchu epitelových buněk soubor tyčinkovitých útvarů –zvětšení vnitřního povrchu střeva –obdoba klků; potrava zde obalena tzv. peritrofickou membránou –chrání sliznici střeva před účinky enzymů, selektivní membrána při vstřebávání živin, vylučují ji žlázové buňky, membrána tvoří „balíček“ s potravou, roztrhá se až v konečníku, není u hmyzu, který přijímá tekutou potravu –PROCTODEUM-střevo tenké a tlusté, různě dlouhé, napojení Malpighických trubic (přivádějí odpadní látky z těla); rectum (konečník)–zoubky z chitinu –trhají peritrofickou membránu; rektální papily –resorpce DRUHOÚSTÍ (Deuterostomia) –Blastoporus se většinou uzavírá, poblíž se proráží řitní otvor a ústní otvor vzniká na hlavové straně těla –Střední část trávicí trubice dlouhá, členěná STRUNATCI (Chordata) –Ptáci: •Dutina ústní ohraničena horním a dolním zobákem, zuby nejsou vyvinuty •za jícnem vole –výduť distálního úseku jícnu, stavba jako i jícnu •žaludek –žláznatý a svalový oddíl, žláznatý –produkce žaludečních šťáv, stavba: sliznice, svalovina a seróza; svalový –sliznice, podslizniční vazivo, svalovina (nejmohutnější), seróza nebo adventicie –Paryby, některé ryby, obojživelníci, plazi a ptáci: •konečník ústí s vývody pohlavních orgánů do Kloaky a teprve ta ústí řitním otvorem ven Funkce trávicího systému: získat potřebné látky z potravy pro zabezpečení metabolických a energetických potřeb organismu •Příjem látek, mechanické a chemické zpracování, vstřebávání látek, vylučování odpadních produktů •Trávicí trubice:dutina ústní, hltan, jícen, žaludek, tenké střevo, tlusté střevo s análním úsekem •Žlázy připojené k trávicímu traktu: slinné žlázy, játra, pankreas 9 Fyziologie trávení Potrava – směs energeticky různorodých látek ve vstupní podobě nevyužitelných. Nezbytnost rozkladu (až na molekuly) → Zpracování trávením prostřednictvím trávicích enzymů (chemické procesy). Lepší průběh – rozmělněná (až tekutá) potrava → předchozí mechanické změny. Mechanické zpracování potravy - drcení, zvlhčování → kašovitá hmota (většinou přední část trávicí trubice) Chemické zpracování potravy – chemický rozklad pro přechod z trávicí trubice Intracelulární x extracelulární trávení (smíšené) Mimotělní x vnitrotělní trávení Holokrinní (morfokinetická) x apokrinní (morfostatická) sekrece digestive_system_Wiki OBECNÁ STAVBA TRÁVICÍHO ÚSTROJÍ •Trávicí trakt –dutá trubice o různém průměru, stěny ze čtyř základních vrstev •Sliznice (tunica mucosa) •Epitel (lamina epithelialis) •Lamina propria mucosae imunita •Lamina muscularis mucosae •Podslizniční vazivo (tunica submucosa) •Zevní svalová vrstva podélná a okružní (tunica muscularis externa) •Seróza (tunica serosa) Fyziologie trávení Potrava – směs energeticky různorodých látek ve vstupní podobě nevyužitelných. Nezbytnost rozkladu (až na molekuly) → Zpracování trávením prostřednictvím trávicích enzymů (chemické procesy). Lepší průběh – rozmělněná (až tekutá) potrava → předchozí mechanické změny. Trávicí soustava. Mechanické zpracování potravy - drcení, zvlhčování → kašovitá hmota (většinou přední část trávicí trubice) Chemické zpracování potravy – chemický rozklad pro přechod z trávicí trubice Intracelulární x extracelulární trávení (smíšené) Mimotělní x vnitrotělní trávení Holokrinní (morfokinetická) x apokrinní (morfostatická) sekrece digestive_system_Wiki Rozdíly v trávení mezi bezobratlými a obratlovci Bezobratlí - hodně intracelulární trávení - nejsou odděleny okrsky secernující a rezorbující (hepatopankreas kor. a měkk.) - u většiny trávicí enzymy pohromadě - rozklad bílkovin probíhá za neutrální reakce (u obratlovců za kyselé) - vyšší stupeň specializace (přizpůsobené složení trávicích šťáv) Ústa Zvláštnosti u bezobratlých (minerální kyseliny, antikoagulanty, jedovaté látky, sání šťáv, tyramín hlavonožců (biog. amin), hedvábí Slinné žlázy a)příušní (glandulae parotis) – nejmohutnější, mucinózní sliny b) podčelistní (g. submandibularis) – serozní sliny c) podjazykové (g. sublingualis) – mucinozní sliny Složení slin – 99,5 % vody, organické i minerální látky, různé pH Význam slin a) zvlhčování dutiny b) potravy c) obalování hlenem, polykání d) rozpouštění pevných látek e) neutralizace kyselin, ředění zásad f) dezinfekce - lysozym g) termoregulace h) trávicí funkce – ptyalin = amyláza + maltáza Inervace sympatikem (5.) (v rozích šedé hmoty míšní) a parasympatikem (3. 7. a 9.10.) v hlavových nervech opouští CNS i) IgA imunita – ovlivnění nástupu infekce – desinfekce (homeo, přír. léky grep, propolis, Ag+ Jazyk Zuby Mandle - imunita Polykání - transport sousta do zadní části hrdla, posun do jícnu a dál do žaludku (ventriculus) – prostorný vak (malé a velké zakřivení), 1. jícnová část /česlo – cardium/, 2. klenba /fundus/, tělo ž. 3. vrátník /pylorus/ se svěračem), stavba stěny jako u střeva (seróza, mezi podélnou a příčnou svalovinou Auerbachova myenterická pleteň, pod ní Meissnerova submukózní pleteň a submukóza se sliznicí – viz střevo). Ve stěně množství žlázek produkuje žaludeční šťávy (2500 ml denně) a) hlavní (adelomorfní) b. – pepsinogen, katepsin, chymozin, keratináza, lipáza b) krycí (delomorfní) b. – HCl (prekurzory), c) vedlejší b. – mucinózní hlen d) G buňky- gastrin Shromažďování potravy, různé vrstvení (homo horizontálně, hlodavci – koncentricky) Po napětí stěn (naplněním potravou) – peristaltické pohyby (promíchávání) od klenby. Přesun malých množství tráveniny (chymu) do tenkého střeva (dvanáctníku) Dávení (vomitus, emesis) – odstraňování škodlivých látek ze žaludku Přežvykování (ruminance) – potrava z bachoru přes čepec do úst – přeslinění – spolknutí přes knihu (prolistování, velké části zpět do bachoru) do slezu (vlastní trávicí žaludek) Řízení příjmu potravy Nervová soustava – střední hypotalamus: laterální oblast – centrum hladu ventromediální oblast – centrum sytosti (nadřazené) přes glukózu v krvi Enzymatické vybavení žaludku Pepsin – aktivován HCl, pepsinogenem, autokatalytická r.) štěpí bílkoviny na polypeptidy (molekul. hmotn. do 3000) – tzv. exopeptidáza Katepsin, pepsin B – polypeptidy, stimulace žaludeční a pankreatické šťávy, pH 3,8 Chymozin - pro srážení mléka, Mladí savci mají víc chymázy a méně pepsinu, u dospělých je to opačně. Gastrin- podpora sekrece žal. šťáv, žluče, HCl, pepsinu, pankreatických enzymů Lipáza – bez většího významu (kromě mláďat) Produkce trávicích šťáv je řízena bloudivým nervem Žralok, ryba, obojž, plaz, pták F homo – jícnová č., klenba, vrátník, A-c bachor čepec kniha, d- sléz vlastní žal Přežvýkání: z bachoru přes čepec do úst, Spolknutí, pak přes knihu do bachoru a slezu Tenké střevo – dokončení trávení, vstřebání 1. dvanáctník (duodenum) – 25 cm – vývod trávicích žlaz vlastní střevo 3 – 5 m 2. lačník (jejunum) 3. kyčelník (ileum)/ Stavba stěny Sliznice: Lamina epithelialis, lamina propria mucosae, lamina muscularis Podslizniční vazivo Svalovina okružní, podélná seroza Do dvanáctníku vývod jater společně se žlučí, vývod slinivky Sliznice střeva s příčnými záhyby, klky a mikroklky. Roztroušené hlenové buňky. Do klků tepénky a žilky → kapiláry, slepá míznice. Mezi základnami klků - Lieberkühnovy žlázy → střevní šťáva Hormony: trypsin – štěpí bílk. v konkr. místech anat střeva, inerv Do dvanáctníku vývod jater společně se žlučí, vývod slinivky Pohyby střev (peristaltika), inhibice sympatikem. Pohyb klků (vilikinin (peptid dvanáctník). Produkce trávicích šťáv je řízena bloudivým nervem říz prod šťáv Slinivka břišní (pankreas) 12–16 cm, žláza s vnější i vnitřní sekrecí 1. výroba pankreatické šťávy (= enzymy štěpící cukry, tuky, bílkoviny), odváděné do dvanáctníku. Z enzymů: amylázy, lipáza (steapsin), trypsin (jako trypsinogen) a chymotrypsin 2. 1,5 % objemu tvoří buňky produkce hormonů insulin a glukagon, vedou do krve. – 1000 ml, bikarbonáty (zás. prostředí) neutralizují kyselou natráveninu. . S. je určená k výrobě pankreatické Střevní šťávy: - pepsidáza - sacharáza, maltáza, laktáza - lipáza - nukleotidáza (nukleázy) - enteropeptidáza (trypsinogen na trypsin) střevo Luminární (trávením uvolněné AK přechází přes luminární membr. mikroklků enterocytů) x kontaktní (membránové) trávení. Nervové řízení iniciuje secernaci 2 min po přijetí potravy. Produkce trypsinu a dalších enzymů je řízena hormony pankreozyminem, sekrece střevní šťávy včetně NaHCO3 sekretinem. Stimulace gastrinem Játra –- přetváření živin (vrátnicová žíla ze střeva, slinivky, žaludku a sleziny) - řízení metabolismu sacharidů a tuků, ukládání glykogenu, tvorba ketonových látek - tvorba bílkovin krevní plazmy – imunitní fce. - močoviny (rozpad aminokyselin) - rozklad steroidních a bílkovinných hormonů - detoxikace škodlivých látek Žluč Denně 500 ml žluče pH 7,4 – 8,0 se žlučové barviva, soli žlučových kyselin, lecitin, cholesterol, žluč. pigmenty (bilirubin) Sekrece žluče trvalá se stimulací h. hepatokinin (ze sliznice dvanáctníku). Při proniknutí tráveniny s tukovými látkami (MK a AK) do dvanáctníku - produkce h.cholecystokininu, který krevním oběhem ve žlučníku vyvolá stah a vylití žluče Funkce žluči - neutralizace tráveniny - emulgace tuků (snižování povrchového napětí – žlučové kyseliny) umožnění vstřebávání tuků - stupňování peristaltiky - další sekrece žluče játra cév zás Soli žlučových kyselin – zpětná rezorpce pinocytózou (komplex žlučany+mastné kyseliny), uvolnění žlučanů ve střevní sliznici, ty se opět vylučují žlučí - enterohepatální oběh žlučanů. Podobně bilirubin Vstřebávání látek (rezorpce) - převod látek z trávicí trubice do krevního oběhu a lymfy Jednotlivé části: ústa – malá intenzita vstřebávání (vícevrstevný epitel) žaludek – významnější, hodně léčiva a jedy (strychnin, HCN) předžaludky – kyselina octová, propionová, máselná tenké střevo – většina látek, zvětšení rezorpčního povrchu (spirální řasa až klky) Vstřebávání vody – zákonitosti osmózy (až 10 l denně) solí - poměrně rychle, pořadí: Cl-> Br- > NO3- > SO42- > PO43- > K+ > Na+ > Ca2+ > Mg2+ monosacharidů a aminokyselin – do krevních vlásečnic v klcích Nejsložitější vstřebávání tuků – nutnost emulgace žlučí → zvětšení plochy pro působení lipázy, komplexy MK se žlučovými kyselinami – micely (tuk. kapénky). Resyntéza v míznici jako chylomikron Lymfatickým oběhem do krve v oblasti hrudního mízovodu Vstřebávání vitamínů podle jejich rozpustnosti. tlusté střevo – voda (500 ml za den), soli, i glukóza, u přežvýkavců produkty trávení celulózy (léky přes konečník). Pro neutralizaci produktů fermentace-kvašení ve střevě. Secernace šťávy (pH 8) vstřeb tuků Výkaly -za 12 h po přijetí potravy. Denní produkce 300 g (57 % vody). Nahromadění zbytků - defekace (řízena míchou), ale ovládána i vůlí. Při tlaku 5,34 kPa (40 torr) - podráždění proprioreceptorů vyvolá defekační reflex Řízení příjmu potravy Nervová soustava – střední hypotalamus: laterální oblast – centrum hladu ventromediální oblast – centrum sytosti (nadřazené) přes glukózu v krvi