زیست شناسی ۷۹ بازدید

گوارش، مجموعه‌ فرایندهای بدن موجودات است که مواد غذایی را برای مصرف یک یا گروهی از سلول‌ها آماده می‌کند. با وجود تنوع گوارش جانداران از تک سلولی ساده‌ای مثل آمیب تا پرسلولی پیچیده‌ای مثل انسان، شباهت‌هایی نیز در این بین وجود دارد. در این مطلب قصد داریم به نحوی جزئیات تنوع گوارش در جانداران مختلف و شباهت‌ها و تفاوت‌های آن‌ها را بررسی کنیم که برای دانش‌اموزان مقطع متوسطه کاربردی باشد.

تنوع گوارش در جانداران چیست؟

موجودات زنده برای تامین انرژی و بقا به سنتز مواد غذایی یا دریافت آن از محیط اطراف نیاز دارند. نحوه بلع، جذب و دفع این مواد به سازمان‌یافتگی بدن جاندار بستگی دارد و همین امر تنوع زیادی را در گوارش  پدید می‌آورد. در این مطلب به ترتیب نحوه گوارش در موجودات زیر و تفاوت‌ گوارش در گوشتخواران، گیاه‌خوران و نشخوار‌کنندگان را بررسی می‌کنیم.

تنوع گوارش در پروکاریوت ها

پروکاریوت‌ها موجودات ساده‌ای هستند که سیستم گوارش پیچیده‌ای ندارند و از چرخه‌های آنزیمی برای تبدیل ترکیبات به ماده‌ی مصرفی استفاده می‌کنند. این موجودات از نظر منبع مواد غذایی و نحوه مصرف آن به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند.

  • منبع انرژی: فوتوتروف‌ها از خورشید و کموتروف‌‌ها از ترکیبات شیمیایی، انرژی خود را دریافت می‌کنند.
  • منبع کربن: اتوتروف‌ها کربن مورد نیاز را از $$CO_{2}$$ و هتروتروف از ترکیبات آلی، تامین می‌کنند.
  • وابستگی به اکسیژن: پروکاریوت‌های هوازی از اکسیژن برای متابولیسم استفاده می‌کنند درحالی‌که بی‌هوازی‌ها به اکسیژن برای متابولیسم احتیاج ندارند. بعضی از آن‌ها بین این دو حالت تغییر وضعیت می‌دهند.

گوارش در آغازیان

گوارش در تک‌سلولی آمیب ازجمله مواردی است که در مورد گوارش آغازیان به خوبی مورد بررسی قرار گرفته است و در ادامه، به آن پرداخته‌ایم.

گوارش در آمیب

گوارش در تک‌سلولی آمیب، درون‌سلولی است و با نام فاگوسیتوز شناخته می‌شود. زمانی‌که این موجود به غذا نیاز دارد از طریق زائده‌های پای کاذب، منبع غذایی موجود در محیط را محصور می‌کند. غذای محصور در واکوئل غذایی، وارد سیتوپلاسم و پس از هضمِ آنزیمی، از واکوئل خارج می‌شود. خروج مواد زائد نیز به وسیله انتشار انجام می‌گیرد. می‌توان گفت فرایند گوارش در آمیب، ساده‌ترین سیستم گوارش است.

تنوع گوارش در تک سلولی

تنوع گوارش در یوکاریوت ها

از آنجایی که یوکاریوت‌ها گروه متنوعی از جانداران ساده‌ و تک‌سلولی تا جانداران بسیار پیچیده و پرسلولی را شامل ‌می‌شوند، دامنه تنوع گوارش نیز در آن‌ها وسیع است. تنوع گوارش در یوکاریوت‌ها به شکل و عملکرد دستگاه گوارشی و نوع ماده غذایی مورد استفاده جاندار بستگی دارد. در این بخشی گونه‌های زیر را بررسی می‌کنیم.

  • قارچ‌ها
  • گیاهان
  • جانوران
فیلم آموزشی مرتبط

گوارش در قارچ‌ ها

برخلاف بسیاری از موجودات، قارچ‌ها به جای گوارش داخلی، آنزیم‌های گوارشی خود را به محیط ترشح و مولکول‌های حاصل از تجزیه غذا را جذب می‌کنند.

گوارش در گیاهان

اکثر گیاهان موجوداتی اتوتروف هستند که مواد موردنیاز خود را با فتوسنتز تولید می‌کنند و گوارش آن‌ها مشابه سایر موجودات نیست. گیاهان گوشتخوار از این قاعده مستثنا هستند. در این موجودات غدد ترشح‌کننده اسید و آنزیم‌های هضم پروتئین و دیگر ترکیبات آلی وجود دارد.

تنوع گوارش در جانوران

سیستم‌های گوارشی در جانوران مختلف برای تامین نیازهای مختص جاندار، تکامل یافته است. گوارش در بی‌مهرگان تکامل کمتری دارد و سیستم گوارشی از اجزای کمتری تشکیل شده است. بسیاری از مهره‌داران سیستم گوارشی تک‌معده‌ای دارند اما جانوران گیاهخوار از معده چندبخشی برای هضم بهره می‌برند. همچنین، سیستم گوارش در پرنده‌ها بخش‌هایی شبیه به بی‌مهرگان دارد.

تنوع گوارش در جانوران، به تنوع در شکل و کارکرد دندان‌ها نیز تعمیم پیدا می‌کند. در جانوران دو دسته دندان وجود دارد.

  • دندان‌های یک‌شکل: اندازه دندان‌ها در این مدل یکسان است و تنها برای گرفتن طعمه استفاده می‌شوند. دندان‌های بعضی ماهیان، خزندگان و قورباغه از این نوع است.
  • دندان‌های غیر یک‌شکل: پستانداران از جمله انسان، این نوع دندان‌ها را دارند. این دندان‌ها در شکل، اندازه و عملکرد با هم متفاوت هستند و برای جویدن، دریدن و گاز گرفتن استفاده می‌شوند.

تنوع گوارش در بی مهرگان

گوارش در بی‌مهرگان به دو شیوه‌ اصلیِ درون‌سلولی و برون‌سلولی صورت می‌گیرد.

  • درون‌سلولی: در این نوع گوارش، موجود یک حفره گوارشی دارد که مسیر دریافت مواد غذایی و دفع مواد زائد در آن یکی است. در این موجودات موادغذایی داخل حفره گوارشی می‌شکند و توسط سلول‌های موجود در آن محاصره می‌شود. در مرحله‌ی بعد تکه‌های غذا داخل سلول‌ها به مولکول‌های کوچک تقسیم خواهند شد.
    این نوع گوارش را می‌توان در کرم‌های صاف و کیسه‌تنان از جمله شقایق دریایی مشاهده کرد.
  • برون‌سلولی: در این شیوه سیستم گوارشی پیچیده‌تری به نام مجرای گوارشی وجود دارد که شامل دهان، حفره گوارشی، چینه‌دان، سنگدان، روده و مقعد می‌شود. بندپایان، عنکبوتیان و کرم‌های قطعه‌قطعه از این نوع سیستم ‌گوارشی بهره می‌برند.
حفره گوارشی
حفره و لوله گوارشی در بی‌مهرگان

پرندگان

پرندگان مهر‌ه‌دارانی هستند که به دلیل نداشتن دندان توانایی جویدن و گوارش فیزیکی اولیه را ندارند. در این موجودات منقار برای سازگاری با نوع تغذیه (دانه‌، حشره، میوه و خشکبار) تکامل پیدا کرده است.

غذا با هدایت حرکات دودی ماهیچه‌های صاف در مری، از منقار به سمت پیش‌معده می‌رود. در پیش‌معده که همتای آن در بی‌مهرگان و حشرات وجود دارد، غذا با آنزیم‌ها مخلوط می‌شود. در مرحله بعد غذا وارد سنگدان و سپس نرم و تکه‌تکه خواهد شد. سنگدان، هم مثل دندان عمل می‌کند و هم‌ محل ذخیره موقتی غذا است.

گوارش در پرندگان

بیشتر هضم و جذب در روده انجام می‌گیرد و مواد زائد از پارگین یا کلواک (Cloaca) در انتهای روده خارج می‌شوند. در پرندگان خروجی ادرار و مدفوع یکی است.

دوزیستان

دوزیستان دندان مناسب جویدن ندارند و معمولا از طعمه زنده تغذیه می‌کنند. به همین دلیل طعمه از راه مری به معده می‌رسد و بر اثر خفگی یا غرق شدن در اسید معده می‌میرد. با وجود تفاوت زیادی که نوع غذای این گروه از جانوران با بقیه دارد، شباهت‌های زیادی نیز بین گوارش غذا در آن‌ها و سایرین دیده می‌شود.

از بین دوزیستان، دستگاه گوارش قورباغه که به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است را بررسی می‌کنیم. این موجود دندان‌های کوچکی دارد که از آن‌ها فقط برای نگهداری طعمه استفاده می‌کند.

  • حفره دهانی: این حفره فاقد غدد بزاقی است و تنها غدد موکوسی دارد که ترشحات آن‌ها حرکت غذا به سمت معده را تسهیل می‌کند.
  • حلق: حفره کوچکی است که همزمان با بخش‌های دیگر بدن ازجمله گوش میانی نیز ارتباط دارد.
  • مری: لوله ماهیچه‌ای کوتاه و پهنی است که شیره قلیایی ترشح می‌کند. این بخش با ترشحات غدد موکوسی، حرکت طعمه را تسهیل می‌کند. چین‌خوردگی‌های دیواره، در زمان ورود طعمه عرض مری را بیشتر می‌کنند.
  • معده: چین‌خوردگی‌های فراوان و سلول‌های ترشح‌کننده آنزیم و اسید دارد. انقباض معده به مخلوط شدن آنزیم‌ها با غذا کمک می‌کند. غذا ۲ تا ۳ ساعت در معده می‌ماند.
  • روده کوچک: لوله باریک و پیچ‌خورده‌ای است که غذای نیمه‌هضم شده وارد آن می‌شود. هضم کامل به کمک صفرا و شیره پانکراس در این قسمت صورت می‌گیرد.
  • روده بزرگ: لوله‌ای کوتاه است که مدفوع را آماده و ذخیره می‌کند. این بخش به مقعد منتهی می‌شود.
گوارش قورباغه

خزندگان

خزندگان طعمه را می‌بلعند و گوارش مکانیکی به وسیله دندان در آن‌ها اتفاق نمی‌افتد. از آنجایی که هضم کامل طعمه بلعیده شده بدون گوارش مکانیکی زمان زیادی می‌برد، فاصله زمانی احساس نیاز به دریافت غذا در این موجودات گاهی حتی بیشتر از ۶ هفته می‌شود.

  • خزنده گوشتخوار: لوله گوارش این گونه کوتاه است. گوارش در آن‌ها از همتای پستاندار آهسته‌تر صورت می‌گیرد و به‌طور کلی متابولیسم آهسته‌تری دارند.
  • خزنده گیاهخوار: به دلیل این‌که دندانی برای گوارش مکانیکی وجود ندارد همراه غذا سنگ‌های ریز و درشت می بلعند تا گوارش مکانیکی را تسهیل کند.

 انسان   

سیستم گوارشی انسان از بخش‌های تمایزیافته تشکیل شده است که در مجموع لوله گوارش نام دارد. لوله گوارش از دهان شروع و به مقعد ختم می‌شود. آب و مواد غذایی هنگام عبور از این لوله تبدیل به مواد قابل جذب سلول‌ها می‌شوند. گوارش در بدن انسان طی پنج عمل کلی صورت می‌گیرد:

  • دریافت غذا
  • خرد کردن غذا
  • جذب ماده مغذی در خون
  • جذب سلولی مولکول مورد نیاز
  • دفع مواد زائد و گوارش‌نیافته

این اعمال از طریق لوله گوارش  انجام  می‌شوند که شامل بخش‌های زیر است.

غدد موکوسی، زائده آپاندیس، کیسه و مجاری صفرا نیز از ضمیمه‌های این سیستم هستند.

لوله گوارش انسان

دهان

دهان شامل حفره دهانی، دندان‌ها، زبان و غدد بزاقی می‌شود و اصلی‌ترین بخش گوارش مکانیکی است. جویدن کمک می‌کند غذا تبدیل به ذرات ریزتر و در نتیجه اثر آنزیم‌های گوارشی بر آن‌ بیشتر شود. به‌علاوه زبان به مخلوط شدن آنزیم‌های بزاقی با غذا و نرم‌تر شدن آن کمک می‌کند.

مری

لوله‌ای ماهیچه‌ای است که با حرکات دودی ماهیچه‌های صاف دیواره، غذای نرم ‌شده را به سمت معده هدایت می‌کند. ارتباط مری با معده توسط یک اسفنکتر برقرار می‌شود. رسیدن لقمه به انتهای مری فشار را تغییر می‌دهد و این دریچه را باز می‌کند.

اسفنکترها ماهیچه دایره‌ای شکلی هستند که باز و بسته شدن مجاری بدن را تسهیل می‌کنند.

معده

بخش عمده هضم در معده اتفاق می‌افتد. معده حاوی آنزیم‌های گوارشی است و محیطی به‌شدت اسیدی (pH بین ۱/۵ تا ۲/۵) دارد. در مواقع نبود غذا، معده عضوی کوچک است اما پس از ورود غذا می‌تواند تا ۲۰ برابر بزرگ‌تر شود.

انبساط و انقباض ماهیچه‌ صاف معده (هر ۲۰ دقیقه) غذا را با شیره معده مخلوط می‌کند. غذای نیمه‌هضم شده‌ به همراه مقداری از شیره معده، به تناوب و در مقادیر اندک با عبور از اسفنکتر پیلوریک وارد روده کوچک می‌شود. خالی شدن کامل معده از غذا بین ۲ تا ۶ ساعت طول می‌کشد. به مخلوط غذای نیمه‌هضم شده و شیره معده کیموس می‌گویند.

روده کوچک

هضم غذا در روده کوچک تکمیل و تبدیل به بیومولکول‌ها می‌شود. این بخش از لوله گوارش طولی حدود ۶ متر و عرضی بین ۳ تا ۴ سانتی‌متر دارد. وجود زائده‌های انگشت‌مانند «ویلی» (Villi) که در سطح بالایی خود زائده‌های «میکروویلی» (Microvilli) دارند، در افزایش مساحت سطح روده بسیار موثر است. حرکت مواد و مخلوط شدن آن‌ها در این بخش نیز وابسته به انقباض دودی ماهیچه صاف است. روده کوچک به سه بخش تقسیم می‌شود.

  • دئودئوم (Duodenum): در این منطقه، کیموس وارد شده به روده با شیره قلیایی و حاوی آنزیم پانکراس مخلوط می‌شود. جذب اسیدهای چرب و بخشی از گوارش شیمیایی در این منطقه اتفاق می‌افتد.
  • ژژونوم (Jejunum): در این منطقه بخش اعظم گوارش شیمیایی و جذب مواد صورت می‌گیرد.
  • ایلئوم (Ileum): بخش پایانی روده کوچک است که نمک‌های صفرا و ویتامین‌ها در آن جذب خون می‌شوند. ابتدای بسته این بخش (روده کور)، محل قرارگیری زائده آپاندیس است که نقشی در سیستم گوارش ندارد.
ساختار پرز معده

روده بزرگ

جذب آب و آماده‌کردن مواد زائد برای دفع را بر عهده دارد. به وسیله باکتری‌های کولون (بخش میانی) به هضم کمک می‌کند.

رکتوم و معقد

کار اصلی رکتوم ذخیره مدفوع تا زمان دفع است. معقد سوراخ انتهایی روده بزرگ است که دفع از طریق آن صورت می‌گیرد.

کیسه و مجاری صفراوی

کیسه صفرا ذخیره‌کننده صفرایی است که در کبد ساخته می‌شود.

نشخوارکنندگان

این جانوران فاقد دندان نیش هستند. دندان‌های آسیاب به نحوی تغییر شکل یافته است که در یک لحظه تنها امکان استفاده از یک سمت فک برای جویدن وجود دارد. جمع‌آوری غذا و مخلوط کردن آن با بزاق به کمک زبان انجام می‌شود.

بزاق این جانوران بسیار زیاد و حاوی یون بی‌کربنات به عنوان بافر است که به تخمیر کمک می‌کند. نیتروژن، فسفر و سدیم فراوان در بزاق را میکروب‌ها مصرف می‌کنند.

معده این جانداران چندقسمتی است و از بخش‌های زیر تشکیل می‌شود:

  • نگاری یا رتیکولوم (Reticulum) : به طور کامل از رومن (بخش بعدی معده) جدا نیست اما عملکرد مستقلی دارد. وظیفه آن انتقال غذای بلعیده شده به رومن است.
  • رومن  یا سیرابی (Rumen): بزرگ‌ترین بخش معده است و در سمت چپ حفره شکمی قرار دارد. این بخش به عنوان محفظه تخمیر عمل می‌کند.
  • هزارلا (Omasum): وظیفه هزارلا کوچک‌تر کردن ذرات غذا است. جریان مواد به بخش پایین حفره شکمی را تنظیم و آب و املاح را جذب می‌کند.
  • شیردان (Abomasum): اولین بخش ترشح آنزیم است.
سیستم گوارش گاو
لوله گوارش نشخوارکنندگان

سوالات متداول در رابطه با تنوع گوارش در جانداران

با توجه به اینکه سوالات زیادی در مورد تنوع گوارشی جانداران و سیستم گوارشی آن‌ها بخصوص در جانوران وجود دارد، این بخش از مقاله را به پاسخ سوالات متداول اختصاص داده‌ایم.

زخم معده و رفلاکس چیست ؟

زخم معده به دلیل از بین رفتن موکوس محافظ دیواره و به دلیل فعالیت هلیکوباکترها ایجاد می‌شود. درحالی‌که رفلاکس بازگشت شیره اسیدی معده به مری است.

 آیا آنزیم‌های هضم پروتئین بر دیواره معده اثر دارند ؟

به دلیل این‌که پپسین (آنزیم هضم پروتئین‌ها) به صورت غیرفعال در معده ترشح می‌شود تاثیری بر دیواره معده ندارد. هم‌چنین برای محافظت از سلول‌ها، لایه‌ای موکوسی دیواره معده را می‌پوشاند.

در کدام اندام آنزیم وجود ندارد ؟

مری بخشی از لوله گوارش است که آنزیمی در آن وجود ندارد.

تفاوت‌های  سیستم گوارش گیاهخواران و گوشتخواران چیست ؟

اصلی‌ترین تفاوت سیستم گوارش گیاهخواران و گوشتخواران، طول لوله گوارش است. در ادامه می‌توانید تفاوت‌های دستگاه گوارش این دو گروه را به طور کامل بخوانید.

  • گیاهخواران: دستگاه گوارش این جانداران برای مصرف گیاهان سازگار شده است.
    • طول روده زیاد است.
    • به جز نشخوارکنندگانی مثل بز، گاو و گوسفند سایر گیاهخواران، تک‌معده‌ای هستند.
    • سکوم (روده کور) بزرگ در آن‌ها محل حضور باکتری‌های دارای آنزیم سلولاز است.
    • فک برخی از آن‌ها قابلیت جابه‌جایی به طرفین و کمک به گوارش مکانیکی بهتر را دارد.
    • دندان نیش ندارند و دندان‌های آسیاب آن‌ها بزرگ، پهن و قوی هستند.
  • گوشتخواران: دستگاه گوارش این جانداران برای مصرف گوشت سازگار شده است.
    • دندان‌های نیش و پیش تیز هستند و دندان‌های آسیاب کمتری دارند.
    • طول روده کوتاه‌تر است.
    • لوله گوارش فاقد آنزیم سلولاز است.
فیلم آموزشی مرتبط

تفاوت گوارش جانداران تک‌ معده‌ ای و نشخوارکننده چیست؟

علاوه بر تقسیمات معده، لوله گوارش جانداران نشخوارکننده تفاوت‌های دیگری نیز با سایر جانوران دارد.

جانور تک معده ای نشخوارکننده
ظرفیت محدود معده ظرفیت ذخیره بالا
تخمیر باکتریایی محدود تخمیر باکتریایی
موادغذایی فشرده تامین انرژی، پروتئین و ویتامین B توسط میکروب‌ها
رژیم متعادل‌شده

تنوع گوارشی در کدام جانداران بیشتر است ؟

همان‌طور که از مطالب گفته شده می‌توان فهمید بیشترین تنوع گوارش در جانداران، مختص جانوران و به‌خصوص حیوانات است.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

بر اساس رای ۱۰ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
شما قبلا رای داده‌اید!
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.

مرضیه پیمان فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد نانوفناوری پزشکی است. در زمینه ترجمه متون تخصصی و کاربردهای نانو‌ساختارها در پزشکی فعالیت می‌کند. علاقه‌مند به استفاده از هوش مصنوعی در پزشکی و طراحی دارو است. در حال حاضر در زمینه تولید‌ محتوای زیست‌شناسی با فرادرس همکاری می‌کند.