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3: Digestion - Biologie


Par le Dr Ingrid Waldron, Département de biologie, Université de Pennsylvanie, CC-BY-NC 4.0.

Le document de l'étudiant fournit des informations et des questions pour guider les étudiants dans la conception de la première expérience qui évalue deux solutions d'indicateurs pour voir si elles peuvent être utilisées pour tester l'amidon et/ou les protéines. Ensuite, les élèves utiliseront les résultats de la première expérience et du raisonnement inductif pour formuler des hypothèses concernant les types d'aliments contenant de l'amidon et les types d'aliments contenant des protéines (certains ou tous les aliments dérivés d'animaux ou de plantes ou les deux). Ensuite, les élèves peuvent utiliser un raisonnement déductif basé sur leurs hypothèses pour faire des prédictions pour une deuxième expérience afin de tester leurs hypothèses. Enfin, les élèves réaliseront la deuxième expérience et utiliseront les résultats pour évaluer leurs hypothèses et, si nécessaire, modifier ces hypothèses.

Alternativement, l'expérience pourrait également être utilisée dans la séquence BI 101 dans le cadre de l'introduction à la chimie.

  • 3.1: Protocole de protéine d'amidon
    Une solution indicatrice est un bon test pour l'amidon si elle change de couleur en présence d'amidon mais ne montre pas le même changement de couleur en présence d'autres molécules telles que des protéines, des lipides ou des sucres. Vous recevrez deux solutions indicatrices pour évaluer si l'une ou l'autre de ces solutions indicatrices peut être utilisée pour tester l'amidon. Vous évaluerez également si l'une ou l'autre de ces solutions indicatrices peut être utilisée pour tester les protéines.
  • 3.2 : Notes de préparation de l'enseignant sur les protéines d'amidon
    Dans cette activité, les élèves découvrent la méthode scientifique en réalisant des éléments clés d'une enquête scientifique, y compris le développement de méthodes expérimentales, la génération d'hypothèses, les procédures des expériences pour tester ces hypothèses et l'utilisation des résultats expérimentaux pour réviser ces hypothèses.

Les trois phases du processus de digestion des aliments

Avant même que la nourriture ne soit en vue, le cerveau prépare le corps à la digestion. La simple pensée de la nourriture peut déclencher une libération de produits chimiques dans l'estomac. Le processus de digestion se poursuit ensuite dans la bouche, se poursuit dans l'estomac puis se termine dans les intestins.


Système digestif

Une fois que les molécules alimentaires ont été digérées, elles sont suffisamment petites pour se diffuser dans la circulation sanguine ou les vaisseaux lymphatiques. C'est appelé absorption .

Dans l'estomac, ce qui suit arrive aux aliments

  • Glucides est transformé en glucose, dont notre corps a besoin pour produire de l'énergie.
  • Protéine est transformé en acides aminés, nécessaires à la croissance et à la réparation des cellules.
  • Graisses et huiles sont transformés en acides gras et en glycérol, nécessaires pour isoler notre corps et fabriquer les membranes cellulaires.
  • Vitamines et mineraux n'ont pas besoin d'être digérés car ils sont déjà assez petits pour entrer dans notre sang.

Schéma du système digestif

Le processus digestif est le suivant :

  • 1. Digestion chimique commence dans la bouche à travers enzymes et salive. La nourriture est ensuite déplacée vers le estomac
  • 2. Le Intestin grêle reçoit ensuite la nourriture et produit protéase et lipase, la nourriture est absorbée dans le sang, grande surface par villosités
  • 3. Gros intestin (côlon) est l'endroit où la nourriture indigeste est transmise. Tout excès d'eau est absorbé avant d'être excrété par le anus.

Les éléments suivants jouent également un rôle dans le processus

  • Les Estomac produit de la protéase, du HCl et martèle les aliments aux parois musculaires
  • Les Vésicule biliaire magasins bile après qu'il ait été fait par le le foie
  • Les Pancréas produit enzymes : carbohydrase, lipase, protéase

villosités sont de petites projections couvrant les parois intérieures de la petit intestin. Les produits alimentaires passent dans la circulation sanguine par les villosités.

Les villosités sont situées dans le intestin grêle, et absorber de très petites molécules dans la circulation sanguine. Toutes les autres molécules (indigestes) passent dans le gros intestin.


La digestion chimique ne pourrait avoir lieu sans l'aide d'enzymes digestives. Un enzyme est une protéine qui accélère les réactions chimiques dans le corps. Les enzymes digestives accélèrent les réactions chimiques qui décomposent les grosses molécules alimentaires en petites molécules.

Avez-vous déjà utilisé une clé pour serrer un boulon? Vous pourriez serrer un boulon avec vos doigts, mais ce serait difficile et lent. Si vous utilisez une clé, vous pouvez serrer un boulon beaucoup plus facilement et rapidement. Les enzymes sont comme des clés. Ils facilitent et accélèrent considérablement les réactions chimiques. Comme une clé, les enzymes peuvent également être utilisées maintes et maintes fois. Mais vous avez besoin de la taille et de la forme appropriées de la clé pour serrer efficacement le boulon, tout comme chaque enzyme est spécifique à la réaction qu'elle aide.

Les enzymes digestives sont libérées ou sécrétées par les organes du système digestif. Ces enzymes comprennent des protéases qui digèrent les protéines et des nucléases qui digèrent les acides nucléiques. Des exemples d'enzymes digestives sont :

  • Amylase, produite dans la bouche. Il aide à décomposer les grosses molécules d'amidon en molécules de sucre plus petites.
  • Pepsine, produite dans l'estomac. La pepsine aide à décomposer les protéines en acides aminés.
  • Trypsine, produite dans le pancréas. La trypsine décompose également les protéines.
  • Lipase pancréatique, produite dans le pancréas. Il est utilisé pour briser les graisses.
  • Désoxyribonucléase et ribonucléase, produites dans le pancréas. Ce sont des enzymes qui rompent les liaisons dans les acides nucléiques comme l'ADN et l'ARN.

Les sels biliaires sont des acides biliaires qui aident à décomposer les graisses. Les acides biliaires sont fabriqués dans le foie. Lorsque vous mangez un repas, la bile est sécrétée dans l'intestin, où elle décompose les graisses (figure ci-dessous).

Figure (PageIndex<1>) : la bile est fabriquée dans le foie, stockée dans la vésicule biliaire, puis sécrétée dans l'intestin. Il aide à décomposer les graisses.

Hormones et digestion

Si vous êtes un adolescent typique, vous aimez manger. Pour que votre corps décompose, absorbe et diffuse les nutriments de votre alimentation dans tout votre corps, votre système digestif et Système endocrinien besoin de travailler ensemble. Le système endocrinien envoie les hormones autour de votre corps pour communiquer entre les cellules. Essentiellement, les hormones sont des molécules messagères chimiques.

Les hormones digestives sont fabriquées par les cellules qui tapissent l'estomac et l'intestin grêle. Ces hormones passent dans le sang où elles peuvent affecter d'autres parties du système digestif. Certaines de ces hormones sont énumérées ci-dessous.

  • Gastrine, qui signale la sécrétion d'acide gastrique.
  • Cholécystokinine, qui signale la sécrétion d'enzymes pancréatiques.
  • Sécrétine, qui signale la sécrétion d'eau et de bicarbonate par le pancréas.
  • Ghrelin, qui signale quand vous avez faim.
  • Polypeptide inhibiteur gastrique, qui arrête ou diminue la sécrétion gastrique. Il provoque également la libération d'insuline en réponse à une glycémie élevée.

Vendredi de la science : conservation du vitrail

Les vitraux du Moyen Âge sont souvent centenaires. Malheureusement, beaucoup de ces reliques ont besoin d'être nettoyées et entretenues. Dans cette vidéo de Science Friday, la conservatrice Mary Higgins discute des méthodes utilisées pour protéger le vitrail.


Foie - a un grand lobe droit et un petit lobe gauche

SYSTÈME BILIAIRE – fonctions pour créer_____________ utilisées dans la digestion du foie, de la vésicule biliaire et des conduits

Le canal cystique provient du ________________ | conduit hépatique provient du ____________________

Les deux conduits se rejoignent pour former le ________________________ qui se jette dans le __________________

Fonctions hépatiques: maintient la glycémie, dégradation des lipides et des graisses, métabolisme des protéines, stocke le fer et les vitamines, détruit les globules rouges endommagés, élimine les substances toxiques, sécrète bile

Bile – le liquide vert jaunâtre aide à la digestion, à la dégradation des graisses
Qu'est-ce que la jaunisse ? _______________________________________________________________


Contenu

Les systèmes digestifs prennent de nombreuses formes. Il existe une distinction fondamentale entre la digestion interne et externe. La digestion externe s'est développée plus tôt dans l'histoire de l'évolution, et la plupart des champignons en dépendent encore. [4] Dans ce processus, les enzymes sont sécrétées dans l'environnement entourant l'organisme, où elles décomposent une matière organique, et certains des produits se diffusent dans l'organisme. Les animaux ont un tube (tractus gastro-intestinal) dans lequel se produit la digestion interne, ce qui est plus efficace car une plus grande partie des produits décomposés peut être capturée et l'environnement chimique interne peut être contrôlé plus efficacement. [5]

Certains organismes, y compris presque toutes les araignées, sécrètent simplement des biotoxines et des produits chimiques digestifs (par exemple, des enzymes) dans l'environnement extracellulaire avant l'ingestion de la "soupe" qui en résulte. Dans d'autres, une fois que les nutriments ou les aliments potentiels sont à l'intérieur de l'organisme, la digestion peut être effectuée jusqu'à une vésicule ou une structure en forme de sac, à travers un tube ou à travers plusieurs organes spécialisés visant à rendre l'absorption des nutriments plus efficace.

Systèmes de sécrétion

Les bactéries utilisent plusieurs systèmes pour obtenir des nutriments d'autres organismes dans les environnements.

Système de transport de canal

Dans un système de transsupport de canaux, plusieurs protéines forment un canal contigu traversant les membranes interne et externe des bactéries. C'est un système simple, qui se compose de seulement trois sous-unités protéiques : la protéine ABC, la protéine de fusion membranaire (MFP) et la protéine membranaire externe (OMP) [ spécifier ] . Ce système de sécrétion transporte diverses molécules, des ions, des médicaments, aux protéines de différentes tailles (20-900 kDa). Les molécules sécrétées varient en taille de la petite Escherichia coli peptide colicine V, (10 kDa) au Pseudomonas fluorescens protéine d'adhésion cellulaire LapA de 900 kDa. [6]

Seringue moléculaire

Un système de sécrétion de type III signifie qu'une seringue moléculaire est utilisée à travers laquelle une bactérie (par exemple certains types de Salmonelle, Shigella, Yersinia) peut injecter des nutriments dans les cellules protistes. Un de ces mécanismes a été découvert pour la première fois en Y. pestis et a montré que les toxines pouvaient être injectées directement du cytoplasme bactérien dans le cytoplasme des cellules de son hôte plutôt que simplement sécrétées dans le milieu extracellulaire. [7]

Machines de conjugaison

La machinerie de conjugaison de certaines bactéries (et flagelles archéens) est capable de transporter à la fois l'ADN et les protéines. Il a été découvert en Agrobacterium tumefaciens, qui utilise ce système pour introduire le plasmide Ti et les protéines dans l'hôte, qui développe la galle du collet (tumeur). [8] Le complexe VirB de Agrobacterium tumefaciens est le système prototype. [9]

La fixation de l'azote Rhizobium sont un cas intéressant, dans lequel les éléments conjugatifs s'engagent naturellement dans la conjugaison inter-royaume. Des éléments tels que le Agrobactérie Les plasmides Ti ou Ri contiennent des éléments qui peuvent être transférés aux cellules végétales. Les gènes transférés pénètrent dans le noyau des cellules végétales et transforment efficacement les cellules végétales en usines de production d'opines, que les bactéries utilisent comme sources de carbone et d'énergie. Les cellules végétales infectées forment la galle du collet ou des tumeurs racinaires. Les plasmides Ti et Ri sont ainsi des endosymbiotes des bactéries, qui sont à leur tour des endosymbiotes (ou parasites) de la plante infectée.

Les plasmides Ti et Ri sont eux-mêmes conjugatifs. Le transfert de Ti et Ri entre bactéries utilise un système indépendant (le tra, ou transfert, opéron) de celui pour le transfert inter-royaume (le vir, ou virulence, opéron). Un tel transfert crée des souches virulentes à partir de souches auparavant avirulentes Agrobactéries.

Libération des vésicules de la membrane externe

En plus de l'utilisation des complexes multiprotéiques énumérés ci-dessus, les bactéries Gram-négatives possèdent une autre méthode de libération de matériel : la formation de vésicules membranaires externes. [10] [11] Des portions de la membrane externe se pincent, formant des structures sphériques constituées d'une bicouche lipidique renfermant des matériaux périplasmiques. Les vésicules d'un certain nombre d'espèces bactériennes se sont avérées contenir des facteurs de virulence, certaines ont des effets immunomodulateurs et certaines peuvent adhérer directement aux cellules hôtes et les intoxiquer. Alors que la libération de vésicules a été démontrée comme une réponse générale aux conditions de stress, le processus de chargement des protéines cargo semble être sélectif. [12]

Cavité gastro-vasculaire

La cavité gastro-vasculaire fonctionne comme un estomac à la fois pour la digestion et la distribution des nutriments à toutes les parties du corps. La digestion extracellulaire a lieu au sein de cette cavité centrale, qui est bordée par le gastroderme, la couche interne de l'épithélium. Cette cavité n'a qu'une seule ouverture vers l'extérieur qui sert à la fois de bouche et d'anus : les déchets et les matières non digérées sont excrétés par la bouche/l'anus, ce qui peut être décrit comme un intestin incomplet.

Dans une plante comme le Venus Flytrap qui peut fabriquer sa propre nourriture grâce à la photosynthèse, il ne mange et ne digère pas ses proies pour les objectifs traditionnels de récolte d'énergie et de carbone, mais exploite ses proies principalement pour les nutriments essentiels (azote et phosphore en particulier) qui sont rares dans son habitat marécageux et acide. [13]

Phagosome

Un phagosome est une vacuole formée autour d'une particule absorbée par phagocytose. La vacuole est formée par la fusion de la membrane cellulaire autour de la particule. Un phagosome est un compartiment cellulaire dans lequel les micro-organismes pathogènes peuvent être tués et digérés. Les phagosomes fusionnent avec les lysosomes au cours de leur processus de maturation, formant des phagolysosomes. Chez l'homme, Entamoeba histolytica peut phagocyter les globules rouges. [14]

Organes et comportements spécialisés

Pour faciliter la digestion de leur nourriture, les animaux ont développé des organes tels que des becs, des langues, des radules, des dents, des cultures, des gésiers et autres.

Becs

Les oiseaux ont des becs osseux qui sont spécialisés selon la niche écologique de l'oiseau. Par exemple, les aras mangent principalement des graines, des noix et des fruits, utilisant leur bec pour ouvrir même les graines les plus dures. Ils tracent d'abord une fine ligne avec la pointe acérée du bec, puis ils cisaillent la graine avec les côtés du bec.

La bouche du calmar est équipée d'un bec corné pointu composé principalement de protéines réticulées. Il est utilisé pour tuer et déchirer les proies en morceaux gérables. Le bec est très robuste, mais ne contient aucun minéral, contrairement aux dents et aux mâchoires de nombreux autres organismes, y compris les espèces marines. [15] Le bec est la seule partie indigeste du calmar.

Langue

Les langue est le muscle squelettique du plancher buccal de la plupart des vertébrés, qui manipule la nourriture pour la mastication (mastication) et la déglutition (déglutition). Il est sensible et maintenu humide par la salive. Le dessous de la langue est recouvert d'une muqueuse lisse. La langue a également un sens du toucher pour localiser et positionner les particules alimentaires qui nécessitent une mastication supplémentaire. La langue est utilisée pour rouler les particules alimentaires dans un bol avant d'être transportées dans l'œsophage à travers le péristaltisme.

La région sublinguale sous l'avant de la langue est un endroit où la muqueuse buccale est très mince et repose sur un plexus de veines. C'est un endroit idéal pour introduire certains médicaments dans le corps. La voie sublinguale tire parti de la qualité hautement vasculaire de la cavité buccale et permet l'application rapide de médicaments dans le système cardiovasculaire, en contournant le tractus gastro-intestinal.

Les dents

Les dents (dents singulières) sont de petites structures blanchâtres trouvées dans les mâchoires (ou bouches) de nombreux vertébrés qui sont utilisées pour déchirer, gratter, traire et mâcher les aliments. Les dents ne sont pas constituées d'os, mais plutôt de tissus de densité et de dureté variables, tels que l'émail, la dentine et le cément. Les dents humaines ont un apport sanguin et nerveux qui permet la proprioception. C'est la capacité de sensation lors de la mastication, par exemple si nous devions mordre dans quelque chose de trop dur pour nos dents, comme une assiette ébréchée mélangée à de la nourriture, nos dents envoient un message à notre cerveau et nous nous rendons compte qu'il ne peut pas être mâché, alors on arrête d'essayer.

Les formes, les tailles et le nombre de types de dents des animaux sont liés à leur régime alimentaire. Par exemple, les herbivores ont un certain nombre de molaires qui sont utilisées pour broyer la matière végétale, qui est difficile à digérer. Les carnivores ont des canines qui sont utilisées pour tuer et déchirer la viande.

Une culture, ou croup, est une partie élargie à paroi mince du tube digestif utilisée pour le stockage des aliments avant la digestion. Chez certains oiseaux, il s'agit d'une poche musculaire élargie près de l'œsophage ou de la gorge. Chez les colombes et les pigeons adultes, le jabot peut produire du lait de jabot pour nourrir les oiseaux nouvellement éclos. [16]

Certains insectes peuvent avoir un jabot ou un œsophage hypertrophié.

Caillette

Les herbivores ont développé des caecums (ou une caillette dans le cas des ruminants). Les ruminants ont un estomac antérieur à quatre chambres. Ce sont le rumen, le réticulum, l'omasum et la caillette. Dans les deux premières chambres, le rumen et le réticulum, la nourriture est mélangée à la salive et se sépare en couches de matière solide et liquide. Les solides s'agglutinent pour former le ruminant (ou bolus). La bouillie est ensuite régurgitée, mâchée lentement pour la mélanger complètement à la salive et décomposer la taille des particules.

Les fibres, en particulier la cellulose et l'hémicellulose, sont principalement décomposées en acides gras volatils, acide acétique, acide propionique et acide butyrique dans ces chambres (le réticulo-rumen) par des microbes : (bactéries, protozoaires et champignons). Dans l'omasum, l'eau et de nombreux éléments minéraux inorganiques sont absorbés dans la circulation sanguine.

La caillette est le quatrième et dernier compartiment de l'estomac chez les ruminants. C'est un équivalent proche d'un estomac monogastrique (par exemple, ceux des humains ou des porcs), et le digesta est traité ici de la même manière. Il sert principalement de site pour l'hydrolyse acide des protéines microbiennes et alimentaires, préparant ces sources de protéines pour une digestion et une absorption ultérieures dans l'intestin grêle. Le digesta est finalement transporté dans l'intestin grêle, où se produisent la digestion et l'absorption des nutriments. Les microbes produits dans le réticulo-rumen sont également digérés dans l'intestin grêle.

Comportements spécialisés

La régurgitation a été mentionnée ci-dessus sous la caillette et le jabot, en référence au lait de jabot, une sécrétion de la muqueuse du jabot des pigeons et des tourterelles avec laquelle les parents nourrissent leurs petits par régurgitation. [17]

De nombreux requins ont la capacité de retourner leur estomac et de le faire sortir de leur bouche afin de se débarrasser du contenu indésirable (peut-être développé comme un moyen de réduire l'exposition aux toxines).

D'autres animaux, tels que les lapins et les rongeurs, pratiquent des comportements de coprophagie - manger des matières fécales spécialisées afin de ré-digérer les aliments, en particulier dans le cas du fourrage grossier. Les capybaras, les lapins, les hamsters et autres espèces apparentées n'ont pas un système digestif complexe comme, par exemple, les ruminants. Au lieu de cela, ils extraient plus de nutriments de l'herbe en donnant à leur nourriture un deuxième passage dans l'intestin. Les boulettes fécales molles d'aliments partiellement digérés sont excrétées et généralement consommées immédiatement. Ils produisent également des fientes normales, qui ne sont pas consommées.

Les jeunes éléphants, pandas, koalas et hippopotames mangent les excréments de leur mère, probablement pour obtenir les bactéries nécessaires à la bonne digestion de la végétation. A la naissance, leurs intestins ne contiennent pas ces bactéries (elles sont totalement stériles). Sans eux, ils seraient incapables d'obtenir la valeur nutritive de nombreux composants végétaux.

Chez les vers de terre

Le système digestif d'un ver de terre se compose d'une bouche, d'un pharynx, d'un œsophage, d'un jabot, d'un gésier et d'un intestin. La bouche est entourée de lèvres solides, qui agissent comme une main pour saisir des morceaux d'herbe, de feuilles et de mauvaises herbes mortes, avec des morceaux de terre pour aider à mâcher. Les lèvres brisent la nourriture en petits morceaux. Dans le pharynx, les aliments sont lubrifiés par les sécrétions de mucus pour faciliter leur passage. L'œsophage ajoute du carbonate de calcium pour neutraliser les acides formés par la décomposition des matières alimentaires. Le stockage temporaire se produit dans la culture où la nourriture et le carbonate de calcium sont mélangés. Les muscles puissants du gésier barattent et mélangent la masse de nourriture et de saleté. Lorsque le barattage est terminé, les glandes des parois du gésier ajoutent des enzymes à la pâte épaisse, ce qui aide à décomposer chimiquement la matière organique. Par péristaltisme, le mélange est envoyé dans l'intestin où les bonnes bactéries continuent la décomposition chimique. Cela libère des glucides, des protéines, des graisses et diverses vitamines et minéraux pour l'absorption dans le corps.

Chez la plupart des vertébrés, la digestion est un processus en plusieurs étapes dans le système digestif, commençant par l'ingestion de matières premières, le plus souvent d'autres organismes. L'ingestion implique généralement un certain type de traitement mécanique et chimique. La digestion est séparée en quatre étapes :

    : mise en bouche des aliments (entrée des aliments dans le système digestif),
  1. Décomposition mécanique et chimique : mastication et mélange du bolus obtenu avec de l'eau, des acides, de la bile et des enzymes dans l'estomac et l'intestin pour décomposer les molécules complexes en structures simples,
  2. Absorption : des nutriments du système digestif vers les capillaires circulatoires et lymphatiques par osmose, transport actif et diffusion, et
  3. Egestion (Excrétion) : Élimination des matières non digérées du tube digestif par défécation.

Sous-jacent au processus est le mouvement musculaire dans tout le système par la déglutition et le péristaltisme. Chaque étape de la digestion nécessite de l'énergie, et impose donc une "frais généraux" sur l'énergie rendue disponible à partir des substances absorbées. Les différences dans ces frais généraux ont une influence importante sur le mode de vie, le comportement et même les structures physiques. Des exemples peuvent être observés chez l'homme, qui diffère considérablement des autres hominidés (manque de poils, mâchoires et musculature plus petites, dentition différente, longueur des intestins, cuisson, etc.).

La majeure partie de la digestion a lieu dans l'intestin grêle. Le gros intestin sert principalement de site pour la fermentation des matières non digestibles par les bactéries intestinales et pour la résorption de l'eau des produits de digestion avant l'excrétion.

Chez les mammifères, la préparation à la digestion commence par la phase céphalique au cours de laquelle la salive est produite dans la bouche et les enzymes digestives sont produites dans l'estomac. La digestion mécanique et chimique commence dans la bouche où les aliments sont mâchés et mélangés à la salive pour commencer le traitement enzymatique des amidons. L'estomac continue de décomposer les aliments mécaniquement et chimiquement par barattage et mélange avec des acides et des enzymes. L'absorption se produit dans l'estomac et le tractus gastro-intestinal, et le processus se termine par la défécation. [3]


Biologie et chimie dans le système digestif humain

Le système digestif est un groupe d'organes qui travaillent ensemble pour convertir les aliments en énergie et en nutriments de base pour nourrir tout le corps.

Le système digestif est conçu pour remplir sa fonction spécialisée de transformer les aliments en énergie nécessaire à la survie et d'emballer les résidus pour l'élimination des déchets. Il existe une variété d'organes qui travaillent ensemble, et voici un aperçu de la structure et de la fonction de ce système.

Les bouche est le début du tube digestif, où la digestion commence juste après avoir pris la première bouchée de nourriture. La mastication brise la nourriture en morceaux qui sont plus faciles à digérer, tandis que la salive se mélange à la nourriture pour commencer le processus de décomposition en une forme que votre corps peut absorber et utiliser.

Situé dans votre gorge (près de la trachée (trachée)), le œsophage reçoit de la nourriture de votre bouche lorsque vous avalez. L'œsophage fournit de la nourriture à votre estomac par le péristaltisme, une série de contractions musculaires.

Les estomac est un organe creux, lui permettant de retenir les aliments pendant qu'il est en train de se mélanger avec des enzymes qui continuent le processus de décomposition des aliments en une forme utilisable. Les cellules qui tapissent l'estomac sécrètent un acide fort et des enzymes puissantes, qui sont responsables du processus de dégradation. Une fois que le contenu a été suffisamment traité, il est libéré dans l'intestin grêle.

Les intestin grêle est composé de trois segments : le duodénum, ​​le jéjunum et l'iléon. C'est un tube musculaire de 22 pieds de long dont le rôle est de décomposer les aliments à l'aide d'enzymes libérées par le pancréas et la bile du foie. Le péristaltisme joue également un rôle en déplaçant les aliments et en se mélangeant aux sécrétions digestives du pancréas et du foie. Le duodénum est responsable du processus de dégradation continu, tandis que le rôle principal du jéjunum et de l'iléon est l'absorption des nutriments dans la circulation sanguine.

Le contenu de l'intestin grêle commence semi-solide et se termine sous forme liquide après avoir traversé l'organe. L'eau, la bile, les enzymes et les muqueuses contribuent au changement de consistance. Une fois que les nutriments ont été absorbés et que le liquide résiduel de nourriture a traversé l'intestin grêle, il se déplace ensuite vers le gros intestin, ou côlon.

Les pancréas sécrète des enzymes digestives dans le duodénum, ​​le premier segment de l'intestin grêle. Ces enzymes décomposent les protéines, les graisses et les glucides. Le pancréas fabrique également de l'insuline, la sécrétant directement dans la circulation sanguine. L'insuline est l'hormone principale pour métaboliser le sucre.

Les le foie a de multiples fonctions, mais sa fonction principale dans le système digestif est de traiter les nutriments absorbés par l'intestin grêle. La bile du foie sécrétée dans l'intestin grêle joue un rôle important dans la digestion des graisses. De plus, le foie est l'usine chimique du corps. Il prend les matières premières absorbées par l'intestin et fabrique tous les produits chimiques dont le corps a besoin pour fonctionner. Le foie détoxifie également les produits chimiques potentiellement nocifs. Il se décompose et sécrète de nombreux médicaments.

Les vésicule biliaire stocke et concentre la bile, puis la libère dans le duodénum pour aider à absorber et à digérer les graisses.

Les rectum est une chambre qui relie le côlon à l'anus. C'est le travail du rectum de recevoir les selles du côlon, de vous faire savoir qu'il y a des selles à évacuer et de retenir les selles jusqu'à ce que l'évacuation se produise. Quand quelque chose entre dans le rectum, des capteurs envoient un message au cerveau. Le cerveau décide alors si le contenu rectal peut être libéré ou non.

Les anus est la dernière partie du tube digestif. L'anus est la dernière partie du tube digestif. Il s'agit d'un canal de 2 pouces de long composé des muscles du plancher pelvien et des deux sphincters anaux (interne et externe). La muqueuse de la partie supérieure de l'anus est spécialisée pour détecter le contenu rectal. Il vous permet de savoir si le contenu est liquide, gazeux ou solide. L'anus est entouré de muscles du sphincter qui sont importants pour permettre le contrôle des selles. Il se compose des muscles du plancher pelvien et des deux sphincters anaux. L'anus est ce qui excrète finalement nos matières fécales.

Le système digestif est un groupe d'organes qui travaillent ensemble pour convertir les aliments en énergie et en nutriments de base pour nourrir tout le corps.


Digestion 01

Ce quiz KS3 Science pose des questions sur la digestion. La digestion est la décomposition des aliments de grosses molécules insolubles en molécules solubles plus petites. Ces molécules plus petites peuvent ensuite être absorbées par la muqueuse de l'intestin grêle et dissoutes dans le plasma sanguin. Le processus de digestion commence dans la bouche. La mastication décompose les aliments en petits morceaux et la salive est mélangée à la nourriture écrasée. La salive contient un enzyme appelé amylase. Cela commence à décomposer les amidons contenus dans les aliments en glucose. Le glucose est nécessaire aux cellules pour libérer de l'énergie.

La digestion des protéines commence dans l'estomac et se termine dans l'intestin grêle. L'enzyme appelée protéase décompose les protéines en acides aminés. Ceux-ci sont utilisés par votre corps pour la croissance et la réparation.

Les graisses et les huiles comme le beurre ou l'huile d'olive sont décomposées dans l'intestin grêle par un groupe d'enzymes appelées lipase. Lorsque le liquide de l'estomac pénètre dans l'intestin grêle, la bile est ajoutée. Cette émulsionne les graisses et les huiles en petits globules ce qui facilite leur digestion par les lipases. Les fibres alimentaires sont principalement de la cellulose - les humains n'ont aucun moyen de les digérer, elles passent donc par le système digestif.


Système digestif

Une fois que les molécules alimentaires ont été digérées, elles sont suffisamment petites pour se diffuser dans la circulation sanguine ou les vaisseaux lymphatiques. C'est appelé absorption .

Dans l'estomac, ce qui suit arrive aux aliments

  • Glucides est transformé en glucose, dont notre corps a besoin pour produire de l'énergie.
  • Protéine est transformé en acides aminés, nécessaires à la croissance et à la réparation des cellules.
  • Graisses et huiles sont transformés en acides gras et en glycérol, nécessaires pour isoler notre corps et fabriquer les membranes cellulaires.
  • Vitamines et mineraux n'ont pas besoin d'être digérés car ils sont déjà assez petits pour entrer dans notre sang.

Schéma du système digestif

Le processus digestif est le suivant :

  • 1. Digestion chimique commence dans la bouche à travers enzymes et salive. La nourriture est ensuite déplacée vers le estomac
  • 2. Le Intestin grêle reçoit ensuite la nourriture et produit protéase et lipase, la nourriture est absorbée dans le sang, grande surface par villosités
  • 3. Gros intestin (côlon) est l'endroit où la nourriture indigeste est transmise. Tout excès d'eau est absorbé avant d'être excrété par le anus.

Les éléments suivants jouent également un rôle dans le processus

  • Les Estomac produit de la protéase, du HCl et martèle les aliments aux parois musculaires
  • Les Vésicule biliaire magasins bile après qu'il ait été fait par le le foie
  • Les Pancréas produit enzymes : carbohydrase, lipase, protéase

villosités sont de petites projections couvrant les parois intérieures de la petit intestin. Les produits alimentaires passent dans la circulation sanguine par les villosités.

Les villosités sont situées dans le intestin grêle, et absorber de très petites molécules dans la circulation sanguine. Toutes les autres molécules (indigestes) passent dans le gros intestin.


3 Biologie de la digestion

Bio-succession dans le digesteur

La chose la plus importante à retenir est peut-être que la digestion est un processus biologique.

Les bactéries « quotanaérobies » responsables de la digestion ne peuvent survivre avec la moindre trace d’oxygène. Ainsi, en raison de l'oxygène contenu dans le mélange de fumier alimentant le digesteur, il s'écoule une longue période après le chargement avant que la digestion ne se produise. Au cours de cette période "quotaérobie" initiale, des traces d'oxygène sont utilisées par les bactéries qui aiment l'oxygène et de grandes quantités de dioxyde de carbone (C02) sont libérées.

Lorsque l'oxygène disparaît, le processus de digestion peut commencer. Ce processus implique une série de réactions de plusieurs types de bactéries anaérobies se nourrissant de la matière organique brute. Au fur et à mesure que différents types de ces bactéries deviennent actifs, les sous-produits du premier type de bactéries fournissent la nourriture de l'autre type (Fig. 6). Dans les premières étapes de la digestion, les matières organiques digestibles (graisses, protéines et la plupart des amidons) sont décomposées en bactéries productrices d'acide en composés simples. Les bactéries acides sont capables de se reproduire rapidement et sont peu sensibles aux modifications de leur environnement. Leur rôle est d'excréter des enzymes, de liquéfier les matières premières et de transformer les matériaux complexes en substances plus simples (notamment acides volatils, qui sont des acides organiques de bas poids moléculaire -- Voir 4 matières premières). L'acide volatil le plus important est l'acide acétique (le vinaigre de table est de l'acide acétique dilué), un sous-produit très courant de la digestion des graisses, de l'amidon et des protéines. Environ 70 % du méthane produit lors de la fermentation provient de l'acide acétique (Réf. 12).

Une fois la matière première liquéfiée par le bactéries productrices d'acide, bactéries productrices de méthane convertir les acides volatils en gaz méthane. Contrairement aux bactéries acides, les bactéries méthanes se reproduisent lentement et sont très sensibles aux modifications des conditions de leur environnement. (Plus d'informations sur la biologie de la fermentation du méthane peuvent être trouvées dans les références 13 et 14.)

Biologiquement, donc, une digestion réussie dépend de la réalisation et (pour les digesteurs à charge continue) du maintien d'un équilibre entre les bactéries qui produisent des acides organiques et celles qui produisent du méthane à partir des acides organiques. Cet équilibre est atteint par une alimentation régulière avec suffisamment de liquide (voir 4 matières premières) et par le bon pH, la température et la qualité des matières premières dans le digesteur.

Le pH et le digesteur bien tamponné

Pour mesurer l'état acide ou alcalin d'un matériau, le symbole "pH" est utilisé. Une solution neutre a un pH = 7 une solution acide a un pH inférieur à 7 et une solution alcaline a un pH supérieur à 7. Le pH a un effet profond sur l'activité biologique, et le maintien d'un pH stable est essentiel à toute vie. La plupart des processus vivants se déroulent dans la plage de pH 5 à 9. Les exigences de pH d'un digesteur sont plus strictes (pH 7,5-8,5, Fig. 7).

Pendant la phase acide initiale de la digestion, qui peut durer environ deux semaines, le pH peut chuter à 6 ou moins, tandis qu'une grande quantité de CO2 est dégagée. Il s'ensuit environ trois mois d'une lente diminution de l'acidité au cours de laquelle des acides volatils et des composés azotés sont digérés, et des composés ammoniacaux se forment (cet ammoniac devient important lorsque l'on considère la valeur fertilisante des boues). Au fur et à mesure que la digestion progresse, moins de CO2 et plus de méthane sont produits et le pH augmente lentement jusqu'à environ 7. Au fur et à mesure que le mélange devient moins acide, la fermentation du méthane prend le relais. Le pH s'élève alors au-dessus du point neutre (pH = 7), jusqu'à un pH compris entre 7,5 et 8,5. Après ce point, le mélange devient bien tamponné c'est-à-dire que même lorsque de grandes quantités d'acide ou d'alcali sont ajoutées, le mélange s'ajustera pour se stabiliser à un pH de 7,5 à 8,5.

Une fois le mélange bien tamponné, il est possible d'ajouter périodiquement de petites quantités de matière première et de maintenir un apport constant de gaz et de boues (digesteurs à charge continue). Si vous n'alimentez pas régulièrement un digesteur (digesteurs batch), les enzymes commencent à s'accumuler, les solides organiques s'épuisent et la production de méthane cesse.

Une fois la digestion stabilisée, le pH doit rester autour de 8,0 à 8,5. Les valeurs de pH idéales des effluents dans eaux usées usines de traitement est de 7 à 7,5, et ces valeurs sont généralement indiquées comme la meilleure plage de pH pour les digesteurs en général. D'après notre expérience, un mélange légèrement plus alcalin est préférable pour les digesteurs utilisant des déchets animaux ou végétaux bruts.

Vous pouvez mesurer le pH de votre digesteur avec du « litmus » ou du papier pH que vous pouvez acheter dans la plupart des pharmacies. Tremper le papier pH dans l'effluent au fur et à mesure qu'il est soutiré. Le papier tournesol devient rouge dans les solutions acides (pH 1 à 7) et bleu dans les solutions alcalines (pH 7 à 14). Vous pouvez obtenir des mesures plus précises en utilisant du papier pH qui change de couleur dans une plage étroite de valeurs de pH.

Tableau 2.
Problèmes de pH.
État Raisons possibles "Cure"
Trop acide
(pH 6 ou moins)
1) Ajouter des matières premières trop vite Réduire le taux d'alimentation Ammoniac
2) Large fluctuation de température Stabiliser la température
3) Substances toxiques -
4) Accumulation d'écume Enlever l'écume
Trop alcalin
(pH 9 ou plus)
1) Matière première initiale trop alcaline Patience
Ne jamais mettre d'acide dans le digesteur

Si le pH dans le digesteur à charge continue devient trop acide (tableau 2), vous pouvez le ramener à la normale en ajoutant de l'effluent frais à l'extrémité d'entrée, ou en réduisant la quantité de matière première introduite dans le digesteur, ou comme un dernier recours, en ajoutant un peu d'ammoniaque. Si l'effluent devient trop alcalin, une grande quantité de C02 sera produite, ce qui aura pour effet de rendre le mélange plus acide, se corrigeant ainsi. La patience est le meilleur "cure" dans les deux cas. N'ajoutez JAMAIS d'acide dans votre digesteur. Cela ne fera qu'augmenter la production de sulfure d'hydrogène.

Température

  1. la plupart des matériaux digèrent bien dans la gamme inférieure,
  2. les bactéries thermophiles sont très sensible à tout changement dans le digesteur,
  3. les boues qu'ils produisent sont de mauvaise qualité fertilisante, et
  4. il est difficile de maintenir une température aussi élevée, surtout dans les climats tempérés.

La même masse de fumier digère deux fois plus vite à 95°F (35°C) qu'à 60°F (15°C) (Fig. 8) et elle produit près de 15 fois plus de gaz dans le même laps de temps ! (Fig. 9) (Voir comment la quantité de gaz produit s'améliore avec la température jusqu'à 80-100°F (27-38°C), où la production est optimale.) Dans la Fig. 10, on peut voir comment une quantité différente de gaz est produite lorsque le le digesteur est maintenu à 60°F (15°C) que lorsqu'il est maintenu à 95°F (35°C).




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Voir la vidéo: Gastroskopia (Janvier 2022).