Human Digestive Systems

Overview of Human Digestion

Humans consume food for sustenance, mainly comprising large molecular nutrient substances such as carbohydrates, proteins, lipids, and nucleic acids.
These complex macromolecules must be broken down through digestion into smaller, absorbable molecules (e.g., monosaccharides, amino acids, fatty acids, nucleotides) to be utilized by cells for energy production, growth, and repair.

Digestive Tract Organs and Their Functions

Oral Cavity
- Function: Initiates mechanical digestion by chewing (mastication) and chemical digestion by mixing food with saliva to form a bolus.
- Salivary Glands: Produce saliva containing water, electrolytes, mucus, and enzymes like amylase (ptyalin) which begins the breakdown of complex carbohydrates (starches).
Esophagus
- Function: A muscular tube (approximately 25 cm long) that transports food from the pharynx to the stomach through rhythmic wave-like contractions called peristalsis.
Liver
- Function: Produces bile, which is essential for the emulsification of fats in the small intestine, facilitating their digestion and absorption. It also plays crucial roles in metabolism, detoxification, and nutrient storage.
Stomach
- Function: Serves as a temporary storage and mixing chamber, primarily digesting proteins via enzymes in a highly acidic environment. It converts the food bolus into chyme.
Gall Bladder
- Function: Stores and concentrates bile produced by the liver, releasing it into the small intestine as needed.
Pancreas
- Function: Produces a comprehensive array of digestive enzymes (exocrine function) and bicarbonate to neutralize acidic chyme, as well as hormones like insulin and glucagon (endocrine function).
Large Intestine
- Function: Primarily reabsorbs water and electrolytes from indigestible food matter, forming feces. It also houses beneficial gut bacteria.
Rectum
- Function: The final section of the large intestine, serving as a temporary passageway for storing feces before elimination.
Small Intestine
- Function: The primary site for chemical digestion through a wide range of enzymes and the extensive absorption of digested nutrients into the bloodstream and lymphatic system.
Pharynx
- Description: The throat, a musculomembranous tube that serves as a common passageway for both food (digestive system) and air (respiratory system).

Digestive Processes

Ingestion: The act of taking food into the body through the mouth, initiating the digestive process.
Digestion: The comprehensive process of breaking down complex food substances into smaller, absorbable components.
- Mechanical Digestion: Physical breakdown of food, primarily occurring in the mouth (chewing) and stomach (churning), to increase surface area for enzyme action.
- Chemical Digestion: Enzymatic degradation of complex nutrient molecules into their basic monomeric units, occurring throughout the digestive tract, especially in the stomach and small intestine.
Absorption: The uptake of digested nutrients (e.g., monosaccharides, amino acids, fatty acids, water, vitamins, minerals) from the gastrointestinal tract into the bloodstream or lymphatic system, primarily in the small intestine.
Defecation: The elimination of indigestible and unabsorbed waste materials (feces) from the body via the anus.

Details of Digestion Processes

Mechanical Digestion
- Involves physical breaking down of food by chewing in the mouth and churning by the stomach muscles, greatly increasing the surface area of food particles for more efficient chemical digestion.
Chemical Digestion
- Utilizes various hydrolytic enzymes (e.g., amylase, pepsin, lipase) to convert complex organic macromolecules (carbohydrates, proteins, fats, nucleic acids) into simpler, absorbable molecules. For example, amylase converts complex carbohydrates into simpler sugars, including dextrin, maltose, and glucose.
- Hydrolysis reactions require water molecules to break chemical bonds, facilitated by specific enzymes.
- Enzymes display high specificity for their substrates and function optimally at various pH levels and temperatures. For instance, pepsin in the stomach operates best in a highly acidic environment ( $pH \approx 1.5-3.5$ ), whereas lipase from the pancreas operates optimally at around $pH \approx 8$ in the small intestine.

Digestion in the Mouth

Teeth Types and Functions

Incisors
- Function: Specialized for cutting and biting food into manageable pieces.
- Structure: Flat, chisel-shaped; typically 2 per jaw (upper and lower Central and Lateral Incisors) in humans, for a total of 8.
- Notes: In herbivores, upper incisors may be absent, replaced by a tough dental pad that aids in grasping and tearing vegetation.
Canines
- Function: Designed for tearing and piercing food. They also help maintain the overall shape and alignment of the mouth.
- Structure: Pointed, conical shape; one per side in each jaw (upper and lower), total of 4. Highly developed and prominent in carnivores for grasping and rending prey.
Premolars (Bicuspids)
- Function: Combine aspects of both canines and molars, used for crushing and grinding food.
- Structure: Two per side in each jaw (First and Second Premolars), total of 8. Present in carnivores and omnivores, aiding in more thorough mastication.
Molars
- Function: Primarily responsible for thorough grinding and pulverizing of food, especially fibrous or tough materials.
- Structure: Three per side in each jaw (First, Second, and Third Molars, including wisdom teeth), total of 12. They have broad, flat surfaces with cusps. Particularly strong enamel and complex root systems are common in herbivores for processing plant matter.

Salivary Glands Functions

Salivary Glands: Three primary pairs of glands in the mouth that secrete saliva, a complex fluid essential for oral hygiene, lubrication, taste, and initiating chemical digestion.
1. Parotid Glands:
  - Location: Situated near the ear, anterior to the temporomandibular joint.
  - Largest of the three pairs; produces a watery, serous saliva rich in amylase (for starch digestion) and proline-rich proteins, but minimal mucin. Accounts for approximately 25% of total saliva volume.
  - Infection (e.g., mumps, a viral parotitis) may occur if they become inflamed, causing swelling and pain.
2. Sublingual Glands:
  - Location: Found under the tongue, anterior to the submandibular glands.
  - Smallest of the major glands; produces a thick, mucus-rich (viscous) saliva with less amylase, contributing only about 5% of total saliva volume. The mucus helps lubricate food.
3. Submandibular Glands:
  - Location: Below the jaw, inferior to the mandible.
  - Produces a mixed serous and mucous saliva, contributing the largest proportion (approximately 70%) of total saliva. It contains both amylase and mucin.

Swallowing Process

After food intake and mastication, the formed bolus is moved into the pharynx, and swallowing (deglutition) involves a complex, coordinated reflex that propels food from the mouth through the esophagus in three distinct phases:
1. Oral (Buccal) Phase: Voluntary phase where the tongue pushes the food bolus towards the hard palate and then posteriorly into the oropharynx, initiating the involuntary reflex.
2. Pharyngeal Phase: Involuntary phase. Sensory receptors in the pharynx trigger the swallowing reflex. The soft palate elevates to prevent food from entering the nasal cavity, and the epiglottis closes over the larynx (trachea) to prevent aspiration into the respiratory tract. Breathing momentarily stops.
3. Esophageal Phase: Involuntary phase. Once in the esophagus, food moves through its approximately 25 cm length via sequential, coordinated wavelike muscle contractions of its smooth muscle layers known as peristalsis, pushing the bolus towards the stomach.

Digestive Functions of the Stomach

Location: Situated in the upper-left abdomen, beneath the diaphragm, connecting the esophagus to the small intestine.
Structure: Features a highly muscular wall (with three layers of smooth muscle - longitudinal, circular, oblique) that vigorously contracts to mix food with gastric juices, a process called churning. The stomach lining contains gastric pits leading to gastric glands, which secrete multiple gastric cell types:
1. Mucous Cells (Goblet Cells): Produce a thick, alkaline mucus and bicarbonate to form a protective barrier that shields the stomach lining from the highly corrosive hydrochloric acid and digestive enzymes.
2. Chief Cells (Peptic Cells): Located in the deeper parts of the gastric glands, they primarily secrete pepsinogen, an inactive zymogen (pro-enzyme), and gastric lipase (minor fat digestion).
3. Parietal Cells (Oxyntic Cells): Secrete hydrochloric acid (HCl), which creates the acidic gastric environment ( $pH \approx 1.5-3.5$ ) that denatures proteins and kills most bacteria. They also secrete intrinsic factor, a glycoprotein necessary for the absorption of vitamin B12 in the ileum.
Pepsin Functionality:
- The acidic environment maintained by HCl converts inactive pepsinogen into its active form, pepsin. Active pepsin then further autocatalytically activates more pepsinogen, creating a positive feedback loop that significantly enhances protein digestion by breaking them down into smaller polypeptides.
Cells of the stomach lining regenerate approximately every three days, ensuring the integrity of this harsh internal environment.

Gastric Ulcers

Gastric ulcers are open sores that develop on the stomach lining, often caused by chronic Helicobacter pylori (H. pylori) infection. This bacterium inflames the gastric mucosa, weakening its protective barrier and making it susceptible to acid damage, potentially leading to ulcer formation.
Ulcers may be aggravated by various factors that increase HCl production or impair mucosal defense, including irregular eating habits, excessive consumption of alcohol, caffeine, spicy foods, prolonged use of non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) like aspirin or ibuprofen, and psychological stress that can lead to increased gastric acid secretion and disrupted cell regeneration.

Digestion in the Small Intestine

The small intestine is the principal organ for nutrient digestion and absorption. It involves extensive interaction between its own wall, and secretions from the liver and pancreas, to process nutrients further.
Its internal surface is highly folded with plicae circulares, villi, and microvilli (brush border), which vastly increase the surface area for efficient absorption. The small intestine measures approximately 6-7 meters in length in adults and is divided into three segments:
1. Duodenum (approximately 25 cm long): The shortest and first section, C-shaped, connecting to the stomach. It is the primary site where chyme mixes with bile from the liver/gallbladder and digestive enzymes and bicarbonate from the pancreas.
2. Jejunum (approximately 2.5 meters long): The middle section, characterized by prominent plicae circulares and villi, making it the main site for nutrient absorption, especially carbohydrates and proteins.
3. Ileum (approximately 3.5 meters long): The longest and final section, connecting to the large intestine at the ileocecal valve. It is primarily responsible for absorbing vitamin B12, bile salts, and any remaining nutrients not absorbed in the jejunum.

Digestive Enzymes and Interactions in the Small Intestine

Liver: Produces bile, a greenish-yellow fluid primarily composed of bile salts, bile pigments (bilirubin), cholesterol, and phospholipids. Bile salts act as emulsifying agents, breaking down large fat globules into smaller lipid droplets (emulsification), which significantly increases the surface area for enzymatic lipase action.
Pancreas: Secretes pancreatic juice into the duodenum, which is rich in digestive enzymes and bicarbonate ions. The bicarbonate effectively neutralizes the acidic chyme entering from the stomach, creating an optimal, slightly alkaline pH environment ( $pH \approx 7-8$ ) necessary for the activity of pancreatic and intestinal enzymes.
- Enzymes secreted by the pancreas include:
  - Pancreatic Amylase: Continues the digestion of carbohydrates, breaking them down into disaccharides (like maltose) and short-chain glucose polymers.
  - Pancreatic Lipase: Digests lipids (triglycerides) into fatty acids and monoglycerides.
  - Proteases: Such as trypsinogen, chymotrypsinogen, and procarboxypeptidase, which are secreted in inactive forms and activated in the small intestine to digest proteins.
- Digestive enzymes from both the pancreas and the brush border of the small intestine convert larger biomolecules into absorbable units:
  - Proteins and polypeptides -> Amino Acids.
  - Complex Carbohydrates and disaccharides -> Monosaccharides (e.g., glucose, fructose, galactose).
  - Lipids -> Fatty Acids and Monoglycerides.
  - Nucleic Acids -> Nucleotides.

Protein Digestion in the Small Intestine

Activation of Pancreatic Enzymes: Inactive trypsinogen, secreted by the pancreas, is activated by the brush border enzyme enterokinase (enteropeptidase) into active trypsin. Trypsin then further activates other pancreatic proteases like chymotrypsinogen into chymotrypsin, and procarboxypeptidase into carboxypeptidase, creating a proteolytic cascade.
Enzymes that break down proteins into their absorbable units:
- Trypsin and Chymotrypsin: Serine proteases that break down large polypeptides, produced in the stomach or already partially digested, into smaller peptides.
- Carboxypeptidase: An exopeptidase that cleaves amino acids from the carboxyl end of peptides.
- Aminopeptidases (brush border enzymes): Cleave amino acids from the amino end of peptides.
- Dipeptidases/Tripeptidases (brush border enzymes): Further break down dipeptides and tripeptides into individual amino acids, which are then absorbed.

Carbohydrate Digestion in the Small Intestine

A combination of pancreatic amylase, working in the lumen, and intestinal brush border enzymes (disaccharidases) like maltase, sucrase, and lactase, complete carbohydrate breakdown.
- Maltase: Breaks down maltose into two glucose molecules.
- Sucrase: Breaks down sucrose into glucose and fructose.
- Lactase: Breaks down lactose into glucose and galactose.
The resulting monosaccharides (glucose, fructose, galactose) are then directly absorbed.

Fat Digestion in the Small Intestine

Bile salts, produced by the liver, facilitate the emulsification of fats, breaking large lipid globules into tiny fat droplets (micelles). This vastly increases the surface area for pancreatic lipase to act upon.
Lipase converts triglycerides (the primary form of dietary fat) within the micelles into monoglycerides and fatty acids, which are small enough to be absorbed by intestinal cells. These products then reform into triglycerides within the cells and are packaged into chylomicrons for transport via the lymphatic system.

Nucleic Acid Digestion in the Small Intestine

RNA and DNA from food are digested into nucleotides by pancreatic nucleases (e.g., deoxyribonuclease and ribonuclease) in the small intestine lumen.
Further degradation to nucleosides and inorganic phosphates is carried out by brush border enzymes like nucleotidases and phosphatases, allowing for their absorption into the bloodstream.

ระบบย่อยอาหารของมนุษย์

ภาพรวมของการย่อยอาหารของมนุษย์

มนุษย์บริโภคอาหารเพื่อการยังชีพ ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารอาหารโมเลกุลใหญ่ เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน ลิพิด และกรดนิวคลีอิก
สารมหโมเลกุลเชิงซ้อนเหล่านี้จะต้องถูกย่อยสลายผ่านกระบวนการย่อยอาหารให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่สามารถดูดซึมได้ (เช่น โมโนแซ็กคาไรด์, กรดอะมิโน, กรดไขมัน, นิวคลีโอไทด์) เพื่อให้เซลล์นำไปใช้ในการผลิตพลังงาน การเจริญเติบโต และการซ่อมแซม

อวัยวะในทางเดินอาหารและหน้าที่

ช่องปาก
- หน้าที่: เริ่มต้นการย่อยเชิงกลโดยการเคี้ยว (mastication) และการย่อยเชิงเคมีโดยการผสมอาหารกับน้ำลายเพื่อสร้างก้อนอาหาร (bolus)
- ต่อมน้ำลาย: ผลิตน้ำลายที่มีน้ำ อิเล็กโทรไลต์ เมือก และเอนไซม์เช่น อะไมเลส (ptyalin) ซึ่งเริ่มการสลายคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อน (แป้ง)
หลอดอาหาร
- หน้าที่: เป็นท่อกล้ามเนื้อ (ยาวประมาณ 25 ซม.) ที่ลำเลียงอาหารจากคอหอยไปยังกระเพาะอาหารผ่านการหดตัวเป็นคลื่นอย่างเป็นจังหวะที่เรียกว่า การบีบตัว (peristalsis)
ตับ
- หน้าที่: ผลิตน้ำดี ซึ่งจำเป็นสำหรับการทำให้อิมัลชันของไขมันในลำไส้เล็ก เพื่อช่วยในการย่อยและการดูดซึมไขมัน นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญ การล้างพิษ และการเก็บสารอาหาร
กระเพาะอาหาร
- หน้าที่: ทำหน้าที่เป็นห้องเก็บและผสมชั่วคราว โดยหลักแล้วจะย่อยโปรตีนผ่านเอนไซม์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูง มันเปลี่ยนก้อนอาหารให้เป็นไคม์ (chyme)
ถุงน้ำดี
- หน้าที่: เก็บและทำให้น้ำดีเข้มข้นที่ผลิตโดยตับ แล้วปล่อยออกสู่ลำไส้เล็กตามต้องการ
ตับอ่อน
- หน้าที่: ผลิตเอนไซม์ย่อยอาหารหลากหลายชนิด (หน้าที่ภายนอก) และไบคาร์บอเนตเพื่อปรับสภาพไคม์ที่เป็นกรดให้เป็นกลาง รวมถึงฮอร์โมนเช่น อินซูลินและกลูคากอน (หน้าที่ภายใน)
ลำไส้ใหญ่
- หน้าที่: หลักๆ คือการดูดซึมน้ำและอิเล็กโทรไลต์จากกากอาหารที่ไม่สามารถย่อยได้ ก่อตัวเป็นอุจจาระ นอกจากนี้ยังเป็นที่อยู่ของแบคทีเรียในลำไส้ที่เป็นประโยชน์
ไส้ตรง
- หน้าที่: ส่วนสุดท้ายของลำไส้ใหญ่ ทำหน้าที่เป็นทางผ่านชั่วคราวสำหรับเก็บอุจจาระก่อนขับถ่ายออก
ลำไส้เล็ก
- หน้าที่: เป็นแหล่งหลักของการย่อยเชิงเคมีผ่านเอนไซม์หลากหลายชนิด และการดูดซึมสารอาหารที่ย่อยแล้วเข้าสู่กระแสเลือดและระบบน้ำเหลืองอย่างกว้างขวาง
คอหอย
- คำอธิบาย: ลำคอ เป็นท่อกล้ามเนื้อและเยื่อเมือกที่ทำหน้าที่เป็นทางผ่านร่วมกันสำหรับทั้งอาหาร (ระบบย่อยอาหาร) และอากาศ (ระบบทางเดินหายใจ)

กระบวนการย่อยอาหาร

การกิน (Ingestion): การนำอาหารเข้าสู่ร่างกายทางปาก เพื่อเริ่มต้นกระบวนการย่อยอาหาร
การย่อยอาหาร (Digestion): กระบวนการที่ครอบคลุมการสลายสารอาหารเชิงซ้อนให้เป็นส่วนประกอบเล็กๆ ที่สามารถดูดซึมได้
- การย่อยเชิงกล (Mechanical Digestion): การสลายอาหารทางกายภาพ โดยหลักแล้วเกิดขึ้นในปาก (การเคี้ยว) และกระเพาะอาหาร (การบด) เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการทำงานของเอนไซม์
- การย่อยเชิงเคมี (Chemical Digestion): การย่อยสลายโมเลกุลสารอาหารเชิงซ้อนด้วยเอนไซม์ให้เป็นหน่วยโมโนเมอร์พื้นฐาน ซึ่งเกิดขึ้นตลอดทางเดินอาหาร โดยเฉพาะในกระเพาะอาหารและลำไส้เล็ก
การดูดซึม (Absorption): การดูดซึมสารอาหารที่ย่อยแล้ว (เช่น โมโนแซ็กคาไรด์, กรดอะมิโน, กรดไขมัน, น้ำ, วิตามิน, แร่ธาตุ) จากทางเดินอาหารเข้าสู่กระแสเลือดหรือระบบน้ำเหลือง โดยส่วนใหญ่ในลำไส้เล็ก
การขับถ่าย (Defecation): การกำจัดของเสียที่ไม่สามารถย่อยและไม่ถูกดูดซึม (อุจจาระ) ออกจากร่างกายทางทวารหนัก

รายละเอียดกระบวนการย่อยอาหาร

การย่อยเชิงกล
- เกี่ยวข้องกับการสลายอาหารทางกายภาพโดยการเคี้ยวในปากและการบดโดยกล้ามเนื้อกระเพาะอาหาร ซึ่งช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวของอนุภาคอาหารอย่างมากเพื่อให้การย่อยเชิงเคมีมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การย่อยเชิงเคมี
- ใช้เอนไซม์ไฮโดรไลติกหลายชนิด (เช่น อะไมเลส, เพปซิน, ไลเปส) เพื่อเปลี่ยนสารมหโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อน (คาร์โบไฮเดรต, โปรตีน, ไขมัน, กรดนิวคลีอิก) ให้เป็นโมเลกุลที่ง่ายขึ้นและดูดซึมได้ ตัวอย่างเช่น อะไมเลสเปลี่ยนคาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนให้เป็นน้ำตาลที่ง่ายขึ้น รวมถึง เด็กซ์ทริน มอลโตส และกลูโคส
- ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสต้องใช้น้ำในการสลายพันธะเคมี ซึ่งอำนวยความสะดวกโดยเอนไซม์ที่เฉพาะเจาะจง
- เอนไซม์มีความจำเพาะสูงต่อสารตั้งต้นและทำงานได้ดีที่สุดที่ระดับ $pH$ และอุณหภูมิที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เพปซินในกระเพาะอาหารทำงานได้ดีที่สุดในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูง ( $pH \approx 1.5-3.5$ ) ในขณะที่ไลเปสจากตับอ่อนทำงานได้ดีที่สุดที่ประมาณ $pH \approx 8$ ในลำไส้เล็ก

การย่อยอาหารในช่องปาก

ประเภทและหน้าที่ของฟัน

ฟันหน้า (Incisors)
- หน้าที่: มีความเชี่ยวชาญในการตัดและกัดอาหารให้เป็นชิ้นพอดีคำ
- โครงสร้าง: แบนคล้ายสิ่ว โดยปกติมี 2 ซี่ต่อขากรรไกร (ฟันหน้ากลางและฟันหน้าข้างบนและล่าง) ในมนุษย์ รวม 8 ซี่
- หมายเหตุ: ในสัตว์กินพืช ฟันหน้าด้านบนอาจไม่มี และถูกแทนที่ด้วยแผ่นรองฟันที่แข็งแรงซึ่งช่วยในการจับและฉีกพืช
ฟันเขี้ยว (Canines)
- หน้าที่: ออกแบบมาเพื่อฉีกและเจาะอาหาร นอกจากนี้ยังช่วยรักษารูปร่างและการจัดเรียงโดยรวมของปาก
- โครงสร้าง: ปลายแหลม รูปกรวย; หนึ่งซี่ต่อด้านในแต่ละขากรรไกร (บนและล่าง) รวม 4 ซี่ พัฒนาและโดดเด่นมากในสัตว์กินเนื้อเพื่อจับและฉีกเหยื่อ
ฟันกรามน้อย (Premolars/Bicuspids)
- หน้าที่: รวมลักษณะของฟันเขี้ยวและฟันกราม ใช้สำหรับบดและเคี้ยวอาหาร
- โครงสร้าง: สองซี่ต่อด้านในแต่ละขากรรไกร (ฟันกรามน้อยซี่ที่หนึ่งและซี่ที่สอง) รวม 8 ซี่ มีอยู่ในสัตว์กินเนื้อและสัตว์กินพืชและเนื้อ เพื่อช่วยในการเคี้ยวที่ละเอียดขึ้น
ฟันกราม (Molars)
- หน้าที่: รับผิดชอบหลักในการบดและขยี้อาหารอย่างละเอียด โดยเฉพาะวัสดุที่เป็นเส้นใยหรือแข็ง
- โครงสร้าง: สามซี่ต่อด้านในแต่ละขากรรไกร (ฟันกรามซี่ที่หนึ่ง, ซี่ที่สอง และซี่ที่สาม รวมถึงฟันคุด) รวม 12 ซี่ มีพื้นผิวที่กว้างและแบนพร้อมปุ่มฟัน เคลือบฟันที่แข็งแรงเป็นพิเศษและระบบรากฟันที่ซับซ้อนมักพบในสัตว์กินพืชสำหรับการแปรรูปพืช

หน้าที่ของต่อมน้ำลาย

ต่อมน้ำลาย: ต่อมหลักสามคู่ในปากที่หลั่งน้ำลาย ซึ่งเป็นของเหลวที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นสำหรับสุขอนามัยในช่องปาก การหล่อลื่น รสชาติ และการเริ่มต้นการย่อยเชิงเคมี
1. ต่อมกกหู (Parotid Glands):
  - ที่ตั้ง: ตั้งอยู่ใกล้ใบหู ด้านหน้าข้อต่อขากรรไกร
  - เป็นต่อมที่ใหญ่ที่สุดในสามคู่; ผลิตน้ำลายที่เป็นน้ำและสารน้ำเหลืองที่อุดมไปด้วยอะไมเลส (สำหรับการย่อยแป้ง) และโปรตีนที่อุดมด้วยโปรลีน แต่มีมิวซินน้อยมาก คิดเป็นประมาณ 25% ของปริมาณน้ำลายทั้งหมด
  - การติดเชื้อ (เช่น คางทูม, การอักเสบของต่อมกกหูจากไวรัส) อาจเกิดขึ้นหากมีการอักเสบ ทำให้เกิดอาการบวมและเจ็บปวด
2. ต่อมใต้ลิ้น (Sublingual Glands):
  - ที่ตั้ง: พบใต้ลิ้น ด้านหน้าต่อมใต้ขากรรไกร
  - เป็นต่อมที่เล็กที่สุดในบรรดาต่อมหลัก; ผลิตน้ำลายที่ข้นและมีเมือกมาก (หนืด) มีอะไมเลสน้อยลง คิดเป็นเพียงประมาณ 5% ของปริมาณน้ำลายทั้งหมด เมือกช่วยหล่อลื่นอาหาร
3. ต่อมใต้ขากรรไกร (Submandibular Glands):
  - ที่ตั้ง: ใต้ขากรรไกร ด้านล่างขากรรไกรล่าง
  - ผลิตน้ำลายผสมสารน้ำเหลืองและเมือก ซึ่งมีสัดส่วนมากที่สุด (ประมาณ 70%) ของน้ำลายทั้งหมด ประกอบด้วยทั้งอะไมเลสและมิวซิน

กระบวนการกลืน

หลังจากรับประทานอาหารและเคี้ยวอาหารแล้ว ก้อนอาหารที่ก่อตัวขึ้นจะถูกเคลื่อนเข้าสู่คอหอย และการกลืน (deglutition) เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาสะท้อนที่ซับซ้อนและประสานกันซึ่งขับเคลื่อนอาหารจากปากผ่านหลอดอาหารในสามระยะที่แตกต่างกัน:
1. ระยะในช่องปาก (Oral/Buccal Phase): ระยะนี้เป็นไปโดยสมัครใจ โดยลิ้นจะดันก้อนอาหารไปยังเพดานแข็งแล้วดันไปด้านหลังเข้าสู่คอหอยส่วนปาก เพื่อเริ่มต้นปฏิกิริยาสะท้อนที่ไม่อยู่ภายใต้อำนาจ
2. ระยะในคอหอย (Pharyngeal Phase): ระยะนี้เป็นไปโดยไม่อยู่ภายใต้อำนาจ ตัวรับความรู้สึกในคอหอยจะกระตุ้นการสะท้อนการกลืน เพดานอ่อนจะยกขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้อาหารเข้าสู่ช่องจมูก และฝาปิดกล่องเสียง (epiglottis) จะปิดทับกล่องเสียง (หลอดลม) เพื่อป้องกันการสำลักเข้าสู่ทางเดินหายใจ การหายใจจะหยุดชั่วขณะ
3. ระยะในหลอดอาหาร (Esophageal Phase): ระยะนี้เป็นไปโดยไม่อยู่ภายใต้อำนาจ เมื่ออาหารเข้าไปในหลอดอาหาร อาหารจะเคลื่อนที่ผ่านความยาวประมาณ 25 ซม. ของหลอดอาหารผ่านการหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบเป็นคลื่นตามลำดับที่ประสานกันที่เรียกว่า การบีบตัว (peristalsis) ซึ่งดันก้อนอาหารไปยังกระเพาะอาหาร

หน้าที่การย่อยอาหารของกระเพาะอาหาร

ที่ตั้ง: ตั้งอยู่ในช่องท้องส่วนบนซ้าย ใต้กะบังลม เชื่อมต่อหลอดอาหารกับลำไส้เล็ก
โครงสร้าง: มีผนังกล้ามเนื้อที่หนามาก (มีกล้ามเนื้อเรียบสามชั้น - ตามยาว, วงกลม, เฉียง) ที่หดตัวอย่างรุนแรงเพื่อผสมอาหารกับน้ำย่อยกระเพาะอาหาร กระบวนการนี้เรียกว่า การบด (churning) เยื่อบุกระเพาะอาหารมีหลุมกระเพาะอาหาร (gastric pits) ที่นำไปสู่ต่อมกระเพาะอาหาร (gastric glands) ซึ่งหลั่งเซลล์กระเพาะอาหารหลายประเภท:
1. เซลล์เมือก (Mucous Cells/Goblet Cells): ผลิตเมือกที่ข้นและเป็นด่าง และไบคาร์บอเนตเพื่อสร้างเกราะป้องกันที่ช่วยปกป้องเยื่อบุกระเพาะอาหารจากกรดไฮโดรคลอริกที่กัดกร่อนสูงและเอนไซม์ย่อยอาหาร
2. เซลล์หลัก (Chief Cells/Peptic Cells): ตั้งอยู่ในส่วนลึกของต่อมกระเพาะอาหาร โดยหลักแล้วจะหลั่งเพปซิโนเจน (pepsinogen) ซึ่งเป็นไซโมเจนที่ไม่ทำงาน (pro-enzyme) และไลเปสกระเพาะอาหาร (gastric lipase) (การย่อยไขมันเล็กน้อย)
3. เซลล์ข้างเคียง (Parietal Cells/Oxyntic Cells): หลั่งกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ซึ่งสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดในกระเพาะอาหาร ( $pH \approx 1.5-3.5$ ) ที่ทำให้โปรตีนเสียสภาพและฆ่าเชื้อแบคทีเรียส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังหลั่งอินทรินซิกแฟคเตอร์ (intrinsic factor) ซึ่งเป็นไกลโคโปรตีนที่จำเป็นสำหรับการดูดซึมวิตามิน B12 ในลำไส้เล็กส่วนปลาย (ileum)
การทำงานของเพปซิน:
- สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดที่รักษาไว้โดย HCl จะเปลี่ยนเพปซิโนเจนที่ไม่ออกฤทธิ์ให้เป็นเพปซินที่ออกฤทธิ์ เพปซินที่ออกฤทธิ์จะกระตุ้นเพปซิโนเจนเพิ่มเติมแบบอัตโนมัติ ทำให้เกิดวงจรป้อนกลับเชิงบวกที่ช่วยเพิ่มการย่อยโปรตีนอย่างมีนัยสำคัญโดยการสลายโปรตีนเหล่านั้นให้เป็นพอลิเพปไทด์ที่เล็กลง
เซลล์เยื่อบุกระเพาะอาหารจะสร้างใหม่ประมาณทุกสามวัน เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของสภาพแวดล้อมภายในที่รุนแรงนี้

แผลในกระเพาะอาหาร

แผลในกระเพาะอาหารเป็นแผลเปิดที่พัฒนาขึ้นบนเยื่อบุกระเพาะอาหาร ซึ่งมักเกิดจากการติดเชื้อ Helicobacter pylori (H. pylori) เรื้อรัง แบคทีเรียนี้ทำให้อักเสบในเยื่อบุกระเพาะอาหาร ทำให้เกราะป้องกันอ่อนแอลงและเสี่ยงต่อความเสียหายจากกรด ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดแผลได้
แผลอาจรุนแรงขึ้นได้จากปัจจัยต่างๆ ที่เพิ่มการผลิต HCl หรือทำให้การป้องกันเยื่อบุบกพร่อง รวมถึงพฤติกรรมการกินที่ไม่ปกติ การบริโภคแอลกอฮอล์ คาเฟอีน อาหารรสจัดมากเกินไป การใช้ยาต้านการอักเสบที่ไม่ใช่สเตอรอยด์ (NSAIDs) เป็นเวลานาน เช่น แอสไพรินหรือไอบูโพรเฟน และความเครียดทางจิตใจที่อาจนำไปสู่การหลั่งกรดในกระเพาะอาหารเพิ่มขึ้นและการสร้างเซลล์ใหม่ที่ผิดปกติ

การย่อยอาหารในลำไส้เล็ก

ลำไส้เล็กเป็นอวัยวะหลักสำหรับการย่อยและการดูดซึมสารอาหาร มันเกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ที่กว้างขวางระหว่างผนังของตัวเอง และสารคัดหลั่งจากตับและตับอ่อน เพื่อแปรรูปสารอาหารต่อไป
พื้นผิวภายในมีรอยพับสูงด้วย plicae circulares, villi และ microvilli (brush border) ซึ่งช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการดูดซึมที่มีประสิทธิภาพอย่างมาก ลำไส้เล็กมีความยาวประมาณ 6-7 เมตรในผู้ใหญ่ และแบ่งออกเป็นสามส่วน:
1. ลำไส้เล็กส่วนต้น (Duodenum) (ยาวประมาณ 25 ซม.): ส่วนที่สั้นที่สุดและเป็นส่วนแรก มีรูปร่างตัว C เชื่อมต่อกับกระเพาะอาหาร เป็นแหล่งหลักที่ไคม์ผสมกับน้ำดีจากตับ/ถุงน้ำดี และเอนไซม์ย่อยอาหารและไบคาร์บอเนตจากตับอ่อน
2. ลำไส้เล็กส่วนกลาง (Jejunum) (ยาวประมาณ 2.5 เมตร): ส่วนกลาง มีลักษณะเด่นคือ plicae circulares และ villi ที่โดดเด่น ทำให้เป็นแหล่งหลักสำหรับการดูดซึมสารอาหาร โดยเฉพาะคาร์โบไฮเดรตและโปรตีน
3. ลำไส้เล็กส่วนปลาย (Ileum) (ยาวประมาณ 3.5 เมตร): ส่วนที่ยาวที่สุดและเป็นส่วนสุดท้าย เชื่อมต่อกับลำไส้ใหญ่ที่ลิ้น ileocecal มีหน้าที่หลักในการดูดซึมวิตามิน B12 เกลือน้ำดี และสารอาหารที่เหลือใดๆ ที่ไม่ถูกดูดซึมในลำไส้เล็กส่วนกลาง

เอนไซม์ย่อยอาหารและปฏิสัมพันธ์ในลำไส้เล็ก

ตับ: ผลิตน้ำดี ซึ่งเป็นของเหลวสีเขียวอมเหลืองที่ประกอบด้วยเกลือน้ำดี เม็ดสีน้ำดี (บิลิรูบิน) คอเลสเตอรอล และฟอสโฟลิพิด เกลือน้ำดีทำหน้าที่เป็นสารทำให้อิมัลชัน โดยสลายไขมันก้อนใหญ่ให้เป็นหยดไขมันขนาดเล็ก (emulsification) ซึ่งช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับการทำงานของเอนไซม์ไลเปสอย่างมีนัยสำคัญ
ตับอ่อน: หลั่งน้ำย่อยจากตับอ่อนเข้าสู่ลำไส้เล็กส่วนต้น ซึ่งอุดมไปด้วยเอนไซม์ย่อยอาหารและไอออนไบคาร์บอเนต ไบคาร์บอเนตช่วยปรับสภาพไคม์ที่เป็นกรดที่มาจากกระเพาะอาหารให้เป็นกลางอย่างมีประสิทธิภาพ สร้างสภาพแวดล้อม $pH$ ที่เหมาะสมซึ่งเป็นด่างเล็กน้อย ( $pH \approx 7-8$ ) ที่จำเป็นสำหรับการทำงานของเอนไซม์จากตับอ่อนและลำไส้
- เอนไซม์ที่หลั่งจากตับอ่อน ได้แก่:
  - อะไมเลสจากตับอ่อน (Pancreatic Amylase): ดำเนินการย่อยคาร์โบไฮเดรตต่อไป โดยสลายให้เป็นไดแซ็กคาไรด์ (เช่น มอลโตส) และพอลิเมอร์กลูโคสสายสั้น
  - ไลเปสจากตับอ่อน (Pancreatic Lipase): ย่อยลิพิด (ไตรกลีเซอไรด์) ให้เป็นกรดไขมันและโมโนกลีเซอไรด์
  - โปรตีเอส (Proteases): เช่น ทริปซิโนเจน (trypsinogen), ไคโมทริปซิโนเจน (chymotrypsinogen) และโปรคาร์บอกซีเพปติเดส (procarboxypeptidase) ซึ่งหลั่งออกมาในรูปที่ไม่ออกฤทธิ์และจะถูกกระตุ้นในลำไส้เล็กเพื่อย่อยโปรตีน
- เอนไซม์ย่อยอาหารจากทั้งตับอ่อนและ brush border ของลำไส้เล็กจะเปลี่ยนชีวโมเลกุลขนาดใหญ่ให้เป็นหน่วยที่ดูดซึมได้:
  - โปรตีนและพอลิเพปไทด์ -> กรดอะมิโน
  - คาร์โบไฮเดรตเชิงซ้อนและไดแซ็กคาไรด์ -> โมโนแซ็กคาไรด์ (เช่น กลูโคส, ฟรุกโตส, กาแลคโตส)
  - ลิพิด -> กรดไขมันและโมโนกลีเซอไรด์
  - กรดนิวคลีอิก -> นิวคลีโอไทด์

การย่อยโปรตีนในลำไส้เล็ก

การกระตุ้นเอนไซม์จากตับอ่อน: ทริปซิโนเจนที่ไม่ออกฤทธิ์ ซึ่งหลั่งจากตับอ่อน จะถูกกระตุ้นโดยเอนไซม์ brush border เอนเทอโรไคเนส (enterokinase หรือ enteropeptidase) ให้เป็นทริปซินที่ออกฤทธิ์ จากนั้นทริปซินจะกระตุ้นโปรตีเอสอื่นๆ จากตับอ่อน เช่น ไคโมทริปซิโนเจนให้เป็นไคโมทริปซิน และโปรคาร์บอกซีเพปติเดสให้เป็นคาร์บอกซีเพปติเดส ซึ่งสร้างลำดับการทำงานของเอนไซม์สลายโปรตีน
เอนไซม์ที่สลายโปรตีนให้เป็นหน่วยที่ดูดซึมได้:
- ทริปซิน (Trypsin) และ ไคโมทริปซิน (Chymotrypsin): ซีรีนโปรตีเอสที่สลายพอลิเพปไทด์ขนาดใหญ่ ซึ่งผลิตในกระเพาะอาหารหรือถูกย่อยบางส่วนแล้ว ให้เป็นเพปไทด์ที่เล็กลง
- คาร์บอกซีเพปติเดส (Carboxypeptidase): เป็นเอ็กโซเพปติเดสที่ตัดกรดอะมิโนออกจากปลายคาร์บอกซิลของเพปไทด์
- อะมิโนเพปติเดส (Aminopeptidases) (เอนไซม์ brush border): ตัดกรดอะมิโนออกจากปลายอะมิโนของเพปไทด์
- ไดเพปติเดส/ไตรเพปติเดส (Dipeptidases/Tripeptidases) (เอนไซม์ brush border): สลายไดเพปไทด์และไตรเพปไทด์ต่อไปให้เป็นกรดอะมิโนแต่ละตัว ซึ่งจะถูกดูดซึมในภายหลัง

การย่อยคาร์โบไฮเดรตในลำไส้เล็ก

การรวมกันของอะไมเลสจากตับอ่อนที่ทำงานในลูเมน และเอนไซม์ brush border ของลำไส้ (ไดแซ็กคาไรเดส) เช่น มอลเทส (maltase), ซูเครส (sucrase) และแลกเทส (lactase) จะทำให้การสลายคาร์โบไฮเดรตสมบูรณ์
- มอลเทส: สลายมอลโตสให้เป็นกลูโคสสองโมเลกุล
- ซูเครส: สลายซูโครสให้เป็นกลูโคสและฟรุกโตส
- แลกเทส: สลายแลกโตสให้เป็นกลูโคสและกาแลคโตส
โมโนแซ็กคาไรด์ที่ได้ (กลูโคส, ฟรุกโตส, กาแลคโตส) จะถูกดูดซึมโดยตรง

การย่อยไขมันในลำไส้เล็ก

เกลือน้ำดีที่ผลิตโดยตับ ช่วยในการทำให้อิมัลชันของไขมัน โดยสลายไขมันก้อนใหญ่ให้เป็นหยดไขมันขนาดเล็ก (ไมเซลล์) สิ่งนี้ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวสำหรับไลเปสจากตับอ่อนอย่างมาก
ไลเปส เปลี่ยนไตรกลีเซอไรด์ (รูปแบบหลักของไขมันในอาหาร) ภายในไมเซลล์ให้เป็นโมโนกลีเซอไรด์และกรดไขมัน ซึ่งมีขนาดเล็กพอที่จะถูกดูดซึมโดยเซลล์ลำไส้ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จะรวมตัวกันใหม่เป็นไตรกลีเซอไรด์ภายในเซลล์และถูกบรรจุในไคโลไมครอนเพื่อขนส่งผ่านระบบน้ำเหลือง

การย่อยกรดนิวคลีอิกในลำไส้เล็ก

RNA และ DNA จากอาหารจะถูกย่อยเป็นนิวคลีโอไทด์โดยนิวคลีเอสจากตับอ่อน (เช่น ดีออกซีไรโบนิวคลีเอสและไรโบนิวคลีเอส) ในลูเมนของลำไส้เล็ก
การย่อยสลายต่อไปเป็นนิวคลีโอไซด์และฟอสเฟตอนินทรีย์จะดำเนินการโดยเอนไซม์ brush border เช่น นิวคลีโอทิเดสและฟอสฟาเทส ทำให้สามารถดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดได้