Matspjälkning

Matspjälkning (även digestion eller matsmältning) är nedbrytningen av föda till former som kan tas upp av organismen. Hos däggdjur sönderdelas maten mekaniskt och kemiskt till mindre komponenter, som kan tas upp i blodet eller lymfan. Nedbrytningen är en huvudfunktion i organsystemet matspjälkningssystemet (matsmältningssystemet, digestionssystemet), som omfattar mag- och tarmkanalen samt bland annat spottkörtlarna, levern och bukspottkörteln. Matsmältningens förlopp och organens utformning varierar mellan olika djurgrupper.

Begrepp och funktion

Matsmältning och matspjälkning är synonyma benämningar på nedbrytningen av föda. Vid matsmältningen sönderdelas maten mekaniskt, medan enzymer bryter ned exempelvis proteiner, fetter och kolhydrater till mindre molekyler. Nedbrytningen skiljs från absorptionen, då näringsämnen tas upp; hos människan passerar de genom tarmväggen till blodet eller lymfan. Cellernas ämnesomsättning omfattar de kemiska reaktioner som bland annat frigör energi ur näringsämnen och använder deras beståndsdelar för att bygga upp nya molekyler.

Matsmältningssystemens utformning varierar mellan djurgrupper och är anpassad till deras olika föda. Hos nässeldjur bearbetas födan i en hålighet med en enda öppning, medan exempelvis daggmaskar och människor har en matsmältningskanal med skilda öppningar för födointag och avföring.

Mekanisk och kemisk nedbrytning

Vid mekanisk nedbrytning delas födan i mindre bitar utan att dess kemiska sammansättning förändras, vilket ökar den yta som matsmältningsenzymerna kan verka på. Hos människan sker detta genom tuggning och genom att muskler i magsäcken bearbetar och blandar födan med magsaft. Även tunntarmens sammandragningar delar upp innehållet och blandar det med matsmältningsvätskor.

Vid kemisk nedbrytning spjälkar enzymer större molekyler genom hydrolys, reaktioner där kemiska bindningar bryts med hjälp av vatten. Stärkelse bryts stegvis ned till enkla sockerarter, medan proteiner spjälkas till mindre peptider och aminosyror. Gallsalter bidrar genom att finfördela fett i små droppar, vilket underlättar enzymernas arbete. Enzymet lipas från bukspottkörteln spjälkar sedan triglycerider till fria fettsyror och monoglycerider. Människan saknar däremot egna enzymer som kan bryta ned cellulosa, som därför passerar vidare som osmält kostfiber.

Matspjälkning hos människan

Maten sönderdelas av tänderna i munnen, varigenom saliv utsöndras som bland annat innehåller enzymet amylas. Amylas katalyserar hydrolys, vilket är en reaktion som orsakar att polymeren stärkelse bryts ner till enklare beståndsdelar - ogliosackarider. Den tuggade maten förs sedan via svalget, matstrupen (esofagus) och övre magmunnen till magsäcken.

Saltsyra och pepsinogen utsöndras ur körtlar från magsäcksslemhinnan. Den utsöndrade saltsyran har en rad funktioner; dels aktiverar den sura miljön pepsinogen till det aktiva enzymet pepsin och dels denaturerar syran proteiner, som gör dem mottagliga för sönderdelning vilket görs av pepsin. Syran avdödar även många bakterier som är känsliga för sura miljöer. Syran har dock en fjärde funktion, nämligen aktivering av olika typer av proteolytiska enzymer som utsöndras i inaktiv form, men aktiveras av det låga pH som råder i magsäcken.

Nedre magmunnen (pylorussfinktern) portionerar maten till tolvfingertarmen (duodenum), tunntarmens första del. Galla flödar ut i tolvfingertarmen via gallgången från gallblåsan. Denna för med sig enzymer, gallsalter och bilirubin för vidare sönderdelning av födan (gallsalter sönderdelar större fettdroppar till mindre droppar varefter lipas spjälkar fetterna). I gallgången mynnar även gången från den exokrina bukspottkörteln (pancreas) ut; bukspottkörteln utsöndrar "bukspott", som består av dels buffrande bikarbonat och dels en rad enzymer, bland annat amylas, trypsinogen, kymotrypsinogen och lipas. Denna blandning av enzymer, galla och bikarbonat har ett pH-värde på ungefär 8,8.

De spjälkade molekylerna, samt återvunnen galla, tas upp i tarmvilli till blod- och lymfkärl varifrån de transporteras via portvenen till levern och vidare till vävnader och celler. Levern ser till att koncentrationen av näringsämnen i blodet, främst glukos, håller sig på en konstant nivå. Skulle glukosnivån bli för låg skulle cellerna lämna ifrån sig glukosen till blodet via membrankanaler, istället för att få den. Därför är glukosnivån i blodet från levern alltid väldigt nära 0,1 %, oavsett hur mycket näring som kommer till levern från portvenen.

Ospjälkade rester av födan transporteras till tjocktarmen där vattnet upptas. Den fasta avföringen (ospjälkade fibrer, döda epitelceller och tjocktarmsbakterier) stöts ut ur kroppen via analöppningen.

Upptag och utsöndring

Hos människan tas merparten av näringsämnena och vattnet upp genom tunntarmens slemhinna. Enkla sockerarter och aminosyror förs till blodkapillärerna i tarmluddet och vidare genom portådern till levern. Långkedjiga fettsyror och monoglycerider byggs i tarmcellerna åter ihop till triglycerider, som transporteras i kylomikroner via lymfan till blodet.

Tjocktarmen tar upp ytterligare vatten, så att det återstående tarminnehållet får fastare konsistens. Bakterier i tjocktarmen kan också bryta ned en del återstående näringsämnen. Avföringen innehåller bland annat osmält föda och avstötta celler från mag-tarmkanalens slemhinna. Den förs genom tarmens rörelser till ändtarmen, där den lagras tills den lämnar kroppen genom anus vid tarmtömning.

Matsmältning hos andra organismer

Hos amöbor och vissa andra encelliga protister omsluter cellmembranet födopartiklar genom fagocytos, så att de hamnar i födovakuoler inne i cellen. Vakuolerna förenas med lysosomer vars enzymer bryter ned innehållet, varefter de mindre molekylerna kan användas i cellens ämnesomsättning. Hos nässeldjur utsöndras i stället enzymer i en gemensam matsmältningshålighet, och cellerna som bekläder håligheten tar sedan upp födopartiklar.

Fåglar saknar tänder och bearbetar födan i en magsäck med två delar: en körtelmage, som utsöndrar matsmältningsvätska, och en muskelmage, som mal födan. Hos vissa fåglar hjälper nedsvalda småstenar till att finfördela födan i muskelmagen. Idisslare, exempelvis nötkreatur och får, har en magsäck med fyra avdelningar och får hjälp av mikroorganismer att bryta ned växtmaterialets cellulosa. De stöter upp delvis bearbetad föda, tuggar den på nytt och sväljer ned den igen. Kaniner har en förstorad blindtarm och äter en särskild sorts mjuk avföring, så att födan får passera matsmältningssystemet ytterligare en gång.

Svampar utsöndrar enzymer till omgivningen och bryter där ned organiskt material innan näringsämnena tas upp. Hos trådformiga svampar absorberas de mindre molekylerna genom mycelets stora yta.

Reglering av processen

Hos människan samordnas matsmältningen av nervsignaler och hormoner, som påverkar både tarmrörelser och utsöndring av matsmältningsvätskor. Även synen och lukten av mat kan sätta i gång salivutsöndringen. Nervnät i mag-tarmkanalens väggar reglerar lokala reflexer och samverkar med det centrala nervsystemet. Signalerna kan utlösas när födan tänjer ut tarmväggen eller förändrar innehållets kemiska sammansättning. Hormonet gastrin stimulerar magsäckens utsöndring av syra, medan sekretin stimulerar bukspottkörtelns utsöndring av bikarbonat. Kolecystokinin stimulerar frisättning av bukspottkörtelns enzymer och tömning av galla från gallblåsan.

Betydelse för organismen

Matsmältningen gör födans stora molekyler tillgängliga som mindre beståndsdelar som organismen kan ta upp och använda. Näringsämnena ger efter upptaget både energi och byggmaterial för tillväxt och reparation av celler, och bidrar därmed till att upprätthålla kroppens funktioner.

Källor