Внеклеточное пищеварение - Extracellular digestion
Внеклеточное фототропное пищеварение - это процесс, при котором сапробионты питаются, выделяя ферменты через клеточную мембрану в пищу. Ферменты катализируют переваривание пищи, то есть диффузию, транспорт, осмотрофию или фагоцитоз . Поскольку пищеварение происходит вне клетки, оно считается внеклеточным. Это происходит либо в просвете от пищеварительной системы, в полости желудка или другом пищеварительном органе или полностью вне тела. «вне вещи» и указывает на то, что внеклеточное пищеварение должно происходить вне клетки. Во время внеклеточного пищеварения пища вне клетки расщепляется механически или с помощью кислоты специальными молекулами, называемыми ферментами. Затем вновь расщепленные питательные вещества могут поглощаться соседними клетками. Когда люди едят, люди используют внеклеточное пищеварение. Их зубы измельчают пищу, ферменты и кислота в желудке разжижают ее, а дополнительные ферменты в тонком кишечнике расщепляют пищу на части, которые их клетки могут использовать. Внеклеточное пищеварение - это форма пищеварения, встречающаяся у всех сапробионтических кольчатых червей , ракообразных , членистоногих., лишайники и хордовые , включая позвоночных .
В грибах
Грибы - гетеротрофные организмы. Гетеротрофное питание означает, что грибы используют внеклеточные источники органической энергии, органический материал или органическое вещество для своего поддержания, роста и размножения. Энергия получается из разрыва химической связи между углеродом и углеродом или другими компонентами соединений, такими как ион фосфата . Внеклеточными источниками энергии могут быть простые сахара , полипептиды или более сложные углеводы .
Грибы могут поглощать только небольшие молекулы через свои стенки. Чтобы грибки могли получить свои потребности в энергии, они находят и поглощают органические молекулы, соответствующие их потребностям, либо сразу, либо после некоторой формы уменьшения ферментов вне слоевища . Затем небольшие молекулы абсорбируются, используются напрямую или восстанавливаются (трансформируются) в органические молекулы внутри клетки.
Когда в подстилке виден скелетированный лист, это происходит потому, что остаются непокорные материалы и продолжается пищеварение. Грибы, которые используют различные источники энергии, обычно сначала поглощают простейшие соединения, а затем более сложные. Например, образование целлюлозы подавляется высокими концентрациями глюкозы в цитоплазме . При истощении первичных источников глюкозы высвобождаются ферменты, расщепляющие более сложные молекулы, такие как целлюлоза и крахмал . Таким образом, растворимые сахара и аминокислоты сначала удаляются с листа, выпущенного с дерева. Затем крахмал расщепляется и абсорбируется. Впоследствии пектин и целлюлоза перевариваются. Наконец, воски разлагаются, а лигнин окисляется . Нестабильное накопление энергии приводит к эффективному использованию доступной энергии.
Обнаружение пищеварительных ферментов в грибах
Регуляция усвоения питательных веществ, по-видимому, контролируется общими явлениями. Лишь небольшая группа ферментов, в основном гидролазы , может быть обнаружена в фильтрате культуры сытых грибов. Это говорит о том, что определенные индукторы контролируют производство и высвобождение ферментов для разложения. Наиболее распространенный сложный углевод, доступный в окружающей среде, - это целлюлоза. В отсутствие глюкозы обнаружение целлюлозы, например, индуцирует экспрессию целлюлозы. Как следствие, грибы специально нацелены на расщепление целлюлозы в окружающей среде и не тратят энергию на ненужное образование ферментов для расщепления молекул, которые могут отсутствовать. У грибов есть эффективный процесс получения энергии.
Из-за огромного диапазона потенциальных источников пищи грибы развили ферменты, подходящие для окружающей среды, в которой они обычно встречаются. Диапазон ферментов, хотя и широкий у многих видов, недостаточен для выживания во всех средах. Для продолжения выживания грибам требуются другие конкурентные атрибуты.
Обратное тоже верно. Некоторые грибы обладают высокоспецифичными метаболическими способностями, которые позволяют занимать определенные места обитания, используя молекулы, недоступные для других грибов. Кроме того, использование общего и обильного субстрата привело к тому, что многие грибы развили ряд высокоспецифичных ферментов разложения. Среди грибов есть виды, которые являются универсальными по своим потребностям в питательных веществах, некоторые имеют особые потребности в питательных веществах, а многие находятся между ними.
Выведение пищеварительных ферментов
Ферменты производятся вблизи кончика гифа. Некоторые из них упакованы в пузырьки, связанные с Гольджи, а затем доставляются к кончику гифы. Содержимое выпускается на кончике. Некоторые ферменты активно выводятся через плазматическую мембрану , где они диффундируют через клеточную стенку или действуют в ней. Обратите внимание, что ферменты, высвобождаемые из кончика гифы, требуют водной среды для высвобождения и последующей деградационной активности.
Всасывание переваренных продуктов
Молекулы, абсорбируемые через плазматическую мембрану, обычно имеют размер менее 5000 Да, поэтому после пищеварения могут быть поглощены только простые сахара, аминокислоты, жирные кислоты и другие небольшие молекулы. Молекулы попадают в раствор. В некоторых случаях молекулы обрабатываются ферментами, расположенными внутри клеточной стенки. Например, инверторы сахарозы были локализованы в стенках дрожжей. Глюкоза, по-видимому, является сахаром, предпочитаемым большинством грибов. Поглощение других сахаров подавляется, когда доступна глюкоза. Точно так же аммоний , глутамин и аспарагин регулируют поглощение соединений азота и цистеина соединений серы.
Совместное внутриклеточное и внеклеточное пищеварение у книдарийцев
Совместное внутриклеточное и внеклеточное пищеварение У гидры и других книдарий пища улавливается щупальцами и попадает через рот в единственную большую пищеварительную полость - желудочно- сосудистую полость . Ферменты выделяются из клеток, граничащих с этой полостью, и выливаются в пищу для внеклеточного переваривания. Небольшие частицы частично переваренной пищи попадают в вакуоли пищеварительных клеток для внутриклеточного пищеварения . Любая непереваренная и непереваренная пища в конечном итоге выбрасывается изо рта.
Инвертированная пищеварительная система - это мешки и трубки.
Одноклеточные организмы, как и губки, переваривают пищу внутриклеточно. Другие многоклеточные организмы переваривают пищу внеклеточно, в пищеварительной полости. В этом случае пищеварительные ферменты высвобождаются в полость, непрерывную с внешней средой животного. У книдарий и плоских червей, таких как планарии , пищеварительная полость, называемая гастроваскулярной полостью, имеет только одно отверстие, которое служит ртом и анусом. В пищеварительной системе этого типа нет никакой специализации, потому что каждая клетка подвергается перевариванию пищи на всех этапах.
Специализация возникает, когда пищеварительный тракт или пищеварительный тракт имеют отдельные рот и анус, так что транспортировка пищи является односторонней. Самый примитивный пищеварительный тракт наблюдается у нематод (тип Nematode), где это просто трубчатый кишечник, выстланный эпителиальной мембраной. У дождевых червей (тип Annelids) пищеварительный тракт в разных регионах специализируется на приеме, хранении, фрагментации, переваривании и всасывании пищи. Все более сложные группы животных, включая всех позвоночных, обладают сходной специализацией.
Проглоченная пища может храниться в специализированной области пищеварительного тракта или подвергаться физическому дроблению. Это дробление может происходить из-за жевания зубов (во рту многих позвоночных) или измельчения гальки (в желудке дождевых червей и птиц). Затем происходит химическое пищеварение, расщепляющее более крупные пищевые молекулы полисахаридов и дисахаридов , жиров и белков на их мельчайшие субъединицы.
Химическое пищеварение включает реакции гидролиза, которые высвобождают молекулы субъединиц - в первую очередь моносахариды , аминокислоты и жирные кислоты - из пищи. Эти продукты химического пищеварения проходят через эпителиальную выстилку кишечника в кровь в процессе, известном как абсорбция. Любые молекулы в пище, которые не усваиваются, не могут использоваться животным. Эти продукты жизнедеятельности выводятся из организма через задний проход.
Внеклеточное пищеварение у других животных
Аннелиды
Echiuran кишка длинный и очень запутанная, и нет кишки в pogonophoran взрослых. Среди других кольчатых червей кишечник линейный и несегментированный, с отверстием для рта на перистомии и отверстием ануса на заднем конце животного ( пигидий ). Пища перемещается по кишечнику за счет ресничек и / или мышечных сокращений . Пищеварение в основном внеклеточное, хотя у некоторых видов также присутствует внутриклеточный компонент.
Членистоногие
Членистоногие пищеварительная система делится на три части: носовая кишки, средней кишки и задней кишки. У всех свободноживущих видов есть отчетливый и отдельный рот и анус, и у всех видов пища должна перемещаться по пищеварительному тракту за счет мышечной активности, а не активности ресничек, поскольку просвет передней и задней кишок выстлан кутикулой . Пищеварение обычно внеклеточное. Питательные вещества распределяются по тканям через гемальную систему.
Моллюски
У большинства моллюсков есть полноценная пищеварительная система с отдельным ртом и анусом. Рот ведет к короткому пищеводу, который ведет к желудку. С желудком связаны одна или несколько пищеварительных желез или пищеварительной слепой кишки . Пищеварительные ферменты секретируются в просвет этих желез. Дополнительное внеклеточное пищеварение происходит в желудке. У головоногих моллюсков пищеварение полностью внеклеточное. У большинства других моллюсков терминальные стадии пищеварения завершаются внутриклеточно, в тканях пищеварительных желез. Поглощенные питательные вещества поступают в систему кровообращения для распределения по всему телу или сохраняются в пищеварительных железах для дальнейшего использования. Непереваренные отходы проходят через кишечник и выводятся через задний проход. Другие аспекты сбора и обработки пищевых продуктов уже обсуждались в соответствующих случаях для каждой группы.
Люди
Начальными компонентами желудочно-кишечного тракта являются рот и глотка , которые являются общим проходом ротовой и носовой полостей. Глотка ведет к пищеводу , мышечной трубке, по которой пища доставляется в желудок , где происходит предварительное пищеварение; здесь пищеварение внеклеточное .
Из желудка пища попадает в тонкий кишечник , где набор пищеварительных ферментов продолжает процесс пищеварения. Продукты пищеварения всасываются через стенку кишечника в кровоток . То, что остается, попадает в толстую кишку , где абсорбируется часть оставшейся воды и минералов; здесь пищеварение внутриклеточное.