آزمايشگاه فيزيولوژي جانوري 2 (دستگاه گوارش)

مقدمه :
دستگاه گوارش شامل مجموعه اندام هاي است كه براي گوارش دادن غذايي كه مي خوريم اختصاص يافته اند . عمل اصلي اين دستگاه ، استخراج مواد لازم موجود در غذا و تامين نياز هاي سلول ها به ماده و انرژي است. براي اين منظور، دستگاه گوارش 4 فرآيند مهم دارد كه عبارتند از : تحرك ، ترشح ، گوارش و جذب . واژه ي تحرك به روش ورود غذا به بدن از راه دهان و عبور آن از قسمت هاي مختلف لوله ي گوارش با سرعت هاي متفاوت و متناسب با عملي كه هر كدام از آن قسمت ها دارند اشاره مي كند. در فرآيند ترشح ، اقسامي از شيره هاي گوارشي حاصل از غدد ترشحي برون ريز در نقاط مختلف به لوله ي گوارشي وارد مي شوند. آنزيم هاي موجود در اين ترشحات نقش اصلي را در گوارش دارند، كه منظور از آن تبديل مولكول هاي درشت ، به مولكول هاي كوچكتر قابل جذب است. در فرآيند جذب ، مواد غذايي حاصل از عمل گوارش ، از ديواره ي روده ي باريك مي گذرند و به خون و لنف مي رسند تا توسط آنها به سلول هاي بدن داده شوند. مواد غير قابل گوارش و مقداري از مواد زايد ، از انتهاي روده از بدن دفع مي شوند.
ساختمان دستگاه گوارش :
دستگاه گوارش شامل لوله ي گوارش و ساختار هاي ضميمه ي آن است كه در خارج لوله قرار دارند ، اما توسط مجرا هايي با آن در ارتباطند.

لوله ي گوارش ، حدود 5/4 متر طول دارد و از دهان تا مخرج امتداد مي يابد . در اين لوله ، دهان، حلق، مري، معده، روده ي باريك و روده ي بزرگ را مي توان تشخيص داد. لوله گوارش از هر دو سر به محيط خارج ارتباط دارد . بدين ترتيب ، داخل لوله را هم بايد جزيي از محيط خارج محسوب داشت و ديواره ي اين لوله ، حد فاصل محيط خارج و داخل بدن است. اين ديواره ، به بعضي از مواد اجازه عبور به محيط داخلي را مي دهد و برخي را نمي پذيرد . بيشتر مواد غذايي كه وارد بدن مي شوند، بايد از خلال اين ديواره بگذرند.
قسمت هاي ضميمه ي لوله ي گوارش عبارتند از: غده هاي بزاقي ، لوزالمعده ، كبد و كيسه صفرا . اين ساختار ها ، ترشحاتي را مي سازند ، يا در خود ذخيره مي كنند كه وجود آنها براي عمل گوارش يا جذب ضرورت دارد .
ترشح بزاق :
سلول هاي آسينار واقع در غدد بنا گوشي ، زير زباني و تحت فكي روي هم ، روزانه معادل 1 تا 2 ليتر بزاق ترشح مي كنند. ميانگين مقدار ترشح در حالت استراحت ، حدود 5/0 سانتي متر مكعب در دقيقه است . وقتي كه حداكثر تحريك وجود داشته باشد ( مانند هنگامي كه ترشي خورده مي شود) مقدار ترشح به حدود 4 سانتي متر مكعب در دقيقه مي رسد. غده هاي بنا گوشي ترشحاتي رقيق دارند كه در آن ، يون هاي معدني و آميلاز ديده مي شود كه به گوارش مواد نشاسته اي كمك مي كند.
در غده هاي زير زباني و تحت فكي ، سلول هاي مخاطي يافت مي شوند كه موسين ترشح مي كنند. وقتي كه موسين با ترشحات آبكي حاصل از غدد بنا گوشي مخلوط مي شود، محلولي چسبناك به نام موكوس حاصل مي آيد. اين ماده ، بعضي از اقسام بزاق را بسيار چسبنده مي كند.
تركيب بزاق مختلف است ، زيرا سلول هاي ترشح كننده ي آن متفاوتند. تركيب بزاق را عملا بايد مربوط به مقدار تحريك هر كدام از انواع مختلف سلول هاي سازنده ي آن دانست . اين مقدار هم به نوبه ي خود ، به ماهيت تحريك و نوع عملي كه بايد انجام گيرد بستگي پيدا مي كند. مثلا اگر به سگي گوشت تازه داده شود، بزاقي ترشح مي شود كه مقدار موكوس آن زياد است . اين بزاق توده ي غذا را لزج و قابل بلع مي كند. اما اگر به همان سگ پودر خشك گوشت داده شود، بزاق آبكي حاصل مي آيد كه باعث شسته شدن پودر از دهان مي شود.
ترشح بزاق را انعكاس هاي بلند اداره مي كنند. پيام هاي آورنده ، از گيرنده هاي شيميايي واقع در ناحيه ي دهان و بيني و در هنگام احساس بو و طعم غذا منشا مي گيرند. يك مسير حسي ديگر از طريق تحريك گيرنده هاي مكانيكي دهان توسط غذاست . در همه ي موارد ، پيام ها به مركز كنترل ترشح بزاق در بصل النخاع ارسال مي شوند. اين مركز هم به نوبه ي خود پيام ها را از راه 2 انشعاب دستگاه عصبي خود مختار به غده هاي بزاقي مختلف ارسال مي دارد، كه حاصل آن ، ترشح بزاق است. هر دو نوع تحريك كلي نرژيك پاراسمپاتيك و آدرنرژيك پاراسمپاتيك ، باعث تحريك ترشح بزاق مي شوند .حال آنكه اين دو نوع عصب ، در روي اعمال ديگر بدن اثر متضاد دارند. اما البته اعصاب پاراسمپاتيك اثر مهمتري در تنظيم ترشح بزاق دارند ، زيرا با بروز اختلال در كار اين اعصاب دهان خشك خواهد شد.
ترشح بزاق داراي چندين عمل است . بزاق غذا را نرم و لغزنده مي كند و در نتيجه ، عمل بلع آسان مي شود. بزاق دهان را مرطوب مي كند ، پس جويدن و صحبت كردن آسان مي شود . بزاق داراي مقدار زيادي يون بيكربنات است . اين نوع يون هاي قليايي ، اسيد هاي حاصل از باكتري هاي موجود در دهان را خنثي مي كنند و از اين راه ، جلوي حل شدن ميناي دندان را مي گيرند. علاوه بر آن ، كاهش يافتن ترشح بزاق كه در حين كم شدن آب بدن صورت مي گيرد ، موجب احساس تشنگي است.
آنزيم گوارشي آميلاز ، توسط سلول هاي غدد بناگوشي ساخته و در همان جا به صورت كيسه هاي محتوي آنزيم به نام دانه هاي زيموژن ذخيره مي شود. اين آنزيم بر گوارش هيدرات هاي كربن درشت مولكول مانند نشاسته تاثير دارد. نشاسته پلي ساكاريدي است كه زنجيره هاي منشعب و مستقيم فراوان دارد. واحد هاي سازنده ي اين زنجيره ها گلوكز است. فراورده ي نهايي اين آنزيم ، اليگوساكاريد ها يا قطعات كوچك متشكل از 2 تا 9 مولكول گلوكز است. مهمترين اليگوساكاريد حاصل ، مالتوز است كه 2 مولكول گلوكز دارد. pH لازم براي عمل آميلاز بزاق ، نزديك به حالت خنثي يعني 7 است كه در دهان وجود دارد. اگرچه غذا فقط به مدت محدودي در دهان مي ماند، و اگرچه محتواي معده كاملا اسيدي است، لقمه ي غذايي تا مدتي پس از ورود در معده دست نخورده مي ماند و در نتيجه ، آميلاز بزاق مي تواند همچنان به عمل خود ادامه بدهد. یونهای کلر ، فعال کننده این آنزیم می‌باشند. در بزاق آنزیمهای مالتاز و انورتاز وجود دارد که از میکروبهای موجود در دهان ترشح می‌شوند. آنزیم دیگر بزاق ، لیزوزیم است که باعث هضم پروتئینهای غشای باکتریها می‌شود. ( پتيالين همان آلفا آميلاز است)
كمي بيشتر در مورد آنزيم آميلاز :
آمیلاز که جزء آنزیم های هیدولاز محسوب می شود. در پانکراس برون ریز و غده های پاروتید ساخته می شوند وعمل آنها هیدورلیز نشاسته وتبدیل آن به مالتوز است. دو نوع آمیلاز وجود دارد.
الف) بتا آميلاز يا آميلاز باكتري ها كه زنجيره هاي پلي ساكاريدي مانند گليكوژن و نشاسته را از قسمت انتهايي احيا كننده ي آنها هيدروليز مي كند و هر بار يك مولكول مالتوز به وجود مي آورد.
ب) آلفا آمیلاز که عمل هیدولیزر آن مرتب نبوده ودر قسمت های مختلف زنجیره اثر می کند.
دو ایزو آنزیم عمده آمیلاز مربوط به پانکراس (p) وغدد بزاقی (s) است . .یون های کلر، برم، نیترات آن را فعال وسیترات واگز الات آن را مهار می کنند. در واقع آنزیم آمیلاز نشاسته را از محل پیوندهای ۴-۱ هیدورلیز می کند. آن را به مالتوز تبدیل می کند.
آلفا آمیلاز موجود در بزاق کمی از نشاسته را تبدیل می کند چون مدت توقف غذا در دهان ناچیز است ولی قسمت عمده فعالیت این آنزیم مربوط به آمیلاز پانکراس است. آمیلاز به طورطبیعی از سلول های آسینار پانکراس به مجرای پانکراس وسپس داوزدهه ترشح می گردد و در روده به تجزیه نشاسته به قندهای ساده تر تشکیل دهنده ی آن کمک می کند.

استفاده از آلفا آميلاز در صنعت :
1.درصنعت نساجی
2.مواد اولیه الیاف تا مرحله تصفیه پساب
3.درموادشوینده جدید خانگی وصنعتی
انزیم ها به طور وسیع از سال 1960 درشوینده های خانگی استفاده شده است.
امیلازها در صنعت روی اسپاگتی- شکلات اثر دارند.
الفاامیلازهای مقاوم به دمادرفراوری نشاسته,تخمیر,تهیه محصولات کربوهیدراتی نقش داردوجایگزین هیدرولیز شیمیایی نشاسته در فراوری صنعتی شده است.
بااستفاده از کاربرد این آنزیم میتوان درصنعت و تولیدات غذایی ودارویی استفاده های بیشماری نمود و روندرشد سلامت جامعه را تسریع نمود.
كنترل عصبي فرآيند هاي گوارشي :
دو نوع مسيرعصبي در تنظيم فعاليت هاي گوارشي وجود دارند كه عبارتند از : انعكاس هاي كوتاه كه از سلول هاي عصبي موجود در ديواره ي لوله ي عصبي منشا مي گيرند و انعكاس هاي بلند كه خاستگاه آنها از اعصاب واقع در خارج لوله ي گوارشي است.
تنظيم با انعكاس هاي كوتاه : تنظيم از طريق انعكاس هاي كوتاه ، توسط شبكه هاي عصبي مين تريك و زير مخاطي كه در ديواره ي لوله ي گوارشي واقعند صورت مي گيرد. اين شبكه هاي عصبي در بر دارنده ي همه ي اجزاي لازم براي تنظيم موضعي فعاليت هاي حركتي و ترشحي هستند. اين اجزا عبارتند از 1) نورون هاي حسي كه توسط محرك هاي درون لوله اي تحريك مي شوند. 2) نورون هاي رابط ، كه پيام ها را در طول مسير انتقال مي دهند و 3) نورون هاي ترشحي و حركتي كه به ماهيچه هاي صاف و سلول هاي ترشحي وارد مي شوند. انعكاس هاي كوتاهي كه در مسير اين سلول ها پديد مي آيند ، به دستگاه گوارش ، نوعي خود مختاري مي بخشند ، زيرا انقباض ماهيچه ها و ترشحات برون ريز ، تا حدودي مستقل از تاثير عوامل تنظيم كننده اي هستند كه از خارج لوله ي گوارش عمل مي كنند. اين انعكاس هاي كوتاه ، بسته به نوع واسطه هايي كه در پايانه هاي نورون هاي حسي يا حركتي آآ
آزاد مي شوند ، از نوع تحريك كننده يا بازدارنده اند. اگر طبق معمول واسطه ي شيميايي استيل كولين باشد، نتيجه ي كار ، تحريك ترشح برون ريز و انقباض ماهيچه ي صاف احشايي خواهد بود.
تنظيم با انعكاس هاي بلند : تنظيم فعاليت هاي دستگاه گوارش ، از طريق اعصابي هم كه در خارج از اين دستگاه قرار دارند، صورت مي گيرد.عمل مهم اين انعكاس هاي بلند ، مرتبط كردن فعاليت ها بين قسمت هاي مختلف دستگاه گوارش و همچنين بين دستگاه گوارش و ساير قسمت هاي بدن است. اين قوس هاي انعكاسي بلند يا از دستگاه گوارش ، يا قسمت هاي ديگر بدن و از طريق اعصاب حسي آورنده به دستگاه عصبي مركزي ، پديد مي آيند. دستگاه عصبي مركزي هم به نوبه ي خود از راه اعصاب سمپاتيك و پاراسمپاتيك پيام هايي را به دستگاه گوارش ارسال مي دارد . از آنجا كه اعصاب خود مختار برنده با جسم سلولي شبكه هاي عصبي داخل لوله ي گوارش سيناپس برقرار مي كنند ، پيام هايي كه در مسير اعصاب بيروني حركت مي كنند ، مي توانند بر فعاليت انعكاس هاي كوتاهي كه از خود لوله ي گوارش منشا مي گيرند ، اثر تعديل كننده دارا باشند. اين تاثير نيز مي تواند بر اساس نوع رشته هاي برند ه دست اندر كار ، از نوع تحريك كننده يا بازدارنده باشد . عصب واگ ( عصب پيش گانگليوني پاراسمپاتيك ) مهمترين عصب حركتي – ترشحي بيروني اين دستگاه است كه بيش تر رشته هاي آن كلي نرژيك و تحريك كننده اند. اعصاب اسپلانك نيك يا احشايي ( اعصاب پس گانگليوني سمپاتيك ) ، آدرنرژيك اند و نور اپي نفريني كه از آنها آزاد مي شود ، مانع تحريك پذيري شبكه هاي عصبي است و بنابراين ، جلوي فعاليت انعكاس هاي كوتاهي را كه از طريق اين شبكه هاي عصبي موضعي ايجاد مي شوند ، مي گيرد.
(اغلب اعصاب سمپاتيك تركيب اپي نفرين (ادرنالين) ترشح مي كنند از اين رو به اين الياف اعصاب ادرنرژيك گفته مي شود. اغلب اعصاب پاراسمپاتيك نيز ماده استيل كولين ترشح مي كنند به اين ترتيب به اين دسته از الياف نيز اعصاب كلي نرژيك گفته مي شود.)
مواد و لوازم مورد نياز آزمايش :
محلول نشاسته ي 1% ، شناساگر لوگل ، آب مقطر ، حدود 5 سي سي بزاق دهان ، مخلوط آب و يخ ، سه عدد لوله ي آزمايش ، بن ماري ، پليت ، قطره چكان ، بشر.
روش كار :
براي تهيه ي بزاق ابتدا دهان را با آب شسته و حدود 6 سي سي آب معدني را به مدت 5 دقيقه در دهان نگه مي داريم . سپس آن را در يك بشر خالي مي كنيم . سه لوله ي آزمايش برمي داريم . در دو تاي آنها 3 سي سي محلول نشاسته ي 1% و 3 سي سي محلول بزاق مي ريزيم . و يك لوله را به عنوان شاهد انتخاب مي كنيم . در لوله ي شاهد نيز 3 سي سي محلول بزاق و به جاي نشاسته ي 1% ،3 سي سي آب معدني اضافه مي كنيم . سپس در يك پليت مقداري معرف لوگل مي ريزيم . و يك قطره از محلول شاهد را به آن اضافه مي كنيم . و تغيير رنگ حاصل را يادداشت مي كنيم . سپس يكي از دو لوله ي ديگر را در مخلوط آب و يخ و ديگري را در بن مار37 درجه قرار مي دهيم . و هر چند دقيقه يك بار با افزودن يك قطره از محلول ها بر روي يك قطره از معرف لوگل ، تغيير رنگ لوگل و مدت زمان تغيير رنگ را يادداشت مي كنيم.
(معرف رنگي دانه هاي نشاسته لوگل بوده كه آن را به رنگ آبي تا بنفش در مي آورد. يد موجود در معرف لوگل با زنجيره ي اصلي آميلوز تركيب مي شود.آميلوز زنجيره ي اصلي نشاسته است وكه در آب محلول بوده و20 درصد از ساختمان شيميايي نشاسته را تشكيل مي دهد.)
نتيجه گيري :
با افزودن محلول شاهد بر روي معرف لوگل ، شاهد تغيير رنگ معرف لوگل به بنفش بوديم . رنگ بنفش نشانه ي حضور نشاسته در محلول است و به بيان ديگر عدم حضور آنزيم آميلاز در محلول شاهد.
در مدت زمان حدود 3 الي 4 دقيقه با افزودن يك قطره از محلول موجود در بن ماري 37 درجه به معرف لوگل تغيير رنگي را در محلول شاهد بوديم . محلول رنگ نارنجي مايل به زرد به خود گرفت . اين رنگ نشان دهنده ي تجزيه ي نشاسته توسط آنزيم آلفا آميلاز موجود در بزاق است . يعني نشاسته در محلول تجزيه شده و ديگر نشاسته اي موجود نمي باشد. اين تجزيه در دماي 37 درجه ، در مدت زمان 3 الي 4 دقيقه رخ داده است.
در مورد لوله اي كه در مخلوط آب و يخ قرار گرفت ، تا حدود 15 دقيقه هيچ تغيير رنگي در محلول از بنفش به زرد را شاهد نبوديم . يعني در دماي حدود 4 درجه ي سانتي گراد ، آنزيم آلفا آميلاز قادر به تجزيه ي نشاسته نيست . تجزيه ي نشاسته در دماهاي پايين مي تواند در مدت زمان طولاني تري رخ دهد كه به علت كمبود وقت شاهد آن نبوديم . البته لازم به ذكر است كه مدت زمان لازم براي انجام عمل تجزيه توسط آنزيم آلفا آميلاز در افراد مختلف در دماهاي يكسان متفاوت است.