消化

消化器にはさまざまな形態があります。 内消化と外消化は基本的に区別されています。 外的消化は進化の歴史の中で早くから発達し、今でもほとんどの菌類がそれに頼っている。 これは、酵素が生物を取り巻く環境に分泌され、そこで有機物を分解し、生成物の一部が拡散して生体に戻ってくるというものである。

ほぼすべてのクモを含む一部の生物は、結果として生じる「スープ」を摂取する前に、単に生物毒と消化化学物質 (たとえば、酵素) を細胞外環境に分泌します。 他のものでは、潜在的な栄養素や食物が生物体内にあると、消化は小胞や袋状の構造、チューブ、または栄養素の吸収をより効率的にすることを目的としたいくつかの特殊な器官を通して行われます。

細菌結合の模式図。 1-ドナー細胞はピルスを生成する。 2- ピルスが受容細胞に付着し、2つの細胞を結合させる。 3- 移動性プラスミドが切断され、一本鎖のDNAがレシピエント細胞に移動する。 4- 両方の細胞がプラスミドを再環状化し、2本目の鎖を合成し、ピリを繁殖させる。

チャネル輸送系

チャネル輸送系では、いくつかのタンパク質が細菌の内膜と外膜を横断する連続したチャネルを形成している。 ABCタンパク質、膜融合タンパク質(MFP)、外膜タンパク質(OMP)の3つのタンパク質サブユニットのみからなる単純なシステムである。 この分泌システムは、イオン、薬物、様々な大きさ(20-900kDa)のタンパク質に至るまで、様々な分子を輸送する。 分泌される分子のサイズは、小さな大腸菌のペプチドであるコリシン V (10 kDa) から 900 kDa の Pseudomonas fluorescens 細胞接着タンパク質 LapA までさまざまです。

分子注射器

III 型分泌システムとは、分子注射器を使用して、細菌 (たとえば、ある種のサルモネラ、赤痢、エルシニア) が栄養分を原生生物の細胞に注射できるようにすることを指します。 このようなメカニズムの 1 つは、Y. pestis で最初に発見され、毒素が単に細胞外培地に分泌されるのではなく、細菌の細胞質から宿主の細胞の細胞質へ直接注入できることを示しました。

共役機械

いくつかの細菌 (と古細菌の鞭毛) の共役機械には、DNA とタンパク質を輸送する能力があります。 これはAgrobacterium tumefaciensで発見され、このシステムを使ってTiプラスミドとタンパク質を宿主に導入し、クラウンゴール(腫瘍)を発生させる。

窒素固定菌である根粒菌は、興味深いケースで、共役要素が自然に菌界間の共役を行う。 アグロバクテリウムのTiやRiプラスミドのような要素は、植物細胞に転移することができる要素を含んでいる。 転移した遺伝子は植物細胞の核に入り、植物細胞をオピンを生産する工場に変身させる。 感染した植物細胞は、冠状出血や根の腫瘍を形成する。

TiとRiのプラスミドは、それ自体が結合性である。 TiとRiの菌体間移動は、菌体間移動のためのオペロン(vir:病原性オペロン)とは独立したシステム(tra:移動オペロン)を用いている。

外膜小胞の放出

グラム陰性菌は、上記の多タンパク質複合体の利用のほかに、外膜小胞の形成という物質放出の方法をもっています。 外膜小胞は、外膜の一部分がつまんで、脂質二重層でできた球状の構造体を形成し、ペリプラズム物質を包んでいる。 多くの細菌種の小胞は、病原性因子を含むもの、免疫調節作用を持つもの、宿主細胞に直接付着して中毒を起こすものなどが見つかっている。 小胞の放出はストレス条件に対する一般的な反応であることが示されているが、積荷タンパク質の搭載プロセスは選択的であるように思われる。

Venus Flytrap (Dionaea muscipula) leaf

Gastrovascular cavity

消化器は胃として消化と栄養分の体のあらゆる部分への分配に機能している。 細胞外の消化は、上皮の内層である胃壁で覆われたこの中心腔で行われる。 この空洞には、口と肛門の両方の機能を持つ外部への開口部が1つだけあり、老廃物や未消化物は口/肛門から排泄されるため、不完全な腸と言える。

光合成によって自分の食べ物を作ることができるビーナス・フライトラップのような植物では、エネルギーや炭素を採取するという従来の目的のために獲物を食べて消化するのではなく、沼地や酸性の生息地で不足している必須栄養素(特に窒素とリン)を得るために主に獲物を採掘するのだそうです。

Entamoeba histolyticaの栄養虫と摂取した赤血球

ファゴゾーム

ファゴゾームは貪食によって吸収した粒子にできる空洞のことで、貪食をした粒子の周りです。 空胞は、粒子の周りの細胞膜が融合して形成される。 ファゴソームは、病原性微生物を死滅させ、消化することができる細胞区画である。 Phagosomes fuse with lysosomes in their maturation process, forming phagolysosomes. In humans, Entamoeba histolytica can phagocytose red blood cells.

Specialised organs and behaviours

To aid in the digestion of their food, animals evolved organs such as beaks, tongues, radulae, teeth, crops, gizzards, and others.

A Catalina Macaw’s seed-shearing beak

Squid beak with ruler for size comparison

Beaks

Birds have bony beaks that are specialised according to the bird’s ecological niche. For example, macaws primarily eat seeds, nuts, and fruit, using their beaks to open even the toughest seed. First they scratch a thin line with the sharp point of the beak, then they shear the seed open with the sides of the beak.

The mouth of the squid is equipped with a sharp horny beak mainly made of cross-linked proteins. これは、獲物を殺して扱いやすい大きさにちぎるために使われる。 このくちばしは非常に頑丈ですが、海洋生物を含む他の多くの生物の歯やあごとは異なり、ミネラルを一切含んでいません。

主な記事

イカの唯一の消化できない部分。 舌

舌は、ほとんどの脊椎動物の口の底にある骨格筋で、食べ物を咀嚼(咀嚼)して飲み込む(嚥下)ために操作するものである。 舌は敏感で、唾液によって湿った状態に保たれています。 舌の裏側は滑らかな粘膜で覆われている。 舌には、さらに咀嚼が必要な食物の粒を見つけ出し、位置決めするための触覚もある。

舌の前面の下にある舌下領域は、口腔粘膜が非常に薄く、静脈叢に覆われた場所である。 これは、ある種の薬剤を体内に導入するのに理想的な場所です。 舌下投与は、口腔内の高い血管性を利用し、消化管を迂回して、心臓血管系に薬をすばやく投与することを可能にします。 歯

歯 (単数形) は、多くの脊椎動物の顎 (または口) で見られる白っぽい小さな構造で、食物を引き裂き、削り、搾り、噛むために使用されます。 歯は骨ではなく、エナメル質、象牙質、セメント質など、さまざまな密度や硬さの組織でできている。 人間の歯は、血液と神経が供給されているため、プロプリオセプションが可能です。

動物の歯の形や大きさ、種類の数は、その動物の食生活に関係しています。 例えば、草食動物には臼歯がたくさんあり、消化しにくい植物をすりつぶすのに使われます。 肉食動物には、肉を殺して引き裂くのに使われる犬歯があります。

作物

作物またはクループは、消化前の食物を貯蔵するために使われる消化管の薄肉で広がった部分です。 鳥類では、胃袋や喉の近くにある、筋肉質の袋を拡張したものである。

昆虫のなかには、食道が大きくなっているものもあります。

反芻動物の消化器官の大まかな図

Abomasum

主要項目.abomasum

div 反芻動物の消化器系

草食動物は大腸(反芻動物の場合は第四胃)を進化させました。 反芻動物の前胃は4つの部屋を持っています。 ルーメン、レチクル、オマサム、アボマサムである。 最初の2つの部屋、ルーメンと小胞体では、食物が唾液と混合され、固体と液体の層に分離される。 固形物は塊となり、カッド(ボーラス)を形成する。

繊維、特にセルロースとヘミセルロースは、主にこれらの部屋(小室-ルーメン)で微生物によって揮発性脂肪酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸に分解される。 (バクテリア、原生動物、真菌)によって分解される。

第四胃(アボマサム)は、反芻動物の第四胃の最後の区画である。

第四胃は反芻動物の最後の胃であり、単胃(例えば、ヒトやブタの胃)とほぼ同じように消化物が処理される。 主に微生物および食餌性タンパク質の酸加水分解の場として機能し、これらのタンパク源を小腸でのさらなる消化・吸収のために準備する。 消化物は最終的に小腸に移動し、そこで栄養素の消化・吸収が行われる。 網状赤血球で作られた微生物も小腸で消化される。

「泡を吹く」肉蠅、おそらく水を蒸発させて食べ物を濃縮するため

特殊行動

再嘔吐については上記の「胃袋」「作物」に記載がある通りです。 これは、ハトやハトの作物の裏にある分泌物で、親はこれを吐き出して子供に食べさせる。

多くのサメは、不要な内容物を取り除くために、胃を裏返しにして口から出す能力を持っています(おそらく毒素への曝露を減らす方法として開発された)。

ウサギや齧歯類などの他の動物は、共食いの行動、特に粗飼料の場合に食物を再消化するために特別な糞を食べることを実践しています。 カピバラ、ウサギ、ハムスターなどの近縁種は、反芻動物などのように複雑な消化器官を持っていない。 カピバラやウサギなどの近縁種は、反芻動物のような複雑な消化器官を持たず、食べ物が腸を2回通過することで、草からより多くの栄養を引き出しているのである。 消化された食物の一部は柔らかい糞便として排泄され、通常すぐに消費される。

若いゾウ、パンダ、コアラ、カバは、おそらく植物を適切に消化するために必要な細菌を得るために、母親の糞便を食べます。

幼いゾウやパンダ、コアラ、カバは母親の糞便を食べますが、これは植物を消化するのに必要な細菌を得るためでしょう。

ミミズ

ミミズの消化器官は、口、咽頭、食道、作物、砂肝、腸から構成されています。 口は強い唇に囲まれていて、手のように動いて枯れ草や葉、雑草のかけらを掴み、土のかけらも噛むのに役立ちます。 唇は食べ物を細かく砕く。 咽頭では、食べ物が通りやすいように粘液の分泌物で潤滑される。 食道では、食物が腐敗してできた酸を中和するために、炭酸カルシウムが加えられる。 一時的な貯蔵は、食物と炭酸カルシウムが混合されている作物の中で行われる。 砂肝の強力な筋肉が食物と汚物の塊を撹拌して混ぜる。 攪拌が終わると、砂肝の壁にある酵素腺がペースト状になったものに酵素を加え、有機物を化学的に分解するのを助ける。 蠕動運動によって、混合物は腸に送られ、そこで友好的なバクテリアによって化学的分解が続けられる。 このとき、炭水化物、タンパク質、脂質、各種ビタミン、ミネラルが体内に吸収される。