Trawienie
Układy trawienne przybierają różne formy. Istnieje zasadnicze rozróżnienie między trawieniem wewnętrznym i zewnętrznym. Trawienie zewnętrzne rozwinęło się wcześniej w historii ewolucji i większość grzybów nadal na nim bazuje. W tym procesie enzymy są wydzielane do środowiska otaczającego organizm, gdzie rozkładają materiał organiczny, a część produktów dyfunduje z powrotem do organizmu. Zwierzęta mają przewód pokarmowy, w którym zachodzi trawienie wewnętrzne, co jest bardziej wydajne, ponieważ więcej rozłożonych produktów może zostać wychwyconych, a wewnętrzne środowisko chemiczne może być skuteczniej kontrolowane.
Niektóre organizmy, w tym prawie wszystkie pająki, po prostu wydzielają biotoksyny i chemikalia trawienne (np. enzymy) do środowiska pozakomórkowego przed spożyciem powstałej „zupy”. U innych, gdy potencjalne składniki odżywcze lub pokarm znajdują się już wewnątrz organizmu, trawienie może być przeprowadzone do pęcherzyka lub struktury przypominającej worek, przez rurkę lub przez kilka wyspecjalizowanych narządów mających na celu uczynienie absorpcji składników odżywczych bardziej efektywną.
Systemy sekrecyjne
Bakterie wykorzystują kilka systemów do pozyskiwania składników odżywczych z innych organizmów w środowiskach.
System transportu kanałowego
W systemie transportu kanałowego kilka białek tworzy przyległy kanał przemierzający wewnętrzną i zewnętrzną błonę bakterii. Jest to prosty system, który składa się tylko z trzech podjednostek białkowych: białka ABC, białka fuzyjnego błony (MFP) i białka błony zewnętrznej (OMP). Ten system sekrecyjny transportuje różne cząsteczki, od jonów, leków, do białek o różnej wielkości (20-900 kDa). Wydzielane cząsteczki różnią się wielkością od małego peptydu Escherichia coli – kolicyny V, (10 kDa) do białka adhezji komórkowej Pseudomonas fluorescens – LapA o masie 900 kDa.
Strzykawka molekularna
System sekrecyjny typu III oznacza, że używana jest strzykawka molekularna, przez którą bakteria (np. niektóre typy Salmonella, Shigella, Yersinia) może wstrzykiwać składniki odżywcze do komórek protistów. Jeden z takich mechanizmów został po raz pierwszy odkryty u Y. pestis i wykazał, że toksyny mogą być wstrzykiwane bezpośrednio z cytoplazmy bakterii do cytoplazmy komórek gospodarza, zamiast po prostu być wydzielane do środowiska pozakomórkowego.
Maszyny koniugacyjne
Maszyny koniugacyjne niektórych bakterii (i flagelli archeonów) są zdolne do transportu zarówno DNA jak i białek. Została ona odkryta u Agrobacterium tumefaciens, która wykorzystuje ten system do wprowadzenia plazmidu Ti i białek do gospodarza, u którego rozwija się galaretka korony (guz). Kompleks VirB z Agrobacterium tumefaciens jest systemem prototypowym.
Ciekawym przypadkiem są bakterie Rhizobia wiążące azot, gdzie elementy koniugacyjne w naturalny sposób angażują się w koniugację międzykrólestwową. Takie elementy jak plazmidy Agrobacterium Ti czy Ri zawierają elementy, które mogą zostać przeniesione do komórek roślinnych. Przeniesione geny wnikają do jądra komórki roślinnej i efektywnie przekształcają komórki roślinne w fabryki produkujące opiny, które bakterie wykorzystują jako źródło węgla i energii. Zainfekowane komórki roślinne tworzą galaretowate guzy korony lub korzeni. Plazmidy Ti i Ri są więc endosymbiontami bakterii, które z kolei są endosymbiontami (lub pasożytami) zainfekowanej rośliny.
Plazmidy Ti i Ri są same w sobie koniugatywne. Transfer Ti i Ri między bakteriami wykorzystuje niezależny system (operon tra, czyli transfer) od tego, który służy do transferu międzykrólestwowego (operon vir, czyli wirulencja). Taki transfer tworzy szczepy wirulentne z uprzednio awirulentnych Agrobacteria.
Uwalnianie pęcherzyków błony zewnętrznej
Oprócz wykorzystania kompleksów wielobiałkowych wymienionych powyżej, bakterie Gram-ujemne posiadają inną metodę uwalniania materiału: tworzenie pęcherzyków błony zewnętrznej. Fragmenty błony zewnętrznej odrywają się, tworząc kuliste struktury zbudowane z dwuwarstwy lipidowej zamykającej materiały peryplazmatyczne. Stwierdzono, że pęcherzyki wielu gatunków bakterii zawierają czynniki wirulencji, niektóre mają działanie immunomodulacyjne, a niektóre mogą bezpośrednio przylegać do komórek gospodarza i je zatruwać. Podczas gdy uwalnianie pęcherzyków zostało wykazane jako ogólna odpowiedź na warunki stresowe, proces ładowania białek ładunku wydaje się być selektywny.
Jama żołądkowo-naczyniowa
Jama żołądkowo-naczyniowa pełni funkcję żołądka zarówno w procesie trawienia, jak i dystrybucji składników odżywczych do wszystkich części ciała. Trawienie pozakomórkowe odbywa się w tej centralnej jamie, która jest wyłożona gastrodermą, wewnętrzną warstwą nabłonka. Jama ta ma tylko jeden otwór na zewnątrz, który działa jak usta i odbyt: odpady i niestrawione substancje są wydalane przez usta/odbyt, co można opisać jako niekompletne jelito.
W roślinie takiej jak muchołówka wenusjańska, która może wytwarzać własne pożywienie w procesie fotosyntezy, nie zjada ona i nie trawi swoich ofiar w tradycyjnych celach pozyskiwania energii i węgla, ale wydobywa je przede wszystkim dla niezbędnych składników odżywczych (zwłaszcza azotu i fosforu), których brakuje w jej bagnistym, kwaśnym siedlisku.
Fagosom
Fagosom to wakuola utworzona wokół cząstki pochłoniętej w procesie fagocytozy. Wakuola powstaje w wyniku fuzji błony komórkowej wokół cząstki. Fagosom jest przedziałem komórkowym, w którym mikroorganizmy chorobotwórcze mogą zostać zabite i strawione. 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.
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. Jest on używany do zabijania i rozrywania zdobyczy na łatwe do opanowania kawałki. Dziób jest bardzo wytrzymały, ale nie zawiera żadnych minerałów, w przeciwieństwie do zębów i szczęk wielu innych organizmów, w tym gatunków morskich. Dziób jest jedyną niestrawną częścią kałamarnicy.
Język
Język to mięsień szkieletowy na dnie jamy ustnej większości kręgowców, który manipuluje pokarmem w celu żucia (mastykacja) i połykania (deglutacja). Jest on wrażliwy i utrzymywany w stanie wilgotnym przez ślinę. Spodnia strona języka pokryta jest gładką błoną śluzową. Język posiada również zmysł dotyku służący do lokalizowania i ustawiania cząstek pokarmu, które wymagają dalszego żucia. Język jest wykorzystywany do zwijania cząstek pokarmu w bolus przed transportem w dół przełyku poprzez perystaltykę.
Obszar podjęzykowy pod przednią częścią języka jest miejscem, gdzie błona śluzowa jamy ustnej jest bardzo cienka i podścielona splotem żył. Jest to idealne miejsce do wprowadzania niektórych leków do organizmu. Droga podjęzykowa wykorzystuje wysoce naczyniową jakość jamy ustnej i pozwala na szybkie podanie leku do układu krążenia, z pominięciem przewodu pokarmowego.
Zęby
Zęby (singular tooth) to małe białawe struktury znajdujące się w szczękach (lub jamie ustnej) wielu kręgowców, które służą do rozrywania, skrobania, mleczenia i żucia pokarmu. Zęby nie są zbudowane z kości, ale raczej z tkanek o różnej gęstości i twardości, takich jak szkliwo, zębina i cement. Ludzkie zęby są ukrwione i zaopatrzone w nerwy, które umożliwiają propriocepcję. Jest to zdolność odczuwania podczas żucia, na przykład jeśli mielibyśmy wgryźć się w coś zbyt twardego dla naszych zębów, takiego jak wyszczerbiony talerz zmieszany z jedzeniem, nasze zęby wysyłają wiadomość do naszego mózgu i zdajemy sobie sprawę, że nie można tego przeżuć, więc przestajemy próbować.
Kształty, rozmiary i liczba rodzajów zębów zwierząt są związane z ich dietą. Na przykład zwierzęta roślinożerne mają wiele zębów trzonowych, które są używane do rozdrabniania materii roślinnej, która jest trudna do strawienia. Mięsożercy mają zęby kły, które służą do zabijania i rozrywania mięsa.
Zbiór
Zbiór, lub zad, jest cienkościenną rozszerzoną częścią przewodu pokarmowego używaną do przechowywania pokarmu przed trawieniem. U niektórych ptaków jest to rozszerzona, umięśniona torebka w pobliżu przełyku lub gardła. U dorosłych gołębi i gołębi, plon może produkować mleko plon do karmienia nowo wyklutych ptaków.
Niektóre owady mogą mieć plon lub powiększony przełyk.
Przełyk
Przeżuwacze wykształciły jelita ślepe (lub żołądek w przypadku przeżuwaczy). Przeżuwacze mają przedżołądek z czterema komorami. Są to: żwacz, reticulum, omasum i abomasum. W pierwszych dwóch komorach, żwaczu i reticulum, pokarm jest mieszany ze śliną i dzieli się na warstwy stałe i płynne. Substancje stałe zbijają się w grudki tworząc ślinę (lub bolus). Żwirek jest następnie regurgitated, żuć powoli, aby całkowicie wymieszać go ze śliną i do rozbicia wielkości cząstek.
Włókno, zwłaszcza celulozy i pół-celulozy, jest głównie rozkładane do lotnych kwasów tłuszczowych, kwasu octowego, kwasu propionowego i kwasu masłowego w tych komorach (reticulo-rumen) przez mikroby: (bakterie, pierwotniaki i grzyby). W omasum następuje wchłanianie wody i wielu nieorganicznych składników mineralnych do krwiobiegu.
Obrzusze jest czwartą i ostatnią komorą żołądka u przeżuwaczy. Jest ona odpowiednikiem żołądka monogastrycznego (np. u ludzi lub świń), a treść pokarmowa jest w niej przetwarzana w podobny sposób. Służy on przede wszystkim jako miejsce hydrolizy kwasowej białek pochodzenia mikrobiologicznego i pokarmowego, przygotowując je do dalszego trawienia i wchłaniania w jelicie cienkim. Trawa jest ostatecznie przesuwana do jelita cienkiego, gdzie następuje trawienie i wchłanianie składników odżywczych. Mikroby produkowane w siateczce śródplazmatycznej są również trawione w jelicie cienkim.
Zachowania wyspecjalizowane
Regurgitacja została wspomniana powyżej w ramach abomasum i crop, odnosząc się do mleka upraw, wydzieliny z wyściółki upraw gołębi i gołębi, z którym rodzice karmić swoje młode przez regurgitacji.
Wielu rekinów posiada umiejętność odwracania żołądka na zewnątrz i wysuwania go z pyska w celu pozbycia się niechcianej zawartości (być może wykształcona jako sposób na zmniejszenie ekspozycji na toksyny).
Inne zwierzęta, takie jak króliki i gryzonie, praktykują zachowania koprofagiczne – zjadanie wyspecjalizowanych odchodów w celu ponownego strawienia pokarmu, zwłaszcza w przypadku pasz objętościowych. Kapibary, króliki, chomiki i inne pokrewne gatunki nie mają tak złożonego układu pokarmowego jak na przykład przeżuwacze. Zamiast tego pozyskują one więcej wartości odżywczych z trawy poprzez drugie przejście pokarmu przez jelita. Wydalają miękkie granulki kałowe z częściowo strawionego pokarmu, które są zazwyczaj natychmiast spożywane. Produkują również normalne odchody, które nie są zjadane.
Młode słonie, pandy, koale i hipopotamy jedzą odchody matki, prawdopodobnie w celu uzyskania bakterii niezbędnych do prawidłowego trawienia roślinności. Kiedy się rodzą, ich jelita nie zawierają tych bakterii (są całkowicie sterylne). Bez nich nie byłyby w stanie uzyskać żadnych wartości odżywczych z wielu składników roślinnych.
W dżdżownicach
Układ pokarmowy dżdżownicy składa się z jamy gębowej, gardła, przełyku, żwacza, żołądka i jelita. Jama ustna otoczona jest silnymi wargami, które działają jak ręka chwytająca kawałki martwej trawy, liści i chwastów, z kawałkami ziemi, które pomagają w żuciu. Wargi rozbijają pokarm na mniejsze kawałki. W gardle pokarm jest smarowany wydzielinami śluzu, co ułatwia jego przejście. Przełyk dodaje węglan wapnia, aby zneutralizować kwasy powstałe w wyniku rozkładu materii pokarmowej. Tymczasowe magazynowanie następuje w przełyku, gdzie pokarm i węglan wapnia są mieszane. Potężne mięśnie żołądka ubijają i mieszają masę pokarmu i brudu. Kiedy mieszanie jest zakończone, gruczoły w ścianach żołądka dodają do gęstej masy enzymy, które pomagają w chemicznym rozkładzie materii organicznej. Poprzez perystaltykę, mieszanina jest wysyłana do jelita, gdzie przyjazne bakterie kontynuują rozkład chemiczny. To uwalnia węglowodany, białko, tłuszcz i różne witaminy i minerały do absorpcji w organizmie.
.