De mens voedt zich voornamelijk met organische stoffen. De meeste van deze voedingsstoffen zijn, in de vorm waarin ze worden opgenomen, niet zonder meer bruikbaar voor het lichaam. Ze dienen eerst bewerkt te worden. Voor de opname van voedingsstoffen beschikt de mens dan ook over speciale organen waaronder het gebit, de speekselklieren, de tong, het maag-darmkanaal, de lever en de alvleesklier. Al deze organen samen vormen het spijsverteringsstelsel.
Tot de voedingsstoffen behoren eiwitten, koolhydraten, vetten, vitamines, mineralen en water. De moleculen van eiwitten, koolhydraten en vetten zijn te groot om door de darmwand heen in het bloedvatenstelsel opgenomen te worden. Ze moeten eerst worden afgebroken met behulp van enzymen. Deze omzetting, die plaatsvindt in het maag-darmkanaal, noemen we spijsvertering.
Bij de spijsvertering worden eiwitten afgebroken tot aminozuren, koolhydraten tot glucose, fructose en galactose en vetten tot glycerol en vetzuren. Deze middelgrote moleculen kunnen vervolgens door de darmwand heen in het bloed opgenomen worden. Vitamines, mineralen en water bestaan al uit middelgrote moleculen en hoeven dus niet te worden verteerd en gaan daarmee onveranderd doorheen de darmwand in de bloedbaan. Vanuit de bloedbaan worden de voedingsstoffen getransporteerd via de poortader naar de lever. In de lever vinden vervolgens vele andere omzettingen weer plaats en worden tevens ook giftige stoffen omgezet in onschadelijke stoffen die vervolgens weer via de uitscheidingsorganen (ontlasting en urine) het lichaam kunnen verlaten.
Het spijsverteringsstelsel
Het spijsverteringsstelsel is ongeveer 8 meter lang en begin bij de mond en eindigt bij de anus.
We onderscheiden de volgende gedeeltes:
- mondholte; hier wordt het voedsel gekauwd en vermengd met enzymen tot een voedselbrij
- keelholte; vanuit de mondholte komt de voedselbrij in de keelholte
- slokdarm; nadat het voedsel gekauwd en vermengd is met speeksel en enzymen wordt het doorgeslikt via de keelholte en komt het in de slokdarm terecht. In de slokdarm vinden geen vetering of bewerking plaats
- maag; in de maag wordt het de voedselbrij bewaart en vermengd met het maagsap dat een zeer lage pH heeft (tussen 1.5 en 3.5 afhankelijk of er voedsel in de maag aanwezig is). Door het vermengen van de voedselbrij met het maagsap worden bacteriën gedood en kan de vertering plaatsvinden
- dunne darm; deze bestaat uit 3 delen namelijk de twaalfvingerige darm (duodenum), de nuchtere darm (jejunum) en de kronkeldarm (ileus). De functie van de dunne darm is het voortbewegen en kneden van de voedselbrij, het uitscheiden van darmsappen en het opnemen van verteringsproducten en voedingsstoffen in het bloed en in de lymfe
- dikke darm; deze bestaat ook uit 3 delen namelijk de blinde darm (caecum), het wormvorming aanhangsel (appendix) en de karteldarm (colon). De voedselresten die niet in de dunne darm zijn opgenomen komen in de dikke darm terecht, hier vindt geen vertering meer plaats maar wordt er water onttrokken aan de voedselbrij waardoor deze wordt ingedikt. Tevens leven er in de dikke darm veel verschillende soorten bacteriën die helpen om de darmflora gezond te houden en die in staat zijn om vitamines te produceren (denk aan vitamine K)
- endeldarm; via de endeldarm verlaten de ingedikte voedselresten het lichaam. Onze ontlasting bestaat uit onverteerbare voedselresten, water, slijm, bacteriën, afgestoten darmwandcellen, zouten en galkleurstof die zorgt voor de kleur van de ontlasting
- kringspier; aan het einde van de endeldarm, rondom de anus, bevindt zich de kringspier die de endeldarm volledig kan afsluiten zodat de ontlasting niet kan ontsnappen en zal zich openen wanneer wij de drang voelen om te ontlasten
Mechanische bewerking van voedsel
In de mondholte wordt het voedsel door het gebit in kleine stukjes verdeeld. Door goed te kauwen wordt het oppervlak van het opgenomen voedsel vergroot. Deze vergroting van het oppervlak is belangrijk voor een optimale vertering van de voedingsstoffen en kunnen de verteringssappen, die zich in het verteringskanaal bevinden, zo beter op het voedsel inwerken.
De mechanische bewerking van het voedsel vindt verder plaats door ritmische spierbewegingen (peristaltische bewegingen). De wand van het gehele maag-darmkanaal is namelijk omgeven door glad spierweefsel. Door een golvende beweging van dit spierweefsel wordt het voedsel voortdurende gekneed en gemengd met verteringssappen. Daarbij wordt het voedsel ook steeds fijner verdeeld.
Chemische bewerking van voedsel
Zoals een halsketting uit vele kralen is opgebouwd, zo zijn de moleculen van eiwitten, vetten en koolhydraten lange ketens van aaneengeschakelde bouwstenen. Eiwitten zijn grote moleculen die bestaan uit verschillende aminozuren, vetten zijn opgebouwd uit glycerol en vetzuren en koolhydraten worden onderverdeeld in monosachariden, disachariden en polysachariden.
De moleculen van eiwitten, vetten en koolhydraten zijn te groot om door de darmwand opgenomen te worden in de bloedbaan. Ze moeten dus eerst in kleinere stukjes worden ‘geknipt’ door stoffen die zich in het spijsverteringskanaal bevinden. Deze verteringsstoffen noemen we enzymen. Met behulp van enzymen worden eiwitten afgebroken tot aminozuren, vetten tot glycerol en koolhydraten tot monosachariden. De enzymen die bij de vertering betrokken zijn blijven zelf onveranderd en kunnen daarom herhaaldelijk bij bepaalde omzettingen gebruikt worden.
De werking van de enzymen wordt beïnvloedt door de zuurtegraad (pH). Voor elk soort enzym bestaat er een bepaalde zuurtegraad (pH-optimum) waarbij het enzym optimaal zijn werk kan doen. Voor de meeste enzymen ligt de pH-optimum in de buurt van 7 (neutraal milieu) of iets daarboven (zwak basisch milieu). Een uitzondering hierop vormt het enzym pepsine (een eiwitsplitsend enzym in de maag). Voor pepsine geldt een pH-optimum van ongeveer 2 en daarmee werkt pepsine dus enkel in een sterk zuur milieu.
Onder de chemische bewerking van voedsel vallen ook de spijsverteringssappen in de mondholte en het maag-darmkanaal:
- speeksel; het speeksel helpt niet alleen bij het doorslikken van voedsel maar bevat ook het verteringsenzym amylase dat een begin maakt met het verteren van zetmeel waarbij zetmeel wordt afgebroken tot maltose. De pH-optimum van amylase is ongeveer gelijk aan 7
- maagsappen; in de maag bevinden zich klieren die slijm, zoutzuur (HCl) en pepsinogeen produceren. Het zoutzuur zorgt ervoor dat de pH van de maag rond 2 ligt daar deze lage waarde is essentieel voor een optimale werking van pepsine en zorgt dat bacteriën worden afgedood. Het slijm zorgt ervoor dat de maagwand beschermt wordt tegen het zoutzuur
- alvleessap; in de twaalfvingerige darm werken 3 verschillende sappen op het voedsel in namelijk de galsappen, het alvleessap en de darmsappen. Het alvleessap wordt afgescheiden door de langgerekte alvleesklier via de alvleesklierbuis. Doordat in alvleessap natriumbicarbonaat voorkomt wordt het zuur van de voedselbrij uit de maag geneutraliseerd. Verder komen er in alvleessap ook nog amylase (vertering van zetmeel), lipase (vertering van vetten), trypsinogeen (afbraak van eiwitten) en carboxypeptidase (afbraak van polypeptiden tot peptiden en aminozuren) voor
- darmsappen; tot slot produceren de darmsapklieren in de wand van de dunne darm darmsappen. In het darmsap komen enzymen voor die de vertering van eiwitten en koolhydraten voltooien. Aminopeptidase breekt peptideketens af tot dipeptiden en aminozuren. Dipeptidase breekt dipeptiden af tot aminozuren. Maltase splitst maltose op in twee glucose moleculen. Sacharase splitst sacharose op in glucose en fructose en lactase splitst lactose op in glucose en galalactose.
Resorptie van voedingsstoffen
De opname van verteerde voedingsstoffen vanuit de darminhoud in het bloedvatenstelsel vindt vooral plaats in de dunne darm. Deze opname van voedingsstoffen via de darmwand wordt resorptie genoemd.
De resorptie binnen de dunne darm wordt aanzienlijk bevorderd door het grote oppervlak van de binnenwand van de dunne darm. Het slijmvlies van de binnenwand is namelijk geplooid. Aan de darmplooien zitten talrijke uitstulpingen die men darmvlokken noemt. Deze darmvlokken zorgen voor een enorme vergroting van het darmoppervlak en hebben vervolgens microscopisch kleine uitstulpingen die we de darmvilli noemen waardoor het oppervlak nog meer wordt vergroot. In elk van de darmvlokken komen zenuwen, fijn vertakte bloedvaten en een blind eindigend chylvat voor (chylvaten zijn lymfevaten in de darmvlokken). De chylvaten eindeigen in grote lymfevaten.
Water passeert de darmwand passief door osmose, aminozuren, enkelvoudige suikers, vitamines, mineralen en vetzuren passeren de darmwand door actief transport waarna ze in de fijn vertakte bloedvaten in de darmvlokken terechtkomen en vervolgens via de poortader naar de lever worden getransporteerd. In de lymfevaten worden glycerol en vetzuren opgenomen. Deze grotere moleculen kunnen niet worden opgenomen in de haarvaten. Via het lymfevatenstelsel komen deze verteringsstoffen uiteindelijk terecht in de bloedsomloop.
De voedselresten die niet via de darmvlokken zijn opgenomen komen terecht in de dikke darm waar geen vertering meer plaatsvindt maar wel veel water wordt onttrokken (resorptie) aan de brij zodat deze indikt. In de dikke darm worden ook vitamine K2 en glucose geresorbeerd. Deze stoffen worden gemaakt door darmbacteriën die in de dikke darm voorkomen. De desbetreffende darmbacteriën scheiden het enzym cellulase af waarmee celwanden van plantaardig voedsel wordt afgebroken tot cellulose. Omdat de mens zelf geen cellulase vormt is cellulose voor ons vooral een vezelstof. De voedselresten verlaten uiteindelijk het lichaam via de endeldarm.
