पाचन
yes July 2022 पाचन (कीमिया)
| पाचन तंत्र | |
|---|---|
| latin | systema digestorium |
पाचन (Digestion) बड़े अघुलनशील भोजन यौगिकों का छोटे जल-घुलनशील घटकों में टूटना है ताकि उन्हें रक्त प्लाज्मा में अवशोषित किया जा सके। कुछ जीवों में, ये छोटे पदार्थ छोटी आंत के माध्यम से रक्त प्रवाह में अवशोषित हो जाते हैं। पाचन अपचय (catabolism) का एक रूप है जिसे अक्सर भोजन के टूटने के तरीके के आधार पर दो प्रक्रियाओं में विभाजित किया जाता है: यांत्रिक और रासायनिक पाचन। यांत्रिक पाचन शब्द का अर्थ भोजन के बड़े टुकड़ों का भौतिक रूप से छोटे टुकड़ों में टूटना है, जिन्हें बाद में पाचक एंजाइम द्वारा संसाधित किया जा सकता है। यांत्रिक पाचन मुख में चर्वण (mastication) के माध्यम से और छोटी आंत में विभाजन संकुचन (segmentation contractions) के माध्यम से होता है। रासायनिक पाचन में, एंजाइम भोजन को उन छोटे यौगिकों में तोड़ देते हैं जिनका उपयोग शरीर कर सकता है।
मानव पाचन तंत्र में, भोजन मुख में प्रवेश करता है और भोजन का यांत्रिक पाचन चर्वण (चबाने) की क्रिया से शुरू होता है, जो यांत्रिक पाचन का एक रूप है, और लार के गीले संपर्क से होता है। लार, जो लार ग्रंथियों द्वारा स्रावित एक तरल है, में लार एमाइलेज होता है, एक एंजाइम जो भोजन में स्टार्च का पाचन शुरू करता है।[1] लार में श्लेष्म (mucus) भी होता है, जो भोजन को चिकना करता है; इलेक्ट्रोलाइट हाइड्रोजनकार्बोनेट (HCO-3), जो एमाइलेज के काम करने के लिए pH की आदर्श स्थिति प्रदान करता है; और अन्य इलेक्ट्रोलाइट्स (Na+, K+, Cl-)। स्टार्च का लगभग 30% हिस्सा मुख गुहा में डाइसैकराइड में जल-अपघटित (hydrolyzed) हो जाता है। चर्वण और स्टार्च पाचन के बाद, भोजन एक छोटे, गोल घोल द्रव्यमान के रूप में होता है जिसे बोलस (Bolus) कहा जाता है। इसके बाद यह ग्रासनली (esophagus) से नीचे और आमाशय (stomach) में क्रमाकुंचन (peristalsis) की क्रिया द्वारा यात्रा करता है। आमाशय में जठर रस (Gastric juice) प्रोटीन पाचन शुरू करता है। जठर रस में मुख्य रूप से हाइड्रोक्लोरिक एसिड और पेप्सिन होता है। शिशुओं और छोटे बच्चों में, जठर रस में दूध के प्रोटीन को पचाने के लिए रेनिन भी होता है। चूंकि पहले दो रसायन आमाशय की दीवार को नुकसान पहुंचा सकते हैं, इसलिए आमाशय द्वारा श्लेष्म और बाइकार्बोनेट स्रावित किए जाते हैं। वे एक चिपचिपी परत प्रदान करते हैं जो सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड जैसे रसायनों के हानिकारक प्रभावों के खिलाफ एक ढाल के रूप में कार्य करती है और साथ ही स्नेहन में सहायता करती है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड पेप्सिन के लिए अम्लीय pH प्रदान करता है। उसी समय जब प्रोटीन का पाचन हो रहा होता है, क्रमाकुंचन द्वारा यांत्रिक मिश्रण होता है, जो मांसपेशियों के संकुचन की लहरें हैं जो आमाशय की दीवार के साथ चलती हैं। यह भोजन के द्रव्यमान को पाचक एंजाइमों के साथ और अधिक मिश्रित होने की अनुमति देता है। पेप्सिन प्रोटीन को पेप्टाइड्स या प्रोटियोस में तोड़ देता है, जिन्हें छोटी आंत में एंजाइमों द्वारा आगे डाइपेप्टाइड्स और अमीनो एसिड में तोड़ दिया जाता है। अध्ययन बताते हैं कि प्रति निवाला चबाने की संख्या बढ़ाने से संबंधित आंत हार्मोन बढ़ते हैं और आत्म-रिपोर्ट की गई भूख और भोजन का सेवन कम हो सकता है।
जब पाइलोरिक स्फिंक्टर वाल्व खुलता है, तो आंशिक रूप से पचा हुआ भोजन (काइम) ग्रहणी (duodenum) में प्रवेश करता है जहां यह अग्न्याशय से पाचक एंजाइमों और यकृत से पित्त रस के साथ मिश्रित होता है और फिर छोटी आंत से गुजरता है, जिसमें पाचन जारी रहता है। जब काइम पूरी तरह से पच जाता है, तो इसे रक्त में अवशोषित होने से पहले यकृत से गुजारा जाता है। 95% पोषक तत्वों का अवशोषण छोटी आंत में होता है। पानी और खनिज कोलन (बड़ी आंत) में वापस रक्त में अवशोषित हो जाते हैं जहां pH थोड़ा अम्लीय (लगभग 5.6 ~ 6.9) होता है। कोलन में बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित कुछ विटामिन, जैसे बायोटिन और विटामिन K (K2MK7) भी कोलन में रक्त में अवशोषित हो जाते हैं। पानी, साधारण शर्करा और अल्कोहल का अवशोषण आमाशय में भी होता है। अपशिष्ट पदार्थ (मल) मल त्याग के दौरान मलाशय (rectum) से बाहर निकल जाते हैं।[2]
पाचन तंत्र
पाचन तंत्र कई रूपों में होते हैं। आंतरिक और बाह्य पाचन के बीच एक मौलिक अंतर है। बाह्य पाचन का विकास विकासवादी इतिहास में पहले हुआ था, और अधिकांश कवक (fungi) अभी भी इस पर निर्भर हैं।[3] इस प्रक्रिया में, एंजाइम जीव के आसपास के वातावरण में स्रावित किए जाते हैं, जहां वे कार्बनिक पदार्थों को तोड़ते हैं, और कुछ उत्पाद आणविक प्रसार (Molecular diffusion) द्वारा वापस जीव में चले जाते हैं। जंतुओं में एक नली (जठरांत्र संबंधी मार्ग) होती है जिसमें आंतरिक पाचन होता है, जो अधिक कुशल है क्योंकि टूटे हुए उत्पादों में से अधिक को पकड़ा जा सकता है, और आंतरिक रासायनिक वातावरण को अधिक कुशलता से नियंत्रित किया जा सकता है।
कुछ जीव, जिनमें लगभग सभी मकड़ियाँ शामिल हैं, परिणामी "सूप" के अंतर्ग्रहण से पहले बाह्य कोशिकीय वातावरण में बायोटॉक्सिन और पाचन रसायन (जैसे, एंजाइम) स्रावित करते हैं। दूसरों में, एक बार संभावित पोषक तत्व या भोजन जीव के अंदर आ जाने के बाद, पाचन एक पुटिका (vesicle) या थैली जैसी संरचना में, एक नली के माध्यम से, या पोषक तत्वों के अवशोषण को अधिक कुशल बनाने के उद्देश्य से कई विशेष अंगों के माध्यम से किया जा सकता है।
स्राव प्रणाली
মূল নিবন্ধ: Secretion#Secretion in Gram negative bacteria
बैक्टीरिया पर्यावरण में अन्य जीवों से पोषक तत्व प्राप्त करने के लिए कई प्रणालियों का उपयोग करते हैं।
चैनल परिवहन प्रणाली
चैनल परिवहन प्रणाली में, कई प्रोटीन बैक्टीरिया की आंतरिक और बाहरी झिल्लियों को पार करने वाला एक निरंतर चैनल बनाते हैं। यह एक सरल प्रणाली है, जिसमें केवल तीन प्रोटीन सबयूनिट होते हैं: ABC प्रोटीन, झिल्ली संलयन प्रोटीन (MFP), और बाहरी झिल्ली प्रोटीन।May 2011 यह स्राव प्रणाली आयनों, दवाओं से लेकर विभिन्न आकारों (20–900 kDa) के प्रोटीन तक विभिन्न रासायनिक प्रजातियों का परिवहन करती है। स्रावित होने वाली रासायनिक प्रजातियां आकार में छोटे एस्चेरिचिया कोलाई पेप्टाइड कोलिकिन V, (10 kDa) से लेकर 900 kDa के स्यूडोमोनास फ्लोरेसेंस सेल आसंजन प्रोटीन LapA तक भिन्न होती हैं।[4]
आणविक सिरिंज
एक टाइप III स्राव प्रणाली का अर्थ है कि एक आणविक सिरिंज का उपयोग किया जाता है जिसके माध्यम से एक बैक्टीरिया (जैसे साल्मोनेला, शिगेला, येर्सिनिया के कुछ प्रकार) प्रोटिस्ट कोशिकाओं में पोषक तत्वों को इंजेक्ट कर सकता है। ऐसी ही एक क्रियाविधि पहली बार Y. pestis में खोजी गई थी और दिखाया गया था कि विषाक्त पदार्थों को बाह्य कोशिकीय माध्यम में स्रावित करने के बजाय सीधे बैक्टीरियल साइटोप्लाज्म से उसके मेजबान की कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में इंजेक्ट किया जा सकता है।[5]
संयुग्मन मशीनरी
कुछ बैक्टीरिया (और आर्कियल फ्लैगेला) की संयुग्मन मशीनरी DNA और प्रोटीन दोनों को ले जाने में सक्षम है। यह एग्रोबैक्टीरियम ट्यूमेफेशियन्स में खोजी गई थी, जो इस प्रणाली का उपयोग Ti प्लास्मिड और प्रोटीन को मेजबान में पेश करने के लिए करता है, जो क्राउन गॉल (ट्यूमर) विकसित करता है।[6] एग्रोबैक्टीरियम ट्यूमेफेशियन्स का VirB कॉम्प्लेक्स प्रोटोटाइपिक प्रणाली है।
नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले Rhizobia (राइजोबिया) में, संयुग्मी तत्व स्वाभाविक रूप से अंतर-जगत (inter-kingdom) संयुग्मन में संलग्न होते हैं। Agrobacterium (एग्रोबैक्टीरियम) के Ti या Ri प्लास्मिड जैसे तत्वों में ऐसे घटक होते हैं जो पादप कोशिकाओं में स्थानांतरित हो सकते हैं। स्थानांतरित जीन पादप कोशिका के केंद्रक में प्रवेश करते हैं और प्रभावी रूप से पादप कोशिकाओं को opines (ओपाइन्स) के उत्पादन के लिए कारखानों में बदल देते हैं, जिनका उपयोग बैक्टीरिया कार्बन और ऊर्जा स्रोतों के रूप में करते हैं। संक्रमित पादप कोशिकाएं क्राउन गॉल या रूट ट्यूमर बनाती हैं। इस प्रकार Ti और Ri प्लास्मिड बैक्टीरिया के endosymbiont (अंतःसहजीवी) होते हैं, जो बदले में संक्रमित पौधे के अंतःसहजीवी (या परजीवी) होते हैं।
Ti और Ri प्लास्मिड स्वयं संयुग्मी होते हैं। बैक्टीरिया के बीच Ti और Ri का स्थानांतरण अंतर-जगत स्थानांतरण (vir या virulence (विषाणुता) ओपेरॉन) से एक स्वतंत्र प्रणाली (tra, या स्थानांतरण, ओपेरॉन) का उपयोग करता है। ऐसा स्थानांतरण पहले से अविरुलेंट (अहानिकर) Agrobacteria से विषाणुजनित उपभेदों का निर्माण करता है।
बाह्य झिल्ली पुटिकाओं का विमोचन
ऊपर सूचीबद्ध मल्टीप्रोटीन परिसरों के उपयोग के अलावा, gram-negative bacteria (ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया) में सामग्री छोड़ने की एक और विधि होती है: outer membrane vesicles (बाह्य झिल्ली पुटिकाओं) का निर्माण।[7] बाह्य झिल्ली के हिस्से अलग होकर गोलाकार संरचनाएं बनाते हैं जो पेरिप्लाज्मिक सामग्री को घेरने वाली लिपिड बाइलेयर से बनी होती हैं। कई जीवाणु प्रजातियों की पुटिकाओं में विषाणुता कारक पाए गए हैं, कुछ में इम्यूनोमॉड्यूलेटरी (प्रतिरक्षा-विनियामक) प्रभाव होते हैं, और कुछ सीधे मेजबान कोशिकाओं का पालन कर सकते हैं और उन्हें विषाक्त कर सकते हैं। हालांकि तनाव स्थितियों के लिए एक सामान्य प्रतिक्रिया के रूप में पुटिकाओं का विमोचन प्रदर्शित किया गया है, लेकिन कार्गो प्रोटीन को लोड करने की प्रक्रिया चयनात्मक प्रतीत होती है।
जठरांत्र गुहा (Gastrovascular cavity)
gastrovascular cavity (जठरांत्र गुहा) पाचन और शरीर के सभी हिस्सों में पोषक तत्वों के वितरण, दोनों में पेट के रूप में कार्य करती है। बाह्य पाचन इस केंद्रीय गुहा के भीतर होता है, जो गैस्ट्रोडर्मिस, यानी epithelium (उपकला) की आंतरिक परत से ढकी होती है। इस गुहा में बाहर की ओर केवल एक ही द्वार होता है जो mouth (मुंह) और anus (गुदा) दोनों के रूप में कार्य करता है: अपशिष्ट और बिना पचे पदार्थ मुंह/गुदा के माध्यम से उत्सर्जित होते हैं, जिसे एक अपूर्ण आंत के रूप में वर्णित किया जा सकता है।
Venus flytrap (वीनस फ्लाईट्रैप) जैसे पौधे में, जो प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से अपना भोजन स्वयं बना सकता है, वह ऊर्जा और कार्बन प्राप्त करने के पारंपरिक उद्देश्यों के लिए अपने शिकार को नहीं खाता और पचाता है, बल्कि शिकार का उपयोग मुख्य रूप से आवश्यक पोषक तत्वों (विशेष रूप से नाइट्रोजन और फास्फोरस) के लिए करता है, जिनकी उसके दलदली, अम्लीय आवास में कमी होती है।[8]
फैगोसोम (Phagosome)
phagosome (फैगोसोम) एक vacuole (रिक्तिका) है जो phagocytosis (फैगोसाइटोसिस) द्वारा अवशोषित कण के चारों ओर बनती है। यह रिक्तिका कण के चारों ओर cell membrane (कोशिका झिल्ली) के संलयन से बनती है। फैगोसोम एक cellular compartment (कोशिकीय डिब्बे) है जिसमें pathogenic (रोगजनक) सूक्ष्मजीवों को मारा और पचाया जा सकता है। फैगोसोम अपनी परिपक्वता प्रक्रिया में lysosomes (लाइसोसोम) के साथ जुड़कर phagolysosomes (फैगोलाइसोसोम) बनाते हैं। मनुष्यों में, Entamoeba histolytica लाल रक्त कोशिकाओं का फैगोसाइटोसिस कर सकता है।[9]
विशेष अंग और व्यवहार
अपने भोजन के पाचन में सहायता के लिए, जानवरों ने चोंच, tongue (जीभ), radulae (रेडुला), दांत, क्रॉप, गिज़ार्ड और अन्य अंगों का विकास किया है।
चोंच (Beaks)
Birds (पक्षियों) की हड्डीदार beaks (चोंच) होती हैं जो पक्षी के ecological niche (पारिस्थितिक आला) के अनुसार विशेष होती हैं। उदाहरण के लिए, macaws (मैकॉ) मुख्य रूप से बीज, नट और फल खाते हैं, और सबसे सख्त बीज को खोलने के लिए भी अपनी चोंच का उपयोग करते हैं। पहले वे चोंच की नोक से एक पतली रेखा खरोंचते हैं, फिर वे चोंच के किनारों से बीज को काट कर खोल देते हैं।
squid (स्क्विड) का मुंह एक तेज सींग जैसी चोंच से सुसज्जित होता है जो मुख्य रूप से क्रॉस-लिंक्ड proteins (प्रोटीन) से बनी होती है। इसका उपयोग शिकार को मारने और उसे प्रबंधनीय टुकड़ों में फाड़ने के लिए किया जाता है। चोंच बहुत मजबूत होती है, लेकिन इसमें कोई खनिज नहीं होता है, अन्य कई जीवों के दांतों और जबड़ों के विपरीत, जिनमें समुद्री प्रजातियां भी शामिल हैं।[10] चोंच स्क्विड का एकमात्र अपचनीय हिस्सा है।
जीभ (Tongue)
মূল নিবন্ধ: Tongue जीभ अधिकांश कशेरुकियों के mouth (मुंह) के तल पर स्थित कंकाल की मांसपेशी है, जो चबाने (mastication) और निगलने (deglutition) के लिए food (भोजन) को नियंत्रित करती है। यह संवेदनशील होती है और saliva (लार) द्वारा नम रखी जाती है। जीभ का निचला हिस्सा एक चिकनी mucous membrane (श्लेष्म झिल्ली) से ढका होता है। जीभ में उन खाद्य कणों का पता लगाने और उन्हें स्थित करने के लिए स्पर्श की संवेदना भी होती है जिन्हें और चबाने की आवश्यकता होती है। जीभ का उपयोग भोजन के कणों को बोलस में बदलने के लिए किया जाता है, जिसे बाद में peristalsis (क्रमाकुंचन) के माध्यम से esophagus (ग्रासनली) से नीचे ले जाया जाता है।
जीभ के सामने के नीचे का sublingual (जीभ के नीचे का) क्षेत्र वह स्थान है जहां oral mucosa (मुख श्लेष्म) बहुत पतला होता है, और इसके नीचे नसों का एक जाल होता है। यह शरीर में कुछ दवाएं देने के लिए एक आदर्श स्थान है। सबलिंगुअल मार्ग मुख गुहा की अत्यधिक संवहनी गुणवत्ता का लाभ उठाता है, और जठरांत्र संबंधी मार्ग को दरकिनार करते हुए, हृदय प्रणाली में दवा के त्वरित अनुप्रयोग की अनुमति देता है।
दांत (Teeth)
মূল নিবন্ধ: Teeth दांत (एकवचन tooth) कई कशेरुकियों के जबड़ों (या मुंह) में पाए जाने वाले छोटे सफेद रंग के ढांचे होते हैं जिनका उपयोग भोजन को फाड़ने, खुरचने, दूध पीने और चबाने के लिए किया जाता है। दांत हड्डी से नहीं, बल्कि विभिन्न घनत्व और कठोरता वाले ऊतकों से बने होते हैं, जैसे कि इनेमल, डेंटिन और सीमेंटम। मानव दांतों में रक्त और तंत्रिका आपूर्ति होती है जो प्रोप्रियोसेप्शन (स्वयं की स्थिति का बोध) को सक्षम बनाती है। यह चबाते समय संवेदना की क्षमता है, उदाहरण के लिए यदि हम किसी ऐसी चीज को काटते हैं जो हमारे दांतों के लिए बहुत कठोर है, जैसे कि भोजन में मिला हुआ टूटी हुई प्लेट का टुकड़ा, तो हमारे दांत हमारे मस्तिष्क को एक संदेश भेजते हैं और हमें पता चलता है कि इसे चबाया नहीं जा सकता, इसलिए हम कोशिश करना बंद कर देते हैं।
जानवरों के दांतों के आकार, प्रकार और संख्या उनके आहार से संबंधित होते हैं। उदाहरण के लिए, शाकाहारी जानवरों में कई दाढ़ें (molars) होती हैं जिनका उपयोग पौधों के पदार्थ को पीसने के लिए किया जाता है, जिसे पचाना मुश्किल होता है। Carnivores (मांसाहारी) में केनाइन दांत (रदनक) होते हैं जिनका उपयोग मांस को मारने और फाड़ने के लिए किया जाता है।
क्रॉप (Crop)
क्रॉप, या क्रूप, alimentary tract (आहार नली) का एक पतली दीवार वाला विस्तारित हिस्सा है जिसका उपयोग पाचन से पहले भोजन के भंडारण के लिए किया जाता है। कुछ पक्षियों में यह gullet (ग्रास नली) या गले के पास एक विस्तारित, मांसल थैली होती है। वयस्क कबूतरों में, क्रॉप नवजात पक्षियों को खिलाने के लिए crop milk (क्रॉप मिल्क) का उत्पादन कर सकता है।[11]
कुछ कीड़ों में क्रॉप या बढ़ी हुई esophagus (ग्रासनली) हो सकती है।
एबोमेसम (Abomasum)
মূল নিবন্ধ: Digestive system of ruminants
Herbivores (शाकाहारी जानवरों) ने cecums (सीकम) (या ruminants (जुगाली करने वाले जानवरों) के मामले में abomasum (एबोमेसम)) विकसित किए हैं। जुगाली करने वाले जानवरों में चार कक्षों वाला एक पूर्व-पेट होता है। ये rumen (रूमेन), रेटिकुलम, omasum (ओमेसम) और एबोमेसम हैं। पहले दो कक्षों, रूमेन और रेटिकुलम में, भोजन को लार के साथ मिलाया जाता है और ठोस और तरल सामग्री की परतों में अलग किया जाता है। ठोस पदार्थ आपस में जुड़कर कड (या बोलस) बनाते हैं। फिर कड को वापस मुंह में लाया जाता है, लार के साथ पूरी तरह से मिलाने और कणों के आकार को तोड़ने के लिए धीरे-धीरे चबाया जाता है।
फाइबर, विशेष रूप से cellulose (सेलुलोज) और hemi-cellulose (हेमी-सेलुलोज), मुख्य रूप से इन कक्षों (रेटिकुलो-रूमेन) में सूक्ष्मजीवों: (bacteria, protozoa, और कवक) द्वारा volatile fatty acids (वाष्पशील फैटी एसिड), acetic acid (एसिटिक एसिड), propionic acid (प्रोपियोनिक एसिड) और butyric acid (ब्यूटिरिक एसिड) में टूट जाते हैं। ओमेसम में, पानी और कई अकार्बनिक खनिज तत्व रक्त प्रवाह में अवशोषित हो जाते हैं।
एबोमेसम (abomasum) जुगाली करने वाले पशुओं (ruminants) के आमाशय का चौथा और अंतिम भाग है। यह एक मोनोगैस्ट्रिक आमाशय (जैसे मनुष्यों या सूअरों में) के काफी समान है, और यहाँ पाचित भोजन (digesta) का प्रसंस्करण लगभग उसी तरह से होता है। यह मुख्य रूप से सूक्ष्मजीवी और आहार संबंधी प्रोटीन के एसिड हाइड्रोलिसिस के लिए एक स्थल के रूप में कार्य करता है, जो इन प्रोटीन स्रोतों को छोटी आंत में आगे के पाचन और अवशोषण के लिए तैयार करता है। पाचित भोजन को अंततः छोटी आंत में भेज दिया जाता है, जहाँ पोषक तत्वों का पाचन और अवशोषण होता है। रेटिकुलो-रूमेन (reticulo-rumen) में उत्पन्न सूक्ष्मजीवों का पाचन भी छोटी आंत में ही होता है।
विशिष्ट व्यवहार
प्रतिर्जन (Regurgitation) का उल्लेख ऊपर एबोमेसम और क्रॉप के अंतर्गत किया गया है, जो 'क्रॉप मिल्क' को संदर्भित करता है। यह कबूतरों और फाख्ताओं के क्रॉप की परत से निकलने वाला एक स्राव है, जिससे माता-पिता अपने बच्चों को प्रतिर्जन के माध्यम से खिलाते हैं।[12]
कई शार्क में अपने आमाशय को अंदर से बाहर की ओर पलटने और अवांछित सामग्री से छुटकारा पाने के लिए इसे अपने मुंह से बाहर निकालने की क्षमता होती है (शायद विषाक्त पदार्थों के संपर्क को कम करने के तरीके के रूप में विकसित)।
अन्य जानवर, जैसे खरगोश और कृंतक (rodents), भोजन को दोबारा पचाने के लिए सीकोट्रोप्स (cecotropes) का उत्पादन करते हैं, विशेष रूप से रफेज (roughage) के मामले में। कैपीबारा, खरगोश, हैम्स्टर और अन्य संबंधित प्रजातियों में जुगाली करने वाले पशुओं जैसा जटिल पाचन तंत्र नहीं होता है। इसके बजाय, वे अपने भोजन को आंत से दूसरी बार गुजारकर अधिक पोषण प्राप्त करते हैं। आंशिक रूप से पचे हुए भोजन के नरम सीकोट्रोप्स उत्सर्जित होते हैं और आमतौर पर तुरंत खा लिए जाते हैं। वे सामान्य मल भी उत्पन्न करते हैं, जिसे नहीं खाया जाता है।
युवा हाथी, पांडा, कोआला और दरियाई घोड़े अपनी माँ का मल खाते हैं, संभवतः वनस्पति को ठीक से पचाने के लिए आवश्यक बैक्टीरिया प्राप्त करने के लिए। जब वे पैदा होते हैं, तो उनकी आंतों में ये बैक्टीरिया नहीं होते हैं (वे पूरी तरह से बाँझ होते हैं)। इनके बिना, वे कई पौधों के घटकों से कोई पोषण मूल्य प्राप्त करने में असमर्थ होंगे।
केंचुओं में
एक केंचुए का पाचन तंत्र एक मुंह, ग्रसनी, ग्रासनली, क्रॉप, गिजार्ड और आंत से बना होता है। मुंह मजबूत होंठों से घिरा होता है, जो मृत घास, पत्तियों और खरपतवार के टुकड़ों को पकड़ने के लिए हाथ की तरह काम करते हैं, साथ ही चबाने में मदद करने के लिए मिट्टी के कण भी होते हैं। होंठ भोजन को छोटे टुकड़ों में तोड़ देते हैं। ग्रसनी में, भोजन को आसान मार्ग के लिए बलगम (mucus) स्राव द्वारा चिकना किया जाता है। ग्रासनली भोजन सामग्री के सड़ने से बनने वाले एसिड को बेअसर करने के लिए कैल्शियम कार्बोनेट जोड़ती है। अस्थायी भंडारण क्रॉप में होता है जहाँ भोजन और कैल्शियम कार्बोनेट मिश्रित होते हैं। गिजार्ड की शक्तिशाली मांसपेशियां भोजन और मिट्टी के द्रव्यमान को मथती और मिलाती हैं। जब मथने की प्रक्रिया पूरी हो जाती है, तो गिजार्ड की दीवारों में ग्रंथियां गाढ़े पेस्ट में एंजाइम जोड़ती हैं, जो कार्बनिक पदार्थों को रासायनिक रूप से तोड़ने में मदद करता है। क्रमाकुंचन द्वारा, मिश्रण को आंत में भेजा जाता है जहाँ अनुकूल बैक्टीरिया रासायनिक अपघटन जारी रखते हैं। यह शरीर में अवशोषण के लिए कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, वसा और विभिन्न विटामिन और खनिजों को मुक्त करता है।
कशेरुकी पाचन का अवलोकन
अधिकांश कशेरुकियों में, पाचन पाचन तंत्र में एक बहु-चरणीय प्रक्रिया है, जो कच्चे माल, अक्सर अन्य जीवों के अंतर्ग्रहण (ingestion) से शुरू होती है। अंतर्ग्रहण में आमतौर पर किसी प्रकार का यांत्रिक और रासायनिक प्रसंस्करण शामिल होता है। पाचन को चार चरणों में विभाजित किया गया है:
- अंतर्ग्रहण: भोजन को मुंह में रखना (पाचन तंत्र में भोजन का प्रवेश),
- यांत्रिक और रासायनिक अपघटन: चबाना (mastication) और परिणामी बोलस को पेट और आंत में पानी, एसिड, पित्त और एंजाइमों के साथ मिलाकर जटिल रासायनिक प्रजातियों को सरल संरचनाओं में तोड़ना,
- अवशोषण: परासरण, सक्रिय परिवहन, और विसरण के माध्यम से पाचन तंत्र से पोषक तत्वों का संचार और लसीका केशिकाओं में जाना, और
- इजेस्टन (उत्सर्जन): मल त्याग के माध्यम से पाचन तंत्र से अपचित पदार्थों को हटाना।
इस प्रक्रिया के मूल में निगलने और क्रमाकुंचन के माध्यम से पूरे तंत्र में मांसपेशियों की गति होती है। पाचन के प्रत्येक चरण के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और इस प्रकार यह अवशोषित पदार्थों से उपलब्ध ऊर्जा पर एक "ओवरहेड शुल्क" लगाता है। उस ओवरहेड लागत में अंतर जीवन शैली, व्यवहार और यहां तक कि शारीरिक संरचनाओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। इसके उदाहरण मनुष्यों में देखे जा सकते हैं, जो अन्य होमिनिड्स से काफी भिन्न हैं (बालों की कमी, छोटे जबड़े और मांसपेशियां, अलग दंत विन्यास, आंतों की लंबाई, खाना पकाना, आदि)।
पाचन का मुख्य भाग छोटी आंत में होता है। बड़ी आंत मुख्य रूप से आंत के बैक्टीरिया द्वारा अपचनीय पदार्थों के किण्वन (fermentation) के लिए और उत्सर्जन से पहले पाचित भोजन से पानी के पुनरावशोषण के लिए एक स्थल के रूप में कार्य करती है।
स्तनधारियों में, पाचन की तैयारी सेफेलिक चरण से शुरू होती है जिसमें मुंह में लार और पेट में पाचक एंजाइम उत्पन्न होते हैं। यांत्रिक और रासायनिक पाचन मुंह में शुरू होता है जहाँ भोजन को चबाया जाता है, और स्टार्च के एंजाइमेटिक प्रसंस्करण को शुरू करने के लिए लार के साथ मिलाया जाता है। पेट भोजन को मथने और एसिड और एंजाइम दोनों के साथ मिलाकर यांत्रिक और रासायनिक रूप से तोड़ना जारी रखता है। अवशोषण पेट और जठरांत्र संबंधी मार्ग में होता है, और प्रक्रिया मल त्याग के साथ समाप्त होती है।[2]
मानव पाचन प्रक्रिया
মূল নিবন্ধ: Human digestive system
मानव जठरांत्र संबंधी मार्ग लगभग 9 m लंबा होता है। भोजन के पाचन की शारीरिक क्रिया व्यक्तियों के बीच और अन्य कारकों जैसे भोजन की विशेषताओं और भोजन के आकार पर निर्भर करती है, और पाचन की प्रक्रिया में सामान्यतः 24 से 72 घंटे लगते हैं।[13]
पाचन मुंह में लार और उसके पाचक एंजाइमों के स्राव के साथ शुरू होता है। यांत्रिक चबाने की क्रिया द्वारा भोजन को एक बोलस में बदल दिया जाता है और ग्रासनली में निगल लिया जाता है, जहाँ से यह क्रमाकुंचन की क्रिया के माध्यम से पेट में प्रवेश करता है। जठर रस में हाइड्रोक्लोरिक एसिड और पेप्सिन होते हैं, ये दो रसायन पेट की परत को नुकसान पहुंचा सकते हैं, लेकिन इससे बचाने के लिए बलगम और बाइकार्बोनेट का स्राव होता है। पेट में एंजाइमों का और अधिक स्राव भोजन को तोड़ता है और इसे पेट की मथने की क्रिया के साथ जोड़ा जाता है। पेट में मुख्य रूप से प्रोटीन पचते हैं। आंशिक रूप से पचा हुआ भोजन एक गाढ़े अर्ध-तरल काइम के रूप में ग्रहणी में प्रवेश करता है। छोटी आंत में, पाचन का बड़ा हिस्सा होता है और इसमें पित्त, अग्नाशयी रस और आंतों के रस के स्राव से मदद मिलती है। आंतों की दीवारें विलाई से ढकी होती हैं, और उनकी उपकला कोशिकाएं आंत के सतह क्षेत्र को बढ़ाकर पोषक तत्वों के अवशोषण में सुधार करने के लिए कई माइक्रोविलाई से ढकी होती हैं। पित्त वसा के पायसीकरण (emulsification) में मदद करता है और लाइपेज को भी सक्रिय करता है।
बड़ी आंत में, भोजन का मार्ग धीमा होता है ताकि आंत के वनस्पतियों द्वारा किण्वन हो सके। यहाँ, पानी अवशोषित होता है और अपशिष्ट पदार्थ को मल के रूप में संग्रहीत किया जाता है जिसे गुदा नहर और गुदा के माध्यम से मल त्याग द्वारा हटा दिया जाता है।
तंत्रिका और जैव रासायनिक नियंत्रण तंत्र
पाचन के विभिन्न चरण होते हैं जिनमें शामिल हैं: सेफेलिक चरण, गैस्ट्रिक चरण, और आंतों का चरण।
सेफेलिक चरण भोजन को देखने, सोचने और सूंघने पर होता है, जो प्रमस्तिष्क वल्कुट को उत्तेजित करते हैं। स्वाद और गंध के उद्दीपन हाइपोथैलेमस और मज्जा ऑब्लोंगाटा को भेजे जाते हैं। इसके बाद इसे वेगस तंत्रिका के माध्यम से भेजा जाता है और एसिटाइलकोलाइन का स्राव होता है। इस चरण में गैस्ट्रिक स्राव अधिकतम दर के 40% तक बढ़ जाता है। पेट में अम्लता इस बिंदु पर भोजन द्वारा बफर नहीं होती है और इस प्रकार डी कोशिका द्वारा सोमाटोस्टैटिन के स्राव के माध्यम से पार्श्विका (एसिड स्रावित करती है) और जी कोशिका (गैस्ट्रिन स्रावित करती है) की गतिविधि को बाधित करने का कार्य करती है।
गैस्ट्रिक चरण में 3 से 4 घंटे लगते हैं। यह पेट के फैलाव, पेट में भोजन की उपस्थिति और पीएच में कमी से उत्तेजित होता है। फैलाव लंबे और मायेंटेरिक रिफ्लेक्स को सक्रिय करता है। यह एसिटाइलकोलाइन के स्राव को सक्रिय करता है, जो अधिक गैस्ट्रिक रस के स्राव को उत्तेजित करता है। जैसे ही प्रोटीन पेट में प्रवेश करता है, यह हाइड्रोजन आयनों से जुड़ जाता है, जिससे पेट का पीएच बढ़ जाता है। गैस्ट्रिन और गैस्ट्रिक एसिड स्राव का निषेध हट जाता है। यह जी कोशिकाओं को गैस्ट्रिन छोड़ने के लिए ट्रिगर करता है, जो बदले में गैस्ट्रिक एसिड स्रावित करने के लिए पार्श्विका कोशिकाओं को उत्तेजित करता है। गैस्ट्रिक एसिड लगभग 0.5% हाइड्रोक्लोरिक एसिड होता है, जो पीएच को वांछित 1-3 पीएच तक कम कर देता है। एसिड का स्राव एसिटाइलकोलाइन और हिस्टामाइन द्वारा भी शुरू होता है।
आंतों के चरण के दो भाग होते हैं, उत्तेजक और निरोधात्मक। आंशिक रूप से पचा हुआ भोजन ग्रहणी को भर देता है। यह आंतों के गैस्ट्रिन को मुक्त करने के लिए ट्रिगर करता है। एंटरोगैस्ट्रिक रिफ्लेक्स वेगस नाभिक को रोकता है, सहानुभूति तंत्रिका फाइबर को सक्रिय करता है जिससे पायलोरिक स्फिंक्टर कस जाता है ताकि अधिक भोजन को प्रवेश करने से रोका जा सके, और स्थानीय रिफ्लेक्स को रोकता है।
पोषक तत्वों में अपघटन
digestion of other substances
प्रोटीन पाचन
प्रोटीन का पाचन आमाशय (stomach) और ग्रहणी (duodenum) में होता है, जिसमें तीन मुख्य एंजाइम—आमाशय द्वारा स्रावित पेप्सिन और अग्न्याशय (pancreas) द्वारा स्रावित ट्रिप्सिन तथा काइमोट्रिप्सिन—भोजन के प्रोटीन को पॉलीपेप्टाइड्स में तोड़ते हैं, जिन्हें बाद में विभिन्न एक्सोपेप्टिडेस (exopeptidases) और डाइपेप्टिडेस (dipeptidases) द्वारा अमीनो एसिड में तोड़ दिया जाता है। हालाँकि, पाचक एंजाइम अधिकतर अपने निष्क्रिय पूर्ववर्तियों, जिन्हें ज़ाइमोजेन (zymogens) कहा जाता है, के रूप में स्रावित होते हैं। उदाहरण के लिए, ट्रिप्सिन अग्न्याशय द्वारा ट्रिप्सिनोजेन के रूप में स्रावित होता है, जो ग्रहणी में एंटेरोकाइनेज (enterokinase) द्वारा सक्रिय होकर ट्रिप्सिन बनाता है। इसके बाद ट्रिप्सिन प्रोटीन को छोटे पॉलीपेप्टाइड्स में विभाजित कर देता है।
वसा पाचन
মূল নিবন্ধ: Fatty acid metabolism#Dietary sources of fatty acids, their digestion, absorption, transport in the blood and storage कुछ वसा का पाचन मुँह में शुरू हो सकता है जहाँ लिंगुअल लाइपेज (lingual lipase) कुछ छोटी श्रृंखला वाले लिपिड को डाइग्लिसराइड्स में तोड़ देता है। हालाँकि, वसा का मुख्य पाचन छोटी आंत में होता है।[14] छोटी आंत में वसा की उपस्थिति उन हार्मोन को उत्पन्न करती है जो अग्न्याशय से अग्न्याशय लाइपेज (pancreatic lipase) और यकृत से पित्त (bile) के स्राव को उत्तेजित करते हैं, जो फैटी एसिड के अवशोषण के लिए वसा के पायसीकरण (emulsification) में मदद करता है। वसा के एक अणु (एक ट्राइग्लिसराइड) का पूर्ण पाचन फैटी एसिड, मोनो- और डाइ-ग्लिसराइड्स के मिश्रण का परिणाम देता है, लेकिन इसमें ग्लिसरॉल नहीं होता है।
कार्बोहाइड्रेट पाचन
আরও দেখুন: Carbohydrate metabolism, Carbohydrate catabolism मनुष्यों में, आहार संबंधी स्टार्च ग्लूकोज इकाइयों से बने होते हैं जो एमाइलोज नामक लंबी श्रृंखलाओं में व्यवस्थित होते हैं, जो एक पॉलीसैकराइड है। पाचन के दौरान, ग्लूकोज अणुओं के बीच के बंधन लार और अग्न्याशय के एमाइलेज (amylase) द्वारा टूट जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ग्लूकोज की श्रृंखलाएं उत्तरोत्तर छोटी होती जाती हैं। इसका परिणाम सरल शर्करा ग्लूकोज और माल्टोज (2 ग्लूकोज अणु) के रूप में होता है जिन्हें छोटी आंत द्वारा अवशोषित किया जा सकता है।
लैक्टेज (Lactase) एक एंजाइम है जो डाइसैकराइड लैक्टोज को उसके घटक भागों, ग्लूकोज और गैलेक्टोज में तोड़ता है। ग्लूकोज और गैलेक्टोज को छोटी आंत द्वारा अवशोषित किया जा सकता है। वयस्क आबादी का लगभग 65 प्रतिशत हिस्सा केवल थोड़ी मात्रा में लैक्टेज का उत्पादन करता है और अकिण्वित दूध-आधारित खाद्य पदार्थों को पचाने में असमर्थ होता है। इसे आमतौर पर लैक्टोज असहिष्णुता (lactose intolerance) के रूप में जाना जाता है। लैक्टोज असहिष्णुता आनुवंशिक विरासत के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न होती है; पूर्वी एशियाई मूल के 90 प्रतिशत से अधिक लोग लैक्टोज असहिष्णु होते हैं, जबकि उत्तरी यूरोपीय मूल के लगभग 5 प्रतिशत लोग ही लैक्टोज असहिष्णु होते हैं।[15]
सुक्रोज (Sucrase) एक एंजाइम है जो डाइसैकराइड सुक्रोज को तोड़ता है, जिसे आमतौर पर टेबल शुगर, केन शुगर या बीट शुगर के रूप में जाना जाता है। सुक्रोज के पाचन से फ्रुक्टोज और ग्लूकोज शर्करा प्राप्त होती है जिन्हें छोटी आंत द्वारा आसानी से अवशोषित कर लिया जाता है।
डीएनए और आरएनए का पाचन
মূল নিবন্ধ: Nucleic acid metabolism डीएनए और आरएनए को अग्न्याशय से निकलने वाले न्यूक्लिएज (nucleases) जैसे डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिएज (DNase) और राइबोन्यूक्लिएज (RNase) द्वारा मोनोन्यूक्लियोटाइड्स में तोड़ दिया जाता है।
अविनाशकारी पाचन (Non-destructive digestion)
कुछ पोषक तत्व जटिल अणु होते हैं (उदाहरण के लिए विटामिन B12) जो यदि अपने कार्यात्मक समूहों (functional groups) में टूट जाएं तो नष्ट हो जाएंगे। विटामिन B12 को अविनाशकारी रूप से पचाने के लिए, लार में मौजूद हैप्टोकोरिन (haptocorrin) मजबूती से जुड़ जाता है और B12 अणुओं को आमाशय के एसिड से बचाता है क्योंकि वे आमाशय में प्रवेश करते हैं और अपने प्रोटीन परिसरों से अलग हो जाते हैं।[16]
जब B12-हैप्टोकोरिन परिसर आमाशय से पाइलोरस के माध्यम से ग्रहणी में गुजरते हैं, तो अग्न्याशय के प्रोटीज B12 अणुओं से हैप्टोकोरिन को अलग कर देते हैं, जो फिर आंतरिक कारक (intrinsic factor - IF) से पुनः जुड़ जाते हैं। ये B12-IF परिसर छोटी आंत के इलियम (ileum) भाग में जाते हैं जहाँ क्यूबिलिन (cubilin) रिसेप्टर्स रक्त में B12-IF परिसरों के आत्मसातीकरण और परिसंचरण को सक्षम बनाते हैं।[17]
पाचक हार्मोन
स्तनधारियों में कम से कम पांच हार्मोन होते हैं जो पाचन तंत्र की सहायता और विनियमन करते हैं। कशेरुकियों में इसमें भिन्नता होती है, जैसा कि पक्षियों में देखा जाता है। व्यवस्थाएं जटिल हैं और अतिरिक्त विवरण नियमित रूप से खोजे जा रहे हैं। चयापचय नियंत्रण (मुख्य रूप से ग्लूकोज-इंसुलिन प्रणाली) से संबंध उजागर किए गए हैं।
- गैस्ट्रिन (Gastrin) – यह आमाशय में होता है और जठर ग्रंथियों (gastric glands) को पेप्सिनोजेन (पेप्सिन एंजाइम का एक निष्क्रिय रूप) और हाइड्रोक्लोरिक एसिड स्रावित करने के लिए उत्तेजित करता है। गैस्ट्रिन का स्राव आमाशय में भोजन के आने से उत्तेजित होता है। कम pH होने पर इसका स्राव बाधित हो जाता है।
- सेक्रेटिन (Secretin) – यह ग्रहणी में होता है और अग्न्याशय में सोडियम बाइकार्बोनेट के स्राव का संकेत देता है और यह यकृत में पित्त स्राव को उत्तेजित करता है। यह हार्मोन काइम (chyme) की अम्लता के प्रति प्रतिक्रिया करता है।
- कोलेसिस्टोकिनिन (CCK) – यह ग्रहणी में होता है और अग्न्याशय में पाचक एंजाइमों के स्राव को उत्तेजित करता है और पित्ताशय (gall bladder) में पित्त को खाली करने के लिए प्रेरित करता है। यह हार्मोन काइम में वसा की प्रतिक्रिया में स्रावित होता है।
- गैस्ट्रिक इनहिबिटरी पेप्टाइड (GIP) – यह ग्रहणी में होता है और आमाशय की मंथन क्रिया को कम करता है, जिससे आमाशय का खाली होना धीमा हो जाता है। इसका एक अन्य कार्य इंसुलिन स्राव को प्रेरित करना है।
- मोटिलिन (Motilin) – यह ग्रहणी में होता है और जठरांत्र संबंधी गतिशीलता के माइग्रेटिंग मायोइलेक्ट्रिक कॉम्प्लेक्स घटक को बढ़ाता है और पेप्सिन के उत्पादन को उत्तेजित करता है।
pH का महत्व
पाचन एक जटिल प्रक्रिया है जो कई कारकों द्वारा नियंत्रित होती है। सामान्य रूप से कार्य करने वाले पाचन तंत्र में pH एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। मुँह, ग्रसनी और अन्नप्रणाली में, pH आमतौर पर लगभग 6.8 होता है, जो बहुत ही कमजोर अम्लीय है। लार पाचन तंत्र के इस क्षेत्र में pH को नियंत्रित करती है। लार एमाइलेज (Salivary amylase) लार में निहित होता है और कार्बोहाइड्रेट को मोनोसैकराइड्स में तोड़ने की शुरुआत करता है। अधिकांश पाचक एंजाइम pH के प्रति संवेदनशील होते हैं और उच्च या निम्न pH वातावरण में विकृत (denature) हो जाएंगे।
आमाशय की उच्च अम्लता इसके भीतर कार्बोहाइड्रेट के टूटने को रोकती है। यह अम्लता दो लाभ प्रदान करती है: यह छोटी आंतों में आगे के पाचन के लिए प्रोटीन को विकृत (denature) करती है, और गैर-विशिष्ट प्रतिरक्षा प्रदान करती है, जिससे विभिन्न रोगजनकों (pathogens) को नुकसान पहुँचता है या वे समाप्त हो जाते हैं।[18]
छोटी आंतों में, ग्रहणी पाचक एंजाइमों को सक्रिय करने के लिए महत्वपूर्ण pH संतुलन प्रदान करती है। यकृत ग्रहणी में पित्त स्रावित करता है ताकि आमाशय से आने वाली अम्लीय स्थितियों को बेअसर किया जा सके, और अग्न्याशय वाहिनी (pancreatic duct) ग्रहणी में खाली होती है, जो अम्लीय काइम को बेअसर करने के लिए बाइकार्बोनेट जोड़ती है, जिससे एक तटस्थ वातावरण बनता है। छोटी आंतों का श्लेष्म ऊतक (mucosal tissue) क्षारीय होता है जिसका pH लगभग 8.5 होता है।
इन्हें भी देखें
- गैस्ट्रोपोड्स का पाचन तंत्र
- हंपबैक व्हेल का पाचन तंत्र
- स्तनधारी पाचन तंत्र का विकास
- प्रोटॉन पंप अवरोधकों की खोज और विकास
- इरेप्सिन
- गैस्ट्रोओसोफेगल रिफ्लक्स रोग
संदर्भ
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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Digestion” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Digestion यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
