§ 26. ОСОБЛИВОСТІ ОБМІНУ РЕЧОВИН ГЕТЕРОТРОФНОГО ОРГАНІЗМУ. ЖИВЛЕННЯ І ТРАВЛЕННЯ.

Травлення — це сукупність процесів 

1) механічного подрібнення їжі та її переміщення по травній системі;

2) хімічного розкладання за допомогою травних ферментів;

3) всмоктування поживних речовин.

Їжа, що надходить у травну систему, містить складні органічні сполуки.

• Механічне подрібнення їжі та її переміщення по травній системі (дивись нижче). 

• Хімічне розкладання подрібненої їжі за допомогою травних ферментів на простіші органічні речовини (дивись нижче). 

• Всмоктування поживних речовин спочатку клітинами стінок тонкого кишечника (середньої кишки), тому збільшення площі для ефективного всмоктування поживних речовин досягається великою довжиною кишечника (довжина кишечника корови у 20 разів більша, ніж довжина її тіла) або утворенням сліпих виростів кишечника (комахи та кісткові риби).

----------------------------------------

     Потім поживні речовини потрапляють у кров, що транспортує їх до всіх інших клітин організму. Клітини тварин використовують їх як будівельний матеріал (із амінокислот утворюються власні білки, а з частини жирних кислот — нові клітинні мембрани), а також як джерело енергії (глюкоза використовується в основному як джерело енергії).

---------------------------------------

    Дихання - процес вивільнення енергії у клітинах рослин і тварин відбувається у мітохондріях, при цьому рослини використовують глюкозу, утворену ними самостійно у процесі фотосинтезу, тварини отримують глюкозу з їжі (рослиноїдні тварини отримують глюкозу з крохмалю та целюлози рослин, хижаки – з глікогену клітин печінки і м'язів жертви).  Джерелом енергії для хижаків є й жири, які під дією кисню розкладаються у клітинах, виділяючи вдвічі більше енергії, ніж при розкладанні глюкози у мітохондріях. За участю кисню глюкоза розкладається на вуглекислий газ і воду, а енергія, що виділяється при цьому, заряджає молекули АТФ (біологічні «батарейки»), які транспортують енергію у ту частину клітини, де вона необхідна. 

-------------------------------------

     Після всмоктування поживних речовин у кишечнику залишається неперетравлена їжа (залишки скелетів дрібних тварин, грубі волокна рослин тощо), що через анальний отвір виводяться з організму. При остаточному розкладанні та засвоєнні поживних речовин у клітинах тварин утворюються шкідливі або непотрібні продукти обміну (вуглекислий газ, вода, аміак, сечовина), які з клітин надходять у кров і транспортуються до органів видільної системи, яка виводить їх з організму.

1. Які ви знаєте відмінності в обміні речовин у рослин і тварин?

Обмін речовинами і енергією із довкіллям (організм отримує речовини, що будуть використані для побудови та оновлення клітин і тканин, а також енергію для забезпечення процесів життєдіяльності) безпосередньо пов'язаний із живленням (процесом надходження та засвоєння поживних речовин в організмі).

За типом живлення рослини — це автотрофи (поглинають із повітря й ґрунту неорганічні речовини, тобто вуглекислий газ, воду та мінеральні солі, і завдяки енергії світла утворюють із них органічні речовини), тварини — це гетеротрофні організми (не утворюють власних органічних речовин, а використовують уже готові органічні речовини інших організмів, тобто білки, жири і вуглеводи та мінеральні солі, які розщеплюють до простіших, транспортуються поживні речовини кровоносною системою).

За джерелом живлення тварин можуть бути рослиноїдними, хижаками і детритофагами.

2. Які основні етапи обміну речовин в організмі тварин ви знаєте?

Обмін речовинами та енергією між тваринним організмом і довкіллям відбувається у такій послідовності: надходження їжі в організм; перетравлення їжі; всмоктування поживних речовин у кров; транспортування поживних речовин до клітин, де вони використовуються як будівельний матеріал або як джерело енергії; виділення кінцевих продуктів обміну з організму.

3. Для чого тварини використовують енергію, що виділяються при розкладанні поживних речовин?

Основним джерелом енергії для організму тварини є глюкоза. Енергія необхідна тваринам для переміщення у просторі, забезпечення усіх інших процесів життєдіяльності, що відбуваються всередині організму (забезпечення роботи нервової системи та скорочень м'язів, що входять до складу всіх систем органів, підтримання температури тіла для теплокровних тварин). 

4. Яку роль у процесі травлення відіграють травні ферменти? Де вони утворюються?

Їжа, що надходить у травну систему, містить складні великі молекули органічних сполук, щоб вони могли потрапити в клітини кишечника та у кровоносні капіляри травні ферменти розділяють їх на менші (білки розщеплюються до амінокислот, вуглевод крохмаль — до глюкози, а жири — до гліцерину та жирних кислот). Травні ферменти через протоки або безпосередньо із залоз потрапляють у подрібнену їжу.

У хордових розрізняють великі травні залози (печінка,  підшлункова залоза, слинні залози) та дрібні залози (містяться у стінках шлунку та кишечника). У павуків травні ферменти випорскуються з хеліцерів. Слина кровосисних тварин, наприклад, п'явок, комарів, містить додатково речовини для перешкоджання згортанню крові, у деяких хижих черевоногих молюсків концентрована кислота руйнує мушлю жертви – двостулкових молюсків.

5. Наведіть приклади тварин, які живляться як фільтратори. У якому середовищі вони живуть?

Тварини – фільтратори відокремлюють їжу з потоку води (ланцетник, двостулкові молюски). Живуть у водоймах. 

6. Як відбувається механічне подрібнення їжі у різних тварин?

Механічне подрібнення їжі може здійснюватися за допомогою ротового апарату (комахи), зубів (гризуни гострими різцями, рослиноїдні копитні ссавці зрізують траву різцями, а перетирають її за допомогою плоских кутніх зубів) , щелеп, дзьобу та особливих відділів шлунка (птахи заковтують дрібні камінці для сприяння перетирання зерен та кісточок, мають м'язовий відділ шлунка з жорсткими стінками), розмочування слиною зі слинних залоз сухої їжі, при зовнішньому травленні органи подрібнення їжі не потрібні (павуки).

§ 27. РІЗНОМАНІТНІСТЬ ТРАВНИХ СИСТЕМ.

Найпримітивніша травна система, що закінчується сліпо (не має анального отвору) у плоских червів, тому 

У безхребетних тварин травна система: рот, передня кишка, середня кишка, задня кишка, анальний отвір.

У хордових тварин травна система складається з травного каналу (рот, глотка, стравохід, шлунок, кишечник, анальний отвір) та травних залоз (слинні залози, печінка, підшлункова залоза).

РОТ.

• Через ротовий отвір заходить їжа. У ротовій порожнині відкриваються протоки слинних залоз зі слиною для зволоження та початкового перетравлювання їжі та наявні зуби (щуки, дельфіни, жаби та багато інших тварин використовують зуби тільки для захоплення й утримання здобичі, а не для її подрібнення; акули і піраньї своїми гострими зубами розривають жертву; в ссавців хижаків краще розвинені ікла, у рослиноїдних — різці та кутні зуби).

ГЛОТКА.

• Із ротової порожнини їжа потрапляє у глотку, де заковтується і проходить далі по травному каналу (у риб, ланцетника глотка пронизана зябровими щілинами для випускання надмірної води від їжі).

СТРАВОХІД.

• З глотки їжа надходить у стравохід, у багатьох тварин утворюється розширення стравоходу — воло (накопичується і деякий час утримується їжа перед потраплянням у шлунок; воло є у дощового черв'яки, зерноїдних і хижих птахів; у волі бджіл нектар перетворюється на мед; у голубів стінки вола утворюють особливе «пташине молоко», яким вони годують пташенят).

ШЛУНОК.

• Зі стравоходу їжа надходить у шлунок, де відбувається її накопичення й активне перетравлення (у птахів, річкового рака шлунок двокамерний, у жуйних парнокопитних – чотирикамерний). 

КИШЕЧНИК.

• Із шлунка їжа надходить у тонкий кишечник (верхній відділ називається дванадцятипала кишка, де відбувається остаточне її розкладання під дією ферментів жовчі підшлункової залози та печінки, у нижньому відділі відбувається всмоктування поживних речовин в кров). У примітивних тварин ланцетника є тільки печінковий виріст з травними ферментами; примітивна печінка є також у багатьох безхребетних ракоподібних, павукоподібних і молюсків; у хребетних тварин у тонкий кишечник відкриваються протоки печінки і підшлункової залози з травними ферментами; павукоподібні та деякі комахи використовують позакишкове травлення (павуки та хижі личинки жуків плавунців впорскують у здобич травні ферменти через ротові органи, мухи виділяють травні ферменти на органічні залишки, їжа спочатку частково перетравлюється поза організмом, а потім рідка суміш поживних речовин надходить у травну систему, де і всмоктується).

• Неперетравлені рештки надходять спочатку в товстий кишечник, де відбувається активне поглинання води.

•  Потім неперетравлені рештки направляються в пряму кишку (у багатьох хребетних (хрящових риб, земноводних, плазунів, птахів) кишечник закінчується клоакою, яка призначена для виведення не тільки неперетравленої їжі, а й продуктів видільної системи.

АНАЛЬНИЙ ОТВІР.

• З прямої кишки неперетравлені залишки їжі виводяться назовні через анальний отвір. 

1. Чому у паразитичних стьожаків відсутня травна система?

Стьожкові черви втратили органи травлення в процесі пристосування до паразитичного способу життя, бо через зовнішні покриви тіла із кишечника хазяїна в організм паразита надходять готові поживні речовини.  

Тварини, які не мають травної системи – це  примітивні тварини (губки) та деякі паразити (стьожкові черви). 

2. Які особливості травлення у звичайної гідри?

У кишковопорожнинних тварин немає травної системи, але є кишкова порожнина (відбувається часткове перетравлення їжі), внутрішньоклітинне травлення завершує перетравлення (у травних вакуолях амебоподібних клітин), а неперетравлені залишки виводяться назовні через ротовий отвір. 

3. Як травна система рослиноїдних тварин пристосована до перетравлення рослинної їжі?

У ротовій порожнині рослиноїдних тварин розвинені кутні зуби для перетирання рослинної їжі. 

Жуйні тварини мають багатокамерний шлунок.

Більша довжина кишечника, оскільки рослинна їжа повільніше перетравлюється та всмоктується (наприклад, довжина кишечника корови у 20 разів більша, ніж довжина її тіла).

Наявний виріст товстого кишечника – сліпа кишка, де живуть симбіотичні бактерії та інфузорії, які допомагають перетравлювати целюлозу (наприклад, у гризунів, непарнокопитих, парнокопитних, зайців, кролів). 

4. Які особливості будови травної системи хижаків ви знаєте?

Добре розвинуті різці та ікла для захоплення чи розриву здобичі; відсутність сліпої кишки, менша довжина кишечника.

5. У яких тварин найскладніше побудований шлунок? З чим це пов'язано?

Найскладніше побудований шлунок жуйних парнокопитих має чотири відділи (корови, вівці, лосі, олені, жирафи). 

Спочатку зрізують траву нижніми різцями і за допомогою язика заковтують її; через стравохід їжа надходить у рубець — найбільший за об'ємом відділ шлунка (там живуть симбіонти інфузорії та бактерії і перетравлюють целюлозні оболонки рослинних клітин); далі через другий відділ шлунка – сітку і стравохід  частково перетравлена їжа повторно потрапляє в ротову порожнину для перетирання кутніми зубами; після цього їжа знову заковтується і надходить спочатку в третій відділ – книжку, а потім в останній відділ – сичуг, де виділяються травні ферменти для остаточного розкладання білків, жирів та вуглеводів.

6. Розгляньте зображення черепів деяких ссавців. Визначте, який з них належить коню, а який — бобру чи коту. Поясніть ваш вибір.

Перший – бобру, 

У бобра різці дуже великі, плоскі й гострі, вони ростуть і самозаточуються протягом усього життя тварини, такими зубами він легко відрізає кору дерев, а може й «напиляти» дров для будівництва дамби. 

третій – коню

У коня кутні зуби пристосовані для роздавлювання і перетирання трави, тому вони великі, їх поверхня плоска та складчаста.