الوحدة 2: الهضم والنقل وتبادل الغازات
Digestion, Transport, and Gas Exchange
تجربة استهلالية:
دور إنزيم الأميليز في عملية الهضم
المواد والأدوات: محلول أميليز، محلول نشا (نسبة تركيز كلٍّ منهما % 5)، أنبوبا اختبار، طبقان صغيران، قطّارتان، حمّام مائي، ملقطان، مخبار مُدرَّج، محلول يود (لوغول)، محلول بندكت، ميزان حرارة، مصدر حرارة.
إرشادات السلامة: استعمال المياه الساخنة والمصدر الحراري بحذر.
خطوات العمل:
1. أُرقِّم أنبوبي الاختبار بالرقمين (1) و (2)، ثم أُرقِّم الطبقين بالحرفين (أ) و(ب).
2. أضع في أنبوب الاختبار رقم (5mL (1 من محلول النشا، و 5mL من محلول الأميليز، ثم أضع في أنبوب الاختبار رقم (5mL (2 من محلول النشا، ثم أرجُّهما جيدًا.
3. أَمسِك كل أنبوب بملقط، ثم أضعهما في حمّام مائي درجة حرارته 37°C ، مدَّة 30 min ، واحرص أنْ تظل درجة الحرارة 37°C تقريبًا.
4. أنقل 1 mL من أنبوب الاختبار رقم (1) إلى الطبق (أ)، ثم أنقل 1 mL من أنبوب الاختبار رقم (2) إلى الطبق (ب).
5. أُجرِّب: أكشف عن وجود النشا بإضافة قطرتين من محلول اليود إلى كل طبق، ثم أُدوِّن ملاحظاتي.
6. أُلاحِظ ما حدث للون اليود في كل طبق.
7 أُجرِّب: أُضيف 1 mL من محلول البندكت الأزرق إلى كل أنبوب، واستمر في عملية التسخين.
8. أُقارِن ما يحدث في الأنبوبين بعد مرور 5 min.
التحليل والاستنتاج:
1. أتوقَّع سبب وضع الأنابيب في حمّام مائي درجة حرارته 37°C.
2. أستنتج: علامَ يدل اختفاء النشا من الأنبوب الأول؟
3. أُصنِّف الطبقين إلى طبق حدث فيه هضم، وطبق لم يحدث فيه هضم.
4. أُفسِّر سبب تكوُّن راسب أحمر برتقالي في أحد الأنبوبين.
5. أتوقَّع سبب استخدام الأنبوب الثاني.
التحليل والاستنتاج:
1 - أتوقَّع : لأن درجة الحرارة المثلى لعمل إنزيم الأميليز هي درجة حرارة الجسم وهي .37°C
2- استنتج: يدل ذلك على تحول النشا إلى سكريات ثنائية .
3 - أُصنف الطبق (أ)حدث فيه هضم ، بينما الطبق (ب) لم يحدث فيه هضم.
4 - أُفسر يدل ذلك على تحول النشا إلى سكر غلوكوز، حيث يعطي كاشف بندكت مع السكريات الأحادية راسبا أحمرا.
5 - أتوقَّع. تم استخدامه كتجربة ضابطة للمقارنة والتأكد من أن عملية الهضم حدثت بفعل إنزيم الأميليز .
الجهاز الهضمي: التركيب والوظيفة
D i g e s t i v e S y s t e m : S t r u c t u r e and F u n c t i o n
الهضم على طول القناة الهضمية
Digestion in the Digestive Tract
- يتكوَّن الجهاز الهضمي من القناة الهضمية، والغُدد المُلحَقة بها.
- تضم القناة الهضمية الفم، والبلعوم، والمريء، والمعدة، والأمعاء الدقيقة، والأمعاء الغليظة، وفتحة الشرج.
- في حين تضم الغُدد المُلحَقة الغُدد اللعابية، والكبد، والحوصلة الصفراوية، والبنكرياس، انظر الشكل الآتي:
الهضم في الفم Digestion in the Mouth
- تعمل القواطع والأنياب والضواحك على تقطيع الطعام وتمزيقه، وتطحن الأضراس الطعام، في حين يُحرِّك اللسان الطعام؛ لخلطه باللعاب، وترطيبه.
- يوجد في الفم ثلاثة أزواج رئيسة من الغُدد اللعابية، أنظر الشكل الآتـي.
- تُفرِز الغُدد اللعابية إنزيم ألفا أميليز α Amylase الذي ينتقل مع الغذاء إلى المعدة حيث يستمر تأثيره فيها ساعات عِدَّة؛ إذ يعمل على تحليل الكربوهيدرات المُعقَّدة التركيب (مثل النشا)، وتحويلها إلى سكريات بسيطة التركيب.
- وحين يصل الطعام إلى البلعوم Pharynx ؛ وهو أنبوب عضلي يمر خلاله الغذاء إلى المريء Esophagus ، يعمل لسان المزمار الموجود أعلى الحنجرة على تنظيم دخول الهواء في القصبة الهوائية، والطعام في المريء؛ إذ يُغلِق لسان المزمار القصبة الهوائية سريعًا في أثناء عملية البلع؛ ما يمنع دخول الطعام في القصبة الهوائية، ثم يعود لسان المزمار إلى وضعه الطبيعي عند التنفُّس.
- يدفع المريء الطعام إلى المعدة بفعل الحركة الدودية Peristalsis ؛ وهي موجة من الانقباضات المتتالية للعضلات الملساء في جدار المريء، التي تستمر على طول القناة الهضمية.
- تُوفِّر الحركة الدودية القوة اللازمة لدفع الطعام نحو المعدة، انظر الشكل الآتي.
- وبعد أنْ يصل الطعام إلى المعدة تُغلَق العضلة العاصرة الفؤادية Cardiac Sphincter Muscle ؛ وهي عضلة على شكل حلقة تتحكَّم في انتقال الطعام من المريء إلى المعدة، وتمنع ارتداده.
- وفي حال حدث خلل في عمل العضلة العاصرة الفؤادية، فإنَّ الشخص قد يعاني حالةً تُسمّى الارتداد المريئي؛ فيشعر بحرقة شديدة، انظر الشكل الآتي:
| الارتداد المريئي | |
| شخص طبيعي | شخص يعاني ارتدادًا مريئيًّا |
 |
 |
أتحقَّق: أُوضِّح المقصود بالحركة الدودية.
- هي موجة من الانقباضات المتتالية للعضلات الملساء في جدار المريء، التي تستمر على طول القناة الهضمية.
الهضم في المعدة Digestion in Stomach
- يحدث مزيد من تقطيع الطعام والمزج بالعصارة الهاضمة نتيجة الانقباضات المتتالية للعضلات الملساء في جدار المعدة.
- إذ تحتوي الطبقة المُبطِّنة للمعدة على ملايين الغُدد الصغيرة، التي يُفرِز بعضها إنزيم الببسين الذي يعمل على هضم البروتينات.
- ويُفرِز بعض آخر حمض الهيدروكلوريك HCl الذي يُوفِّر الرقم الهيدروجيني الأمثل لنشاط إنزيم الببسين (2 - pH = 1.5)، ويُسهِم في قتل الجراثيم التي تدخل مع الطعام.
- وتُفرِز غُدد أُخرى مادة مخاطية تُبطِّن جدار المعدة؛ لمنع تأثير العصارة الهاضمة في المعدة.
- في أثناء استمرار عملية الهضم في المعدة يتكوَّن تدريجيًّا سائل كثيف القوام يُسمّى الكيموس Chyme.
- وبعد مدَّة تتراوح بين ساعة وخمس ساعات يتحرَّك الكيموس نحو الأمعاء الدقيقة، فيفتح الصمام البوابي Pyloric Valve الذي يقع بين المعدة والأمعاء الدقيقة، ويبدأ الكيموس بالتدفُّق إليها.
أفكّر: لماذا يُعطى المريض هرمون الإنسولين (يتكوَّن من بروتين) في صورة حُقَن لا أقراص؟
- لأنه هرمون ببتيدي يهضم في المعدة فيتغير تركيبه الكيميائي ويبطل مفعوله.
أبحث: يعيش في أمعاء الإنسان أنواع مختلفة من البكتيريا، منها ما هو ضارٌّ بالإنسان، ومنها ما هو نافع له Probiotics ، مثل: العصيات اللبنية Lactobacillus ، وبكتيريا البفيدو Bifidobacterium، ابحث في مصادر المعرفة المناسبة عن أهمية بكتيريا الأمعاء النافعة للجسم، ثم أكتب تقريرًا عن ذلك، ثم أقرأه أمام زملائي في الصف.
- فوائد البكتيريا النافعة:
تعد البكتيريا الجيدة بنسب الطبيعية جيدة لصحة الجسم، حيث أنها تعمل على الآتي:
•تساعد في عملية التمثيل الغذائي، وبالتالي تساهم في حرق الدهون في الدم وإنقاص الوزن.
• تمنع انتشار ونمو الفطريات في الرحم والفم وفي الأمعاء الدقيقة.
•تعمل على دعم عمل الكبد من خلال التخلص من الفضلات وطرد السموم من الجسم.
•تحفز الجهاز المناعي من خلال زيادة عدد الخلايا المناعية بالجسم .
•تحسن من صحة الجهاز الهضمي، والتخلص من الحموضة المزعجة، وعسر الهضم.
•تحمي من خطر الإصابة بسرطان القولون والمستقيم .
الهضم في الأمعاء الدقيقة Digestion in Small Intestine
- تتألَّف الأمعاء الدقيقة Small Intestine من ثلاثة أجزاء، هي: الاثنا عشر، والصائم، واللفائفي، أنظر الشكل الآتي:
- تعتمد عملية الهضم في الأمعاء الدقيقة على إفراز إنزيمات هاضمة من بطانة الأمعاء الدقيقة لهضم الكربوهيدرات والبروتينات والدهون، وعلى إفرازات كلٍّ من الكبد، والبنكرياس، والحوصلة الصفراوية.
- تحدث في الأمعاء الدقيقة معظم عمليات هضم الطعام وامتصاصه.
- ويستقبل الاثنا عشر؛ وهو أول جزء من الأمعاء الدقيقة، الكيموس من المعدة، إضافةً إلى العصارات الهاضمة من البنكرياس، والكبد، والحوصلة الصفراوية.انظر الشكل الآتي:
البنكرياس Pancreas
- غُدَّة تُفرِز إنزيمات تستكمل هضم الكربوهيدرات، مثل: الأميليز البنكرياسي، والمالتيز.
- وهي تُفرِز أيضًا إنزيمات تستكمل هضم البروتينات، مثل: إنزيم التربسين، وإنزيم اللايبيز الذي يعمل على هضم الدهون. وكذلك تُفرِز بيكربونات الصوديوم القاعدية التي تعمل على معادلة حموضة المعدة.
الكبد والحوصلة الصفراوية Liver and Gallbladder
- الكبد هو أكبر أعضاء الجسم، وله وظائف عديدة، منها:
أ) إزالة السموم التي تدخل مع الغذاء والعقاقير والأدوية قبل توزيعها على خلايا الجسم.
ب) إنتاج العصارة الصفراوية التي تُخزَّن في الحوصلة الصفراوية لحين وصول طعام دهني إلى الأمعاء الدقيقة.
- عند تدفُّق العصارة الصفراوية إلى الاثني عشر، فإنَّها تُفتِّت الدهون إلى قطرات صغيرة، في ما يُعرَف باستحلاب الدهون ؛Fat Emulsification ما يزيد من مساحة سطح عمل إنزيم اللايبيز الذي يعمل على هضم الدهون في الأمعاء الدقيقة، أنظر الشكل الآتي:
سؤال: ما دور إفرازات الكبد، والبنكرياس، والحوصلة الصفراوية في عملية الهضم؟
- الكبد : إنتاج العصارة الصفراوية التي تعمل على تفتيت الدهون وتحويلها إلى مستحلب لزيادة كفاءة عمل الإنزيمات عليها.
البنكرياس: إفراز إنزيمات تستكمل هضم الكربوهيدرات والبروتينات والدهون، كما تفرز بيكربونات الصوديوم القاعدية التي تعمل على معادلة الحموضة القادمة من المعدة.
الحوصلة الصفراوية: تختزن العصارة الصفراوية لحين وصول طعام دهني إلى الأمعاء الدقيقة.
أبحث: يُعَدُّ الكبد أكبر عضو داخلي في جسم الإنسان، ويُسمّى أحيانًا المصنع الحيوي في الجسم. ابحث في مصادر المعرفة المناسبة عن التركيب الدقيق للكبد ووظائفه في جسم الإنسان، ثم أكتب تقريرًا عن ذلك، ثم أقرأه أمام زملائي في الصف.
- يقسم الكبد تشريحياً إلى جزءين يسميان بالفص، ويبلغ حجم الفص الأيمن على التقريب ستة أضعاف حجم الفص الأيسر. ويفصل ما بين الفصين الأيسر والأيمن للكبد نسيج ليفي يعرف با الرباط المنجلي.
- ويمكن تقسيم الفص الأيمن الكبير إلى فصوص أصغر تسمى بالفص الأيمن الكبير الأساسي، والفص المربع، والفص المذيل، والتي يمكن رؤيتها من الجانب السفلي أو العلوي للكبد.
- يصنع الكبد الكثير من البروتينات بغرض نقل المواد إلى مجرى تيار الدم.
- وثمة بروتين خاص من بروتينات الكبد يسمى البروتين الدهني (الليبوبروتين) عالي الكثافة، وقد ثبت مرارًا من خلال اختبارات فحص الدم أن النسبة العالية منه تفيد في تقليل خطر الإصابة بأمراض القلب. ذلك لأن البروتين الدهني (الليبوبروتين) عالي الكثافة يطرد الكوليسترول خارج جدران الأوعية الدموية، لتعود إلى الكبد من أجل إخراجها. كما يقوم الكبد في تكوين الأمونيا في الجسد نتيجة لتكسير البروتين، ثم تحويلها إلى يوريا التي يتم طردها عبر الكلى.
أفكّر: كيف تُسهِم عملية تفتيت الدهون إلى قطرات في زيادة كفاءة عمل الإنزيمات المسؤولة عن ذلك؟
- تشكل سطوح القطرات الناتجة عن عملية التفتيت سطوحا إضافية؛ ما يزيد من مساحة السطح الكلية المعرضة لعمل الإنزيمات.
أتحقَّق: أُوضِّح أهمية كلٍّ ممّا يأتي في عملية الهضم بالأمعاء الدقيقة:
أ . العصارة الصفراوية.
ب. الإنزيمات المُفرَزة من البنكرياس.
أ- العصارة الصفراوية: تعمل على تفتيت الدهون وتحويلها إلى مستحلب لزيادة مساحة سطح عمل الإنزيمات عليها.
ب- الإنزيمات المفرزة من البنكرياس: تستكمل هضم الكربوهيدرات والبروتينات والدهون، كما تفرز بيكربونات الصوديوم القاعدية التي تعمل على معادلة الحموضة القادمة من المعدة.
ابحث: يعاني بعض الأشخاص مشكلات صحية بسبب انسداد الحوصلة الصفراوية أو قناتها. أبحث في مصادر المعرفة المناسبة عن أعراض الإصابة بذلك، وتعديل نظام الغذاء ومُكوِّناته
لهؤلاء الأشخاص، ثم أكتب تقريرًا عن ذلك، ثم أقرأه أمام زملائي في الصف.
.تحول لون الجلد إلى الأصفر وتسمى هذه الحالة اليرقان وتكون نتيجة لإعادة طرح مخلفات البيليروبين في الدم•
.الألم في البطن، وخاصة في المنطقة اليمنى العلوية منه .
•التعرق الليلي، والإصابة بالحمى.
•التعب وفقدان الطاقة لعمل أي شيء .
•فقدان الوزن الناتج عن فقدان واضح في الشهية.
التعديل على وجبات الأشخاص المصابين
• عدم الإكثار من تناول الدهون. تجنب الأطعمة الغنية بالدهون، والأطعمة المقلية والدهنية، والصلصات الدسمة، اختيار الأطعمة الخالية من الدهون أو قليلة الدهون، زيادة كمية الألياف الغذائية تدريجيا، تناول وجبات أصغر على فترات أقل.
نشاط محاكاة استحلاب الدهون
المواد والأدوات: أنبوبا اختبار، 10 mL من الماء، 2 mL من زيت الزيتون، 3 mL من سائل غسيل الصحون.
إرشادات السلامة:
الحذر من انسكاب الزيت على الملابس، أو على الأرض.
ملحوظة: سائل غسيل الصحون مادة صابونية لها تأثير يُشبِه تأثير العصارة الصفراوية.
خطوات العمل:
1. أُجرِّب: أضع 5 mL من الماء، و 4 قطرات من الزيت في كلا الأنبوبين.
2. أُضيف 3 mL من سائل غسيل الصحون إلى أحد الأنبوبين.
3. أرجُّ محتويات كل أنبوب جيدًا، ثم أُدوِّن ملاحظاتي.
4. أُلاحِظ مظهر (شكل) المحتويات السائلة في كل أنبوب.
التحليل والاستنتاج:
1.أُقارِن بين شكل المحتويات السائلة في الأنبوبين.
2.أستنتج وجه التشابه بين تأثير سائل غسيل الصحون في الدهون، وتأثير العصارة الصفراوية فيها كما درستها.
3. أتواصل: أُناقِش زملائي في النتائج التي توصّلت إليها.
التحليل والاستنتاج:
1. أقارن في الأنبوب الذي أضفنا إليه سائل غسيل الصحون تفتتت الدهون إلى قطرات صغيرة، بينما في الأنبوب الذي لم يضاف له سائل غسيل الصحون بقي الزيت كتلة متماسكة.
2. أستنتج تعمل العصارة الصفراوية على تفتيت الدهون واستحلابها فتحولها إلى قطرات صغيرة وهذا ما يشبه تأثير سائل غسيل الصحون الذي لاحظناه على الدهون .
الامتصاص والإخراج Absorption and Defecation
- بعد استكمال هضم الطعام تحدث عملية امتصاص المواد المغذية والماء؛ إذ ينتقل معظمها من جدران الأمعاء الدقيقة إلى الدم، ومنه إلى الخلايا في مختلف أنحاء الجسم.
امتصاص الطعام في الأمعاء الدقيقة Absorption in Small Intestine
- يتلاءم تركيب جدران الأمعاء مع وظيفة الامتصاص؛ إذ تتكوَّن بطانة الأمعاء الدقيقة من انثناءات إصبعية الشكل تُسمّى الخملات المعوية Villi ؛ ما يزيد من مساحة سطح الامتصاص في الأمعاء الدقيقة.
- وتحاط كل خملة بشبكات كثيرة من الشعيرات الدموية، والشعيرات اللمفية Lymphatic Capillaries. تعمل التراكيب السابقة مجتمعة على زيادة كمية المواد التي يمتصها الجسم، ونقلها إلى الدم، ثم إلى جميع الخلايا للاستفادة منها، انظر الشكل الآتي.
الامتصاص والإخراج في الأمعاء الغليظة
Absorption and Defecation in Large Intestine
- تتكوَّن الأمعاء الغليظة Large Intestine من الزائدة الدودية، والقولون، والمستقيم، وتنتهي بفتحة الشرج، أنظر الشكل الآتي.
- تعمل الحركة الدودية الناتجة من انقباضات العضلات الملساء في جدار الأمعاء الدقيقة على دفع بقايا الطعام غير المهضوم إلى القولون، فيُمتَص الماء وبعض الأملاح المعدنية والفيتامينات، ثم تُطرَح الفضلات الصُّلْبة التي تصل المستقيم عن طريق فتحة الشرج.
أبحث: يعتقد بعض الأشخاص أنَّ معظم امتصاص الماء يكون عن طريق جدران الأمعاء الغليظة. أبحث في مصادر المعرفة المناسبة عن نسبة ما يُمتَص من ماء في كلٍّ من الأمعاء الدقيقة، والأمعاء الغليظة، مُعزِّزًا إجابتي بتوثيق المصادر التي بحثْتُ فيها.
- يمتص حوالي 80 ٪ من في محتويات الأمعاء الدقيقة، وهذا يشمل الماء في الطعام والشراب بالإضافة إلى الماء في جميع الإفرازات التي أضيفت عند تحركها من الفم إلى الأمعاء الدقيقة. يصل ما يمتص من الماء كل يوم إلى ما بين 5–10 لترات. يتم امتصاص 0.3 - 0.5 لتر أخرى من الماء المتبقية عبر الأمعاء الغليظة.
أتحقَّق: أُقارِن بين الأمعاء الدقيقة والأمعاء الغليظة من حيث المواد التي تُمتَص في كلٍّ منها.
الأمعاء الدقيقة: تمتص الماء والغذاء المهضوم مثل الغلوكوز والحموض الأمينية وبعض الأملاح المعدنية وبعض الفيتامينات.
الأمعاء الغليظة: تمتص الماء وبعض الأملاح المعدنية وبعض الفيتامينات.
.