ખોરાક તમામ જીવંત સજીવોની મૂળભૂત જરૂરિયાતોમાંની એક છે. અમારા ખોરાકના મુખ્ય ઘટકો કાર્બોદિત પદાર્થો, પ્રોટીન અને ચરબી છે. વિટામિન અને ખનિજ પણ ઓછી માત્રામાં જરૂરી છે. ખોરાક ઊર્જા અને વૃદ્ધિ અને પેશીઓની સમારકામ માટે કાર્બનિક પદાર્થો પૂરા પાડે છે. આપણે લેતું પાણી, ચયાપચયની પ્રક્રિયાઓમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે અને શરીરના નિર્જલીકરણને પણ અટકાવે છે. ખોરાકમાંના બાયોમેક્રોમોલેક્યુલ્સનો ઉપયોગ આપણા શરીર દ્વારા તેમની મૂળ સ્વરૂપમાં થઈ શકતો નથી. તેમને તોડવા અને પાચન તંત્રમાં સરળ પદાર્થોમાં રૂપાંતરિત કરવા પડે છે. જટિલ ખોરાક પદાર્થોને સરળ શોષી શકાય તેવા સ્વરૂપોમાં રૂપાંતરિત કરવાની આ પ્રક્રિયાને પાચન કહેવામાં આવે છે અને તે આપણા પાચન તંત્ર દ્વારા યાંત્રિક અને જૈવરાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા કરવામાં આવે છે. માનવ પાચન તંત્રનું સામાન્ય સંગઠન આકૃતિ 16.1 માં બતાવવામાં આવ્યું છે.

16.1 પાચન તંત્ર

માનવ પાચન તંત્રમાં આહારનળી અને સંકળાયેલ ગ્રંથિઓનો સમાવેશ થાય છે.

16.1.1 આહારનળી

આહારનળી એક અગ્ર ખુલ્લા ભાગ - મુખથી શરૂ થાય છે, અને તે પાછળના ભાગમાં ગુદા દ્વારા બહાર ખુલે છે. મુખ બુકલ કેવિટી અથવા મૌખિક કુહાડી તરફ દોરી જાય છે. મૌખિક કુહાડીમાં ઘણા દાંત અને સ્નાયુમય જીભ હોય છે. દરેક દાંત જડબાના હાડકાના સોકેટમાં જડિત હોય છે (આકૃતિ 16.2). આ પ્રકારના જોડાણને થીકોડોન્ટ કહેવામાં આવે છે. માનવ સહિતના મોટાભાગના સસ્તન પ્રાણીઓ તેમના જીવન દરમિયાન દાંતના બે સેટ બનાવે છે, અસ્થાયી દૂધના દાંત અથવા પતનશીલ દાંતનો એક સેટ કાયમી અથવા પુખ્ત દાંતના સેટ દ્વારા બદલવામાં આવે છે. આ પ્રકારના દંતાવલિને ડિફાયોડોન્ટ કહેવામાં આવે છે. એક પુખ્ત માનવમાં 32 કાયમી દાંત હોય છે જે ચાર અલગ-અલગ પ્રકારના હોય છે (હેટેરોડોન્ટ દંતાવલિ), એટલે કે, કર્તનક (I), રદનક (C), પૂર્વચર્વણક (PM) અને ચર્વણક (M). દરેક અર્ધા ઉપરના અને નીચલા જડબામાં દાંતની ગોઠવણી I, C, PM, M ક્રમમાં દંત સૂત્ર દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે જે માનવમાં . દાંતની સખત ચાવવાની સપાટી, જે એનામલથી બનેલી છે, ખોરાકના ચાવવામાં મદદ કરે છે. જીભ એક મુક્ત રીતે ફરતું સ્નાયુમય અંગ છે જે ફ્રેન્યુલમ દ્વારા મૌખિક કુહાડીના તળિયા સાથે જોડાયેલું છે. જીભની ઉપરની સપાટી પર નાના પ્રક્ષેપ હોય છે જેને પેપિલે કહેવામાં આવે છે, જેમાંથી કેટલાક સ્વાદ કલિકા ધરાવે છે.

મૌખિક કુહાડી એક ટૂંકા ગળામાં ખુલે છે જે ખોરાક અને હવા માટે સામાન્ય માર્ગ તરીકે કામ કરે છે. અન્નનળી અને શ્વાસનળી (વિન્ડ પાઇપ) ગળામાં ખુલે છે. એપિગ્લોટિસ નામનું કાર્ટિલેજિનસ ફ્લેપ ગળવાના સમયે ગ્લોટિસ - વિન્ડ પાઇપનું ખુલવું - માં ખોરાકના પ્રવેશને અટકાવે છે. અન્નનળી એક પાતળી, લાંબી નળી છે જે પાછળના ભાગમાં ગરદન, છાતી અને ડાયાફ્રામમાંથી પસાર થઈને વિસ્તરે છે અને ‘J’ આકારની થેલી જેવી રચના જેને પેટ કહેવામાં આવે છે ત્યાં દોરી જાય છે. એક સ્નાયુમય સ્ફિંક્ટર (ગેસ્ટ્રો-ઇસોફેજિયલ) પેટમાં અન્નનળીના ખુલવાને નિયંત્રિત કરે છે. પેટ, ઉદર કુહાડીના ઉપરના ડાબા ભાગમાં સ્થિત છે, તેના ચાર મુખ્ય ભાગો છે - એક કાર્ડિયક ભાગ જેમાં અન્નનળી ખુલે છે, એક ફંડિક પ્રદેશ, શરીર (મુખ્ય કેન્દ્રીય પ્રદેશ) અને એક પાયલોરિક ભાગ જે નાના આંતરડાના પ્રથમ ભાગમાં ખુલે છે (આકૃતિ 16.3). નાના આંતરડાને ત્રણ પ્રદેશોમાં અલગ પાડી શકાય છે, એક ‘C’ આકારનું ડ્યુઓડેનમ, એક લાંબું કુંડાળું મધ્યમ ભાગ જેજ્યુનમ અને એક ખૂબ જ કુંડાળું ઇલિયમ. ડ્યુઓડેનમમાં પેટનું ખુલવું પાયલોરિક સ્ફિંક્ટર દ્વારા સુરક્ષિત હોય છે. ઇલિયમ મોટા આંતરડામાં ખુલે છે. તેમાં સીકમ, કોલોન અને મલાશયનો સમાવેશ થાય છે. સીકમ એક નાનો અંધ થેલો છે જે કેટલાક સહજીવી સૂક્ષ્મ જીવોને યજમાની આપે છે. એક સાંકડી આંગળી જેવી નળીનો પ્રક્ષેપ, વર્મિફોર્મ એપેન્ડિક્સ જે એક અવશેષ અંગ છે, સીકમમાંથી ઉદ્ભવે છે. સીકમ કોલોનમાં ખુલે છે. કોલોનને ચાર ભાગોમાં વહેંચવામાં આવ્યો છે - એક ચડતો, એક આડો, ઉતરતો ભાગ અને એક સિગ્મોઇડ કોલોન. ઉતરતો ભાગ મલાશયમાં ખુલે છે જે ગુદા દ્વારા બહાર ખુલે છે.

અન્નનળીથી મલાશય સુધીની આહારનળીની દિવાલમાં ચાર સ્તરો હોય છે (આકૃતિ 16.4) એટલે કે સેરોસા, મસ્ક્યુલેરિસ, સબ-મ્યુકોસા અને મ્યુકોસા. સેરોસા સૌથી બહારનું સ્તર છે અને તે કેટલાક જોડાણ પેશીઓ સાથેની પાતળી મેસોથેલિયમ (આંતરિક અંગોનું એપિથેલિયમ) થી બનેલું છે. મસ્ક્યુલેરિસ સરળ સ્નાયુઓ દ્વારા રચાય છે જે સામાન્ય રીતે એક આંતરિક વર્તુળાકાર અને બાહ્ય લંબચોરસ સ્તરમાં ગોઠવવામાં આવે છે. કેટલાક પ્રદેશોમાં ત્રાંસા સ્નાયુ સ્તર હાજર હોઈ શકે છે. સબમ્યુકોસલ સ્તર ઢીલા જોડાણ પેશીઓથી રચાય છે જેમાં ચેતા, રક્ત અને લસિકા વાહિનીઓ હોય છે. ડ્યુઓડેનમમાં, ગ્રંથિઓ પણ સબ-મ્યુકોસામાં હાજર હોય છે. આહારનળીના લ્યુમનને અસ્તર કરતું સૌથી અંદરનું સ્તર મ્યુકોસા છે. આ સ્તર પેટમાં અનિયમિત ગડી (રુગે) અને નાના આંતરડામાં નાના આંગળી જેવા ગડી જેને વિલી કહેવામાં આવે છે તે બનાવે છે (આકૃતિ 16.5). વિલીને અસ્તર કરતા કોષો અસંખ્ય સૂક્ષ્મ પ્રક્ષેપ ઉત્પન્ન કરે છે જેને માઇક્રોવિલી કહેવામાં આવે છે જે બ્રશ બોર્ડરનો દેખાવ આપે છે. આ સુધારાઓથી સપાટીનું ક્ષેત્રફળ અતિશય વધી જાય છે. વિલી કેપિલરીઓના નેટવર્ક અને લેક્ટિલ નામની એક મોટી લસિકા વાહિની દ્વારા સપ્લાય કરવામાં આવે છે. મ્યુકોસલ એપિથેલિયમમાં ગોબલેટ કોષો હોય છે જે મ્યુકસ સ્ત્રાવ કરે છે જે લુબ્રિકેશનમાં મદદ કરે છે. મ્યુકોસા પેટમાં ગ્રંથિઓ (ગેસ્ટ્રિક ગ્રંથિઓ) અને આંતરડામાં વિલીના પાયા વચ્ચે ક્રિપ્ટ્સ (લીબરકુહનની ક્રિપ્ટ્સ) પણ બનાવે છે. આહારનળીના વિવિધ ભાગોમાં તમામ ચાર સ્તરોમાં ફેરફારો દેખાય છે.

16.1.2 પાચક ગ્રંથિઓ

આહારનળી સાથે સંકળાયેલ પાચક ગ્રંથિઓમાં લાળ ગ્રંથિઓ, યકૃત અને સ્વાદુપિંડનો સમાવેશ થાય છે.

લાળ મુખ્યત્વે ત્રણ જોડ લાળ ગ્રંથિઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, પેરોટિડ્સ (ગાલ), સબ મેક્સિલરી/સબ-મેન્ડિબ્યુલર (નીચલું જડબું) અને સબ- લિંગુઅલ્સ (જીભની નીચે). આ ગ્રંથિઓ બુકલ કેવિટીની બહાર જ સ્થિત છે જે બુકલ કેવિટીમાં લાળ રસ સ્ત્રાવ કરે છે.

યકૃત શરીરની સૌથી મોટી ગ્રંથિ છે જે પુખ્ત માનવમાં લગભગ 1.2 થી 1.5 કિલો વજનની હોય છે. તે ઉદર કુહાડીમાં, ડાયાફ્રામની નીચે જ સ્થિત છે અને તેના બે લોબ હોય છે. હેપેટિક લોબ્યુલ્સ યકૃતની રચનાત્મક અને કાર્યાત્મક એકમો છે જેમાં હેપેટિક કોષો કોર્ડ્સના રૂપમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. દરેક લોબ્યુલ એક પાતળા કનેક્ટિવ ટિશ્યુ શીથ દ્વારા આવરિત હોય છે જેને ગ્લિસનનું કેપ્સ્યુલ કહેવામાં આવે છે. હેપેટિક કોષો દ્વારા સ્ત્રાવિત પિત્ત હેપેટિક નલિકાઓમાંથી પસાર થાય છે અને પિત્તાશય નામના પાતળા સ્નાયુમય થેલામાં સંગ્રહિત અને સાંદ્ર થાય છે. પિત્તાશયની નળી (સિસ્ટિક ડક્ટ) યકૃતમાંથી હેપેટિક ડક્ટ સાથે મળીને સામાન્ય પિત્ત નળી બનાવે છે (આકૃતિ 16.6). પિત્ત નળી અને સ્વાદુપિંડની નળી એકસાથે ડ્યુઓડેનમમાં સામાન્ય હેપેટો-પેન્ક્રિએટિક ડક્ટ તરીકે ખુલે છે જે સ્ફિંક્ટર ઓફ ઓડી નામના સ્ફિંક્ટર દ્વારા સુરક્ષિત હોય છે.

સ્વાદુપિંડ એક સંયુક્ત (બાહ્યસ્ત્રાવી અને અંતઃસ્ત્રાવી બંને) લંબાયેલું અંગ છે જે ‘C’ આકારના ડ્યુઓડેનમની અંગૂઠા વચ્ચે સ્થિત છે. બાહ્યસ્ત્રાવી ભાગ એન્ઝાઇમ ધરાવતો ક્ષારીય સ્વાદુપિંડ રસ સ્ત્રાવ કરે છે અને અંતઃસ્ત્રાવી ભાગ હોર્મોન, ઇન્સ્યુલિન અને ગ્લુકાગોન સ્ત્રાવ કરે છે. પાચનની પ્રક્રિયા યાંત્રિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા પૂર્ણ થાય છે.

બુકલ કેવિટી બે મુખ્ય કાર્યો કરે છે, ખોરાકનું ચાવવું અને ગળવાની સુવિધા. દાંત અને જીભ લાળની મદદથી ખોરાકને સંપૂર્ણપણે ચાવે છે અને મિશ્રિત કરે છે. લાળમાં રહેલું મ્યુકસ ચાવેલા ખોરાકના કણોને બોલસમાં લુબ્રિકેટ કરવામાં અને ચોંટી રહેવામાં મદદ કરે છે. બોલસ પછી ગળવાથી ગળામાં અને પછી અન્નનળીમાં પહોંચાડવામાં આવે છે. બોલસ પછી પેરિસ્ટલસિસ નામના સ્નાયુ સંકોચનની સતત તરંગો દ્વારા અન્નનળીમાંથી નીચે પસાર થાય છે. ગેસ્ટ્રો-ઇસોફેજિયલ સ્ફિંક્ટર પેટમાં ખોરાકના પ્રવેશને નિયંત્રિત કરે છે. મૌખિક કુહાડીમાં સ્ત્રાવિત લાળમાં ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ અને એન્ઝાઇમ્સ, લાળ એમાયલેઝ અને લાયસોઝાઇમ હોય છે. પાચનની રાસાયણિક પ્રક્રિયા કાર્બોદિત પદાર્થોને વિભાજિત કરતા એન્ઝાઇમ, લાળ એમાયલેઝની હાઇડ્રોલિટિક ક્રિયા દ્વારા મૌખિક કુહાડીમાં શરૂ થાય છે. આ એન્ઝાઇમ (ઑપ્ટિમમ pH 6.8) દ્વારા અહીં લગભગ 30 ટકા સ્ટાર્ચને ડાયસેકેરાઇડ - માલ્ટોઝમાં હાઇડ્રોલાઇઝ કરવામાં આવે છે. લાળમાં હાજર લાયસોઝાઇમ એન્ટીબેક્ટેરિયલ એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે જે ચેપને અટકાવે છે. લાળ એમાયલેઝ

પેટના મ્યુકોસામાં ગેસ્ટ્રિક ગ્રંથિઓ હોય છે. ગેસ્ટ્રિક ગ્રંથિઓમાં ત્રણ મુખ્ય પ્રકારના કોષો હોય છે એટલે કે (i) મ્યુકસ ગરદનના કોષો જે મ્યુકસ સ્ત્રાવ કરે છે; (ii) પેપ્ટિક અથવા મુખ્ય કોષો જે પ્રોએન્ઝાઇમ પેપ્સિનોજન સ્ત્રાવ કરે છે; અને (iii) પેરિએટલ અથવા ઓક્સિન્ટિક કોષો જે HCl અને આંતરિક પરિબળ સ્ત્રાવ કરે છે (વિટામિન B12 ના શોષણ માટે જરૂરી પરિબળ).

પેટ 4-5 કલાક માટે ખોરાક સંગ્રહિત કરે છે. ખોરાક તેની સ્નાયુમય દિવાલની ચર્નિંગ હિલચાલ દ્વારા પેટના એસિડિક ગેસ્ટ્રિક રસ સાથે સંપૂર્ણપણે મિશ્રિત થાય છે અને તેને કાયમ કહેવામાં આવે છે. પ્રોએન્ઝાઇમ પેપ્સિનોજન, હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડના સંપર્કમાં આવતા સક્રિય એન્ઝાઇમ પેપ્સિનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે પેટનું પ્રોટીઓલિટિક એન્ઝાઇમ છે. પેપ્સિન પ્રોટીનને પ્રોટીઓસ અને પેપ્ટોન્સ (પેપ્ટાઇડ્સ) માં રૂપાંતરિત કરે છે. ગેસ્ટ્રિક રસમાં હાજર મ્યુકસ અને બાયકાર્બોનેટ્સ લુબ્રિકેશનમાં અને અત્યંત સાંદ્ર હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ દ્વારા મ્યુકોસલ એપિથેલિયમના ઉત્તેજના થવાથી રક્ષણમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. HCl એસિડિક pH (pH 1.8) પૂરો પાડે છે જે પેપ્સિન માટે શ્રેષ્ઠ છે. રેનિન એ પેટના રસમાં જોવા મળતું પ્રોટીઓલિટિક એન્ઝાઇમ છે જે શિશુઓમાં દૂધના પ્રોટીનના પાચનમાં મદદ કરે છે. ગેસ્ટ્રિક ગ્રંથિઓ દ્વારા લિપેસની ઓછી માત્રા પણ સ્ત્રાવિત થાય છે.

નાના આંતરડાના મસ્ક્યુલેરિસ સ્તર દ્વારા વિવિધ પ્રકારની હિલચાલ ઉત્પન્ન થાય છે. આ હિલચાલો આંતરડામાં વિવિધ સ્ત્રાવો સાથે ખોરાકના સંપૂર્ણ મિશ્રણમાં મદદ કરે છે અને ત્યારબાદ પાચનને સુવિધાજનક બનાવે છે. પિત્ત, સ્વાદુપિંડ રસ અને આંતરડાનો રસ નાના આંતરડામાં મુક્ત થતા સ્ત્રાવો છે. સ્વાદુપિંડ રસ અને પિત્ત હેપેટો-પેન્ક્રિએટિક ડક્ટ દ્વારા મુક્ત થાય છે. સ્વાદુપિંડ રસમાં નિષ્ક્રિય એન્ઝાઇમ્સ હોય છે - ટ્રિપ્સિનોજન, કાઇમોટ્રિપ્સિનોજન, પ્રોકાર્બોક્સિપેપ્ટિડેસ, એમાયલેસ, લિપેસ અને ન્યુક્લિએસ. ટ્રિપ્સિનોજન એક એન્ઝાઇમ, એન્ટેરોકાઇનેઝ દ્વારા સક્રિય ટ્રિપ્સિનમાં સક્રિય થાય છે, જે આંતરડાના મ્યુકોસા દ્વારા સ્ત્રાવિત થાય છે, જે બદલામાં સ્વાદુપિંડ રસમાંના અન્ય એન્ઝાઇમ્સને સક્રિય કરે છે. ડ્યુઓડેનમમાં મુક્ત થતા પિત્તમાં પિત્ત રંજકદ્રવ્યો (બિલિરુબિન અને બિલિ-વર્ડિન), પિત્ત ક્ષાર, કોલેસ્ટેરોલ અને ફોસ્ફોલિપિડ્સ હોય છે પરંતુ એન્ઝાઇમ્સ હોતા નથી. પિત્ત ચરબીના ઇમલ્સિફિકેશનમાં મદદ કરે છે, એટલે કે, ચરબીને ખૂબ જ નાના માઇસેલ્સમાં તોડવું. પિત્ત લિપેસને પણ સક્રિય કરે છે.

આંતરડાના મ્યુકોસલ એપિથેલિયમમાં ગોબલેટ કોષો હોય છે જે મ્યુકસ સ્ત્રાવ કરે છે. મ્યુકોસાના બ્રશ બોર્ડર કોષોના સ્ત્રાવો ગોબલેટ કોષોના સ્ત્રાવો સાથે મળીને આંતરડાનો રસ અથવા સક્સ એન્ટેરિકસ બનાવે છે. આ રસમાં વિવિધ પ્રકારના એન્ઝાઇમ્સ હોય છે જેમ કે ડાયસેકેરાઇડેસ (ઉદા., માલ્ટેઝ), ડાયપેપ્ટિડેસ, લિપેસ, ન્યુક્લિઓસિડેસ, વગેરે. સ્વાદુપિંડમાંથી મ્યુકસ સાથે બાયકાર્બોનેટ્સ આંતરડાના મ્યુકોસાને એસિડથી રક્ષણ આપે છે અને તેમજ એન્ઝાઇમેટિક પ્રવૃત્તિઓ માટે ક્ષારીય માધ્યમ (pH 7.8) પૂરું પાડે છે. સબ-મ્યુકોસલ ગ્રંથિઓ (બ્રનરની ગ્રંથિઓ) પણ આમાં મદદ કરે છે.

આંતરડામાં પહોંચતા કાયમમાં પ્રોટીન, પ્રોટીઓસ અને પેપ્ટોન્સ (આંશિક રીતે હાઇડ્રોલાઇઝ થયેલા પ્રોટીન) પર સ્વાદુપિંડ રસના પ્રોટીઓલિટિક એન્ઝાઇમ્સ દ્વારા નીચે પ્રમાણે કાર્ય કરવામાં આવે છે:

કાયમમાં કાર્બોદિત પદાર્થો સ્વાદુપિંડ એમાયલેઝ દ્વારા ડાયસેકેરાઇડ્સમાં હાઇડ્રોલાઇઝ થાય છે.

એમાયલેઝ પોલિસેકેરાઇડ્સ (સ્ટાર્ચ ) → ડાયસેકેરાઇડ્સ

ચરબી પિત્તની મદદથી લિપેસ દ્વારા ડાઇ- અને મોનોગ્લિસરાઇડ્સમાં તોડવામાં આવે છે. લિપેસ

ચરબી → ડાઇગ્લિસરાઇડ્સ → મોનોગ્લિસરાઇ