我們每天要更換相當於體重5%的組織：細胞的零件要更新，血液中的物質要更換，體液不斷循環。例如味覺細胞每七天更新一次，小腸的腸壁細胞則是一到三天更新一次。每一個月所有的皮膚細胞都要重新換過。紅血球則是每120天翻新一次。如果你認為維修汽車或房子是件苦差事，維修人體就是不可能的任務了。人體需要營養素來進行各項功能，自我維修不過是其中之一而已。

現在的你已經不是兩個月前的你了。雖然你的身體看起來一樣，你也看不出有任何變化，但是組成器官和組織的物質經常在變化。我們常把骨骼，心臟，血管，神經等組織想像成固定不變的，但它們一直不斷在自我更新。這種自我更新的材料來自於食物中的營養素。食物要經過消化（Digestion）和吸收（Absorption）的過程，營養素才能被體內的細胞利用。

一、消化系統的功能

1. 攝取食物﹙ingestion﹚，除了胎兒之外，這是獲取營養最正常而健康的方式。
2. 推送食物在消化道中前進﹙propulsion﹚，以完成消化與吸收程序。
3. 利用機械方法與化學方法分解食物﹙digestion﹚，釋放食物中的營養素與機能成分。
4. 吸收﹙absorption﹚營養素與機能成分，進入血液以運送全身利用。我們攝取的食物中，大約99%的醣類，92%的蛋白質和95%的脂肪可被消化吸收。
5. 排除無法吸收的食物殘渣和廢物﹙defecation﹚。
　
二、消化系統概觀

 

人體的「食物處理器」，包括兩大部分：

 

消化道：

 

是一條7.5到9公尺長的管狀肌肉（身高的4.5-5.5倍），從口腔開始，經過咽喉，食道，胃，小腸，大腸，到肛門為止。中國諺語說「一根腸子通到底」，是消化道（gastrointestinal tract）最好的寫照。管道各部位寬窄不同，形狀不同，還有獨特的微細構造，互相配合以完成消化與吸收的生理功能。

 

附屬器官：

 

包括唾液腺，肝臟，膽囊，胰臟。這些器官分泌提供消化液，其中含有酵素，或稱為「酶」，可加速食物的分解。

 

 

消化系統所包含的器官 （Digestive system）
器官中文名稱 器官英文名稱 食物停留時間

主要功能
口腔 Mouth 少於 1 分鐘

攝取食物，牙齒咀嚼嚼碎食物，接受唾液，消化碳水化物
唾液腺 Salivary glands 　

分泌唾液，澱粉酶
食道 Esophagus 約 10 秒

食物的通道，藉由肌肉收縮，將食物送到胃
胃 Stomach 1 - 2 小時

接受食道來的食物，與胃酸混合，開始消化蛋白質，可以吸收酒精，儲存食物，緩緩送入小腸進行消化
小腸 Small intestine 約 7 - 8 小時

接受胃部消化的食物，以及來自肝臟與胰臟的分泌液，進行機械性與化學性的消化反應，將食物充分分解，各種營養素由小腸細胞吸收進入體內，食物殘渣送到大腸
肝臟 Liver 　

分泌膽汁到十二指腸，幫助脂肪消化；體內營養素代謝分配的第一站
膽囊 Gall bladder 　

儲存膽汁，以供消化之用
胰臟 Pancreas 　

分泌消化液，含有種類豐富的消化酵素，在十二指腸中分解食物中各類營養成分
大腸 Large intestine 約 12 - 14 小時

吸收水分和電解質，接受食物殘渣供微生物進行發酵分解。末段的直腸暫時儲存腸道廢物。肛門控制排便

 

三、消化道的組織結構

 

消化道從橫切面來看，可分為四層組織，從腸腔到體內依序為：

 

黏膜層（mucosa）：

 

包括上皮層及其下含有血管與淋巴管的的結締組織（lamina propria）。上皮層面對腸腔，由多種細胞組成，分別負責分泌黏液、消化液、荷爾蒙，吸收營養素，免疫功能等。結締組織之下則有一薄層的平滑肌，其收縮可使絨毛擺動。

 

黏膜下層（submucosa）：

 

位於黏膜層下方的結締組織，含有血管與淋巴管，並且有神經叢，是控制消化道的自主神經系統中重要的一環。

 

肌肉層（muscularis）

 

由環狀肌與縱走肌所構成的平滑肌肉組織，負責小腸的收縮與蠕動，以混合食糜並推動食物前進。也是腸肌層神經叢之所在。

 

漿膜層（serosa）

 

消化道最外層的結締組織。

 

 

四、消化系統的血液循環

 

消化道的器官從腹腔與腸系膜動脈接受來自心臟的血液，帶來氧氣與養分，流過組織的微血管後，進入靜脈，各器官的靜脈血匯集流入肝門靜脈（portal vein），流向肝臟，最後經由肝靜脈流回心臟。因此，從消化道所吸收的營養素或其他成分，進入微血管後，也會經由肝門靜脈而首先到達肝臟，經過肝臟處理之後，才會送到大體循環。由此可知肝臟是體內處理食物、藥物、化學物等外來物質的第一個關卡。

 

 

肝門靜脈（portal vein）的血液循環

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消化道接受的血液流量佔心臟輸出量的30%。括弧中的中數字表示每分鐘的血液流量。
資料來源：Sernka T. & Jacobson E. (1983) Chaper 4 Gastrointestinal circulation In: Gastrointestinal Physiology – the essentials, 2nd ed..

 

 

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五、消化系統的協調控制

 

自主神經調節

 

消化道的活動並不由人的意志所控制，而是有自動的調節作用，由中樞神經系統以及消化道的自主神經系統所負責，經由神經叢與反射弧等協調消化道的蠕動、分泌、血液循環等。

 

 

腦部調節﹙Cephalic phase﹚

 

我們並不一定要吃東西才會啟動消化作用，只要看到或聞到食物，甚至只要起心動念，唾液和胃酸很快就會開始分泌。當接受色、香、味等視覺、嗅覺和味覺刺激時，迷走神經﹙vagus nerve﹚活化，分泌神經傳導物質乙醯膽鹼﹙acetylcholine﹚，刺激胃部分泌胃酸和蛋白脢﹔乙醯膽鹼也會促進組織胺﹙histamine﹚的分泌，更進一部促進胃酸分泌。

 

 

胃酸分泌受腦部控制的實驗

受試者自願接受鼻胃插管，以伸入胃部的管子做胃液取樣，每15分鐘取樣一次，分析胃酸的分泌量，作為胃液分泌的指標。

 

受試者依照指示而執行動作，首先保持安靜，然後有一段談話時間，話題不同。結果可見，談到食物就可以刺激胃酸的分泌。

資料來源：Feldman M & Richardson CT (1986) Role of thought, sight, smell, and taste of food in the cephalic phase of gastric acid secretion in humans. Gastroenterology 90:428-433.
Brody T (1999) Nutritional Biochemistry, 2nd ed.. Academic Press.

 

內分泌調節

胃與小腸會分泌荷爾蒙　又稱為「消化道荷爾蒙」（GI hormone），經由血液運送，作用於消化器官，以協調器官間的合作。消化道荷爾蒙都是由胺基酸所構成的胜類。

 

胃泌素﹙gastrin﹚　由胃部G細胞所分泌，作用於胃壁細胞，刺激胃酸與胃蛋白脢之分泌與胃部蠕動，並且促進胃、小腸、大腸等比表皮細胞之生長。當胃部因食物而擴張，蛋白質消化產生胜鏈與胺基酸，以及乙醯膽鹼的刺激，都會促進其分泌。攝食量大，蛋白質消化產物多時，胃酸分泌隨之增多，以幫助消化。當胃部酸度升高，則會抑制其分泌。

 

胰泌素﹙secretin﹚　主要由小腸前段所分泌，作用於胰臟而促進腺細胞分泌胰液，增加碳酸氫根與酵素的產量，也會作用於胃和十二指腸而抑制蠕動，減緩食糜流入小腸的速率。從胃而來的食糜使腸道酸度升高，可刺激其分泌。

 

膽囊素﹙cholecystokinin, CCK﹚　主要由小腸前段所分泌，可刺激胰液分泌與膽囊收縮，使胰液和膽汁流入十二指腸以進行消化作用，可抑制胃部蠕動，但加快小腸蠕動。油脂與蛋白質的消化產物可促進其分泌。

 

GIP﹙gastric inhibitory peptide﹚　小腸細胞所分泌，抑制胃液分泌與胃部蠕動，促進小腸的分泌。

 

 

消化道分泌荷爾蒙的部位

消化道荷爾蒙的調節作用

Figure 5.1. Effect of food on the release of gastrointestinal hormones.

 

六、消化作用：把大分子分解成小分子的程序
機械性作用
經由咀嚼、攪拌等力量將食團粉碎，形成食糜，以協助酵素的作用。
化學性反應
消化液含有許多幫助消化反應的化學成分。胃酸有助於礦物質營養素的溶解與蛋白質的變性。膽酸與膽鹽具有乳化劑的作用，可以幫助脂肪溶解。各種消化酵素對食物中的營養成分進行水解反應，使大分子分解成可供吸收的小分子，大致分為腸胃腔、黏膜層、小腸細胞等三階段反應進行。酵素是複雜的蛋白質分子，可以催化化學反應，但它本身並不會變化，所以可以重複使用。醣類，蛋白質和脂肪各有各的消化酵素。在食物的消化過程中，總共有一百多種酵素參與其中。
 
七、消化酵素之來源與作用
消化道酵素分泌時為「酶原」（zymogen）形式，沒有活性，尚不能執行分解反應，例如胃蛋白酶原﹙pepsinogen﹚、胰蛋白酶原﹙trypsinogen﹚、胰凝乳蛋白酶原﹙chymotrypsinogen﹚等等。酶原需經活化才成為有活性的酵素，諸如：胃蛋白酶﹙pepsin﹚、胰蛋白酶﹙trypsin﹚、胰凝乳蛋白酶﹙chymotrypsin﹚。

消化道的酵素來源與作用
分泌器官 酵素中文名稱 酵素的英文名稱 作用對象 主要的產物
唾液腺 唾液澱粉酶 a-amylase 澱粉、糊精 寡醣類
舌下脂解酶 lingual lipase 三酸甘油酯 單酸甘油酯、脂肪酸
胃腺 胃蛋白酶 pepsin 蛋白質 小分子胜鏈
胰臟 胰蛋白酶 trypsin 蛋白質 小分子胜鏈
胰凝乳蛋白酶 chymotrypsin 蛋白質 小分子胜鏈
胰澱粉酶 a-amylase 澱粉、糊精 寡醣類
脂解酶 lipase 三酸甘油酯 單酸甘油酯、脂肪酸
磷酯酶 phospholipase 卵磷脂等磷脂質 單酸甘油酯、脂肪酸、鹼基
核酸酶

ribonuclease、deoxyribonuclease

核酸、去氧核醣核酸

核甘酸、去氧核醣核甘酸
小腸細胞 雙胜酶、三胜酶

dipeptidase、tripeptidase

雙胜鏈、三胜鏈

 胺基酸
鹼性磷酸脢 alkaline phosphatase 有機磷酸化合物 磷酸、有機成分
異麥芽糖酶 isomaltase 寡醣與糊精 麥芽糖、葡萄糖
蔗糖酶 sucrase 蔗糖 葡萄糖、果糖
乳糖酶 lactase 乳糖 葡萄糖、半乳糖
麥芽糖酶 maltase 麥芽糖 葡萄糖

http://homepage.smc.edu/martin_shannon/powerpoint/chapter3.ppt

 
八、吸收作用
消化產物通過小腸表層細胞，進入淋巴系統和循環系統的程序。水分和酒精可在胃部吸收。大多數的營養素在小腸前半段吸收，小腸後半段負責吸收維生素B12和膽鹽。大腸則吸收水分與電解質。
細胞膜由蛋白質和油脂所構成，除了水分子和小分子的油溶性分子之外，水溶性的物質如葡萄糖、胺基酸、礦物質等等，都無法自由通過，必需藉助膜上特殊的運送機制才能進入細胞。營養素通過細胞膜的方法有擴散、加速擴散、主動運輸、胞飲作用等。
 
 
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