A-level 生物学/哺乳动物生理学与行为/哺乳动物营养
在哺乳动物生理学中，消化道是所有消化发生的地方。消化道最容易被描述为从口腔开始，穿过身体到达肛门的长管。在成年人中，它可以长达 6 米，并且显然是盘绕的以节省空间。该管道除了分泌各种物质到其中的器官，共同构成了消化系统。
你可能还记得你在血管方面的学习，例如，管内部的空间被称为管腔。消化道的管腔从口腔一直到肛门没有阻碍，因此物质可以直接通过而无需进入任何细胞，因此管腔被认为是外部世界的一部分。吸收的过程将食物物质从管腔移入细胞，通常移入血液中。
进食，从而将食物进入消化道被称为摄入，然后是消化和吸收。任何由于某种原因无法消化的食物（纤维素就是一个很好的例子），都会穿过整个消化道并从肛门排出，形成粪便，将其排出被称为排泄。请记住，排泄不是排泄，因为排泄是代谢废物的排出，而排泄处理的是未被吸收的物质，因此不能成为代谢的一部分。
由于消化道对吸收的要求（非常小的尺寸），通常只有小分子（例如铁、钙、维生素、氨基酸、单糖）和水可以立即被吸收。其他分子（称为大分子），如淀粉和蛋白质，无法被吸收，它们必须首先分解成更小的分子 - 构成它们的更简单的单体。
机械消化是咀嚼（以及胃的研磨）的过程，将较大的食物块分解成较小的食物块，为消化酶在化学消化过程中发挥作用提供更大的表面积。我们在前段中讨论的大分子可以更容易地被分解 - 通过各种酶催化的水解反应。
所有消化反应都是水解 - 在水的作用下将复杂分子分解成简单的分子，因此所有消化酶都是水解酶。
下面是一个关于人类消化道中酶活性的表格；
| 区域 | 分泌物/酶 | 底物 | 产物 |
|---|---|---|---|
| 口腔 | 唾液 - 淀粉酶 | 淀粉 | 麦芽糖 |
| 胃 | 胃液 - 胃蛋白酶、脂肪酶 | 蛋白质、脂类 | 肽、脂肪酸/甘油 |
| 十二指肠 | 胰液 - 淀粉酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶、脂肪酶 | 淀粉、蛋白质、蛋白质、肽、脂类 | 麦芽糖、肽、肽、氨基酸、脂肪酸/甘油 |
| 回肠 | 无分泌物，保留在绒毛细胞上，麦芽糖酶、蔗糖酶、乳糖酶、肽酶 | 麦芽糖、蔗糖、乳糖、肽 | 葡萄糖、葡萄糖/果糖、葡萄糖/半乳糖、氨基酸。 |
蛋白质消化发生在胃、十二指肠和回肠。胃中含有蛋白酶胃蛋白酶，它催化蛋白质分子中肽键的水解，将其裂解成更小的链，因此被称为内肽酶。在十二指肠中，胰蛋白酶和糜蛋白酶做同样的事情。外肽酶是从链的末端切割单个氨基酸的酶，回肠中的外肽酶是羧肽酶，产生氨基酸，然后被吸收进入血液毛细血管。
消化道，一条从口腔到肛门的管道，在整个过程中具有相同的结构，一个具有四个主要层的壁 - 粘膜、粘膜下层、肌层外膜和浆膜。
粘膜是靠近管腔的层，在其内表面有一层薄的 上皮组织，其中含有杯状细胞。这些细胞分泌粘液，以润滑和保护细胞免受食物磨损。它还可以防止消化酶造成的损伤。除了这一共同因素外，上皮组织在消化道的不同部位有所不同。上皮组织下方是结缔组织层，在其下方是称为粘膜肌层的平滑肌层。它是平滑肌，允许它缓慢而有节奏地收缩很长时间而不会疲劳。
粘膜下层由位于血管和神经中的结缔组织组成。它含有高比例的胶原蛋白和弹性蛋白（纤维状蛋白质）。
肌层外膜，也是平滑肌，由两条带组成 - 纵向肌和环形肌。纵向肌沿着管道壁纵向排列，而环形肌则围绕管道壁排列。它们的组合收缩和放松通过蠕动将食物移过消化道。
浆膜是构成壁外层的薄层结缔组织。
食物被摄入，然后使用磨牙/前磨牙上的宽阔脊/沟进行咀嚼（咀嚼），将固体食物分解成更小的块，增加其表面积。唾液也被分泌到口腔中 - 因为它主要是水，它有助于溶解任何可溶性成分，并且酶淀粉酶开始将淀粉分解成麦芽糖。吞咽将食物带入食道顶部，蠕动将其带入胃。
胃是一个小的囊，两端都有肌肉（括约肌），控制食物的进入和排出。当食物团（食物球）到达胃时，贲门括约肌放松以允许食物进入，而幽门括约肌保持收缩，以便食物可以留在那里几个小时。然后它允许部分消化的食物通过，现在被称为食糜，进入十二指肠。
胃中的粘膜是高度折叠的，形成胃小凹，分泌胃液。上皮组织由柱状细胞组成。它还含有主细胞和壁细胞，前者产生胃蛋白酶原，后者产生盐酸。壁细胞有许多线粒体和表面的深陷。
胃液主要是水，但也含有壁细胞分泌的盐酸。这种盐酸使胃液的 pH 值低于 1.0，可以杀死食物中大部分细菌。主细胞分泌胃蛋白酶原，它不具有酶的功能，可以通过去除一小段氨基酸转化为其活性形式（胃蛋白酶）。这是由盐酸和胃蛋白酶本身共同实现的。
胃液还含有脂肪酶来分解脂肪。胃壁衬里受到碱性粘液的保护，覆盖整个胃壁。
只有少数物质可以在这里被吸收，例如小分子脂溶性物质，如酒精和阿司匹林。
当幽门括约肌松弛时，酶、盐酸和食糜（部分消化的食物）的混合物进入小肠，这与肝脏和胰腺将汁液释放到小肠同时发生。肝脏的功能之一是产生胆汁，胆汁储存在胆囊中，然后沿着胆管进入十二指肠。胆汁含有胆盐，有助于乳化脂肪，然后（大部分）被重新吸收并返回肝脏，在那里被重新分泌。胆汁还含有碳酸氢根离子，有助于中和十二指肠的酸性混合物。
胰腺既是内分泌腺又是外分泌腺 - 它的内分泌功能是分泌胰岛素和胰高血糖素（由胰岛分泌）。它的外分泌功能，我们这里要讨论的主要功能，是将胰液分泌到胰管。
胰液包含酶和酶的前体。胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶以非活性形式分泌，分别为胰蛋白酶原和胰凝乳蛋白酶原。前者逐渐转变为胰蛋白酶，并由一种名为肠激酶的酶加速。胰蛋白酶然后可以作用于胰蛋白酶原和胰凝乳蛋白酶原以激活它们。其他酶包括羧肽酶（以非活性形式分泌，胰蛋白酶将其处理），脂肪酶和淀粉酶。它还含有碳酸氢根离子，以中和十二指肠中食物和胃液的酸性混合物。
小肠由三个区域组成 - 十二指肠、空肠和回肠。回肠的结构在壁上有许多细小的褶皱，称为绒毛，由粘膜层构成，每个绒毛约 1 毫米高。这些绒毛都有自己的微绒毛，它们结合起来提供了大量的表面积供吸收。肌层粘膜中的平滑肌可以使其收缩和摇摆，与肠腔中的食物充分接触，绒毛还有血管网络，用于吸收和运输食物。
绒毛下方是称为利伯库恩隐窝的腺体，其中含有分泌粘液的杯状细胞。
来自十二指肠的酶继续发挥作用，而回肠中起作用的酶则附着在绒毛上皮细胞的表面。来自十二指肠的一些酶被吸附到细胞表面，确保消化产物集中在将要吸收它们的细胞附近。事实上，回肠中的大部分消化都发生在与上皮细胞的质膜紧密接触的地方。
消化产物；氨基酸、脂肪酸、甘油和单糖，都可以穿过绒毛上皮细胞的质膜，通过这些细胞进入血液或淋巴毛细血管。单糖和氨基酸直接进入血液，而脂肪酸和甘油进入淋巴系统。
单糖的吸收方式与氨基酸相同 - 钠离子不断从上皮细胞底部泵出到周围的组织液中，导致钠离子沿着这个形成的浓度梯度移动，携带葡萄糖和氨基酸 - 共运输。
脂肪酸和甘油能够通过磷脂双层（脂溶性）扩散，并在上皮细胞的光面内质网上重新转化为甘油三酯，转移到高尔基体，然后被蛋白质包围形成乳糜微粒。
水、无机离子、维生素也在回肠中被吸收，通过渗透作用、主动运输、协助扩散或简单扩散（仅脂溶性物质）。
结肠、盲肠、阑尾和直肠构成大肠，结肠的功能是吸收无机离子，剩下的水分。上皮不含绒毛，但有柱状细胞，具有微绒毛，提供了相对较大的表面积供吸收。到达直肠的物质主要是不可消化的物质 - 纤维素和木质素，以及粘液和从管道中脱落的细胞 - 它作为粪便排出体外。
胃/胰腺分泌的消化液和胆囊分泌的胆汁的控制由激素控制。到达胃壁的活动电位引起一种名为胃泌素的激素分泌，胃泌素被释放到血液中，导致胃腺产生大量胃液。这也会受到胃中食物的存在的刺激。
胰液分泌主要受食物进入十二指肠的控制。与酸性物质接触会刺激壁细胞分泌一种名为促胰液素的激素，促胰液素会刺激胰腺的外分泌细胞，将富含碳酸氢根离子的汁液释放到胰管。
十二指肠上皮细胞对脂肪或蛋白质消化的产物做出反应，分泌胆囊收缩素，胆囊收缩素作用于胰腺的外分泌细胞，刺激酶富含的汁液分泌，并导致胆囊（通过迫使其收缩平滑肌）将胆汁沿着胆管排出。
食物的味道、视觉和嗅觉都会进入神经系统，延髓从神经系统传递冲动到唾液腺，作为自主神经系统的一部分。胃液分泌也会受到从大脑传递到胃壁的神经冲动的刺激（见上文）。
食草动物所吃的食物不包含无法被酶消化、需要用臼齿等咀嚼的纤维素细胞壁。像牛这样的食草动物可能完全没有犬齿，而是一个间隙（空隙），让长而灵活的舌头可以移动草在嘴巴周围。咀嚼是由前臼齿和臼齿完成的，它们有宽阔的表面，带有脊和尖，可以左右移动，互相吻合。牛确实有门齿，但它们只在下颌表面，上颌门齿的位置是角质垫，这两者就像一种夹子，让牛可以从地上拔草。牛的牙齿会随着时间的推移而不断生长，因为它们会不断被咀嚼磨损。
牛有四个胃室 - 最大的胃室，瘤胃（以及网胃），有一个厌氧微生物群落，它们产生酶来分解纤维素为葡萄糖。其他酶将这种糖分解为脂肪酸，因此牛的许多组织都适应了使用脂肪酸作为它们的主要呼吸底物。
植物材料定期从瘤胃和网胃中传递回口腔，直到它被完全咀嚼，这被称为反刍。然后，物质从瘤胃和网胃传递到皱胃和真胃。这里会分泌盐酸和蛋白酶，就像在人类胃中一样。然后，物质继续进入小肠。
与食草动物相反，食肉动物是食肉动物，因此它们的牙齿和消化系统非常不同。例如，狼在嘴巴前面有长而尖的牙齿，称为犬齿，这些牙齿可以让狼在咬住猎物时刺穿猎物的身体，杀死它。犬齿后面是前臼齿和臼齿，边缘极其锋利，被称为裂齿，因为它们在下巴闭合时像剪刀一样互相滑动，可以咬碎、压碎骨头，并将肉切成更小的块。
狼嘴巴前面的门齿用来从骨头上刮肉。由于肉中不含淀粉或纤维素细胞壁，因此不需要淀粉酶，狗也不需要过多咀嚼。然而，为了弥补口腔中缺乏化学消化，狗的胃里有非常浓的酸，这可以让狗安全地吃腐烂的“危险”食物。