⻭式 機械的消化 © skulls unlimited ヒトの⻭式は2／2・1／1・2／2・3／3 咀嚼 ⾷物を⻭で咬み粉砕する 切⻭ 蠕動運動 輪⾛筋の収縮輪が肛門側へ伝わり⾷物を移動させる 分節運動 輪⾛筋の収縮と弛緩が交互に⽣じ⾷物を混和させる 脊椎動物の消化管 軟骨魚類 ⾷道 硬骨魚類 ⾷道 両⽣類 爬⾍類 腸 螺旋弁 胃 直腸 ⽝⻭ 前⾅⻭ 後⾅⻭ ネコ 3／3 1／1 3／2 1／1 イヌ 3／3 1／1 4／4 2／3 ブタ 3／3 1／1 4／4 3／3 ウシ 0／3 0／1 3／3 3／3 肛門 腸 胃 直腸 胃 大腸 直腸 大腸 直腸 肛門 総排泄腔 肛門 番号は⾷べ物が通る順番 胆のう 幽門 胃底 鰓 幽門垂は消化酵素を分泌し栄養素を吸収する ⾷べ物の通過時間 胃 下⾏ 上⾏ S字 肛門 消化管 膵臓 ⻑さ 時間 固体：約30〜60秒 ⾷道 約 25〜30 cm 空腸 40％ 胃 〜約 30 cm 約4時間 回腸 60% ⼩腸 約6m 約9時間 ⼩腸 6－7 m 大腸 約 1.5 m 約12〜24時間 ⼗⼆指腸 大腸 1.5 m 胃 ヒトの成体の消化管の⻑さは約 7〜9 m 摂取したものは約24〜72時間後に糞として排出される 噴門 胃体 腸 膀胱 胃 肝臓 肝臓 幽門垂 肛門 ⾷道 盲腸 ⾍垂 直腸 切⻭ 幽門垂：消化・吸収 消化管 結腸 動物 直腸腺：塩分排出 ⼩腸 ⾷道 前⾅⻭ 脊椎動物の消化管 ⼩腸 ⾷道 後⾅⻭ ⽝⻭ （腸管膜なし） 液体：約1〜6秒 ⾷物の胃内滞留時間：糖質＜タンパク質＜脂質 1 化学的消化 ニワトリの消化管 多糖類 トリアシルグリセロール タンパク質 嘴 そのう 唾液 ⾷物を⼀時的 に蓄える アミラーゼ 胃液 ペプシン アミラーゼ （マルターゼ） 膵液 オリゴ糖 リパーゼ アミノペプチダーゼ 単糖 アミノ酸 グリセロール 脂肪酸 ブタの消化管 回腸 単胃動物の胃 とほぼ同じ 2つある 結直腸 ⼗⼆指腸 空腸 盲腸 盲腸 筋胃 膵臓 （リパーゼ） 胚時期の卵⻩ との結合部 腺胃 胆のう ペプチド マルターゼ スクラーゼ ラクターゼ 腸液 肝臓 カルボキシペプチダーゼ トリプシン キモトリプシン メッケル憩室 ⾷道 ⿃類では短く 宿便が少ない 総排泄腔 糞･尿･卵を全てここから出す（膀胱はない） ウシの消化管 空腸 ⼗⼆指腸 ⾷道 ⾷道 肛門 第2胃 直腸 胃 直腸 第1胃 ⽔分の吸収 回腸 盲腸 盲腸 ⼗⼆指腸 第3胃 円錐状結腸 肛門 嫌気的発酵 揮発性脂肪酸の吸収 ⾷物の輸送 嫌気的発酵 第4胃 単胃動物の 胃と同じ ⼩腸：⼗⼆指腸･空腸･回腸･･･⾷物の消化と吸収 大腸：盲腸･結腸･直腸･･･⽔分とミネラルの吸収･⾷物の発酵 空・回腸 ⼩腸内部には絨⽑があるが大腸にはない 胃 円盤状結腸 反芻 ･⾷べ物を数時間貯留 ･⾷べ物の殺菌 ･タンパク質の消化 ウシ･ヤギ･ヒツジ･キリン･シカ･ラクダなど ⾷道 ラクダの第3胃は痕跡的である 胃 ① 咀嚼 ⼩腸 塩酸の働き ･ペプシノーゲンの活性化 ･⾷べ物の殺菌 （胃のpHは1〜2） ③ 再咀嚼 肛門 大腸 ④ ④ 消化 消化 ② ② 部分消化 部分消化 ウシの反芻時間は1⽇6〜10時間 2 反芻胃 第1･2･3胃は⾷道に由来すると⾔われている 2 嫌気的発酵 ⾷物の輸送 ⾷道 2 1 1 嫌気的発酵 3 ⽣後1週間 4 ⽔分の吸収 3 1 タンパク質の分解 4 ガスの層･･････････⼆酸化炭素･メタン ルーメンマットの層･･････････粗飼料など 第1胃内の微⽣物 プロトゾア（原⽣動物･真核⽣物） 全微⽣物容積の51.1％ ・繊⽑⾍（多い） ・鞭⽑⾍（少ない） 細菌（原核⽣物） 全微⽣物容積の48.9％ ・嫌気性細菌（多い） ・好気性細菌（少ない） 真菌（真核⽣物） ウイルス 全微⽣物容積は第1胃液 1 mlあたり 0.036 ml 微⽣物による糖質の消化 1 4 1 3 2 4 3 2 ⺟乳 ⺟乳 粗飼料・濃厚飼料 粗飼料・濃厚飼料 1＋2＝30％ 3＋4＝70％ 1＋2＝70％ 3＋4＝30％ 1＋2＝85％ 3＋4＝15％ 反芻胃の細菌の例 名前 基質利用性 ⽣産物 A. lipolytica 脂肪 酢酸･プロピオン酸 C. cellobioparum セルロース･タンパク質 酢酸･ギ酸･乳酸･⽔素など B. succinogenes セルロース･デンプン 酢酸･ギ酸･コハク酸 E. cellulosolvens セルロース 酢酸･酪酸･乳酸･コハク酸など M. ruminantium メタン･⽔素 メタン R. albus セルロース･キシラン 酢酸･ギ酸･エタノール S. bovis デンプン･タンパク質 酢酸･乳酸 S. amylolytica デンプン 酢酸･プロピオン酸･コハク酸 微⽣物によるタンパク質の消化 短鎖脂肪酸 （揮発性脂肪酸） 酢酸 プロピオン酸 酪酸 セルロース 下部消化管で消化 3 2 成⽜ 反芻胃の成⻑は飼料によって変わる Allison, 1985 グルコース ⽣後3ヶ⽉ 4 ⼗⼆指腸 飼料⽚の層･･････････穀物など でんぷん 反芻胃の成⻑【ウシ】 第1胃壁から吸収 酢酸：プロピオン酸：酪酸＝6：3：1くらいが望ましい 酪酸は少ないほうが良い 粗飼料で酢酸が、濃厚飼料でプロピオン酸と酪酸が増える タンパク質 アミノ酸 短鎖脂肪酸 第1胃壁から吸収 非タンパク態 窒素化合物 ･アミノ酸 ･尿素 アンモニア 過剰の場合 第1胃壁から吸収 菌体･⾍体タンパク質 第4胃･下部消化管で消化 肝臓で尿素になり 尿として排泄 血中の尿素を第1胃 に戻すこともある 3 タンパク質の⽔準化効果 アンモニアとグルタミン 反芻動物では飼料中タンパク質は（⼀部を除き）最終的に 微⽣物タンパク質になる 上 良質タンパク質 タ ンパ ク質 の質 反芻動物が利用する タンパク質は質的に ⼀定になる 下 良質ではないタンパク質 アミノ酸 クエン酸回路から グルタミン酸 NH2 肝臓の尿素回路 グルタミン NH2 α-ケト酸 NH2 NH2 アミノ酸 NH3 NH2 有害なアミノ基（アンモニア）を グルタミン酸に渡して無害なグル タミンを合成する アンモニア中毒 カルバミルリン酸 NH3 2ATP クエン酸回路から シトルリン アスパラギン酸 ATP オルニチン アルギニノコハク酸 尿素 α-ケトグルタル酸 微⽣物タンパク質 アミノ酸 アンモニア ミトコンドリア 脳･筋⾁･腎臓･肝臓など アルギニン フマル酸 窒素原⼦ 糖新⽣など 硝酸中毒 血中アンモニアのほとんどがアンモニウムイオン（NH4＋） 細胞膜を通過できない 濃度が1％を超えるとアンモニアになり細胞膜を通過する ・pHが上がる ・アンモニア処理のためにα-ケトグルタル酸が使われる クエン酸回路が回らなくなりエネルギー不⾜になる ・アンモニア処理のためグルタミン酸が使われる 神経伝達物質としてのグルタミン酸やGABAが減る ・組織中グルタミン濃度が増加する 脳浮腫などが発⽣する 微⽣物によるタンパク質の消化 窒素肥料を多肥した飼料作物には硝酸塩が多く含まれている タンパク質 アミノ酸 短鎖脂肪酸 反芻動物がこの作物を多量に摂取すると硝酸中毒になる 硝酸 通常 亜硝酸 アンモニア 微⽣物タンパク質 第1胃壁から吸収 アンモニア過剰 亜硝酸 非タンパク態 窒素化合物 血液中へ ･アミノ酸 ･尿素 亜硝酸 赤血球 ヘモグロビン アンモニア 第1胃壁から吸収 菌体･⾍体タンパク質 メトヘモグロビン 酸素と結合できない 過剰の場合 第4胃･下部消化管で消化 肝臓で尿素になり 尿として排泄 血中の尿素を第1胃 に戻すこともある 4 ルーメンバイパス 加熱大⾖粕は130℃で 反芻動物の第1胃で分解されずに素通りし、下部消化管で 消化･吸収されること 微⽣物の影響を受けずに飼料成分を利用することができる バイパスタンパク質（ルーメン非分解性タンパク質） 通常の飼料タンパク質の15〜80％（加熱処理で増える） 乳タンパク質･乳量が向上する トウモロコシ 大⾖粕 加熱大⾖粕 魚粉 49-65％ 15-28％ 71％ 48-72％ バイパス脂肪 脂肪酸をカルシウム塩などにしたもの ⾼エネルギーの供給が可能で、乳脂率･乳量も向上する 第1胃とpH 100g中の含量（g） ⾷品成分データベース 反芻胃内の微⽣物は不飽和脂肪酸に⽔素を添加し飽和化する 飽和脂肪酸 ⼀価不飽和脂肪酸 多価不飽和脂肪酸 ⽜脂 種類 41.1 45.0 3.6 ラード 39.3 43.6 9.8 トウモロコシ油 13.0 28.0 51.6 大⾖油 14.9 22.1 55.8 ⽶ぬか油 18.8 39.8 33.3 反芻胃内の微⽣物はビタミンB群やビタミンKを作る 草⾷の⽅法 揮発性脂肪酸は弱酸性なので微⽣物の発酵でpHが下がる 飼料摂取前 脂肪とビタミン pH 7.0 付近 飼料摂取後 pH 6.0 付近 第1胃のpH調節機構 揮発性脂肪酸の吸収 アンモニアの中和作用 唾液中のHCO3－の緩衝作用 アンモニア HCO3－ 揮発性脂肪酸 第1胃のpHが下がったままだとルーメンアシドーシスになる 哺乳類の消化管の⻑さ アルゼンジオ (1990) 動物名 ⾷性 体⻑（m） ⼩腸＋結腸（m） 腸/体⻑ ネコ ⾁⾷ 0.4 2.1 5 イヌ ⾁⾷ 0.7 4.7 7 ブタ 雑⾷ 1.3 23.3 18 ウサギ 草⾷･単胃 0.4 5.2 15 ウマ 草⾷･単胃 1.9 28.9 15 ヒツジ 草⾷･複胃 1.0 32.4 33 ウシ 草⾷･複胃 2.3 56.2 24 反芻動物やナマケモノ ⾷べたものを微⽣物に利用させ、それを 動物が消化･吸収する ⾷道や胃前部が⾷物貯蔵庫になる ウマ･ブタ･ヒト･イヌなど哺乳動物のほとんど 動物が⾷べて消化･吸収したものの残りを盲腸 や大腸で微⽣物に利用させ、それを吸収する 微⽣物体は糞として排出される ウサギやモルモット 動物が⾷べて利用したものの残りを微⽣物に 利用させ、それを利用するとともに排出され た糞を⾷べて微⽣物体も消化･吸収する 腸内細菌と糞 ⽔に関する数字は成⼈のもの 坂⽥隆 腸内部に⽣息している細菌のこと ヒトの腸内には100種類以上、100兆個以上（約1.5kg）⽣息 ちなみにヒトの体の細胞数は60〜70兆個といわれている ･⼩腸上部：内容物 1 g あたり 1万個 ･⼩腸下部：内容物 1 g あたり 10万〜1000万個 ･大腸：内容物 1 g あたり 10億〜1000億個 ヒトの正常糞の構成 60 ％ ⽔分 15〜20 ％ 腸壁細胞の死骸 10〜15 ％ 細菌類の死骸 5 ％ ⾷べ物の残渣 5
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