Das Verdauungssystem des Menschen ist ein komplexes System, das sich über viele Millionen Jahre entwickelt hat. Es besteht im Grunde aus dem Mastdarm, dem Dickdarm, dem Dünndarm, der Bauchspeicheldrüse, dem Magen, der auch als Gaster oder Ventrikulus bekannt ist, und der Leber mit der Gallenblase. Auch die Speiseröhre zählen wir dazu, wie auch die verschiedenen Speicheldrüsen in der Nähe des Mundraums.
Die Nahrung wird zunächst im Mund durch die Zähne zerkleinert und durch die Speicheldrüsen über die Speichelgänge eingespeichelt. Der Speichel enthält das Verdauungsenzym Amylase, das bereits im Mund mit der Kohlenhydratverdauung beginnt. Dazu spaltet es Kohlenhydrate in kleinere Bestandteile auf. Der eingespeichelte Bissen, der auch als Bolus bezeichnet wird, wird von der Zunge über den Rachen in die Speiseröhre gedrückt und schließlich von der Speiseröhre in den Magen befördert.
Das Lumen der Speiseröhre, also der Hohlraum, ist sehr dehnbar, wodurch verschiedenartig große Bisse befördert werden können. Die Speiseröhre besteht aus mehreren Schichten. Diese Schichten treten im gesamten Verdauungstrakt auf.
Die beiden äußeren Muskelschichten, das Stratum Zirkulare, welches wie ein Ring um die Speiseröhre gelegt ist, und das Stratum Longitudinale, das ein Längsmuskel darstellt, sind für die Peristaltik verantwortlich. Durch diese beiden Muskeln kann der Bissen vom Mundraum in den Magen transportiert werden, selbst wenn der Mensch einen Kopfstand macht. Der Magen wird häufig in sechs Bereiche eingeteilt.
Der Magen besitzt einen ähnlichen Aufbau wie die Speiseröhre. Auch dieser besitzt außen eine längs verlaufende Muskelschicht. Darunter befindet sich eine quer verlaufende Muskelschicht.
Zusätzlich hierzu gibt es eine weitere Muskelschicht, welche schräg verläuft. Im Inneren befinden sich Magenfalten, die eine Vergrößerung des Magens bei Nahrungsaufnahme erlauben. Die Magenwand besitzt Magendrüsen. Sie sondern Schleim ab, der die Magenwand vor der austretenden Magensäure schützen soll. Die Produktion von Magensäure erfolgt durch bloßes Riechen oder Sehen von Nahrung.
Aber auch Gewürze und die Dehnung des Magens bewirkt die Sekretion, also die Abgabe von Magensäure. Es werden ca. 1-2 Liter Magensäure verwendet.
Magensäure pro Tag produziert. Da die Speiseröhre über keine schützende Schleimschicht wie der Magen verfügt, sind Magen und Speiseröhre durch einen Schließmuskel getrennt. Eröffnet, wenn Bissen von der Speiseröhre in den Magen befördert werden und schließt danach wieder. Die Magensäure besteht unter anderem aus Salzsäure, dem Enzym Pepsin, dem intrinsischen Faktor und Lipasen für die Fettverdauung. Die Nahrung enthält neben Nährstoffen auch Bakterien, die dem Körper schaden können.
Die Bestandteile der Salzsäure sind in der Lage, diese Bakterien den Gar auszumachen. Außerdem wandelt die Salzsäure das ebenfalls von den Magendrüsen abgegebene Pepsinogen in Pepsin um. Pepsin ist in der Lage, Proteine bereits im Magen für die Verdauung aufzuspalten.
Für die Vitamin B12 Aufnahme im Dünndarm ist der intrinsische Faktor nötig, der von den Magendrüsen gebildet wird. Er heftet sich quasi an das Vitamin B12 und macht es damit später für den Dünndarm resorbierbar. Vitamin B12 ist wichtig für die Zellteilung, die Blutbildung und die Funktion des Nervensystems.
Außerdem wird Magenlipase gebildet, ein säureresistentes Enzym für die Fettverdauung. Magenlipase spaltet im Magen ein Triglycerid in eine freie Fettsäure und ein Diazylglycerol, wobei nur die freie Fettsäure vom Körper resorbiert werden kann. Eine effektivere Fettverdauung findet später im Dünndarm statt. Durch Magensaft und Magenbewegungen, die etwa alle 20 Sekunden stattfinden und hier um ein Vielfaches schneller dargestellt sind, werden die einzelnen Bissen zu einem homogenen Speisebrei, den sogenannten Thymus, vermischt.
Der Speisebrei kann zunächst nicht in den Zwölffingerdarm, da sich ein Pförtner am Ausgang befindet. Der Pförtner ähnelt dem Schließmuskel der Speiseröhre. Der Pförtner öffnet sich immer nur wenige Millimeter, sodass größere Stücke weiter im Magen verbleiben.
Im ersten Abschnitt des Dünndarms, dem Zwölffingerdarm, wird Galle und Pankreassekret über die Vaterampulle mit dem Speisebrei vermischt. Pankreas-Sekret enthält zahlreiche Verdauungsenzyme und Vorstufen davon. Damit diese ihre Arbeit verrichten können, ist ein höherer pH-Wert als im Magen nötig. Aus diesem Grund enthält Pankreas-Sekret Natriumhydrogencarbonat. Hydrogencarbonat ist in der Lage, die Säure im Speisebrei zu neutralisieren und so den optimalen pH-Wert von 7 bis 8 herzustellen.
Außerdem enthält das Pankreas-Sekret Vorstufen von Enzymen. Erst durch die von der Duodenum-Wand sezierte Enterokinase wird dann beispielsweise die Vorstufe Trypsinogen zum Enzym Trypsin, das Proteine spalten und andere Trypsinogene aktivieren kann. Auch enthalten ist Alpha-Amylase, die wir bereits im Mund angetroffen hatten. Sie erledigt nun den Rest hinsichtlich der Spaltung von Kohlenhydraten, die sie in Maltose und Isomaltose überführt. Zudem vermag die Pankreaslipase, Triazirglycerine, in zwei freie Fettsäuren zu spalten.
Die Magenlipase kann, wie wir bereits zuvor gesehen hatten, nur eine freie Fettsäure bilden. Die Pankreaslipase kann zudem die Triazirglycerine hervorragend spalten, weil die Galle die Fette in sehr viel kleinere Tröpfchen aufbricht. Dies wird als Emulgieren bezeichnet. Zahlreiche weitere Enzyme sind Bestandteil des Bauchspeicheldrüsensekrets, die hier jedoch nicht im Detail erklärt werden sollen. Galle wird von den Leberzellen gebildet und in die Gallenblase befördert.
In der Gallenblase wird die Galle weiter eingedickt und schließlich über die Vaterampulle der Nahrung im Zwölffingerdarm beigemischt. Auch die Bauchspeicheldrüse gibt ihre Säfte über die Vaterampulle ab. Der Dünndarm besteht aus drei Abschnitten Duodenum, Jejunum und Ilium. Das Ilium geht im rechten Unterbauch in den Dickdarm über.
Das Duodenum und das Jejunum verfügen über Ringfalten, um die Kontaktfläche mit der Nahrung zu vergrößern. Diese Ringfalten reichen ca. 1 cm in das Lumen des Dünndaums. Die Ringfalten besitzen wiederum tausende von Zotten, sogenannte Willi.
Sie vergrößern die Oberfläche nochmals um ein Vielfaches. Willi sind ca. 1 mm lang. Jeder Willus besitzt im Inneren feinste Blutgefäße und ein zentrales Lymphgefäß, welches wir später sehen werden.
Nährstoffe, hier grün gekennzeichnet, werden vom Willus aufgenommen und dem Blutkreislauf übergeben. Einige Nährstoffe, wie beispielsweise Glucose, kommen ohne einen Träger aus. Sie werden frei im Blutstrom transportiert. Andere Nährstoffe, wie zum Beispiel Eisen, benötigen Transportproteine wie Transferin. Fette werden mithilfe von Chilomicronen, die zu den Lipoproteinen gehören, transportiert.
Die zu transportierenden Triglyceride sind hierzu im Lipoprotein quasi eingeschlossen. Die Chilomicronen samt Triglyceride werden schließlich über die im Villus zentral gelegene Lymphbahn abtransportiert. Jeder Villus verfügt weiterhin über noch kleinere Mikrovilli. Sie vervielfachen die Darmoberfläche nochmals erheblich. Die Mikrovilli nehmen die Nährstoffe auf und leiten sie nach innen weiter.
Der letzte Teil des Dünndarms ist das Ilium. Es verfügt über keine, anders als Duodenum und Jejunum, ausgeprägten Ringfalten. Das Ilium resorbiert Elektrolyte, wie zum Beispiel Calcium für den Aufbau von Knochen, Haaren und Zähnen. Spurenelemente wie z.B.
Zink für das Wachstum, die Spermiproduktion und das Immunsystem. Vitamine wie zum Beispiel Vitamin B12 für die Bildung und Reifung roter Blutkörperchen und verbleibende Gallensäure, die per Blutstrom zurück in die Leber befördert wird. Der Transport des Speisepreises erfolgt, wie bei der Speiseröhre, durch propulsive Peristaltik. Die nicht-propulsive Peristaltik des Darms wird auch als Segmentation bezeichnet und die der Durchmischung des Speisepreis, der hier zur Verdeutlichung gelb-rot dargestellt wurde, um das Vermischen einfacher erkennen zu können.
Der Dickdarm ist dicker als der Dünndarm. Er ist ca. 1 Meter lang und umgibt den Dünndarm.
Über die Bauhinklappe ist der Dünndarm mit dem Dickdarm verbunden. Sie öffnet sich, wenn Speisebrei vom Dünndarm in den Dickdarm übergehen soll. Der Dickdarm besitzt keine Willi wie der Dünndarm, da die meisten verdaulichen Stoffe bereits im Dünndarm sind. Darm aufgenommen wurden. Dafür besitzt der Dickdarm jedoch im Inneren schätzungsweise 100 Billionen Bakterien.
Sie sind für viele weitere Aufgaben wichtig, wie die Produktion von Vitaminen und das Zersetzen von Ballaststoffen, für die Energieversorgung, für die Erkrankung Energiegewinnung des Körpers. Auch die Immunabwehr übernehmen viele dieser Bakterien, indem sie schädliche Keime abtöten. Durch propulsive Peristaltik wird der Speisebrei vom aufsteigenden Ast zum querverlaufenden Ast bis hin zum absteigenden Ast transportiert. Aus einem Weg durch den Dickdarm wird dem Speisebrei Wasser entzogen und dadurch eingedickt. Außerdem wird ihm für eine bessere Gleitfähigkeit Schleim beigemengt.
Stoffe, die weder durch den Dünndarm noch durch den Dickdarm aufgenommen werden können, verbleiben zunächst im Mastdarm und werden schließlich über den After ausgeschieden.