280px|duimnael| Die spysverteringstelsel by die mens. 1. Mondholte 3. Kleintongetjie 4. Tong 6. Speekselkliere 7. Ondertong 8. Onderkaak 9. Parotisklier 11. Slukderm (oesofagus) 12. Lewer 13. Galblaas 14. Galbuis 15. Maag 16. Pankreas 17. Pankreasbuis 19. Dunderm 21. Jejenum en verder ileum 22. Blindederm 23. Dikderm 24. Dwarskolon 25. Stygende kolon 26. Sekum 27. Dalende kolon 29. Rektum 30. Anus
Die spysverteringstelsel is die orgaanstelsel van 'n liggaam waar voedselsoorte soos koolhidrate, vette en proteïene afgebreek en verteer word voordat dit deur die dermkanaal geabsorbeer kan word.
Vertering is die afbreek van voedsel tot kleiner en oplosbare voedseldeeltjies sodat dit deur selle gebruik kan word. Vertering word op twee maniere bewerkstellig: meganies en chemies.
Alle diere en die mens moet die organiese stowwe wat hulle nodig het, in die vorm van voedsel opneem. Tydens die spysverteringsprosesse word die voedsel met behulp van ensieme verteer, dit wil sê afgebreek tot sulke klein eenhede (brokstukkies) dat dit deur die liggaam opgeneem kan word.
Die spysverteringsensieme van hoër diere is in die holte (lumen) van die spysverteringskanaal werksaam (dus buite diesel), terwyl by eensellige organismes vertering in die sel self plaasvind. Alle afbraakreaksies van voedselmolekules is hidrolitiese splitsings, dit wil sê splitsing of opbreking onder invloed van water. Suikers (polisakkariede) word op hierdie manier afgebreek tot monosakkariede, proteïene (polipeptiede) tot aminosure en vette tot vetsure en gliserol.
Sellulose, 'n belangrike komponent van plantaardige voedsel, kan deur die meeste diere nie afgebreek word nie omdat hulle nie die nodige ensieme besit nie. Sekere eensellige organismes kan dit wel doen. Sulke soortgelyke mikroörganismes leef in die maag-dermkanaal van verskeie diere (onder andere herkouers en ook die mens), waar hulle die sellulose vir hulle gasheer afbreek.
Die weg wat die voedsel deur die spysverteringskanaal volg en die verloop van die verskillende afbraakreaksies is by werweldiere in prinsipe ongeveer dieselfde as by die mens. Die verskille wat wel bestaan, hang ten nouste saam met die aard van die voedsel.
Algemeen Anders as die meeste plante is diere nie daartoe in staat om hul eie organiese voedingstowwe met behulp van sonenergie op te bou nie. Hulle is daarvoor afhanklik van ander organismes, wat hulle as voedsel opneem (heterotrofie). Die meeste voedselsoorte is egter nie direk geskik om as 'n energiebron (brandstof) en boustof te dien nie, en moet eers deur die spysverteringstelsel van komplekse voedselbrokke afgebreek word tot kleiner voedseleenhede (voedselbrokkies) wat deur die liggaamselle opgeneem kan word.
Afgesien van voedsel neem die spysverteringskanaal ook ander stowwe op, soos water, soute en ander stowwe wat nie direk energie lewer nie (vitamiene). By die meeste diere en by die mens vind die spysverteringsprosesse in 4 stappe plaas. Eerstens word die voedsel via die mond opgeneem en stukkend gemaak. Hierdie meganiese bewerking vind plaas met behulp van horingplate of deur die malende werking van ingeslukte klippies (soos by voëls). Die knieënde en voortstuwende spierbewegings (peristalse) van die dermkanaal het ook 'n meganiese werking.
Die afskeiding van slym deur die speekselkliere in die mond vergemaklik die kou en fynmaalproses en sorg dat die voedselbrei makliker gly. By laer diere soos die sponse, platwurms en weekdiere is daar slegs trilhare (cilia) aanwesig wat die voedsel voortstu. By werweldiere word trilhare in die slukderm aangetref. By herkouers vind die meganiese bewerking van die voedsel in meer stappe (fases) plaas.
In die tweede stap (stadium) van spysvertering word die groot voedselmolekules deur spysverteringsensieme in kleiner onderdele opgebreek. Die proses verloop by alle hoër diere min of meer dieselfde. As gevolg van die meganiese verwerking en voorbereiding is die oppervlak van die voedselbrei (chym) vergroot, sodat die ensieme beter daarop kan inwerk.
Tydens die derde stadium van spysvertering het die stowwe ʼn eenvoudiger samestelling. Hulle word in die dermwand opgeneem en gaan daarvan na die liggaamsvloeistowwe (bloed, limf). Die laaste stap van spysvertering is die verwydering (defekasie, ontlasting) van die onverteerbare of andersins onbruikbare reste van die voedsel uit die liggaam.
By laer diere soos eenselliges, sponse en gedeeltelik ook by die holtediere word die voedsel binne diesel verteer (intrasellulêre vertering). Diesel maak uitstulpings en fagositeer die voedseldeeltjies, wat hierna in 'n voedselvakuool (selholte gevul met vog) verteer word. Dit gebeur ook in verskillende stappe. Eerstens word water aan die voedseldeeltjie onttrek, daarna word dit onder invloed van ensieme wat die sel self produseer, afgebreek en vervolgens word die bruikbare stowwe opgeneem.
Die onverteerbare reste word deur 'n uitskeidingsvakuool uit die sel verwyder. Kenmerkend vir die spysvertering by ringwurms, geleedpotiges en werweldiere is dat die spysverteringsensieme in die holte (lumen) van die spysverteringskanaal (dermholte), dus buite die sel, werksaam is (ekstrasellulêre vertering). Sommige organismes, soos seesterre en sekere spinnekoppe, kan hulle prooi, wanneer dit te groot is om op te neem, selfs buite die liggaam verteer.
Deur uitstulping van die maag (seesterre) of via ʼn kanaal in die monddele (spinnekoppe) word die spysverteringsappe oor die prooi gestort, waarna die verteerde vloeibare massa opgesuig word (eksterne of ekstra-intestinale vertering). Die spysverteringskanaal (dermkanaal) loop meestal van die mond tot by die anus deur die liggaam. Die gedeelte op die hoogte van die skedel (dus mondholte en keel) word soms die kopderm genoem; die res staan as die rompderm bekend.
Voedselafbraak Chemies gesien kom spysvertering neer op die afbraak van komplekse stowwe (polimere) in enkelvoudige stowwe (monomere). Hierdie voedselafbraak kan gesien word as die omgekeerde van die groeiproses. Tydens die groei van plante en diere word komplekse proteïenmolekules uit die enkelvoudige aminosure vervaardig, komplekse suikermolekules soos stysel en glikogeen (dierlike stysel) uit enkelvoudige suikermolekules soos glukose (druiwesuiker), en baie vette word uit gliserol en vetsure opgebou.
'n Mens of dier wat hierdie komplekse stowwe as voedsel nuttig, breek dit tydens vertering af tot enkelvoudige bestanddele wat gemaklik opgeneem en versprei kan word. Uit die gevormde "boustene" kan die organisme sy eie kenmerkende, komplekse liggaamstowwe opbou.
Hidrolise Die afbraakreaksie van ʼn komplekse voedselmolekule staan bekend as die sogenaamde hidrolitiese reaksie: met behulp van water (Grieks: hudoor) word 'n splitsing (Grieks: lysis) van die voedselmolekule bewerkstellig. Tydens hidrolise word die betrokke watermolekule (H2O) self ook gesplits: een deel van die watermolekule (OH) gaan saam met 'n fragment van die gesplitste voedselmolekule; die ander deel van die watermolekule (H) gaan weer saam met die ander fragment van die voedselmolekule.
Dit kan geïllustreer word aan die hand van die hidrolise van sukrose, ook sakkarose genoem (rietsuiker). Sukrose (C12H22O11) is 'n sogenaamde disakkaried, ʼn suikermolekule wat uit twee suikereenhede opgebou is. Dit word nou gesplits in twee monosakkariede, naamlik in glukose (C6H12O6) en fruktose (C6H12O6) (vrugtesuiker). Die hidrolise van komplekse voedselmolekules word in lewende organismes deur ensieme versnel.
Ensieme is besondere proteïenmolekules wat nie alleen die hidrolise van voedselmolekules aan die gang sit nie, maar wat by omtrent alle chemiese reaksies in ʼn lewende organisme as 'n katalisator werksaam is. Elke lewende organisme besit honderde verskillende ensieme. Gewoonlik bestaan daar vir elke afsonderlike reaksie ʼn spesifieke ensiem. Die hidrolise van sukrose word byvoorbeeld gekataliseer deur die ensiem sukrosehidrolase, kortweg sukrase.
Hidrolases Vroeër is ensieme in twee groepe verdeel, naamlik hidrolitiese ensieme (hidrolases) en niehidrolitiese ensieme (desmolases). Teenswoordig is daar 'n funksionele indeling in 6 klasse. Een van hierdie klasse word gevorm deur die hidrolitiese ensieme, waaronder baie spysverteringsensieme resorteer. Elke klas bestaan uit verskeie subklasse, wat ook weer onderverdeel is. By die onderverdeling van die hidrolases word gelet op 'n soort chemiese binding wat tydens hidrolise verbreek word.
Die hidrolases wat 'n suikerverbinding (glikosidiese binding) verbreek, word geklassifiseer as 'n glikosidase; hidrolases wat 'n esterverbinding verbreek, val onder die esterases; hidrolases wat 'n proteïenverbinding (peptiedbinding) verbreek, behoort tot die peptidases. 'n Mens behoort by die benaming van 'n hidrolase eers die stof te noem waarop die ensiem inwerk (die substraat) en daarna die klasnaam "hidrolase" by te voeg. Dit is egter gebruiklik om die naam van ʼn hidrolitiese ensiem saam te voeg, byvoorbeeld sukrose-hidrolase word sukrase.
Naas die amptelike en semi-amptelike name van ensieme kom 'n mens dikwels die triviale naam van 'n ensiem tee, wat somtyds op 'n sekere eienskap van die ensiem dui (sukrose heet byvoorbeeld ook invertase omdat die draairigting van gepolariseerde lig omgekeer word) en soms ook op die plek van herkoms; die naam kan egter ook bloot van historiese betekenis wees. Enkele van die "ou" name dra in plaas van die uitgang - ase soms die uitgang - ien.
Lokalisasie 'n Bakterium bestaan uit een sel, wat deur twee lae, die selmembraan en die selwand, omring word. Komplekse molekules dring moeilik deur hierdie twee lae, sodat 'n bakterium oor die algemeen aangewese is op enkelvoudige stowwe uit hul direkte omgewing.
Sommige bakterieë skei egter spysverteringsensieme uit (sekresie-ensieme of ekso-ensieme), wat voedselafbraak buite die bakteriumsel bewerkstellig (ekstrasellulêre vertering), in teenstelling met die afbraak binne 'n sel (intrasellulêre vertering). Die afbraak buite diesel by meersellige hoër organismes soos die mens is perfek gereguleer; die uitgebreide spysverteringskanaal word voortdurend van die nodige ensieme voorsien. Al hierdie ensieme - of hul voorlopers - word in die selle van spesiale weefsels vervaardig.
Tog kom daar by hierdie hoër organismes ook nog 'n vorm van intrasellulêre vertering voor. Baie selle bevat seldeeltjies (selorganelle) wat deur 'n membraan omring is en waarin hidrolitiese ensieme opgesluit is. 'n Soortgelyke afbraakliggaam in diesel word ʼn lisosoom (Grieks soma = ''liggaam") genoem. 'n Siekteverwekkende bakterium wat die liggaam van ʼn mens binnedring, word eerstens deur 'n wit bloedsel gefagositeer ("opgeëet") en vervolgens in 'n lisosoom verteer.
Die lisosome is ook betrokke by die afbraak van afgestorwe selle. Spysverteringsensieme word nie net in organismes met 'n gewone spysverteringstelsel aangetref nie. Groen plante is byvoorbeeld nie op ander organismes aangewese wat hulle organiese boustowwe en brandstowwe betref nie. Hulle vervaardig uit anorganiese stowwe soos koolsuurgas (CO2), water (H2O) en nitrate (soute van salpetersuur) hul eie komplekse liggaamstowwe met behulp van sonlig as energiebron. Om hierdie opgeboude komplekse stowwe af te breek, besit hulle hidrolases.
Bakteriële flora Sellulose, ʼn komplekse suikermolekule wat in groot hoeveelhede deur groen plante vervaardig word, is vir die meeste diere onverteerbaar. Slegs sekere bakterieë, sommige slakke en die houtetende insektelarwes het die nodige ensieme.