A HETEROTRÓF SZERVEZET ANYAGCSERÉJÉNEK SAJÁTOSSÁGAI. TÁPLÁLKOZÁS ÉS EMÉSZTÉS

2. Témakör

Az állatok életműködési folyamatai

Mivel ismerkedünk?

-           az állati szervezetek alapvető életműködési folyamataival

-           az állatok szerveinek felépítésével és működésével

-           az állatok szaporodásának és fejlődésének sajátosságaival.

26§ A HETEROTRÓF SZERVEZET ANYAGCSERÉJÉNEK

 SAJÁTOSSÁGAI.  TÁPLÁLKOZÁS ÉS EMÉSZTÉS

Az egyik alapvető jelleg, ami megkülönbözteti az élőt az élettelentől az anyag- és energiacsere a környezettel. Ezen folyamatok következtében a szervezet hozzájut azokhoz az anyagokhoz, melyeket felhasznál sejtjei működéséhez, osztódásához, energiát nyer életműködési folyamataihoz.

A növények a légkörből és a talajból szervetlen anyagokat (szén-dioxidot, vizet és ásványi sókat) nyelnek el, és a napfény energiáját felhasználva állítanak elő belőlük szerves anyagokat. Az ilyen típusú táplálkozást autotrófnak nevezzük.

Az állatok heterotróf szervezetek, amelyek nem képesek maguknak előállítani szerves anyagokat, hanem más szervezetek kész szerves anyagait hasznosítják.

A táplálék, ami bejut az állati szervezetbe az emésztőszervrendszer által kerül feldolgozásra. A táplálék tartalmaz összetett szerves anyagokat (fehérjéket, zsírokat, szénhidrátokat) és szervetlen ásványi anyagokat, sókat. Ezeket az anyagokat előbb darabkáikra kell bontani, hogy át tudjanak hatolni a bélfal sejtjein és bekerüljenek a hajszálerekbe és a véráramba. A hosszú molekulák efféle darabolását különleges anyagok biztosítják – az enzimek -, amik az emésztőmirigyekben (májban, epehólyagban, hasnyálmirigyben, nyálmirigyekben) képződnek.  Ezen anyagok hatására a fehérjék aminosavakra, a keményítő (szénhidrát) szőlőcukorra, a zsírok glicerinre és zsírsavakra bomlanak.

A bélrendszerben az egyszerű molekulák átjutnak a bélfalon és a vékonyka hajszálerek falán, így kerülnek a véráramba. A vér eljuttatja őket a szervezet összes sejtjéhez, ahol építőanyagként vagy energiaforrásként hasznosítódnak. Az aminosavakból a sejt összeállítja saját fehérjéit, a zsírsavakból a sejtmembrán újul meg. tehát az aminosavak és a zsírsavak építőanyagok. A szőlőcukor (glükóz) energiaforrásként szolgál. Az energia-felszabadulás folyamata (légzés) a sejten belül (az állatoknál és a növényeknél is) a mitokondriumokban zajlik. A növények ilyenkor a fotoszintézis során saját maguk előállított glükózt hasznosítják. Az állatok a glükózt a táplálékból nyerik. Oxigén jelenlétében a szőlőcukor szén-dioxidra és vízre bomlik, a folyamat közben energia szabadul fel, ami feltölti az ATP-molekulákat (bológiai „elemeket”). Az ATP-molekulák eljuttatják az energiát a sejt azon részébe, ahol szükség van rá. Az energiát az állati szervezet az idegrendszer és az izmok működésére hasznosítja, ezek jelen vannak az összes szervrendszerben. Tehát az állati szervezetben az energia nem csak a térbeli mozgásra fordítódik, hanem az összes működés fenntartására.

Érdekes tudni: az állati szervezetek legfontosabb energiaforrása a glükóz. A glükóz egy egyszerű szénhidrát, ami szerkezeti eleme (többek között) az olyan nagymolekulájú anyagoknak, mint a keményítő és a cellulóz. Már tudjátok, hogy a növények különböző részeiben ezek az anyagok felhalmozódhatnak. A ragadozó állatok viszont ilyesmivel nem táplálkoznak. Az ő szervezetükbe viszont sok glikogén nevű szénhidrát jut, ami a préda (az állati szervezetek) májsejtjeiben és izmaiban található. A ragadozók másik energiaforrásai a zsírok, amik oxigén jelenlétében szintén lebomlanak a sejtekben. A zsírok bomlása közben kétszer annyi energia szabadul fel, mint a glükóz bomlásakor a mitokondriumokban.

Miközben a tápanyagok teljesen lebomlanak és hasznosítódnak a különféle kémiai reakciók következtében nemcsak hasznos anyagok képződnek. Olyan anyagok is képződnek, amik károsak vagy feleslegesek a sejtnek (és a szervezetnek). Ilyen a szén-dioxid, a víz, az ammónia, a húgysav. Ezek az anyagok a sejtekből a véráramba kerülnek és általa eljutnak a kiválasztó-szervrendszer szerveihez, amik aztán kivezetik őket a külvilágba.

Tehát a környezettel való anyag- és energiacsere az állatoknál szoros összefüggésben áll a táplálkozással, ami az anyagok külső környezetből való felvételét és feldolgozását, hasznosítását jelenti.

Az állatokra a heterotróf táplálkozási mód jellemző, azaz kész szerves táplálékot fogyasztanak. A különböző állatok viszont különféle tápanyagforrásokból nyerik az energiát.

A növényevők a növények különböző részeivel táplálkoznak: gyökérrel, hajtással, zöld részekkel, terméssel, magokkal, kéreggel, és különbözőképpen alkalmazkodtak ezek fogyasztásához. Gondoljunk csak a sáska vagy a zöld lombszöcske rágó szájszervére, de a rágcsálók (nyulak, pockok, egerek, hódok, mókusok, ürgék) nagy metszőfogaira.

A húsevők olyan állatok, amelyek elsősorban hússal táplálkoznak, amihez az élő állatok elejtésével (ragadozóként) vagy elpusztult állatok elfogyasztásával (dögevőként) juthatnak hozzá.

A ragadozók állatokra vadásznak. Ennek megfelelően éles fogaik, erős karmaik, esetleg halálos, bénító mérgük van, amivel elejtik zsákmányukat. A kaméleonok vadászfegyvere a hosszú, ragadós nyelvük, amivel megragadják a rovarokat. A pelikánok különlegesen kialakítású csőrükkel halásznak.

A dögevők (detritofágok) és szaprofiták elhalt növények vagy állatok szerves anyagaival, bomlástermékeivel, ürülékével táplálkoznak (földigiliszta, dögevő madarak pl: keselyű). A szaprofita szervezetek heterotróf életmódot folytatnak, ugyanakkor maguk nem alkalmasak illetve nem képesek a táplálékul szolgáló szervezet megölésére.

A paraziták minden számukra szükséges anyagot a gazdaszervezettől vesznek el. A bolhák és tetvek szúró-szívó szájszervükkel hatolnak át a gazdaállat bőrén. A májmétely és a macskamétely a szájszívókájukon át szívják fel a táplálékot.

A szűréssel táplálkozó állatok kiszűrik a számukra táplálékul szolgáló részecskéket a testükön átáramoltatott vízből. Ilyen módon táplálkoznak a kagylók és a lándzsahalak.

A mindenevők olyan állatfajok, amelyek növényeket és állatokat egyaránt esznek. Nem táplálék-specialisták, tehát nem egyféle táplálékot fogyasztanak. A fogazattal rendelkező állatokat gumós zápfogaikról lehet azonosítani. Jól ismert mindenevő fajok például a sertés, a holló.

Léteznek olyan állatok is. amelyek csak és kizárólag egyfajta táplálékot fogyaszt. Ilyen az óriáspanda, ami bambuszrügyekkel, valamint a koala, ami fiatal eukaliptuszfa-hajtásokkal táplálkozik.

Az emésztés a szilárd vagy folyékony állapotban felvett táplálék átalakítása a szervezet sejtjei által felszívható és felhasználható anyagokká.

Az emésztés három alapvető folyamata:

1.     feldarabolódás – a táplálék felaprózódik és halad a tápcsatornában

2.     kémiai lebontás – enzimek segítségével a nagy molekulák alkotóikra bomlanak

3.     felszívás – az egyszerűbb molekulák felszívódása a vérbe.

A mechanikus feldarabolódás történhet a fogak, az állkapcsok vagy a gyomor speciális részei által.

A rovaroknál a táplálék feldarabolását a szájszervek végzik. Biztosan láttatok már kolorádóbogár, hernyók vagy cserebogár által megrágott leveleket. Egyes bogarak alagutakat, vájatokat rágnak a termésekben, magokban, de még a fakéregben is.

A rágcsálók különleges önélező metszőfogaikkal darabolják fel táplálékukat. A növényevő patás emlősök első metszőfogaikkal vágják el a fűszálakat, és hátsó lapos őrlőfogaikkal rágják meg azt.

A madaraknak nincsenek fogaik. Táplálékukat először csőrükkel darabolják, de a valódi darabolás az izomgyomorban (zúzában) történik, aminek érdes falai vannak. A madarak még apró kavicsokat is lenyelnek, amik elősegítik a kemény magvak vagy csontok őrlését.

Egyes állatok csak folyékony táplálék fogyasztására képesek. Jó példa erre a pókok, akik külső emésztést alkalmaznak, a táplálékot már folyékony állapotban szívják ki áldozatuk testéből, ezért daraboló-szervre nincs is szükségük.

A száraz táplálékot fogyasztó állatoknál felmerül a táplálék továbbjuttatásának problémája a bélcsatornában. A táplálékot nedvesíteni, áztatni kell. Erre a célra szolgálnak a nyálmirigyek. Néhány állatnál a nyálnak fontosabb szerepe van, mint az eledel nedvesítése. Például a vérszívó állatoknál (piócák, szúnyogok) olyan anyagot tartalmaz, ami gátolja a vér megalvadását. Egyes ragadozó haslábúak nyálában pedig olyan erős savak vannak, amik roncsolják zsákmányuk (kékkagylók vagy más kagylófajok) kagylóhéját.

A feldarabolt táplálék kémiai bontása emésztő-enzimek segítségével történik. A jól fejlett emésztőszervrendszerrel rendelkező gerinces állatoknál az emésztést elősegítő anyagok a nagy emésztőmirigyekben (májban, epehólyagban, hasnyálmirigyben) és a gyomorfal és a bélfal apró mirigysejtjeiben termelődnek. Az enzimek vagy közvetlenül a mirigyből vagy vezetékeken át a tápcsatornába jutnak, ott behatolnak az apró táplálék-részecskékbe, és kémiai reakciókat indítanak be. ĺgy bomlanak le a fehérjék, zsírok és szénhidrátok hosszú molekula-láncai egyszerű anyagokra és válnak hasznosíthatóvá a szervezet számára.

A felszívódás során a tápcsatornában (emésztőcsőben) alapvegyületekre  lebontott tápanyagok először a vékonybél (középbél) falának sejtjeibe kerülnek, innen átszivárognak a vérbe, ami eljuttatja őket a szervezet minden sejtjéhez. Ahhoz, hogy minél több anyag felszívódhasson nagy felszívó-felület szükséges (egyébként a táppép továbbhaladtával sok hasznos tápanyag kiürülne). A felszívó-felület növelésére a különböző állatoknál különböző megoldásokat találunk. Egyik megoldás a hosszú bélcsatorna – a szarvasmarha belei húszszor hosszabbak a testénél. Másik elterjedt példa a bélfal vakon végződő számos kinövése, ami a rovaroknál és a csontos halaknál is megtalálható.

Miután megtörtént a lebontott anyagok felszívása, a belekben mindig maradnak emésztetlen maradékok. Ezek durva növényi rostok vagy állatok vázának maradványai, amik a végbélnyíláson keresztül távoznak a szervezetből. Az anyagcsere-termékek (a szén-dioxid, a víz, az ammónia, a húgysav), amik a tápanyag-molekulák hasznosítódása közben képződtek a sejtekben, a vérbe kerülnek és a kiválasztó-szervrendszer által jutnak a külvilágba.

Ellenőrző kérdések:

1.     Milyen különbségeket fedeztetek fel az állatok ás a növények anyagcseréje között?

2.     Milyen folyamatokban nyilvánul meg az anyagcsere?

3.     Hol hasznosítódik az energia, ami a tápanyagok bomlásakor keletkezik?

4.     Milyen szerepük van a z enzimeknek az emésztésben? Hol képződnek?

5.     Hozz fel példákat szűréssel táplálkozó állatokra. Milyen közegben fordulnak elő?

6.     Hogy történik a táplálék mechanikus feldarabolása a különböző állatoknál?