消化作用（digestion）簡稱消化，是指異營生物將食物（大分子）分解成足夠小的水溶性分子（小分子），可以溶解在血漿，讓身體能夠吸收利用的過程。有些動物會透過小腸吸收小分子，帶到血液系統中。 消化作用是生物異化作用（分解代謝）的一環，可以分為兩個階段：首先藉由機械性的作用（機械消化，mechanical digestion）或稱物理消化，將食物碎裂成小裂片；其次是化學性的作用（化學消化，chemical digestion），經由酶的催化，將大分子水解成小分子單體。無法消化的殘渣則會再排出體外。 大多數食物中所含的有機物包括蛋白質、脂肪和碳水化合物。由於這些大分子聚合物無法穿過細胞膜進入細胞內，而且動物需要用單體來合成自身身體所需的聚合物，因此動物需要藉由消化作用將食物中的大分子分解成單體。例如將蛋白質分解為胺基酸，多醣及雙醣分解為單醣，脂肪分解為甘油及脂肪酸等。 消化系統 最簡單的生命體，例如原生動物，會利用擴散、主動運輸或胞吞作用而將食物顆粒直接從周圍環境中送入細胞內，再以酵素分解而獲取營養物，這樣的方式稱為。胞內消化不需要機械性裂解食物的過程，也不需要消化道或腔室，因此限制了此類動物的體型及複雜度，只能利用小的食物顆粒來獲取營養素。 較大型的動物又演化出的構造與機制。在消化道中，利用機械性及化學性的作用，可將大塊食物分解成小分子的營養素，這些營養素被吸收後，參與代謝及合成作用。 原始的多細胞動物，例如水螅，其腸道是封閉的囊狀物，只有一個開口作為入口及出口，稱為，是一種不完全消化道（incomplete gut）。而自囊蠕蟲類動物起，例如蠕蟲、蛔蟲，開始發育出肛門，具有口、咽、肛門及完整腸道，是完全消化道（complete gut）。完全消化道可使食物往單方向移動，不會與先前攝入的食物或廢物混合，並且能循序漸進的處理食物，使食物在不同的步驟中被有效率的消化。 分泌系統 細菌利用幾種不同的系統來獲得外界其他有機體的養份。 通道傳輸系統 在通道傳輸系統中，由幾種蛋白質形成細菌細胞膜內部和外部之間的通道。通道傳輸系統包括三種蛋白質：、（MFP）及（OMP）。此分泌系統可以輸送各種不同的分子：從離子、藥物、到不同大小的蛋白質（20900kDa）。所分泌的分子可以從大腸桿菌的肽大腸桿菌素（10 kDa）到螢光假單胞菌的細胞粘附蛋白（900 kDa）。 分子注射器 有些細菌（像沙門氏菌屬、志賀氏菌屬等）可以透過分子注射器（molecular syringe）注射養份或毒素到其他單細胞生物的細胞中。最早是在鼠疫桿菌中發現此機制，而且證實可以直接將毒素注射到宿主的細胞質內，而不只是分泌到細胞間質中 Salyers A A Whitt D D 2002 Bacterial Pathogenesis A Molecular Approach 2nd ed Washington DC ASM Press ISBN 9781555811716。 接合機制 有些細菌有接合機制，可以交換 DNA 及蛋白質。此機制是在農桿菌中發現，利用此一機制引入 Ti 質粒到宿主的蛋白質中，因而引發冠纓。 外膜囊泡釋放 除了利用上述的多蛋白質複合物外，革蘭氏陰性菌還有另一種釋放物質的方法：形成外膜囊泡 Chatterjee SN and J Das Electron microscopic observations on the excretion of cell wall material by Vibrio cholerae JGenMicrobiol 49 111 1967 Kuehn MJ and NC Kesty Bacterial outer membrane vesicles and the hostpathogen interaction Genes Devand then the 19 22264555 2005。 消化腔 的作用類似胃，一方面進行消化作用，另一方面也將營養分佈到身體的各部份。細胞外消化就是發生在中央消化腔外，其內裡是消化內皮層（gastrodermis），是上皮組織的內層，消化腔對外只有一個開口，具有攝取食物及排洩的功能，消化後的殘餘物及未消化物質從這個出口排到體外，這可以稱為是不完全的。 像捕蠅草之類可以用光合作用來產生食物的植物。其捕捉獵物並且消化的原因不像一般動物為了採集能量及碳元素，而是為了攝取必要的營養素（特別是氮和磷），這些營養素在其酸性沼澤棲息地是很不容易取得的。 thumb125pxright 溶組織阿米巴的滋養期，其中有已吞噬的紅血球 吞噬體 吞噬體是因為吞噬作用吸收的物質，其周圍形成的液胞。吞噬體是因為物質附近的細胞膜融合後所產生的。吞噬體也是細胞區室，致病微生物會在吞噬體內被殺死及消化。吞噬體在其成長過程會和溶酶體融合，最後形成。人類體內的溶組織內阿米巴會吞噬紅血球。 脊椎動物消化作用的簡介 對大部份的脊椎動物而言，消化是在消化系統中多步驟的作用，從攝取食物（多半是其他的動植物）開始。消化作用也會包括一些物理程式及化學程式，可以分為以下四個步驟： ：將食物放入口中（食物進入消化系統的起點）。 物理性及化學性的分解：口中咀嚼是物理性的分解，之後在胃腸中和水、胃酸、膽汁和酵素混合，將大型的分子分解為較簡單的結構。 吸收：營養素從消化系統藉由滲透、主動運輸及擴散作用吸收到迴圈和淋巴毛細血管中。 排洩：最後無法消化的殘餘物質會透過排便離開消化道。 讓消化作用正常作用的關鍵是消化系統中肌肉的動作，包括吞嚥和運動。消化作用中的每一個步驟都需要能量。因此在從吸收的物質中取得能量之前，需要先消耗一些能量。消化作用需要能量的差異對於動物的生活方式、行為，甚至其外形都有很大的影響。像人類都和其他的人科動物有很大的不同（例如缺乏體毛、較小的頜骨和肌肉組織、齒列不同、腸子長度不同，是否會烹煮食物等）。 消化作用主要是發生在小腸中，大腸主要的作用是利用腸道菌種讓無法消化的物質發酵，並且在排洩之前吸收殘餘物質中的水份。 哺乳類的消化作用 哺乳類的消化準備工作是從開始，口腔會分泌唾液，胃部也會分泌消化酶。食物入口後，哺乳類會咀嚼食物，並且食物和唾液混合，此時開始了物理性及化學性的分解，之後食物進入胃部，繼續其他的酵素作用。胃部也會繼續進行物理性及化學性的分解，靠的是胃部的攪拌食物，以及讓食物與胃酸和酵素混合。養份吸收是在胃部（胃酸）以及腸道（腸液、胰液、膽汁），最後殘餘物質會透過排便離開消化道（排遺作用）。 不同物質的消化 蛋白質的消化 蛋白質是在胃進行消化，有三種主要的酵素：由胃部分泌的胃蛋白酶，以及胰臟分泌的胰蛋白酶及胰凝乳蛋白酶，可以將食物中的蛋白質分解為多肽，之後再由外肽酶及分成胺基酸。不過胃和胰臟多半不會直接分泌消化酵素，而是分泌無活性的前體酶原。例如胰蛋白酶是以胰蛋白酶原的形式，由胰腺所分泌，再經由十二指腸的活化成為胰蛋白酶。胰蛋白酶可以將蛋白質分解為較小的多肽。 脂質的消化 有些脂質是從進入口腔起就開始消化，會將一些短鏈的脂質轉換為甘油二酯。不過大部份的脂質是在小腸消化的。小腸中脂肪的出現會產生激素，會讓胰腺釋放胰脂肪酶，讓肝臟釋放膽汁酸，有助於脂肪的乳化，可以以脂肪酸的形式吸收。一莫耳脂肪（三酸甘油酯）在完全消化後會變成脂肪酸、甘油一酯、甘油二酯以及一些未分解三酸甘油酯的混合物，但其中不會有遊離的甘油分子。 醣類的消化 人類可以消化的膳食澱粉是由葡萄糖單位組成的長鏈，稱為直鏈澱粉，屬於多糖。在消化時，唾液中和胰臟分泌的澱粉酶會破壞葡萄糖分子之間的鏈結，因此葡萄糖的長鏈會變短，產物會是結構較簡單，可以被小腸吸收的葡萄糖及麥芽糖（二個葡萄糖組成的雙醣）。 乳糖酶可以將乳糖分解為葡萄糖及半乳糖。小腸可以吸收葡萄糖及半乳糖。大約有 65 的成年人分泌的乳糖酶不足，因此無法消化未發酵的乳製品，這稱為乳糖不耐症。乳糖不耐症隨著族群而不同，東亞血統人群超過 90 有乳糖不耐症，而北歐後裔只有約 5 有乳糖不耐症。 蔗糖酶是分解蔗糖的酶，消化後會得到果糖及葡萄糖，可以由小腸持續的吸收。 DNA 和 RNA 的消化 DNA 和 RNA 會由胰腺分泌的去氧核糖核酸酶（DNase）及核糖核酸酶（RNase）等核酸酶分解為核苷酸。 非破壞性消化 有些營養素是複雜結構的分子（例如維生素 B12），若分解其分子就會破壞營養素的功能。為了可以以非破壞性的方式消化維生素 B12，唾液中的會和維生素 B12 形成強力的鍵結，當維生素 B12 進入胃部，haptocorrin 可以保護 B12 不會被胃酸分解。 維生素 B12haptocorrin 複合物會從胃部透過幽門，進入十二指腸，胰腺蛋白酶會將 haptocorrin 和維生素 B12 分離，而維生素 B12 會和內在因子（IF）結合。維生素 B12 內在因子複合物會再行進到小腸迴腸段，而接受器會進行同化作用，使維生素 B12 內在因子複合物進入血液系統。 參見 消化系統 消化道 營養學 胃食管反流病 氫離子幫浦阻斷劑 參考資料 Category 消化系統