[영양] 영양소의 소화와 흡수 시스템

영양분들의 소화와 흡수 시스템

1. 소화와 흡수란 무엇인가?

음식에서 영양소를 추출하기 위해 우리 몸은 소화, 흡수, 그리고 운반이라는 세 가지 필수 과정을 거쳐야 합니다.

• 소화 (digestion)는 음식을 더 작은, 흡수 가능한 단위로 분해하는 기계적 및 화학적 과정을 의미합니다.
  • 기계적 과정은 음식을 물리적으로 더 작은 조각으로 부수는 것을 포함합니다. 예를 들어, 입에서 씹고 위에서 음식을 갈아내는 것입니다.
  • 화학적 과정은 분비물과 효소가 도움을 주는 가수분해 반응을 통해 더 큰 음식 분자를 더 작은 단위로 분해하는 것을 포함합니다. 예를 들어, 전분을 포도당 분자로, 단백질을 펩타이드와 아미노산으로 분해하는 과정입니다.
• 흡수(absorption)는 이러한 소화된 음식 입자가 위장관에서 혈류나 림프계로 이동하여 몸 전체로 운반되는 과정입니다.

소화와 흡수 과정은 근육 활동, 효소, 호르몬, 그리고 신경 활동이 조화를 이루어 수행됩니다.

왼쪽: 위장 근육 , 오른쪽:괄약근

2. 위장관이란 무엇인가?

위장관(GI tract)은 입에서 항문까지 이어지는 근육성 관으로, 음식을 소화하고 흡수하거나 배설하기 위해 음식이 통과하는 경로입니다.

• 주요 기관은 입, 식도, 위, 소장, 대장 등으로 구성되며, 이 기관들은 음식의 소화와 흡수에 직접적으로 관여합니다.
• 부속 기관은 소화를 돕기 위해 분비물을 추가하는 역할을 합니다. 여기에는 침샘, 췌장, 간, 담낭이 포함됩니다.

아래는 주요 및 부속 기관의 위치를 포함한 위장관의 개요입니다.

3. 위장관에서의 근육 활동

위장관의 근육 활동은 음식의 소화와 이동에 매우 중요합니다.

• 씹기 (저작): 소화는 입에서 음식을 씹는 것부터 시작되며, 음식이 더 작은 조각으로 분해되어 삼키기 쉽게 만듭니다. 씹기와 삼키는 초기 단계는 자발적인 조절하에 있습니다.
• 연동운동 (peristalsis): 음식이 삼켜진 후, 음식은 위장관을 통해 연동운동에 의해 이동합니다. 연동운동은 위장관을 따라 있는 원형 및 종방향 근육의 교대로 수축과 이완에 의해 발생하는 파동성 운동으로, 이 운동은 자율적이며 적절한 속도로 음식을 소화관을 통해 이동시킵니다.
• 분절운동 (segmetation): 소장에서 원형 근육의 수축이 음식을 앞뒤로 섞는 동작을 하는데, 이를 분절운동이라고 합니다. 이 동작은 음식이 소화되고 흡수될 시간을 제공한 후 다음 단계로 이동할 수 있도록 합니다.
• 위 혼합: 위는 원형, 종방향, 대각선 방향의 세 가지 근육층으로 구성되어 있어 강한 혼합 수축을 가능하게 하여 음식이 철저히 분해되도록 합니다.
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• 괄약근: 괄약근은 음식을 한 기관에서 다음 기관으로 이동하도록 열고 닫는 역할을 하는 근육입니다(예: 식도에서 위로). 또한 음식의 역류를 방지하며(예: 위에서 다시 식도로), 음식의 방출량과 시간을 조절합니다(예: 소장으로 소량의 유미즙을 방출).

소화, 흡수, 그리고 위장관의 근육 활동의 역할을 이해함으로써 우리 소화 시스템이 우리의 건강과 웰빙을 유지하는 데 얼마나 복잡하고 효율적인지를 알 수 있습니다.

 

음식의 소화관 경로

음식이 소화관(Gastrointestinal, GI tract)을 통해 이동하는 경로를 이해하는 것은 소화, 흡수, 그리고 배설에 관련된 복잡한 과정을 이해하는 데 도움이 됩니다. 각 단계와 그 단계에서 발생하는 주요 작용을 살펴보겠습니다.

1. Mouth (입)

주요 작용: 음식이 더 작은 조각으로 분해되고, 삼키기 쉽게 액체와 혼합됩니다.

• (저작) Chewing : 치아는 음식을 물리적으로 더 작은 조각으로 분해합니다. 그런 다음 이 음식은 음료수와 타액선에서 분비된 액체와 혼합되어 삼키기 쉽게 됩니다.
• (타액 분비) Saliva Secretion : 타액선은 타액을 분비하는데, 이 타액은 물, 점액, 염분, 그리고 탄수화물을 소화하는 효소인 타액 아밀라제를 포함합니다. 타액은 음식을 촉촉하게 하여 삼키기 쉽게 하고, 입과 치아를 보호하며, 음식을 맛볼 수 있게 합니다.
• (미각 인식) Taste Perception : 혀는 맛봉오리(taste buds)를 통해 액체에 녹아있는 음식의 화학 물질을 감지하여 달콤한 맛, 신맛, 쓴맛, 짠맛, 그리고 감칠맛(umami)을 인식합니다. 음식의 전체적인 맛은 미각, 냄새, 질감, 그리고 온도의 조합으로 느껴집니다.
• (삼키기) Swallowing : 음식이 충분히 씹히고 촉촉해지면 볼루스(bolus)라는 덩어리가 되어 삼킬 수 있게 됩니다. 혀의 움직임에 의해 이 볼루스는 소화 및 호흡 시스템이 교차하는 인두(pharynx)로 이동합니다. 인두에서 음식이 식도(esophagus)로 이동하도록 성대의 수축과 후두덮개(epiglottis)의 닫힘에 의해 기도가 차단됩니다.

참고: 씹기와 삼키기의 초기 단계는 자발적으로 이루어지지만, 음식이 인두에 도달한 후 소화관을 통한 이동은 무의식적으로 진행됩니다.

2.식도:Esophagus 

주요 작용: 음식이 입에서 위로 이동합니다.

• Peristalsis (연동운동): 볼루스는 식도의 근육 수축과 이완이 교차하는 연동운동에 의해 위로 이동합니다.
• Sphincters (괄약근): 상부 식도 괄약근은 음식이 입에서 식도로 이동하도록 허용하고, 하부 식도 괄약근은 음식이 식도에서 위로 이동하도록 하며 역류를 방지합니다.

3.위:Stomach 

주요 작용: 음식이 저장되고 혼합되며, 주로 단백질의 소화가 시작됩니다.

• (저장 및 혼합)  : 위는 볼루스를 일시적으로 상부 위에 저장한 다음 강력한 근육 수축을 통해 혼합하고 갈아줍니다.
•  (위액 분비) Gastric Juice Secretion: 위의 위선은 물, 염산, 그리고 효소가 혼합된 위액을 분비합니다. 염산은 위의 pH를 낮춰 대부분의 박테리아를 죽이고 단백질을 화학적 소화에 대비해 변성시킵니다. 위액의 효소는 단백질과 일부 지방을 분해합니다. 그러나 위의 산성 환경에서는 타액 아밀라제가 비활성화되기 때문에 탄수화물 소화는 거의 일어나지 않습니다.
• (유미즙 형성) Chyme Formation : 위에서 소화된 후 음식은 유미즙(chyme)이라는 반액체 덩어리로 변환되어 유문괄약근(pyloric sphincter)을 통해 소장(small intestine)으로 천천히 방출됩니다.

4.소장:Small Intestine 

주요 작용: 대부분의 소화와 영양소 흡수가 여기서 이루어집니다.

• (유미즙 혼합): 위에서 온 유미즙은 소장, 췌장, 그리고 담낭에서 분비된 액체와 혼합되어 소장의 세 부분(십이지장, 공장, 회장)을 통과합니다.
• (분비물):
  • (장액) Intestinal Juices : 장의 선은 소화를 돕는 물과 효소가 포함된 장액을 분비합니다.
  • (췌장액) Pancreatic Juices : 췌장은 췌관을 통해 췌장액을 소장으로 분비합니다. 췌장액은 효소와 중탄산염을 포함하고 있으며, 중탄산염은 유미즙의 산성을 중화하여 효소들이 중성 pH에서 효과적으로 기능할 수 있게 합니다. 일부 효소는 불활성 형태로 분비되며, 소장에서 활성화됩니다.
  • (담즙) Bile : 담낭은 담관을 통해 소장으로 담즙을 분비합니다. 담즙은 간에서 생성되어 담낭에 저장되며, 지방의 소화와 흡수를 돕기 위해 유화합니다.
• (소화 및 흡수): 장액과 췌장액의 효소들은 단백질, 지방, 그리고 탄수화물을 흡수 가능한 단위로 소화합니다. 대부분의 영양소는 소장에서 흡수되며, 흡수되지 않은 음식은 회맹괄약근(ileocecal sphincter)을 통해 대장으로 이동합니다.

5.(대장)Large Intestine 

주요 작용: 물의 흡수와 폐기물 배출.

•  (흡수되지 않은 음식의 이동): 소장에서 흡수되지 않은 음식, 특히 소화되지 않은 섬유질은 대장의 상행결장, 횡행결장, 그리고 하행결장을 통해 직장(rectum)으로 이동합니다.
• (물과 영양소 흡수): 대장은 남아있는 물질을 반고체 상태의 폐기물(대변)로 변환하여 배출할 준비를 합니다.
•  (배변): 배변할 시간이 되면 직장의 근육이 이완되고 항문의 두 괄약근(비자발적 및 자발적)이 열려 대변이 배출됩니다.

통과시간

음식이 소화되고 흡수되는 데 걸리는 시간은 약6-10시간 이상이 걸릴 수 있습니다. 입에서 항문까지의 총 시간을 "통과 시간"이라고 하며, 이는 소화관의 건강 상태, 음식의 섬유질 함량, 그리고 식사의 크기와 구성에 따라 달라질 수 있습니다.

음식의 소화 과정에 포함된 경로와 작용을 이해하면 우리의 전반적인 건강을 유지하는 복잡하고 필수적인 과정을 이해하는 데 도움이 됩니다.