消化

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消化（しょうか）とは、生体が物質を化学的に処理して利用可能な栄養素にする工程のことである。消化は多細胞レベル、単細胞レベル、細胞内のレベルで生じるが、単に消化と言った場合は動物における多細胞レベルの消化管における消化（しばしば消化吸収）を指すことが多い。

[編集] 一般論

一般的な意味での消化は、生物が自分の栄養源となる体外の有機物を吸収するためにより低分子の状態に分解することである。動物や菌類は自分以外の生物やその遺体などの有機物を取り込んで生活している。しかし、それらを構成する有機物には細胞膜を透過するには大きすぎるものが多い。そこで、それらの物質をより低分子に分解しなければならない。この働きが消化である。

消化を行うために、これらの生物はその分解を行う酵素を分泌する。これを消化酵素という。また、酵素の働きを助けるため、あるいはその働きやすい環境を作るために酸などを分泌するものもある。また、有機物の分解をするためには、元の材質が大きい塊であればそれを細片に分けることや、油脂系の物質を懸濁状態にする（乳化）ことなども必要な場合があるので、それらの操作も消化の働きの一部である。

また、一部には自らは消化できないものを分解するために、微生物などを共生させているものがある。この場合、その動物が吸収するのは微生物に分解させた物質であるが、同時に微生物そのものも食料とされている。

[編集] 消化のための構造

一般に植物は光合成によって栄養を作れるので、食物を必要としない。また、窒素やリンは体外から取り入れる必要があるが、これは最初から無機化合物の状態のものを吸収するので、消化の働きは持たない。しかし、藻類の中には、有機物を取り入れる能力を持つものもある。従属栄養生物である細菌類、菌類、動物などは消化か、それに似た働きを持っている。

消化酵素が体外に分泌され、そこで分解された有機物を吸収する場合を体外消化という。これに対して餌となる物体をまず体内のしかるべき所に取り入れ、そこで消化をおこなうものを体内消化という。個々の細胞に関しても、細胞の外で分解する場合には細胞外消化、細胞内に取り入れてから消化するのを細胞内消化という。

体外消化の場合には、消化は特に決まった部分で行われるわけではないが、体内消化の場合、餌を取り込み、それを蓄え、分解吸収するための構造がある。これを消化器官という。動物一般では、体内に袋があり、体表に続く管によってつながっている。これを消化管といい、一般には腸と呼ばれる。いわゆる腔腸動物と扁形動物などを除けば、消化管の口は２つあって、取り入れる口と消化吸収した残りを排泄する口が分かれる。この、入り口の方を口、出口の方を肛門という。消化管には消化酵素やそれを助ける物質を分泌する器官が付随することが多い。それらは一般には消化腺といわれる。口の周囲には餌の取り込みを助けるために触手や顎、歯などの摂食器官が付属することも多く、それらが機械的消化の一部をになっている場合もある。

単細胞生物や原生生物が体内消化する場合、細胞内消化であることも多い。細胞内消化の場合、細胞が粒子を取り込み、細胞内の袋状の構造に入れ、その膜を通して消化酵素が分泌され、分解された物質は膜を通して吸収される。この袋状の構造を食胞という。同様の働きは、多細胞生物にも見られる場合があり、その場合にはその働きはリソソームが行う。

[編集] 人間における消化

人間（多細胞レベル）の消化は、食物中の物質（タンパク質、炭水化物、脂肪など）を吸収可能な大きさの分子に分解する工程のことを指す。消化は消化管で数段階に分けて行われ、咀嚼など機械的な分解と、消化酵素などによる化学的な分解がある。

口では、咀嚼（噛むこと）によって食べ物は機械的に細かくなる。また唾液腺から唾液が分泌され、唾液中に含まれるアミラーゼによって炭水化物はより小さな糖に分解される。

胃では、胃の運動によって食べ物がかき回されるとともに、胃腺から放出される胃酸（塩酸やペプシンなど）によって、食べ物を殺菌するとともに、蛋白質をペプトンと呼ばれるどろどろした水溶性の物質に分解する。エタノールなど一部の物質は胃で吸収される。

十二指腸では、膵液（すい液)・胆汁が分泌され、多くの物質が分解され、栄養になる。

小腸では、蠕動運動によって食べ物がかき回され移動するとともに、腸液などに含まれる消化酵素によって最終的な化学的分解が行われる。また、ほとんどの栄養は小腸で吸収される。さらに大腸で水分が吸収される。

[編集] 他の動物の消化

ウシ目（偶蹄目）の動物（ウシ・シカ・ヤギなど）は、多くが一度飲み込んだ食べ物を胃から口中に戻して再び噛む反芻と呼ばれる動作を行う。また4つの胃を持ち、第1胃には繊毛虫と細菌類の微生物が大量に住み、摂取した食物の分解発酵をしている。これらの消化機構により、他の哺乳類が消化吸収できないセルロースなどを栄養として取り込むことが出来る。

ウサギ類の普通、食糞と呼ばれる行動をする。これは、「軟糞」と呼ばれる特殊な糞を排泄し、これを食べる行動のことである（食べないと生きていけない場合が多い）。軟糞は食べ物が盲腸の中で発酵してできたもので、蛋白質やビタミンなどを豊富に含んでいる。

ほとんどの鳥類は歯を持たないが、植物を食べる鳥類の多くは食道が発達した砂嚢と呼ばれる袋を持っており、そこで砂と食べ物をこすり合わせることによって機械的な分解を行う。

一部の昆虫（タガメやゲンゴロウ、アリジゴクなど）やクモ類は、捕らえた獲物に消化液を注入し、獲物の組織を体外で分解した後に体内に取り込む「体外消化」を行う。ヒトデの場合、口から胃をはき出し、これで餌を包み、消化する。マムシなどの血液毒も筋肉や血管を破壊する等、消化の一部を行なっているとも見られる。尚、人間が食物を摂取する前に道具や火を用いてより食べ易い形に加工する「調理」も、一種の体外消化だと言うことができるであろう。

[編集] 植物繊維の分解

植物の繊維分であるセルロースやリグニンは多糖類であり、カロリーは高いものの、分解が難しく、これを利用するのが困難である。

草食性の多細胞生物の多くは、セルロースを自力で消化できない。シロアリなど一部のものは、ウシ目のように消化管の中にセルロースを分解する微生物を共生させ、それに化学的分解を行わせる。ウシ目ではその役割を繊毛虫が、シロアリでは多鞭毛虫・超鞭毛虫がそれに両者で細菌類がその役を果たしている。ただしシロアリ自身も不完全ながらセルロースを分解する酵素を生成できるようである。他に、ワラジムシ類とカタツムリなど限られたものが完全にセルロースを分解する能力を持つ。それ以外の草食動物は繊維分を利用する能力を持たない。

生きた葉を食べる動物のなかには、生きた細胞質のみを利用し、繊維質を利用する事を放棄して、それをそのままに糞として放出するものもある。また、植物遺体を餌とするものには、実際にはそれに含まれる菌類や細菌を消化吸収しているものがある。これらについては分解者を参照。