사람을 비롯한 포유류는 일반적인 소화기관이 비슷하여 음식처리 원리가 동일합니다. 인간도 포유류 계열로 들어가기 때문에, 포유류의 소화계를 대표적인 예로 설명을 하자면, 포유류의 소화계는 소화관과 다양한 부속 샘으로 구성되어 있습니다. 그럼 이 소화기관이 어떻게 세분화되어있고, 소화기관의 음식물처리 방법은 어떤 원리인지 한 번 보겠습니다.
구강
먼저, 소화기관의 음식물처리 방법은 구강에서 발생합니다. 음식의 물리적 소화와 화학적 소화는 모두 입에서 시작됩니다. 씹는 동안 다양한 형태의 이빨은 음식을 자르고 분쇄하고 갈아서 쉽게 삼킬 수 있게 만들어주고 표면적을 늘려줍니다. 입안의 음식은 구강(입안, oral cavity)의 신경반사를 자극하여 들어오기 전에도 침샘의 침이 관에서 나와 구강까지 분비되도록 합니다. 심지어 음식이 실제로 입안에 들어오기 전에도 음식을 먹는 시간과 냄새 그리고 다른 자극들이 음식을 먹는 것과 학습을 통해 연관되어 있으므로 음식에 대한 기대가 생기면 침이 분비됩니다. 사람은 놀랍게도 매일 1L보다 조금 더 많은 침을 분비한다고 합니다. 이 침은 뮤신이라는 미끄러운 당단백질을 포함하는데 뮤신은 입안의 상비가 벗겨지지 않게 막아주고 음식을 매끄럽게 하여 쉽게 삼킬 수 있도록 도와줍니다. 침은 또한 완충액을 포함하여 입안의 산을 중성화하여 치아가 썩는 것을 막습니다. 또한, 침 안의 항세균 물질은 음식을 통해 들어오는 세균을 죽입니다.
인두
우리가 목구멍이라고 부르는 부분은 인두(pharynx)로 식도와 기관(tranchea)을 열어주는 부분입니다. 우리가 음식을 삼킬 때 기관의 윗부분은 올라가고 이때 후두개(epiglottis)라고 하는 연골부분이 움직여 기관이 열리는 것을 막습니다. 우리는 이런 행동을 삼키는 동안 재빠르게 움직이는 목젖을 통해 볼 수 있습니다. 정교하게 조절되는 이 기작은 일반적으로 안전하게 덩어리를 식도로 안내합니다. 만약 기관이 제때 닫히지 않으면 음식과 액체가 잘못된 길로 내려갈 수 있습니다. 그 결과 공기의 흐름이 막히면 격렬한 기침이 유도되어 보통 기관으로 들어간 물질을 방출시킵니다. 만약 음식물이 빨리 제거되지 않으면 폐에 치명적인 공기 부족 현상이 오게 됩니다.
위
위(stomach)는 음식을 저장하고 소화의 준비 단계를 수행합니다. 이 큰 기관은 복강의 윗부분, 횡격막 바로 아래에 자리잡고 있습니다. 위는 아코디언 같은 주름과 매우 유연한 벽을 갖고 있기 때문에 약 2 정도의 물과 음식이 들어갈 수 있도록 늘어날 수 있습니다. 위는 먹은 모든 음식을 저장할 수 있기 때문에 우리는 음식을 계속 먹지 않아도 됩니다. 위는 음식 저장과 함께 중요한 소화 기능을 수행합니다. 위는 위액(gstric juice)이라고 하는 소화액을 분비하고 위벽 평활근의 운동을 통해 소화액을 섞습니다. 유액은 위벽에 많이 있는 길게 파인 홈을 둘러싸는 상피에서 분비가 되는데요, 고농도의 염산이 포함된 위액의 PH는 쇠못을 용해시킬 수 있을 정도로 강한 산을 내뿜습니다. 산의 기능 중 하나는 고기와 식물 물질의 세포를 묶어주는 세포 외기질을 분해하는 것인데요, 산은 음식과 함께 들어온 세균을 죽입니다. 단백질의 가수분해를 시작하는 펩신(pepsin) 또한 위산에 포함되어있습니다. 펩신은 특정 아미노산에 인접한 펩티드 결합을 끊음으로써 단백질을 좀 더 작은 폴리펩티드로 부수는 역할을 합니다. 이 폴리펩티드는 후에 소장에서 아미노산으로 완전히 소화가 되는데요, 위산의 낮은 PH는 음식 안의 단백질을 변성시켜서 펩티드 결합이 펩신에 더 많이 노출되도록 합니다.
요약
여기까지 소화기관의 음식물처리 방법 중 구강과, 인두, 위의 역할에 대해 알아보았습니다. 음식을 섭취하는 것만으로도 구강과 인두 위에서 이런 복잡한 메커니즘을 통해 음식을 넘긴다는 것은 분명 인체에 신비스러운 일입니다. 다음에는 장을 통해서 음식물을 어떻게 처리하는지에 대해 한 번 알아보도록 하겠습니다.