ernæring og fordøyelse (kap 42)

ernæring

prosessen hvor en organisme tar inn og bruker stoffer i mat for å møte 3 krav:

1. kjemisk energi for cellulære prosesser

2. organiske byggesteiner for makromolekyler

3. essensielle næringsstoffer

hvilke kilder til stoffer må organiske byggesteiner inneholde?

kilde til organisk karbon og organisk nitrogen

essensielle næringsstoffer

stoff som en organisme ikke kan syntetisere fra annet materiale og må absorbere i allerede sammensatt form, eks: noen aminosyrer, fettsyrer, vitaminer, mineraler

hva er hovedfunksjonene til essensielle næringsstoffer?

fungere som substrater for enzymer, som koenzymer og som kofaktor i biosyntetiske reaksjoner

hvilke essensielle aminosyrer krever et voksent menneske?

8 til sammen: isoleusin, leusin, lysin, metionin, fenylalanin, threonin, tryptofan, valin

hvorfor kan ikke dyr lage alle umettede fettsyrer selv?

mangler enzymene for å lage dobbeltbindingen i noen essensielle fettsyrer

hva brukes essensielle fettsyrer til hos dyr?

syntetisere mange celledeler som fosfolipider og signalmolekyler, lagringsfett

vitaminer

organisk molekyl som kreves i dietten i veldig små mengder (0.01-100,g per dag), mange fungerer som koenzymer eller deler av koenzymer, noen vannløselige og noen fettløselige

mineraler

i ernæring: enkelt næringsstoff som er uorganisk og derfor ikke kan syntetiseres av kroppen selv, små mengder kreves, mange funksjoner

herbivor

organismer som hovedsakelig spiser planter eller alger

karnivor

organismer som spiser dyr for næring

omnivor

organismer som jevnlig spiser dyr i tillegg til planter eller alger

hva menes med at de fleste dyr er oppurtunistiske spisere/etere?

de fleste dyr spiser utenfor vanlig diett om vanlige matkilder ikke er tilgjengelige

malnæring/malnourishment

manglende evne til å få tilstrekkelig næring, mangel på essensielle næringsstoffer

hvilket essensielt næringsstoff er det vanligst mangel på hos mennesker?

mangel på essensielle aminosyrer som fører til proteinmangel

underernæring/undernoursihment

spesifikk type malnourishment, diett som ikke gir nok kjemisk energi

hvilke 4 trinn kan matprosessering deles inn i ?

1. inntak (ingestion)

2. fordøyelse

3. absorpsjon

4. eliminering

inntak/ingestion

det å spise eller få i seg mat, første steget i matprosessering

filterspising

filtrering av små organismer eller matpartikler fra det omringende mediumet, type suspention feeding, mange akvatiske dyr

substratspising

dyr som lever på eller i matkilden

væskespising

suger næringsrik væske ut fra verten

bulk feeding

spiser relativt store biter med mat, ulike tilpasninger som tentakler, klør, giftige støttenner, kjever, spesialiserte tenner, de fleste dyr

fordøyelse

nedbryting av mat til molekyler små nok til at kroppen kan absorbere dem, det andre stadiet i matprosessering, består av både mekaniske og kjemiske prosesser

mekanisk fordøyelse

tygging eller maling av mat → bryter ned maten til mindre biter → større overflateareal for kjemisk fordøyelse

kjemisk fordøyelse

kløyver store molekyler til mindre molekyler så de er små nok til å passere gjennom cellemembraner

enzymatisk hydrolyse

bryter kjemiske bindinger ved å legge til vann, kjemisk nedbryting ved fordøyelsesenzymer

absorpsjon

opptak av små næringsstoff-molekyler av en organismes kropp, det tredje stadiet av matprosessering

eliminering

utskillelse av ufordøyd materiale ut av kroppen, det fjerde og siste stadiet av matprosessering

intracellulær fordøyelse

fordøyelse av matpartikler inni en celle, hydrolyse av mat på innsiden av matvakuoler.

tar inn solid mat ved fagocytose eller væskebasert mat ved pinocytose → matvakuoler slås sammen med lysosomer → mat i kontakt med hydrolyserende enzymer → fordøyelse på innsiden av en membran

ekstracellulær fordøyelse

nedbryting av mat i fordøyelsesrom som er kontinuerlige med utsiden av dyrets kropp, kan fordøye større matbiter enn de som kan tas inn ved fagocytose

gastrovaskulært hulrom

sentralt hulrom med enkel åpning i kroppen, funksjoner innen fordøyelse og fordeling av næringsstoffer. bryter ned mat med fordøyelsesenzymer, matpartikler tas inn av celler i gastrodermis, avfall eliminert gjennom samme hull

fordøyelseskanal

fordøyelsesrør med 2 åpninger: munn og anus, mat beveges langs kanalen i 1 retning gjennom flere fordøyelsesrom.

muliggjør nytt inntak av mat mens tidligere mat fordøyes

hvilke kjertler er involvert i matprosessering?

3 spyttkjertler + 3 individuelle kjertler (bukspyttkjertelen, leveren, galleblæren)

spyttkjertel

kjertel assosiert med munnhulen som skiller ut substanser som lubrikerer maten og begynner prosessen med kjemisk nedbryting

spytt/saliva

kompleks blanding av materialer med mange viktige funksjoner, inneholder slim/mucus, buffere og store mengder amylase

hva består slim/mucus av?

viskosiøs og glatt blanding av glykoproteiner, celler, salter, og vann

hva er funksjonene til de ulike bestanddelene av spytt?

slim: lubrikerer mat for lettere svelging, beskytter tannkjøttet mot slitasje, fasiliterer smak og lukt, beskytter membranene til celler i kontakt med det ytre miljøet

buffere: beskytter mot tannråte ved å nøytralisere syre, antimikrobielle agenter som beskytter mot bakterier som kommer inn med mat

amylase: hydrolyserer stivelse og glykogen til mindre polysakkarider, hypotese om at det slipper løs partikler som sitter fast i tennene og dermed reduserer mengden næringsstoff tilgjengelig for mikroorganismer i munnen

hva er funksjonen til tungen under matprosessering?

evaluerer mat tatt inn i munnhulen, skiller mellom mat som skal prosesseres videre og ikke, muliggjør at mat blir passert videre ved hjelp under svelging, former bolus

bolus

ball av spytt og mat formet av tungen

svelget/pharynx

området i vertebrathalsen hvor luft og mat passerer gjennom, fører til spiserøret og luftrøret

spiserør/esophagus

muskulært rør/tube som leder mat fra svelget til magen ved peristaltikk/peristalsis

luftrør/trachea

rør som leder til lungene

peristaltikk/peristalsis

alternerende bølger med sammentrekking og avslapping i de glatte musklene som dekker fordøyelseskanalen og dytter mat langs kanalen

lukkemuskel/sphincter

ring-aktig bånd med muskelfibre som kontrollerer størrelsen til en åpning i kroppen, eks: i spiserøret hvor lukkemuskelen regulerer passasje av inntatt mat fra spiserøret til magen

strupelokket/epiglottis

tynn bruskflik dekket av slimhinne som beskytter stemmespalten, vanligvis posisjonert oppover, men går nedover ved svelging for å tillate mat og vann å passere til spiserøret og ikke luftrøret

magesekken

organ i fordøyelsessystemet som lagrer mat og prosesserer mat til væske, ligger rett under mellomgulvet, inneholder magekjertler med ulike celler som produserer magesaft

magesaft

fordøyelsesvæske skilt ut av magesekken, inneholder saltsyre (gir veldig lav pH), protease, pepsin

chyme

blanding av delvis fordøyd mat og fordøyelsesvæsker i magesekken

hvordan fungerer kjemisk nedbrying i magesekken?

saltsyre: forstyrrer ekstracellulær matriks som binder cellene sammen i kjøtt og plantemateriale, lav pH denaturerer proteiner i mat → øker eksponering for peptidbindingene

protease/pepsin: bryter peptidbindinger → bryter ned proteiner til mindre polypeptider → eksponerer innholdet av maten mer

protease

enzym som fordøyer proteiner ved hydrolyse

pepsin

enzym i magesaft som begynner hydrolyse av proteiner, tilpasset å virke best i sure miljøer

hvordan fordøyer ikke cellene i magesekken seg selv?

saltsyre og pepsin dannes først i lumen og ikke inni cellene.

cellene lager pepsinogen - HCl klipper av liten bit av pepsinogen for å eksponere det aktive setet → pepsin → kan klippe pepsinogen også

slim skilt ut av cellene beskytter, celledeling legger til nytt epitellag ofte

parietalceller

i magesekken (i magekjertel), bruker ATP-drevet pumpe til å skille ut H+ inn i lumen, Cl- diffunderer så inn i lumen gjennom membrankanaler → HCL dannes kun i lumen og ikke i cellene

hva er rollen til chief celler i magesekken?

slipper ut pepsin i lumen i inaktiv form (pepsinogen)

tynntarm

det prinsipielle stedet for enzymatisk nedbryting av mat-makromolekyler og absorpsjon av næringsstoffer. den lengste delen av fordøyelseskanalen. reabsorberer ioner og vann (ved osmose)

tolvfingertarmen/duodenum

den første delen av tynntarmen, der chyme blandes med fordøyelsesvæsker fra bukspyttkjertelen, leveren og galleblæren i tillegg til fra kjertelceller i tarmveggen

bukspyttkjertelen/pancreas

kjertel med eksokrine og endokrine vev. eksokrin del har funksjoner innen fordøyelse ved at den skiller ut enzymer (proteaser) og basisk løsning inn i tynntarmen. endokrin del har funksjoner innen glukose homeostase, skiller ut insulin og glukagon.

hva skjer når chyme kommer inn i tolvfingertarmen?

trigger utslipp av hormonet sekretin som stimulerer bukspyttkjertelen til å skille ut bikarbonat (nøytraliserer surheten) og fordøyelsesenzymer

hvorfor er nedbryting av fett vanskeligere enn nedbryting av karbohydrater og proteiner?

fett er uløselig i vann → danner store kuler som ikke kan angripes effektivt av fordøyelsesenzymer. nedbrytingen er fasilitert av gallesalter som fungerer som emulgatorer (lager stabile blandinger av to stoffer som egentlig ikke blandes) → bryter opp fett- og lipidkuler

leveren

stort indre organ i vertebrater som utfører flere ulike funksjoner, eks: produksjon av galle, opprettholde blodsukkernivå, avgifte giftige kjemikalier i blodet

hvilken funksjon er produksjon av galle metabolsk koblet til i leveren?

ødeleggelse av røde blodceller som ikke er funksjonelle → pigmenter sluppet ut under nedbryting av røde blodceller blir inkorporert i galle-pigmenter → eliminert fra kroppen med avføring

galleblæren

organ som lagrer galle og slipper det ut når det trengs i tynntarmen

villus (flertall villi)

finger-aktig utfolding av den indre overflaten til tynntarmen. store folder på innsiden av tynntarmen har villi, øker overflateareal for absorpsjon. hver villus har mikrovilli. kapillær i kjernen

mikrovillus (flertall mikrovilli)

tynn, finger-aktig utfolding av epitelceller til villi. øker overflatearealet til tynntarmen enormt. børste-aktig utseende

er transport av næringsstoffer over epitelceller i tynntarmen aktiv eller passiv?

begge, avhenger av næringsstoffet. eks. fruktose beveges med fasilitert diffusjon inn i epitelcellene, mens aminosyrer, vitaminer, små peptider og de fleste glukosemolekyler pumpes inn mot konsentrasjonsgradienten.

hepatisk portal-vene

stor åre som fører næringsrikt blod fra tynntarmen til leveren, som regulerer blodets næringsinnhold. kapillærene og venene som bærer næringsrikt blod vekk fra villi samles til hepatisk portal-vene

hvorfor er det en fordel at næringsrikt blod fra tynntarmen går fra leveren til hjertet og så andre organer?

gjør at leveren kan regulere distribusjon av næring til kroppen, gjør om formen til mange organiske næringsstoffer - altså kan blod fra leveren ha veldig ulik næringsbalanse enn blodet som gikk inn i leveren. leveren kan også fjerne giftstoffer før de sirkuleres mye

chylomikroner

lipid transportkuler dannet av fettstoffer blandet med kolesterol og dekket med proteiner

hvordan foregår transport av triglyserider?

hydrolyse av fett ved lipase → fettsyrer + monoglyserid → absorbert av epitelcellene → rekombinert til triglyserider, dekkes med fosfolipider, kolesterol og proteiner → chylomikroner → eksocytose inn i lacteal-vein/liten lymfeåre → transportert med lymfesystemet og kommer til slutt til de store venene som returnerer blodet direkte til hjertet

tykktarmen

delen av vertebrat fordøyelseskanal mellom tynntarmen og anus, fungerer hovedsakelig i vannabsorpsjon og dannelse av avføring. inkluderer kolon, blindtarm, endetarm

hvordan er tynntarmen og tykktarmen knyttet sammen?

T-formet kryss, en av armene er kolon og leder til endetarm og anus. den andre armen er blindtarmen som også har appendix

kolon

den største delen av vertebrat tykktarm, funksjoner innen vannabsorpsjon og dannelse av avføring, fullfører tilbakeføring av vann som begynte i tynntarmen. fører til endetarm og anus.

blindtarm/cecum

den blinde posen som danner en gren av tykktarmen, spiller en viktig rolle i fermentering av inntatt materiale hos dyr som spiser mye plantemateriale. inneholder en appendix.

appendix

liten, finger-aktig utvidelse av vertebrat blindtarm, inneholder en masse med hvite blodceller som bidrar til immunitet

avføring/feces

avfallet til fordøyelseskanalen, alt som ikke blir absorbert. blir mer og mer solid mens det beveges langs kolon, tar 12-14t.

hos mennesker: bakteriekultur i uabsorbert organisk materiale i kolon bidrar til ca. 1/3 av tørrvekten til avføringen.

endetarm/rectum

terminal del av tykktarmen, avføring lagret der før eliminering. 2 sphinktere separerer endetarm og anus, indre ufrivillig, ytre frivillig

hva lager trangen til å kvitte seg med avføring?

periodiske sammentrekninger i kolon, trigget av at magen blir fylt opp

hva er noen tilpasninger gjort til diett hos dyr?

tanntilpasninger, tilpasninger i fordøyelsessystemet, mikrobiom

hvorfor er store, utvidbare magesekker vanlige hos karnivore vertebrater?

kan måtte vente lenge mellom måltider, fordeler å kunne spise mye når de først fanger bytte

har karnivorer, herbivorer eller omnivorer vanligvis lengst fordøyelsessystem?

herbivorer og omnivorer har vanligvis lengre enn karnivorer fordi plantemateriale er vanskeligere å fordøye (cellevegger). lengre fordøyelseskanal gir mer tid for fordøyelse i tillegg til større overflateareal for absorbering

mikrobiom

samlingen av mikroorganismer levende i eller på en organismes kropp, sammen med deres genetiske materiale

hva får mikrobiomet og mennesker ut av mutualismen deres?

mikrobiom: får næringsstoffer og stabilt (verts)miljø

mennesker: produksjon av noen vitaminer, regulering av utvikling av tarmepitel, regulering av medfødt immunsystem

hvorfor må kaniner drive med coprifagi?

coprifagi = spise avføring. har mesteparten av de mutualistiske bakteriene i tykktarmen og blindtarmen, men mesteparten av næringsstoffene absorbert i tynntarmen → næringsrike biprodukter fra fermentering i tykktarmen tapt med avføring første gang

hvilke dyr har de mest komplekse/utvidede tilpasningene for herbivor diett?

drøvtyggere/ruminants

enterisk nervesystem

nettverk med nevroner dedikert til fordøyelsesorganene, kontrollerer muskulære sammentrekninger i fordøyelsessystemet

hvilke to systemer er med på å regulere stegvis fordøyelse?

det enteriske nervesystemet (muskulære sammentrekninger av/ved fordøyelsesorganer) og det endokrine systemet (fordøyelsessekreter bare tilstede når de trengs)

gastrin

hormon skilt ut av magesekken, trigget av strekking av magesekken (når mat kommer inn), stimulerer produksjon av magesaft

cholecystokinin (CCK)

skilles ut når mat når tolvfingertarmen, stimulerer utslipp av fordøyelsesenzymer fra bukspyttkjertelen og galle fra galleblæren

sekretin

skilles ut når mat når tolvfingertarmen, stimulerer bukspyttkjertelen til å skille ut bikarbonat som nøytraliserer chyme

hvilken effekt har høye nivåer av sekretin og CCK på fordøyelse?

inhiberer peristalsis om chyme består av mye fett → sakker bevegelse av chyme → muliggjør fordøyelse av fett i tynntarmen

energilagring

tar inn flere energirike molekyler enn det som trengs til metabolisme og aktivitet, lagrer overflødig energi.

hos mennesker er lever- og muskelceller hovedsteder for energilagring, lagret som glykogen og så fett i adipose-celler

glukose homeostase

syntese og nedbryting av glykogen er viktig for energilagring og opprettholdelse av metabolsk balanse gjennom glukose homeostase, avhenger av de antagonistiske effektene av insulin og glukagon

hvilken effekt har insulin og glukagon på mengden glukose i blodet?

for mye glukose i blodet → utskillelse av insulin → trigger opptak av glukose fra blodet til kroppscellene → lavere glukosekonsentrasjon i blodet

for lite glukose i blodet → utskillelse av glukagon → trigger utslipp av glukose fra energilagre til blodet → øker glukosekonsentrasjonen i blodet

insulin

hormon skilt ut av bukspyttkjertelens beta-celler, promoterer opptak av glukose av de fleste kroppsceller og lagring av glykogen i leveren. stimulerer også protein- og fettsyntese

hvilke celler kan ta opp glukose fra blodet selv uten insulin?

hjerneceller

glukagon

hormon skilt ut av alfa-celler i bukspyttkjertelen som øker glukosenivåer i blodet, promoterer nedbryting og utslipp av glukose fra leveren

oppbygging og funksjon av bukspyttkjertelen

har klynger med endokrine celler (pancreatic islets/bukspyttkjertel-øyer) spredt rundt om organet. hver øy har alfa-celler og beta-celler som skiller ut hormoner i interstitiell væske og så sirkulasjonssystemet. hormonutskillende celler bare 1-2% av massen, andre celler produserer og skiller ut bikarbonat og fordøyelsesenzymer i tynntarmen

diabetes mellitus

endokrin lidelse karakterisert ved manglende evne til å opprettholde glukose homeostase, glukosenivå så lavt at det ikke er nok til å møte metabolske krav (fett hovedsubstrat for cellulær respirasjon), eller så høyt at nyrene ikke klarer å reabsorbere alt og rester skilles ut i urin.

diabetes type 1

insulinavhengig, resultater fra autoimmun ødeleggelse av beta-celler i bukspyttkjertelen → ødelegger personens evne til å produsere insulin

diabetes type 2

ikke-insulinavhengig, resultat av redusert reaksjon fra målceller mot insulin. kan være et resultat av livsstil eller genetiske faktorer, eks: defekt i insulinreseptor eller insulin respons-veien