Luento V IV Sisäisen ympäristön säätely Eläimet voivat fysiologisesti sopeutua (akklimoitua) muuttuneisiin olosuhteisiin: Ympäristöstressin sietokyky muuttuu, koska elintoiminnot muuttuvat olosuhteiden mukaisesti. Eläimet ovatfysiologisesti joustavia (physiological plasticity). Akklimaatio: Tapahtuu kontrolloiduissa laboratorio-olosuhteissa. Vain yhtä ympäristötekijää muutetaan kerrallaan. Akklimatisaatio: Luonnossa tapahtuva sopeutuminen normaaleihin ympäristöolosuhteiden muutoksiin. Useat ympäristötekijät (lämpötila, päivän pituus, ravinto, ph, happipitoisuus jne.) muuttuvat samanaikaisesti. i Ravitsemus Ravintoon ainetta ja energiaa ylläpitoon, kasvuun ja lisääntymiseen. Ravintotasapaino vaatii: 1. Vettä 2. Energiaa elintoimintoja varten 3. Orgaanisia yhdisteitä makromolekyylien rakennusosiksi (ll (ylläpito, kasvu, lisääntyminen) i Hiilirunkoja esim. sokereista ja orgaanista typpeä proteiineista ja aminohapoista (positiiviseen typpitasapaino) 4. Välttämättömiä ravintoaineita, se mitä elimistö itse ei pysty valmistamaan. Mineraaleja, hivenaineita, vitamiineja ja rasvahappoja Ravitsemus - Välttämättömät ravintoaineet Välttämättömät ravintoaineet ovat yhdisteitä, joita elimistö ei itse pysty valmistamaan. 1. Välttämättömät rasvahapot: (A) Omega-3-rasvahapot: Alfalinoleenihappo, li l ih C18:3n-3 3 Eikosapentaeenihappo, C20:5n-3 Dokosaheksaeenihappo, C22:6n-3 (B) Omega-6-rasvahapot: Linolihappo, C18:2n-6 Arakidonihappo, C20:4n-6 (C) Rasvaliukoiset vitamiinit Useimmat rasvayhdisteet elimistö valmistaa hiilihydraateista.
Alfalinoleenihappo C18:3n-3 Kaksoissidoksia on 3 kappaletta. 18 hiiliatomia Ensimmäinen kaksoissidos on kolmoshiilessä. Kasvien siemenet Välttämättömien rasvahappojen johdannaiset toimivat paikallishormoneina. 18 1 viimeinen eli ω-hiili ensimmäinen eli α-hiili omega-3 rasvahappo Välttämättömien rasvahappojen johdannaiset ovat tärkeitä monien kudosten ja elimien (verenkiertoelimistö, hermosto) toiminnalle. Ravitsemus - Välttämättömät ravintoaineet 2. Vitamiinit ja hivenaineet: Toimivat usein koentsyymeinä niitä tarvitaan entsyymien normaaliin toimintaan. (a) Vesiliukoiset vitamiinit: B- ja C-ryhmän vitamiinit (b) Rasvaliukoiset vitamiinit: A-, D-, E- ja K-vitamiinit
Makroravinteet Mikroravinteet Ravitsemus - Välttämättömät ravintoaineet Ravitsemus - Ravinnon energiasisältö 3. Välttämättömät aminohapot: arginiini histidiini isoleusiini leusiini i lysiini metioniini fenyylialaniini treoniini tryptofaani valiini tauriini (ei esiinny proteiineissa) Proteiinitarve: it Aikuinen: 0.6-1.0 g/kg/vrk Imeväisikäinen 2-3 g/kg/vrk Rasvat 9.4 kcal/g Hiilihydraatit 4.2 kcal/g Proteiinit 4.3 kcal/g (urea); 4.25 kcal/g (virtsahappo) Alkoholi 7.1 kcal/g Rasvat: Sopivat hyvin vararavinnoksi i( (muuttolinnut). Ei voida käyttää hapettomissa (anaerobisissa) olosuhteissa. Hiilihydraatit: Mobilisoituvat nopeasti energiaa saadaan nopeasti solujen käyttöön. Voidaan käyttää myös anaerobisissa olosuhteissa.
Ravitsemus - Ravinnon energiasisältö Ravitsemus - Painoindeksi Aliravitsemus 1) Energian puute aiheuttaa marasmin (undernutrition) 2) Proteiinien (ja muiden välttämättömien ravintoaineiden; hivenaineet, antioksidantit) puute aiheuttaa kwasiorkorin (malnutrition). Kasvun hidastuminen Keskushermoston kehityksen häiriintyminen Lihasmassan väheneminen Turvotus jne. Kwasiorkor Pi Painoindeksi: idkipaino (kg) jaettuna pituuden (m) neliöllä (kg/m 2 ). <18.5 alipaino Ihannepaino 18.5-24.9 25.0-29.9, lievä lihavuus 30.0-34.9, merkittävä lihavuus 35.0-39.9, vaikea lihavuus >39.9, sairaalloinen lihavuus The energetics associated with Scott's expedition to the South Pole. Ravitsemus - Painoindeksi Omena-ja päärynälihavuus. Suomessa miehistä yli 68% ja naisista iit yli li53% painoindeksi on >25. 100 µm Halsey L G, Stroud M A Physiol Rev 2012;92:521-536 Vatsaontelon rasvasoluja
Ravitsemus Viskeraalinen rasva Viskeraalinen rasvakudos Sisäelinten ympärillä Altistaa tyypin-2 diabetekselle, sydän- ja verisuonitaudeille, rintasyövälle Hormonaalisesti aktiivista Vähentää hyödyllisen adiponektiini-hormonin tuotantoa: heikentää solujen insuliiniherkyyttä Tuottaa sytokiineja (esim. inteleukiini-6): kohottaa verenpainetta, indusoi tulehdusvastetta metabolinen oireyhtymä (useita riskitekijöitä) Hormonit pääsevät suoraan maksaan ja lisäävät maksan LDL-kolesterolin ja vähentävät ä ä HDL-kolesterolin li tuottoa Hoito: rasvan vähentäminen liikunnan avulla. Viskeraalista rasvakudosta Ihonalaista rasvakudosta Hypotalamus (kylläisyyskeskus) säätelee kylläisyyden ja nälän tunnetta hermosto- ja hormonisignaalien välityksellä ja veren koostumuksen k perusteella. Rasvakudoksen k tuottama leptiini hillitsee ruokahalua. Kun elimistön rasvavarannot vähenevät veren aleneva leptiinitaso lisää ruokahalua. Aterian jälkeen ohutsuolen erittämä polypeptidi YY (PYY) hillitsee ruokahalua ja toimii siten greliinin vastavaikuttajana. Ruokahalun hormonaalinen säätely Greliini Insuliini Leptiini PYY Mahan erittämä greliini lisää ruokahalua. Laihduttamisesta johtuva greliinin määrän kohoaminen verenkierrossa tekee dieetissä pysymisen vaikeaksi. Veren sokerin kohoaminen aterian jälkeen stimuloi haiman insuliinin eritystä ja heikentää ruokahalua. Leptiini knock-out hiiri lihoo Ravitsemus - Ravinnonotto: luokittelu ravintokohteen mukaan 1. kasvinsyöjät (herbivorit) Kun leptiinigeeni poistetaan, rasvakudos ei pysty tuottamaan leptiiniä, joka ehkäisisi näläntunnetta lihominen.
2. Pedot (karnivorit). 3. Sekaravinnon käyttäjät (omnivorit). Ravitsemus - Ravinnonotto: ravinnonottotavan mukaan 2. Alustan syöjät (substrate feeders) (perhostoukat, kastemato). 1. Suspension syöjät (valaat, simpukat).
3. Nesteiden e syöjät (fluid feeders) 4. Isojen kappaleiden syöjät (bulk feeders) Anakonda nielee antiloopin ja kaimaanin Ruuansulatus - 4 eri vaihetta Ruuansulatus Mekaaninen pienentäminen Ruoka Ruuan paloja Kemiallinen ruuansulatus (entsyymaattinen hajotus) Pieniä molekyylejä lk ljä Ravintoaineet siirtyvät eläimen soluihin Sulamaton materiaali Solunsisäinen ruuansulatus: Endosytoosi Fagosytoosi Pinosytoosi Ruokavakuoli sulautuu lysosomiin. Eksosytoosi 1 Ravinnonotto Ravinnon Ravinnon 2 3 4 Kuonanpoisto pilkkominen imeytyminen
Ruuansulatus Ruuansulatus Tentakkelit Epätäydellinen ruuansulatuskanava (hydra): Hydralla on yksiaukkoinen gastrovaskulaariontelo. t l Solun ulkopuolella tapahtuva ja solunsisäinen ruuansulatus. Gastrovaskulaariontelo uaa eo Ravinnonottosolut Siimat Rauhassolut Ruokavakuolit Mesenkyymi Epidermis Mesenkyymi Gastrodermis Ruoka Suu Täydellinen ruuansulatuskanava: Yksisuuntainen virtaus Osien erilaistuminen Kupu ja maha ovat ruokavarastoja. Lihasmaha (kivispiira) (gizzard) hienontaa ruuan. kupu kupu kupu lihasmaha kivispiira sylkirauhaset Kieli Korvasylkirauhanen Kielenalus sr. Leuanalus sr. maksa suuontelo nielu ruokatorvi mahan suun aukko paksusuolen nouseva osa ileum sappirakko haima maha umpisuoli umpilisäke peräsuoli ohutsuoli paksusuoli pohjukaissuoli (duodenum) peräaukko
Ruuansulatus - nieleminen Nielemistä säätelee ydinjatkoksen ja aivosillan nielemiskeskus. - Osin tahdonalaista (ruokapalan muodostus ja liikutteleminen) - Osin automaattista (ruokamassa nielunalueella käynnistää refleksin) kieli nielu kurkunkansi ylhäällä kurkunkansi alhaalla ll kurkunkansi ylhäällä ruokatorven kurkunpää sulkija supistuneena henkitorvi ruokatorvi kurkunpää ylhäällä ruokatorven sulkija veltostuneena Ruokatorven sulkijalihas supistuneena