Cirkulation, termoreglering och digestion

Question 1

Vilka tre komponenter återfinns alltid i ett cirkulationssystem?

Answer 1

– En vätska som cirkulera
– En uppsättning sammankopplade blodkärl
– En muskulös pump: hjärtat

Question 2

Vad är den centrala rollen hos ett cirkulationssystem?

Answer 2

Cirkulationssystemets centrala roll är att förbindea vätskan som omger celler med
de organ som utbyter gaser, absorberar näringsämnen och bortskaffar avfall.

Question 3

Förklara hur ett öppet cirkulationssystem fungerar.

Answer 3

I öppna cirkulationssystem är vätskan i cirkulationssystemet samma vätska som omger alla celler, och kallas hemolymf. En motsvarighet till hjärta finns i varje segment. Kontraktioner av hjärtat pumpar ut hemolymfen i olika kärl som går till sinusutrymmen (utrymmen kring organ) och där sker utbyte mellan vätska och kropssceller. Avslapning av hjärtat drar tillbaka hemolymfen genom porer och kroppsrörelser får sinusutrymmen att tömmas vilket cirkulerar hemolymfen. Öppna cirkulationssystem finns hos bl.a. artropoder som insekter och crustaceans samt hos vissa molusker som musslor.

Question 4

Förklara hur slutna cirkulationssystem fungerar.

Answer 4

I slutna cirkulationssystem kallas vätskan som cirkulerar blod och denna är distinkt avgränsad från vätskan som omger kroppscellerna. Ett eller flera hjärtan pumpar ut blod i kärl som förgrenas i finare kärl som infiltrerar vävnader och organ. Gasutbyte sker mellan blodet och värskan som omger cellerna.

Question 5

Vad är de största skillnaderna på öppna och stängda cirkulationssystem?

Answer 5

Öppna cirkulationssystem har hemolymf medan slutna har blod. Öppna sker ett direkt utbyte med celler medan i slutna behövs två steg, utbyte mellan blod och kroppsvätska och sedan mellan kroppsvätska och celler. Båda har sina evolutionära fördelar, det lägre trycket som behövs i öppna system tar mindre energi än stängda, men är inte hållbart i stora, aktiva djur som behöver det höga trycket för att effektivt få utbyte i hela kroppen.

Question 6

Vissa organismer har inget cirkulationssystem, ge exempel på några och förklara varför de inte behöver något.

Answer 6

Tex encelliga organismer kan ta in nödvändiga ämnen genom diffusion, eftersom de bara består av en cell kan de ta in det dem behöver runtom hela cellen. Det finns multicellulära organismer som inte har något cirkulationssystem, som plattmaskar eller cnidarians som klarar det för att deras body plan gör det möjligt för alla deras celler att ha kontakt med omgivningen, vilket gör att alla celler kan ta in nödvändiga ämnen via diffusion.

Question 7

Slutna cirkulationssystem kan vara enkla eller dubbla, vad menas med detta?

Answer 7

I enkla cirkulationssystem pumpar hjärtat endast en typ av blod, syrefattigt, från kropp till lungor/gälar och det finns bara en loop. I dubbla cirkulationssystem pumpar hjärtat både syrefattigt och syrerikt blod vilket innebär att det finns två loopar: hjärta-lungor och hjärta-kropp.

Question 8

Vilka är de tre huvudtyperna av blodkärl i djur? Vad har de för funktion?

Answer 8

Artärer, vener och kapillärer. Kapillärerna är extremt tunna och invarderar alla vävnader och organ för att förse dem med syre och näring. Artärer går från hjärtat och vener går till hjärtat.

Question 9

Hur ser däggdjurshjärtan ut i stora drag? Vart går blod in/ut?

Answer 9

Däggdjurshjärtan är tvådelade och består at fyra kamrar, vänster atrium, vänster kammare, höger atrium, höger atrium. I vänster kammare kommer syrerikt blod in från lungorna och blodet pumpas ut i aortan som leder blodet till över och underkropp. Blod från kroppen (som nu är syrefattigt) går in i den högra kammaren och sedan ut till lungorna igen via lungartärerna. Den vänstra kammarens väggar är tjockare pga att de behöver pumpa ut med högt tryck.

Question 10

Vad innebär systole och diastole?

Answer 10

Systole är den del av hjärtcykeln då hjärtat dras ihop/kontraherar/pumpar.

Diastole är den del av cykeln då hjärtat fylls/slappnar av.

Question 11

Hjärtat drar ihop sig och slappnar av i en
rytmisk cykel som kallas hjärtcykeln. Förklara hur en cykel går till.

Answer 11

Först slappnar hela hjärtat av och blod flödar in (atrium och kammar- diastole), sedan stängs klaffarna mellan atrium och kammare (atrial systole och kammar-diastole) sist pumpas blod ut från kamrarna och nytt blod kommer in i atruim (kammar systole och atrial diastole.

Question 12

Fyra hjärtklaffar förhindrar återflöde av blod i hjärtat, vad heter dessa?

Answer 12

Atrioventricular (AV) ventilerna separerar varje atrium och kammare (ventricle)

Semilunar klaffar kontrollerar blodflödet till aortan och lungartären

Question 13

Hur ser muskelvävnaden i hjärtat ut?

Answer 13

Hjärtmuskelvävnad har tvärstrimmiga muskelfibrer som är förgrenade och innehåller interkalerade skivor mellan muskelfibersegmenten som ger stadga och fäste. Cellerna är mindre än skelettmuskelceller och har EN kärna. SR i hjärtmuskelceller är också mindre utvecklat än i skelettmuskelfibrer. Hjärtmuskelcellerna bildar ett starkt nätverk kommunicerar via
gap-junctions. Impulsen sprider sig i hjärtat från cell till cell – functionellt syncytium.

Question 14

Hur drar hjärtmuskeln ihop sig (inte på molekylnivå)?

Answer 14

Några celler i hjärtat är autorytmiska (kontraherar av sig själva) genom deras unika egenskapen att de kan starta aktionspotentialer spontant och dessa kallas pacemakerceller. I ett intakt hjärta sitter de i SA noden som är ett kluster av celler som sitter i väggen på det högra förmaket (atrium). När dessa celler genererar en aktionspotential sprids den snabbt från cell till cell i hjärtat via gap-junctions, först till de båda förmaken vilket får dem att kontrahera, sedan når signalen AV noden som är ett annat kluster av autorytmiska celler som får signalen att fördröjas lite (0,1 sek för att se till att förmaken hinner pumpa in allt blod i kamrarna innan de kontraherar). Därifrån sprids signalen till hjärtats lägsta spets: apex, och därifrån sprids signalen till kammarväggarna via speciella strukturer som kallas Purkinje fibrer, som vår kamrarna att kontrahera och pumpa ut blod.

Question 15

Hur fungerar excitation och avslappning i hjärtmuskeln på molekylnivå?

Answer 15

Pacemakern genererar en aktionspotential, och när den invaderar nästa cell öppnas spänningsreglerade ca2+ kanaler och ca2+ strömmar in. Ca2+ binder till RyR receptorer i SR som öppnar Ca2+ kanaler som strömmar ut i cytoplasman. Ca2+ binder till troponin som blockerar myosin binding sites i aktin-myosin filament och det leder till kontraktion. När Ca2+ släpper från aktinfilamenten slappnar cellen av och Ca2+ pumpas in i SR aktivt och ut ur cellen via en antiport som transporterar in Na+. Na+ gradienten hålls i schack med natrium-kaliumpump (aktiv transport).

Question 16

Hjärtrytmen är alltså oberoende av det centrala nervsystemet, men den kan ändå regleras, hur?

Answer 16

Det sympatiska och parasympatiska nervsystemet kan påverka hjärtrytmen. I vanliga fall är Na+ kanaler öppna vilket ger inströmning av ca2+ och genererar spontana aktionspotentialer

Den sympatiska divisionen påskyndar pacemakern genom att utsöndra norepinefrin som öppnar Na+ och Ca2+ kanaler som ger inströmning av Na+ och Ca2+ in i cellen och det gör det lättare för en aktionspotential att uppnås (snabbare depolarisering).

Den parasympatiska divisionen saktar ner pacemakern genom att utsöndra ACh vilket öppnar K+ kanaler (K+ strömmar ut) och stänger ca2+ kanaler vilket gör det svårare för aktionspotentialer att uppnås (långsammare depolarisering)

Question 17

Är det möjligt att få temporal summering/tetanus i hjärtmuskeln?

Answer 17

Nej! Refraktärsperioden för hjärtmuskelceller är mycket längre än för en skelettmuskelcell. Detta är en förutsättning för en synkroniserad rytm hos hjärtmuskelcellerna samt att hjärtat inte kan krampa och sluta slå.

Question 18

Hur skiljer sig vener och artärer morfologiskt?

Answer 18

Artärer har en mindre diameter inuti men har tjockare lager av glatt muskulatur och tjockare lager bindväv för att klara av det höga trycket i blodet som pumpas ut från hjärtat.

Vener har större diameter och är klaff-försedda. De har ett tunnare lager av glatt muskulatur och bindväv.

Båda är kopplade till kappilärsystem, blodet går från artärer till kapillärsystem och ut från kappilärsystem i vener.

Question 19

Vilka olika faktorer är ansvariga för blodets transport i venerna tillbaka till hjärtat?

Answer 19

• Olika klaffar som öppnas och stängs med skelettmuskelkontraktioner
• En jämn muskelkontraktion av glatt muskulatur för blodet framåt.
• Expansion av vena cava vid inandning hjälper till att flytta blodet mot hjärtat.
• Enkelvägsventiler i vener förhindrar återflöde av blod (sfinkters)

Question 20

Djur med långa halsar har extremt högt blodtryck ut från hjärtat, för att klara av att driva blodet upp till hjärnan, mot gravitationen. Vad händer när de sänker huvudet mot marken?

Answer 20

Om de inte hade anpassningar för att minska trycket skulle huvudet fyllas med blod och typ explodera. En anpassning hos giraffer är att klaffar stängs klaffar som minskar blotryck mot huvudet, samtidigt som deras blodkärl i ben och underkropp vidgas när de sänker huvudet för att minska trycket. I vanliga fall är dessa blodkärl åtdragna för att hindra att benen sväller upp.

Question 21

Vilka två mekanismer reglerar blodfördelningen i kapillärerna? Vilka system kontrollerar dessa mekanismer?

Answer 21

• Sammandragning av den glatta muskulaturen i väggen på arteriolen som dras ihop
• Prekapillära ”sphincers” kontrollerar blodflödet mellan artärer och venoler. Kan få blodet att ta olika vägar.

Båda dessa mekanismer kontrolleras i sin tur av nervimpulser (parasymp. och symp. system), hormoner och andra kemikalier

Question 22

Hur sker utbytet mellan blod och interstitiell vätska?

Answer 22

Utbytet av ämnen mellan blodet och interstitiell vätska sker över kapillärens tunna endotelväggar. Skillnaden mellan blodtryck och osmotiskt tryck driver vätskor ur kapillärer i den arteriola änden och in i kapillärer i den venula änden. De flesta blodproteiner och alla blodkroppar är för
stora för att passera genom endotelet.

Question 23

Hur regleras blodtrycket i kroppen av det autonoma nervsystemet.

Answer 23

Exempelvis som svar på yttre stress som fara som registrerats av hjärnan. Signalerna går till förlängda märgen som får det sympatiska att utsöndra noradrenalin till binjurarna. De i sin tur utsöndrar adrenalin som höjer hjärtrytm och blodtryck. Strech receptorer i aorta reagerar när trycket blir för högt och det får det parasympatiska att komma igång och sänka blodtryck och hjärtrytm.

Question 24

Vilken är den principiella skillnaden mellan ektoterma och endoterma djur?

Answer 24

Källan till värme är det som skiljer sig. Ektoterma får sin värme från omgivningen och endoterma producerar sin egen värme.

Question 25

Vissa djur håller kroppstemperaturen stabil och andra växlar kroppstemperatur, vad kallar man djur med de olika strategierna?

Answer 25

Poikiloterm - Växelvarma djur har en varierande kroppstemperatur.
Homeoterm - Jämnvarma djur har en stabil kroppstemperatur.

Question 26

Hur påverkar temperatur levande system?

Answer 26

• Alla kemiska processer är temperaturkänsliga, även fysiologiska processer. Kemiska processer blir snabbare
• cellmembranets fluiditet: ökar med ökad temp, om det blir för högt är det inte längre en bra barriär. Fluiditet minskar med minskad temp, kan bli för stelt så att essentiella ämnen inte kan tas in.

Question 27

Vad menas med faktorn Q10? Vad har fysiologiska rekationer för Q10 faktor?

Answer 27

Faktorn Q10 beskriver hur mycket snabbare en biologisk process sker vid en ökning på 10 ° C. Fysiologiska reaktioner brukar ha Q10 på ca 2-3.

Question 28

Hur skiljer sig den termiska toleransen mellan poikiloterma (växelvarma) och homeoterma (jämnvarma) djur?

Answer 28

Homeoterma djur har en relativt liten termisk tolerans, de har en övre kritisk temperatur (UCT) eller lägre kritisk temperatur (LCT) som ligger relativt nära den termoneutrala zonen (grundtemp). Vid inre temperaturskillnader som går över under de kritiska temperaturerna kommer mekanismer för uppvärmning/nedkylning igång. Vid extrema temperaturer klarar sig inte djuret länge. Att hålla homeostas är mycket energikrävande i temp utanför grundtemp. Djur skiljer sig mycket i längd på zonerna.

Poikiloterma djur har ingen övre/undre kritisk temperatur, men reagerar på yttre temperaturskillnader med beteendeändringar för att överleva. Detta behövs då de inte har samma mekanismer för nedkylning/uppvärmning inuti kroppen. Tex ödlor kommer bara ut på dagen då den yttre temperaturen är på en bra nivå, gömmer sig i hålor där temp är konstant på natten.

Question 29

Fiskar är motströmsvärmeväxlare, vad menas med det?

Answer 29

De håller en hög temp i mitten av kroppen, som ger värmeutbyte med kallare delar av kroppen. Detta gör att de håller sig varma utan att tappa massa värme till omgivningen.

Question 30

Ge exempel på två anpassningar för frystolerans i djurvärlden.

Answer 30

• vissa grodor kan producera frysämnen som stimulerar isbildning utanför cellen, detta låter dem kontrollera platsen och kinetiken för iskristalltillväxt - den extracellulära vätskan fryser, men intracellulär vätska förblir
  flytande på så sätt.
• Vissa fiskar producerar glykoproteiner som sänker fryspunkt i fisken: Anti-freeze proteiner som stör iskristallbildning.

Question 31

Att minska värmeförlusten är viktigt i kalla klimat, ange tre anpassningar för detta.

Answer 31

• Rundare kroppsformer och kortare appendages (bihang) minskar förhållandet mellan yta och volym.
• Ökad värmeisolering med päls, fjädrar eller fett
• Förmåga att minska blodflödet till huden genom att begränsa blodkärlen.
• Användning av motströmsvärmeutbyte i blodflödet till bihang

Question 32

Vad är skillnaden mellan shivering och non-shivering termogenes?

Answer 32

• Shivering: Skelettmuskelceller kontraherar och förbrukar mer ATP vilket frigör mer värme.
• Non-shivering: frikoppling av mitokondrier i brunt fett, som gör att metabolism går till värmeproduktion istället för energiutvinning i form av ATP.

Question 33

Vad är nackdelarna med shivering termogenes?

Answer 33

Musklerna är snabbt uttömda av näringsämnen och blir utmattade samt att det förhindrar att djuret använder motoriska muskler för att hitta föda eller undvika predatorer. Endast hållbart under korta perioder, sedan behövs skydd.

Question 34

Värmeförlust är viktigt i varma klimat, ange de två viktigaste mekanismerna som används av djur för att kylas ner.

Answer 34

Svettning och snabb utandning (flämtning/fluttering)

Svettning minskar kroppstemperaturen genom avdunstningskylning och är mer effektivt än nedkylning genom att bada då avdunstning är mer effektiv ju mindre rent vattnet är. Mer lösta ämnen –> snabbare avdunstning. Svettning styrs av hypotalamus och för att minimera joniska och osmotiska problem minskar mängden NaCl i svett under långa perioder av värmeexponering.

Flämtning (däggdjur) och fluttering (fåglar): Värmeförlusten på andningsyta ökar med hög
kärltätthet, fuktig yta och högt luftflöde. Snabb ventilation ökar värmeförlusten genom konvektion (vind) och avdunstning.

Question 35

Hur regleras kroppstemperaturen hos däggdjur?

Answer 35

I däggdjur fungerar hypotalamus som en intern termostat (i fåglar sitter termostat i ryggmärgen). Information om inre temperatur känns av med termoreceptorer i det perifera och centrala nervsystemet och informationen integreras i hypotalamus.

Om kroppstemperaturen blir för hög reagerar hypotalamus med att sätta igång processer för nedkylning, som vidgande av blodkärl (vilket ger mer värmeutbyte med omgivning), svettning och flämtning/panting.

Om kroppstemperaturen blir för låg reagerar hypotalamus med att trigga igång processer för att höja kroppstemperaturen, som att dra ihop blodkärl (vilket drar in blod djupare in i kroppen för att minska värmeförlust till omgivningen) och shivering/huttring.

Question 36

Reglerad hypotermi är ett sätt att överleva längre kalla perioder. Vad kallas det om det sker över en period på en dag? Vad kallas reglerad hypotermi över längre perioder?

Answer 36

Små endotermer, som kolibrier, kan sänka temperaturen under inaktiva perioder för att spara energi, känd som daglig torpor.

Över längre perioder kallas det för hibernation (tvärtom = estivation). Vid hibernation sker en kontrollerad nedreglering av ämnesomsättning vilket sänker kroppstemp i kombination med sänkt ventilation och hjärtminutvolym. Djur som hibernerar sover inte hela vintern utan “vaknar” i korta perioder under hiberneringen för att äta/dricka och då går kroppstemp upp temporärt.

Question 37

Skiljer sig ämnesomsättningen (syreförbrukningen) hos en mus och en ödla av samma kroppsstorlek under likadana omgivningsförhållanden?

Answer 37

Ja, en mus är endoterm och behöver alltid lägga energi på att behålla kroppstemp. En ödla är ektoterm vilket innebär att de inte behöver lägga så mycket energi på att reglera kroppstemp - ödlan här därmed mindre ämnesomsättning generellt.

Question 38

Redogör för vad extra- och intracellulär matsmältning innebär.

Answer 38

• Vid intracellulär matsmältning tas
  livsmedelspartiklar upp via endocytos och
  bryts ner i matvakuoler
  -Extracellulär matsmältning är
  nedbrytningen av matpartiklar utanför celler.
  t.ex tarmen .

Question 39

Vilka kroppsdelar deltar i mätsmältningssystemet hos människor?

Answer 39

• Munnen med saliv som dels innehåller enzymer (amylas) som initierar matsmältningen och bryter ner patogener.
• svalg och strupe som för ner mat i magen med sfinkters och glatt muskelkontraktion
• magsäck med magsaft med lågt pH som bryter ner ämnen och patogener, pepsin i magsaft bryter ner proteiner i mindre delar.
• tolvfingertarm där proteaser, amylaser, lipaser och nukleaser släpps ut från bukspottskörtel för att bryta ner ytterligare. även bikarbonat för att neutralisera det låga pH värdet. Gallblåsa utsöndrar gallsalter i tolvfingertarm som finfördelar fett för lättare nedbrytning.
• tunntarm med insida täckt av villi och mikrovilli som ger stor area för absorbtion av näringsämnen. Aminosyror och socker går till blod, fettsyror går till lymfa.
• tjocktarm som står för absorbtion av vatten, gör avförning fast.

Question 40

Vilka celler finns i gastric pits i magsäcken, vad har de för funktion?

Answer 40

Paritealceller: producerar saltsyra (HCl) med pH 1-2.
Huvudceller: Producerar pepsinogen (inaktiv form av pepsin som är ett proteas)
Slemceller: Producerar slem som ligger som ett lager på insidan av magsäck för att skydda den från magsaften.

Question 41

Hur blir pepsin aktivt?

Answer 41

Den inaktiva formen av pepsin, pepsinogen blir aktivt när det kommer i kontakt med saltsyran. Saltsyran tar bort pepsinogenets “masking sequence”. Aktivt pepsin katalyserar även aktivering av pepsionogen till pepsin vilket gör att mycket pepsin bildas snabbt.

Question 42

Vilket är det viktigaste organet för matsmältning och absorption i matsmältningssystemet? Varför?

Answer 42

Tunntarmen, där tolvfingertarmen ingår! Den största delen av enzymatisk hydrolys av
makromolekyler från mat sker där, med hjälp av proteaser, amylaser, nukleaser och lipaser som söndras ut av bukspottkörteln.

Question 43

Vilken funktion har gallsalterna vid fettets nedbrytning och absorption?

Answer 43

Gallsalterna fungerar som surfaktant och lägger sig runt fettdroppar i miceller, vilket förenklar nedbrytningen av fett för lipaser och fördelar upp och separerar fettsyror så att de kan tas upp i epitelceller i tarmen. De absorberade fettsyrorna kompineras med kolesterol och proteiner i tarmcellerna och bildar kylomikroner som kan transporteras ut ur cellen och in i lymfsystemet.

Question 44

Hur aktiveras de proteinspjälkande enzymerna från bukspottkörteln?

Answer 44

Bukspottkörtelns exokrina del utsöndrar proteinspjälkande proteiner i sin inaktiva form (trypsinogen, chymotrypsinogen och procarboxypepsidas) in i tolvfingertarmen. Trypsinogen binder till membranreceptorer i tarmen och det aktiverar trypsinogenet till trypsin. Trypsin aktiverar i sin tur chymotrypsinogen och carboxypepsidas. Alla dessa är nu aktiva proteinspjälkande enzymer!

Question 45

Vad är bukspottkörtelns endokrina dels funktion?

Answer 45

Bukspottkörtelns endokrina del producerar hormonerna insulin (som sänker blodsockerhalt) och glukagon (som stimulerar levern att bryta ner glykogen) vilket höjer blodsockerhalt.

Question 46

Vilka är de metaboliska effekterna av insulin?

Answer 46

Stimulerar:
- glukosupptag i muskler, fettvävnad och
bröstkörtlar
- glykogenbildning
- fettsyraupptag i fettvävnad
- lipogenes
- Stimulerar aminosyraupptag i muskler

Hämmar:
- mobilisering och metabolism av aminosyror
- mobilisering av glykogen

Question 47

Jämför diabetes mellitus typ I och II. Vilka är likheterna respektive skillnaderna mellan de två formerna?

Answer 47

Personer med diabetes typ 1 kan inte själva producera insulin i bukspottskörteln och behöver därför ta in det externt med injektioner. Eftersom de naturligt inte har något insulin som kan få cellerna att ta upp glukos ökar blodsockerhalten okontrollerat. En del kan tas hand om i njurar men väldigt begränsat, så det leder till en rad följdsjukdomar. Denna form är ofta genetisk.

Diabetes typ 2 innebär att målcellerna för insulin har tappat sin känslighet för insulin, och därför inte tar upp glukos från blodet i den utsträckning de ska för att reglera blodsockernivån. Detta leder till en långvarig förhöjning av glukos i blodet. Detta orsakas av att blodsockernivån varit förhöjd under en lång tid, ofta pga överkonsumtion av mat i kombination med brist på motion.

Question 48

Redogör för de olika hormon som deltar i regleringen av digestionsorganen.

Answer 48

• Sekretin: stimulerar bukspottkörteln att utsöndra bikarbonat (HCO3 -) som neutraliserar maten med lågt pH som kommer ut från magsäcken in i tolvfingertarmen
• Gastrin: Stimulerar magsäcken att röra på sig för att blanda maten och magsyran och stimulerar även magsaften att utsöndras i magen när mat kommit in.
• CCK (Cholecytsokinin): stimulerar frisättningen av matsmältningsenzymer från bukspottkörteln och gallan från gallblåsan i närvaro av sur matmassa i tolvfingertarmen.