При непрерывно протекающих в организме процессах обмена
веществ и энергии
требуется постоянное расходование питательных веществ. Поскольку
внутренние
ресурсы организма ограничены, для поддержания жизнедеятельности,
здоровья и
продуктивных качеств животных необходимо поступление питательных
веществ в
составе корма.
Основные компоненты корма - белки, жиры, углеводы, витамины,
минеральные
вещества, вода. В нативном (неизменном) виде животными, могут быть
усвоены только
вода, растворимые минеральные соли и витамины.
Белки, жиры и углеводы (полисахариды) , представляющие собой
высокомолекулярные соединения, не проникающие через поры животных
мембран,
предварительно должны быть переработаны до относительно простых
молекул.
Нерастворимые минеральные соли и витамины в процессе пищеварения
превращаются в
растворимые формы.
Пищеварение - это совокупность механических, физико-химических
и
биологических процессов, обеспечивающих расщепление поступивших с
кормом
сложных питательных веществ на относительно простые соединения (блоки)
,
которые могут быть ассимилированы организмом.
Пищеварение начальный этап ассимиляции питательных веществ, за
которым
следует промежуточный обмен веществ и выделение продуктов метаболизма
почками.
Процесс пищеварения происходит в системе органов пищеварения,
или
пищеварительном тракте, который условно разделяют на три отдела:
передний,
средний и задний. К переднему отделу относят ротовую полость с
вспомогательными
органами, глотку и пищевод, к среднему - желудок и отдел тонких кишок,
к
заднему - отдел толстых кишок.
Пищеварительный тракт включает также застенные пищеварительные
железы -
слюнные, поджелудочную и печень, секреты которых изливаются в просвет
желудочно-кишечного тракта.
Передний отдел пищеварительного тракта служит для
захватывания,
пережевывания, смачивания и проглатывания корма, средний отдел является
основным местом химической переработки корма и всасывания продуктов
гидролиза,
в заднем отделе происходит обработка непереваренных остатков корма,
всасывание
воды и формирование фекалий.
Стенка пищеварительного канала на всем протяжении от пищевода
до прямой
кишки представлена четырьмя слоями: слизистой оболочкой, слоем гладких
мышц,
подализистой и серозной оболочкой, которая образована в основном
брюшиной.
Компоненты пищеварительных соков синтезируются секреторными клетками
желез,
расположенных в слизистой оболочке полости рта, пищевода, желудка и
кишечника,
а также клетками застенных пищеварительных желез.
Хотя общие принципы пищеварения одинаковы для всех видов
домашних животных,
структура и форма отделов их пищеварительного тракта существенно
различаются,
что обусловлено характером питания. Это подтверждается данными таблицы,
где
приведены сведения о размерах желудка, отделов тонких и толстых кишок у
плотоядных, всеядных и травоядных животных.
Табл. Объем разных отделов желудочно-кишечного тракта у
животных
|
Общий объем |
желудок |
тонкий к-к |
толстый к-к |
Корова |
200 - 300 |
71 |
18 |
11 |
Лошадь |
100 - 180 |
10 |
30 |
60 |
Овца (коза) |
25 - 32 |
65 |
23 |
12 |
Свинья |
22 - 30 |
30 |
35 |
35 |
Собака |
2 - 3 |
63 |
23 |
14 |
Кошка |
0,4 - 0,6 |
66 |
18 |
16 |
Кролик |
0,5 - 0,8 |
25 |
32 |
43 |
В пределах каждого вида абсолютные показатели (л) могут
существенно
варьировать в зависимости от массы животных, возраста, типа кормления,
однако
соотношение отделов довольно постоянное.
У растительноядных животных (коров, овец, лошадей, кроликов)
хорошо развиты
отделы, в которых происходит переработка клетчатки с участием
микроорганизмов -
преджелудки и толстый кишечник (в основном слепая кишка) . Плотоядные
имеют
желудочно-кишечный тип пищеварения. Потребляемая ими белковая и жировая
пища
переваривается в основном в желудке и отделе тонких кишок,
относительный объем
желудка велик. У всеядных (свиньи) все отделы желудочно-кишечного
тракта развиты
более-менее равномерно, но основная роль в переваривании корма
принадлежит
кишечнику, имеющему большие объем и протяженность, чем у плотоядных.
Наряду с функциями временного хранения корма, его расщепления
(переваривания) , абсорбции питательных веществ, перемещения и
выбрасывания
непереваренных остатков пищеварительный тракт выполняет экскреторную,
обменную,
синтетическую (с участием микроорганизмов) и инкретoрную функции.
Специальными эндокринными клетками слизистой оболочки и
тонкого кишечника
секретируются биологически активные полипептиды, регулирующие выделение
пищеварительных секретов. Некоторые из этих пептидов (гастрин,
секретин,
холецистокинин) относят к Истинным гормонам, другие - к
“кандидатам в гормоны”
. Число аминокислотных остатков в их структуре - от 17 до 43,
молекулярная
масса от 2000 до 5ООО.
Здесь же вырабатываются некоторые регуляторные
гипоталамические пептиды,
например соматостатин, нейротензин, вещество Р, пищеварительная функция
которых
остается недостаточно ясной.
Сущность пищеварения
Механические процессы приводят к изменению структуры и
физических свойств
корма плотности, консистенции, размеров частиц и т.п. Это является
следствием
пережевывания, сокращения мышц желудочно-кишечного тракта, воздействия
жидкой
части пищеварительных соков.
Физико-химические процессы (например, действие соляной кислоты
в желудке или
поверхностно-активных веществ желчи в кишечнике) способствуют набуханию
частиц
корма, увеличению их поверхностного натяжения, активации ферментов,
повышению
растворимости солей.
Биологические процессы - это процессы последовательного
ферментативного
гидролиза пищевых полимеров сначала до промежуточных продуктов, а затем
до
мономеров при постепенном перемещении корма по отделам
желудочно-кишечного
тракта.
Ферментативная система пищеварительного тракта включает в
себя: а) ферменты
пищеварительных секретов, выделяемых внутристенными или застенными
пищеварительными железами; б) ферменты, образуемые микроорганизмами
пищеварительного тракта; в) ферменты, содержащиеся в растительных
кормах.
Основную роль у животных с однокамерным желудком выполняют
гидролазы
пищеварительных секретов. Они характеризуются специфичностью
субстратной и
действия, оптимумом температуры и рН. Каталитическое действие этих
гидролаз
основано на присоединении к сложному субстрату молекулы воды по типу:
АВ+ Н*ОН
<=> A* ОН+ НВ Равновесие в этой реакции постоянно
сдвигается в правую
сторону, поскольку одновременно с гидролизом идет процесс всасывания
образовавшихся продуктов.
В переваривании белков участвуют протеазы (эндо- и
экзопептидазы) ,
углеводов - карбогидразы (амилаза, глюкозидаза, инвертаза,
галактозидаза) ,
нуклеиновых кислот - нуклеазы (рибонуклеаза, дезоксирибону- клеаза) ,
жиров -
карбоксилэстеразы (липаза, фосфолипаза, холинэстераза) . Конечными
продуктами
гидролиза питательных веществ являются мономеры: при гидролизе белков -
аминокислоты, жиров - жирные кислоты и глицерин, углеводов - простые
гексозы,
главным образом глюкозы. Нуклеиновые кислоты расщепляются до пуринов,
пииримидииов, рибозы, дезоксирибозы и фосфата. У жвачных животных
конечные
метаболиты могут быть иными.
Установлена тесная зависимость спектра и активности
пищеварительных
ферментов от характера питания животных.
Так, у плотоядных и хищных преобладают протеазы, у
растительноядных -
карбогидразы. Спектр ферментов меняется и с возрастом животных, что
обусловлено
сменой условий питания.
В целом для моногастричных животных характерны первоначальный
ферментативный
гидролиз корма в кислой среде (желудок) и последующий гидролиз с
всасыванием в
нейтральной или слабокислой среде (отдел тонких кишок) .
Микробиальная переработка корма (тоже ферментативная)
осуществляется
бактериями и простейшими, населяющими разные отделы желудочно-кишечного
тракта.
Эти процессы особенно интенсивно протекают у жвачных животных
в
преджелудках, в меньшей степени у лошадей и кроликов в слепой и
ободочной
кишках. Тип пищеварения с активным участием микроорганизмов называется
симбионтным. При этом микроорганизмы с помощью ферментов расщепляют и
утилизируют поглощаемые хозяином пищевые компоненты корма, а сам хозяин
использует продукты жизнедеятельности микроорганизмов, а также
вторичную пищу,
состоящую из структур симбионтов. Последнее относится в основном к
жвачным
животным.
Жвачные значительно лучше переваривают питательные вещества,
корма, особенно
клетчатку, чем свиньи и кролики. Различия между овцой и лошадью
незначительны,
но они существенно возрастают при использовании низкокачественного
растительного корма с высоким содержанием клетчатки (грубого сена,
соломы) .
Вместе с тем показано, что бактериальная переработка корма в
преджелудках
жвачных не дает никаких преимуществ в сравнении с ферментативным
перевариванием
при использовании низкоклетчатого высокобелкового рациона.
Промежуточный обмен веществ - это совокупность химических
превращений,
которым подвергаются питательные вещества после их всасывания из
пищеварительного канала и до выделения продуктов обмена из организма.
Эти превращения осуществляются главным образом внутри клеток,
с участием
ферментов, контролируемых генами. В результате организм получает
необходимые
вещества и энергию для процессов жизнедеятельности, роста и образования
продукции (молока, мяса, яиц) .
Определенная последовательность химических реакций,
обеспечивающих
превращение тех или иных питательных веществ в необходимые организму
компоненты, называется метаболическим путем, а образующиеся
промежуточные или
конечные продукты метаболитами.
Различают две стороны промежуточного обмена: анаболизм и
катаболизм.
Анаболизм (от греч. anabole - подъем) - это совокупность процессов
синтеза
сравнительно крупных клеточных компонентов, а также биологически
активных
соединений из простых предшественников.
Метаболизм Анаболизм Катаболизм Биосинтез Распад
Небольшие~> Большие
молекулы Большие -> Небольшие молекулы Энергия поглощается
Энергия
освобождения Неупорядоченность уменьшается Неупорядоченность возрастает
Часто
имеет восстановительный Часто имеет окислительный характер. Примеры
Глюконеогенез Гликолиз Синтез жиров Липолиз Синтез белков Протеолиз Эти
процессы ведут к усложнению структуры клеток и связаны с затратами
свободной
энергии (эндергонические процессы) . Катаболизм - совокупность
процессов
ферментативного расщепления сложных молекул, как поступивших с кормом,
так и
образовавшихся в организме до простых компонентов. Эти процессы обычно
осуществляются за счет реакций окисления, с освобождением свободной
энергии
(экзергонические процессы) . Обе стороны промежуточного метаболизма
тесно
взаимосвязаны во времени и пространстве, хотя и не являются повторением
друг
друга.
Процессы промежуточного обмена строго специфичны и
дифференцированы. Они
специфичны не только в разных тканях и клетках, но и в cубклеточных
структурах,
что обусловлено наличием в последних специальных ферментных систем.
Так,
ферменты, катализирующие образование матричной РНК, локализованы в
ядре,
ферменты тканевого дыхания, окислительного фосфорилирования, цикла
трикарбоновых кислот - в митохондриях, ферменты белкового синтеза - в
рибосомах, гидролитические ферменты - в лизосомах и т.д.
Такая “привязка” ферментных систем к
определенным структурам клетки
(компартментализация) обеспечивает как обособленность внутриклеточных
реакций,
так и их интеграцию.
В процессе промежуточного обмена происходит, с одной стороны,
дальнейшее
расщепление всосавшихся в пищеварительном тракте блоков аминокислот,
глюкозы,
глицерина и жирных кислот, а с другой стороны синтез свойственных
организму
белков, углеводов, жиров и их комплексов - нуклеопротеидов,
фосфолипидов и т.д.
Изучение динамики химических превращений, осуществляемых на
клеточном и
молекулярном уровнях, является задачей биологической химии. Физиология
же
обмена веществ рассматривает общие закономерности и регуляцию обмена
белков,
углеводов, липидов, неорганических соединений, пластические и
энергетические
затраты организма при разном физиологическом состоянии и способы
возмещения
этих затрат.
Для изучения промежуточного обмена используют как общие
физиологические
методы, описанные в разделе (метод изолированных органов, ангиостомию,
биопсию)
, так и специальные методы. Среди последних заслуживает внимания метод
меченых
атомов, основанный на использовании соединений, в молекулы которых
включены
атомы тяжелых или радиоактивных изотопов биоэлементов. Вводя в организм
соединения, меченные такими изотопами, и используя радиометрические или
масс-спектрометрические методы анализа проб тканей и экскретов, можно
проследить за судьбой элемента или соединения в организме, его участием
в
метаболических процессах.
Не подходит? Заказать реферат нашим авторам? Вы также можете добавить свой реферат
Реферат прочитали 660 чел.