Обмен веществ и энергии у животных
16.11.2014
Основу жизни всякого организма составляет обмен веществ, протекающий в тесном взаимодействии с окружающей средой. В организме совершается непрерывный процесс построения и обновления тканей, высвобождения и преобразования энергии. Состоит он из явлений ассимиляции и диссимиляции. Ассимиляция (анаболизм) — это усвоение клетками веществ, поступающих в организм из внешней среды, и образование более сложных химических соединений из простых веществ.
Диссимиляцией (катаболизмом) называется нарушение живой материи, ее изнашивание, разложение веществ, входящих в состав клеточных структур. Диссимиляция и ассимиляция тесно связаны между собой и взаимообусловлены.
Белковый обмен. В создании уникальной биологической структуры живых клеток наиболее существенную роль играют белки. Они не только занимают большой удельный вес в массе тела, но и характеризуются наибольшим диапазоном вариаций размеров. Их молекулярная масса колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Они отличаются и по своим физиологическим функциям, действуя в качестве катализаторов, подвижных переносчиков или структурных компонентов. Белки в животном организме не могут образовываться из других питательных веществ — углеводов и жиров, так как в них отсутствует азот. Поэтому белки считаются незаменимыми питательными веществами. Необходимые для организма белки животные получают в виде сырого протеина кормов. Каждая белковая молекула состоит из аминокислот. Установлено, что животным нужен не протеин как таковой, а аминокислоты в определенном количестве и соотношении. Белки и амиды потребленных животным кормов под действием ферментов желудочного, кишечного соков и сока поджелудочной железы перевариваются и расщепляются в пищеварительном тракте до аминокислот, которые в тонком кишечнике всасываются и поступают в кровь. У жвачных значительная часть белка и других азотсодержащих соединений корма расщепляется в рубце до аммиака. Часть его используется микрофлорой рубца для синтеза белка своего тела. Остальной аммиак всасывается и поступает в печень, где превращается в мочевину; некоторое ее количество выделяется из организма, а остальное в составе слюны вновь возвращается в рубец. Микрофлора совместно с протеином корма, оставшимся нерасщепленным, переваривается в последующих отделах пищеварительного тракта, расщепляется до аминокислот, которые в тонком кишечнике всасываются и поступают в кровь.
Часть аминокислот попадает в печень и синтезируется в запасной белок. Основная же часть аминокислот поступает к тканям и используется для синтеза клеточных и тканевых белков, свойственных для животных соответствующего вида. Одновременно с синтезом белка в клетках происходит его распад. Интенсивность белкового обмена определяется количеством азота, введенного в организм с кормом и выделенного из него с калом и мочой. Когда поступление азота превышает его выделение из организма, баланс считается положительным, что характерно для животных, растущих и находящихся в состоянии беременности. Явление же противоположного порядка может наблюдаться в результате неправильного и недостаточного кормления животных.
Чтобы организм мог нормально расти и продуцировать, он должен получать в рационе определенное количество белка соответствующего аминокислотного состава. Установлено, что некоторые аминокислоты не могут быть синтезированы в организме животного и из-за недостатка их в рационе белковый обмен нарушается, животное заболевает или продуктивность его снижается. Это так называемые незаменимые аминокислоты, К их числу,относятся триптофан, лизин, треонин, фенилаланин, метионин, лейцин, изолейцин, аргинин, гистидин и валин. Птице необходимы также глютаминовая кислота и глицин,
В рационах свиней и птицы чаще всего недостает лизина, метионина, триптофана, поэтому указанные аминокислоты считаются критическими, Потребность жвачных животных в незаменимых аминокислотах покрывается за счет протеина, синтезируемого микрофлорой рубца, причем для его синтеза в рационах жвачных могут быть использованы мочевина (карбамид) и другие азотсодержащие соединения.
Белковый обмен регулируется центральной нервной системой через железы внутренней секреции.
Углеводный обмен. В теле животных углеводы, за исключением небольшого количества сахара и гликогена (запасной фонд углеводов), не откладываются, но в обмене они имеют очень большое значение. Корма, потребляемые животными, содержат много углеводов. В пищеварительном тракте животного углеводы корма под действием ферментов слюны, поджелудочного и кишечного соков расщепляются до легкорастворимых в воде моносахаридов, в основном до глюкозы, всасываются в тонком кишечнике, поступают в кровь, а далее через воротную вену в печень. Клетки ее задерживают глюкозу и синтезируют гликоген. Остальная часть глюкозы попадает из крови в клетки и ткани животного, где используется для тканевого питания с окислением до углекислоты и воды. Расщепление углеводов сопровождается выделением энергии, используемой организмом для мышечной работы. В рубце жвачных часть углеводов расщепляется микрофлорой до молочной и летучих жирных кислот (уксусная, масляная, пропионовая) и усваивается организмом. Летучие жирные кислоты (особенно уксусная), помимо энергетической роли, служат также предшественниками молочного жира.
При избыточном поступлении в организм углеводы превращаются в жир, который откладывается в клетках соединительной ткани. При недостатке углеводов организм расходует другие питательные вещества (белки, жиры), что экономически невыгодно. При этом нарушается не только углеводный, но и белковый и жировой обмен. Углеводный обмен регулируется центральной нервной системой как путем прямых воздействий, так и через железы внутренней- секреции.
Жировой обмен. Жиры входят в состав цитоплазмы клеток, принимают непосредственное участие в клеточном обмене, являются носителями растворимых в жире витаминов (А, D, Е, К), участвуют в терморегуляции организма, обеспечивают нормальное пищеварение и всасывание питательных веществ в кишечнике. Жиры корма, потребленного животным, под действием ферментов расщепляются в кишечнике на глицерин и жирные кислоты. После всасывания их лимфатической системой в организме вновь синтезируется жир, свойственный данному виду животных. Только часть жира попадает в кровь воротной вены, которая приносит его в печень, где он может откладываться. Часть жира, поступившего в организм, расщепляется с выделением большого количества тепла и воды, а часть транспортируется в жировые депо (подкожная жировая клетчатка, сальник, ткани, окружающие почки, и т. д.), откуда при недостатке энергетических материалов он поступает в кровь, переносится в печень и другие органы, где и используется.
Организм животного может синтезировать жир из углеводов и белка. Однако отдельные ненасыщенные жирные кислоты (линоленовая, линолевая, арахидоновая и др,) в теле животного не синтезируются, поэтому они должны поступать в организм с кормом. Нарушение жирового обмена приводит к серьезным заболеваниям.
Обмен воды и минеральных веществ. Вода входит в состав цитоплазмы клеток, крови и межтканевой жидкости. Она служит растворителем всех питательных веществ, поступающих в организм, и продуктов обмена, а также средой для всех химических реакций, связанных с обменом веществ. Минеральные вещества вместе с водой обеспечивают сохранение коллоидного состояния цитоплазмы клеток, создают определенное осмотическое давление, участвуют в регуляции кислотно-щелочного баланса, играют большую роль во всех процессах обмена веществ. Минеральные вещества являются основным материалом для построения костной ткани, входят в состав нервной и некоторых других тканей, в состав ферментов, гормонов, ускоряют течение многих химических реакций.
Вода и минеральные вещества должны постоянно поступать в организм, так как они в большом количестве выделяются с мочой, потом и калом. Особенно требовательны к минеральным веществам растущие животные и беременные самки. К важнейшим макроэлементам, необходимым для животных, относятся: кальций, фосфор, натрий, хлор, калий, магний, сера; к микроэлементам — железо, медь, кобальт, йод, марганец, цинк и др. Недостаток воды, и минеральных веществ приводит к заболеваниям, а иногда и к смерти животного. Центр регуляции водно-солевого обмена расположен в промежуточном мозге.
Витамины — это органические вещества разнообразной химической природы. Они не являются ни структурным материалом для построения тканей, ни источником энергии, но входят в состав многих ферментов и активизируют основные ферментативные процессы, оказывают влияние на регуляцию обменных процессов. Они участвуют в расщеплении питательных веществ, синтезе цитоплазмы, дополняют и усиливают действие других питательных веществ. Недостаток или отсутствие в рационе витаминов приводит к заболеваниям животных.
