ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЙ ТРАКТ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ 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 компопенты корма - белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества, вода. В нативном неизменном виде животными, могут быгь усвоены только вода, растворимые минеральные соли и витамины.
Белки, жиры и углеводы полисахариды, представляющие собой высоко- молекулярные соединения, не проникающие через поры животных мембран, предварительно должны быть переработаны до относительно простых молекул. Нерастворимые минеральные соли и витамины в процессе пищеварения превращавтся в растворимые формы.Пищеварение - это совокупность механических, физико-химичес- ких и биологических продессов, обеспечивающих расщепление поступивших с кормом сложиых 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 пищеваритель- ные железы - слюнные, поджелудочную и печень, секреты которых изливаются в лросвет желу-дочно-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 непереваренцых 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 пищеваритель- ного 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 Относительный объем жкт к общему л. желудок тонкий к-к толстый к-к Корова 200 - 11 Лошадь 100 - 180 10 ЗО 60 Овца коза 25 - 12 Свинья 22 - 35 Собака 2 - 14 Кошка 0,4 - 0,16 Кролик 0,5 - 0,43 В пределах каждого вида абсолютные показатели л могут сушественно 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 свойетв корма - плотности, консистенции, размеров частиц и т. п. Это является следствием пережевывания, cокращения 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 поверхноетногo 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 темпера- туры и рН. Каталитическое действие этих гидролаз основано на присоединении к сложному субстрату молекулы воды по типу АВ НОН A ОН НВ Равновесие в этой реакции постоянно сдвигается в правую сторону, поскольку одновременно с гидролизом идет процесс всасывания образо- вавшихся продуктов.
В переваривании белков участвуют протеазы эндо- и экзопептидазы, углеводов - карбогидразы амилаза, глюкозидаза, инвертаза, галакто- зидаза, нуклеиновых кислот - нуклеазы рибонуклеаза, дезоксирибону- клеаза, жиров - карбоксилэстеразы липаза, фосфолипаза, холинэсте- раза . 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 микроорганиз- мы с помошью ферментов расщепляют и утилизируют поглошаемые хозяином пищевые компоненты корма, а сам хозяин использует продукты жизнедеятельности микроорганизмов, а также вто- ричную пищу, состоящую из структур симбионтов.
Последнее относится в основном к жвачным животным. Ж вачные значительно лучше переваривают питательные вещества, корма, особенно клетчатку, чем свиньи и кролики.Различия между овцой и лошадью незначительны, но они сушественно 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 вещесгва и энергию для процессов жизнедеятельности, роста и образования продукции молока, мяса, яиц. Определенная последовательность химических реакций, обеспечиваю- щих 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 харак- характер тер 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 слецифичны и дифференцированны. 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 продессе промежуточного обмена происходит, с одной стороны, дальнейишее 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, oсуществляемых 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 знергетические 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, можио проследить за судьбой элемента или соединения в организме, его участием в метаболических процессах.