Пищеварительный тракт и его основные функции
| Сдавался/использовался | 1998г., ВетАкадемия Москвы |
| Загрузить архив: | |
| Файл: vdv-0574.zip (12kb [zip], Скачиваний: 30) скачать |
ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЙ ТРАКТИ ЕГО ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ
Принепрерывно протекающих в организме процессах обмена
веществ и энергии требуется постоянное расходованиепитательных
веществ.Поскольку внутренниересурсы организма ограничены,
дляподдержания . жизнедеятельности, здоровьяи продуктивных
качествживотных 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 минеральныесолии витаминыв
процессепищеварения превращавтся в растворимые формы.
Пищеварение - это совокупность механических, физико-химичес-
ких и биологических продессов, обеспечивающих расщепление
поступивших скормом сложиыхпитательныхвеществ на
относительнопростые 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.
Переднийотдел пищеварительноготрактаслужит для захватывания,
пережевывания, смачиванияи проглатываниякорма, среднийотдел
являетсяосновным местомхимической переработкикорма и
всасывания продуктов гидролиза, в заднемотделе происходит
обработка непереваренцыхостатков корма, всасывание воды и
формирование фекалий.
Стенка пищеварительногоканалана всемпротяженииот
пищевода до прямойкишкипредставлена четырьмя слоями:
слизистой оболочкой,слоем гладких мышц, подализистой и серозной
оболочкой,которая образованав основномбрюшиной.Компоненты
пищеварительныхсоков синтезируются секреторнымиклетками желез,
расположенных вслизистой оболочке полости рта, пищевода,желудка
икишечника, а также клеткамизастенных пищеварительных желез.
Хотя общие принципыпищеварения одинаковыдля всехвидов
домашних животных, структура и форма отделов ихпищеваритель-
ного тракта существенно различаются, что обусловлено характером
питания. Это подтверждается данными таблицы, гдеприведены
сведенияо размерах желудка, отделов тонких и толстых кишок у
плотоядных, всеядныхи травоядныхживотных.
Табл.Объем разных отделов желудочно-кишечного тракта у животных
Общий объем Относительный объем
жкт (%кобщему)
л.
желудок тонкий к-к толстый к-к
Корова 200 - 300 7118 11
Лошадь 100 - 180 10 ЗО 60
Овца (коза) 25 - 32 6523 12
Свинья 22- 30 3035 35
Собака 2 - 3 6323 14
Кошка 0,4 - 0,6 6618 16
Кролик 0,5 - 0,8 2532 43
В пределах каждоговида абсолютныепоказатели
(л) могутсушественноварьировать взависимостиот массы
животных,возраста, типа кормления, однако соотношение отделов
довольно постоянное.
У растительноядныхживотных (коров,овец, лошадей,кроликов)
хорошоразвиты отделы, вкоторых происходитпереработка
клетчаткис участием микроорганизмов-преджелудки и толстый
кишечник (восновном слепая кишка) . Плотоядные имеютжелудочно-
кишечный типпищеварения. Потребляемая ими белковая и жировая
пища перевариваетсяв основном в желудкеиотделе тонких кишок,
относительный объемжелудка велик.У всеядных (свиньи)всеотделы
желудочно-кишечноготракта развитыболее-менее равномерно, но
основнаяроль в переваривании кормапринадлежит кишечнику,
имеющему большие объем и протяженность, чем у плотоядных.
Наряду сфункциямивременного хранениякорма, его расщепления
(переваривания),абсорбции питательныхвеществ, перемещенияи
выбрасываниянепереваренныхостатков пищеварительный тракт
выполняет экскреторную,обменную, синтетическую (сучастием
микроорганизмов)и инкретoрную функции.
Специальными эндокринными клетками слизистой оболочки и тонкого
кишечникасекретируются биологически активныеполипептиды,
регулирующиевыделение пищеварительныхсекретов. Некоторыеиз
этихпептидов (гастрин, секретин, холецистокинин) относят к
Истинным гормонам, другие- к «кандидатам вгормоны». Число
аминокислотных остатков в их структуре - от 17 до 43, молекулярная
масса от 2000до 5ООО.
Здесь же вырабатываютсянекоторые регуляторные
гипоталамические пептиды,например соматостатин,нейротензин,
веществоР, пищеварительная функция которых остается
недостаточно ясной.
Сущностьпищеварения. Механические процессыприводят к
изменению структуры и физических свойетв корма - плотности,
консистенции, размеров частици т.п.Это являетсяследствием
пережевывания,cокращения мышцжелудочно-кишечноготракта,
воздействияжидкой частипищеварительных соков.
Физико-химические процессы ( например,действие соляной
кислоты вжелудке илиповерхностно-активныхвеществ желчи в
кишечнике) способствуютнабуханию частицкорма,увеличению их
поверхноетногo натяжения,активации ферментов, повышению
растворимости солей.
Биологическиепроцессы -этопроцессы последовательного
ферментативногогидролиза пищевыхполимеровсначала до
промежуточныхпродуктов, а затемдо мономеровпри постепенном
перемещении кормапо отделам желудочно-кишечного тракта.
Ферментативнаясистема пищеварительноготрактавключает в
себя:
а) ферментыпищеварительныхсекретов, выделяемых
внутристеннымиили застеннымипищеварительнымижелезами;
б)ферменты, образуемыемикроорганизмами пищеварительного
тракта;
в) ферменты, содержащиеся в растительных кормах.
Основную роль уживотных соднокамерным желудкомвыполняют
гидролазыпищеварительныхсекретов. Онихарактеризуются
специфичностьюсубстратной идействия, оптимумом темпера-
турыирН. Каталитическоедействие этихгидролаз основанона
присоединении к сложному субстрату молекулы воды по типу:
АВ+ Н*ОН <=> A* ОН+ НВ
Равновесиев этойреакции постоянносдвигается в правую сторону,
посколькуодновременно сгидролизомидет процесс всасывания образо-
вавшихся продуктов.
В перевариваниибелков участвуютпротеазы (эндо- и экзопептидазы),
углеводов- карбогидразы(амилаза, глюкозидаза,инвертаза, галакто-
зидаза),нуклеиновых кислот- нуклеазы(рибонуклеаза, дезоксирибону-
клеаза),жиров -карбоксилэстеразы(липаза, фосфолипаза, холинэсте-
раза). Конечнымипродуктамигидролиза питательныхвеществ
являютсямономеры: пригидролизе белков - аминокислоты,жиров
- жирные кислотыи глицерин,углеводов- простыегексозы,
главнымобразом глюкозы.Нуклеиновыекислоты расщепляютсядо
пуринов,пииримидииов, рибозы, дезоксирибозы ифосфата. У
жвачных животныхконечные метаболиты могут быть иными.
Установлена тесная зависимостьспектра и активности
пищеварительныхферментов отхарактера питанияживотных.
Так,у плотоядных и хищныхпреобладаютпротеазы, у
растительноядных- карбогидразы.Спектр ферментов меняется и с
возрастом животных,что обусловленосменой условий питания.
В целомдля моногастричныхживотных характерны
первоначальный ферментативныйгидролиз кормав кислой среде
(желудок)и последующий гидролиз свсасываниемв нейтральной
или слабокислойсреде (отдел тонких кишок) .
Микробиальнаяпереработка корма(тоже ферментативная)
осуществляется бактериямиипростейшими, населяющимиразные
отделы желудочно-кишечного тракта.
Эти процессыособенноинтенсивно протекаюту жвачных
животных в преджелудках, в меньшей степени у лошадей и кроликов в
слепойи ободочной кишках.Типпищеварения сактивнымучастием
микроорганизмовназывается симбионтным . Приэтом микроорганиз-
мыс помошьюферментоврасщепляют и утилизируютпоглошаемые
хозяиномпищевые компонентыкорма,асамхозяин использует
продуктыжизнедеятельностимикроорганизмов,а также вто-
ричнуюпищу, состоящуюизструктур симбионтов.Последнее
относится в основном к жвачным животным.
Ж вачные значительно лучше переваривают питательные вещества,
корма, особенно клетчатку, чем свиньи и кролики. Различиямежду
овцойи лошадьюнезначительны,но они сушественно возрастают
при использовании низкокачественного растительного кормас высоким
содержанием клетчатки (грубого сена, соломы).
Вместе с тем показано,чтобактериальная переработка корма
в преджелудкахжвачныхне даетникакихпреимуществ в сравнении
с ферментативным перевариванием при использовании
низкоклетчатоговысокобелкового рациона.
Промежуточный обмен веществ - это совокупностьхимических
превращений,которым подвергаютсяпитательные веществапосле
ихвсасывания изпищеварительногоканала и до выделенияпродуктов
обмена из организма.
Эти превращения осуществляются главным образом внутри
клеток, сучастием ферментов,контролируемыхгенами. В результате
организмполучает необходимые вещесгва и энергию для процессов
жизнедеятельности, роста и образования продукции (молока, мяса, яиц).
Определенная последовательность химическихреакций,обеспечиваю-
щих превращение техилииных питательныхвеществ в необходимые
организму компоненты, называетсяметаболическимпутем, а
образующиеся промежуточные или конечные продукты - метаболитами.
Различают две стороны промежуточного обмена: анаболизм и
катаболизм.Анаболизм (отгреч. anabole - подъем)- это
совокупность процессов синтеза сравнительно крупных клеточных
компонентов, а также биологически активных соединений из
простыхпредшественников.
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
Этипроцессыведут кусложнениюструктуры клетокисвязаны с
затратами свободнойэнергии (эндергонические процессы) . Катаболизм
- совокупностьпроцессовферментативногорасщепления сложных
молекул, какпоступившихс кормом,таки образовавшихсяв
организме до простых компонентов. Этипроцессы обычно
осуществляются засчет реакций окисления,сосвобождением
свободной энергии(экзергонические процессы). Обе стороны
промежуточногометаболизма тесновзаимосвязаны
во времени ипространстве, хотя и неявляются повторением
друг друга.
Процессы промежуточногообмена строго слецифичны и
дифференцированны. Они специфичны не только в разных тканяхи
клетках,но ив cубклеточных структурах,чтообусловлено наличием в
последних специальных ферментныхсистем.Так, ферменты,
катализирующиеобразование матричной РНК,локализованы вядре,
ферментытканевого дыхания,окислительного фосфорилирования,
циклатрикарбоновых кислот- вмитохондриях, ферментыбелкового
синтеза- в рибосомах, гидролитические ферменты -в лизосомах и т. д.
Такая «привязка» ферментныхсистем копределенным структурам
клетки(компартментализация)обеспечивает какобособленность
внутриклеточных реакций, так и их интеграцию.
В продессепромежуточногообмена происходит,с одной стороны,
дальнейишеерасщепление всосавшихсяв пищеварительномтракте
блоков- аминокислот,глюкозы, глицеринаи жирныхкислот, а с
другойстороны - синтез свойственных организму белков,углеводов,
жирови их комплексов - нуклеопротеидов, фосфолипидов и т. д.
Изучение динамикихимических превращений, oсуществляемых на
клеточном имолекулярномуровнях, являетсязадачейбиологической
химии. Физиологияже обменавеществ рассматриваетобщие
закономерности и регуляциюобменабелков, углеводов, липидов,
неорганических соединений,пластическиеизнергетическиезатраты
организмапри разном физиологическом состоянии и способы
возмещения этих затрат.
Для изученияпромежуточногообмена используюткакобщие
физиологическиеметоды, описанныевразделе (методизолированных
органов, ангиостомию,биопсию), так и специальныеметоды. Среди
последних заслуживаетвнимания методмеченыхатомов, основанный
наиспользовании соединений,в молекулыкоторыхвключены атомы
тяжелыхили радиоактивных изотопов биоэлементов . Вводя в организм
соединения, меченныетакими изотопами,и используя
радиометрические или масс-спектрометрические методы анализа
проб тканейи экскретов, можио проследить за судьбой элемента или
соединения в организме,его участием в метаболических процессах.