Сочинения по литературе

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 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
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.