Физиология растений и животных. Скопичев В. Г. Физиология растений и животных Направление подготовки 020400 биология Профиль подготовки Биоэкология
 Скачать 35.41 Mb.
|
1 |
| Коровы – 270-360 дн. | Ячихи – 256 дн. | Верблюдицы–398-516 дн. |
| Буйволицы 172-380 дн. | Козы – 210-240 дн. | Важенки – 150-180 дн. |
| Зебу - 180-210 дн. | Овцы – 120-180 дн. | Кобылы – 150-210 дн. |
Любые нарушения стереотипа содержания коров снижают молочную продуктивность, что часто связано с развитием эмоционального возбуждения и состояния стресса. Как следствие этого часто наблюдается торможение рефлекса выведения молока, в вымени остается большее количество остаточного молока. В основном торможение рефлекса выведения молока реализуется через гипоталамо-гипофизарную систему - увеличение выброса в кровоток катехоламинов из мозгового вещества надпочечника и усиление тонуса симпатической нервной системы существенно нарушают нейросекреторную активность супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса. Кроме того, присутствие катехоламинов в нейрогипофизе блокирует выделение в кровь окситоцина.
Глава 19. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ
Обмен веществ и энергии отличает живой организм от мертвого. Сущность: поступление веществ в организм, их усвоение, использование и выделение продуктов обмена. Одновременно происходит превращение одних видов энергии в другие (потенциальная энергия химических связей, механическая, тепловая, электрическая). Ассимиляция (анаболизм) - усвоение питательных веществ корма, превращение их в собственные белки, жиры и углеводы организма, накопление энергии. Диссимиляция (катаболизм) - распад сложных веществ организма, освобождение энергии, образование конечных продуктов метаболизма.
Три этапа обмена:
1 - превращения веществ в пищеварительном тракте, всасывание в кровь и лимфу;
2 - превращения веществ в органах и тканях;
З - выделение конечных продуктов обмена.
Различают общий, основной и промежуточный обмен.
ОБЩИЙ обмен - обмен между организмом и средой в обычных условиях жизни. На общий обмен влияют разнообразные внешние и внутренние факторы (сезон года, климат, солнечная радиация, наличие или отсутствие корма и воды, продуктивность животного, физическая нагрузка, физиологическое состояние -беременность, лактация и пр.).
ОСНОВНОЙ обмен - минимальный уровень обмена, необходимый для поддержания жизненно важных функций организма. Определяют при следующих трех условиях: комфортная температура помещения (сбалансированы теплопродукция и теплоотдача), состояние физиологического покоя, натощак. Прием корма повышает обмен веществ на 15-20%, это называется динамическое действие пищи”, поэтому основной обмен у ЖИВОТНЫХ определяют до утреннего кормления.
ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ обмен - происходит в клетках и тканях, это превращения веществ после всасывания из пищеварительного канала.
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РЕГУЛЯЦИИ обмена веществ и энергии. Значение регуляции - приспособить уровень обмена веществ и энергии к потребностям организма.
Три уровня регуляторных процессов:
1 - автоматическая регуляция на уровне клетки;
2 - гуморальная, главным образом при помощи гормонов. Гормоны
влияют на синтез и активность ферментов, проницаемость мембран.
З - нервная регуляция. Нервная система воздействует на обменные
процессы (трофическое влияние) в тканях, на деятельность эндокринных органов, на поступление крови в органы и ткани. Центр всех видов обмена - в гипоталамусе (промежуточный мозг).
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ: балансовые; анализ
крови, притекающей и оттекающей от органов (кровь берут путем катетеризации сосудов), методы изолированных органов, перфузии органов, методы меченых атомов. Широко используются биохимические и цитохимические методы исследования крови, лимфы, тканей.
19.1 БЕЛКОВЫЙ (АЗОТИСТЫЙ) ОБМЕН
ЗНАЧЕНИЕ БЕЛКОВ: пластическое (входят в структуру клеток и тканей, биологических мембран) и энергетическое (1 г белка - 4.1 ккал). Белками являются ферменты, некоторые гормоны (инсулин, СТГ, АКТГ). Белки обеспечивают сократительные процессы клеток (актин, миозин), транспорт газов кровью (гемоглобин), свертывание крови (фибриноген), защиту организма от вирусов, микробов, чужеродного белка (иммуноглобулины). В состав белков обязательно входит азот (в углеводах и липидах его нет). Поэтому оценка состояния белкового обмена, а также многие методы исследования белкового обмена основаны на определении содержания азота в кормах, моче, кале и поте.
АЗОТИСТЫИ БАЛАНС - соотношение азота, поступающего с кормом и азота, выделяющегося из организма. Азотистое равновесие - одинаковое поступление и выделение из организма азота. Имеет место у взрослых здоровых животных при благоприятных условиях кормления и содержания. Отрицательный азотистый баланс - больше выделяется азота, чем с пищей поступает и организм. Может быть при недостатке белка в рационе, или при усиленном распаде белка в организме.
Положительный азотистый баланс - количество поступающего белка больше, чем выделяющегося. Наблюдается во время роста животного, при беременности, при спортивных тренировках, в восстановительном периоде после голодания или перенесенного заболевания (ретенция, или задержка азота).
БЕЛКОВЫЙ МИНИМУМ - минимальное количество белка, поступающее в организм для сохранения азотистого равновесия. Его величина из расчета на 1 кг массы тела составляет: для нелактирующих коров 0,6-0,7 и, для лактирующих коров - 1 г, для овец и свиней - 1 г. для яо - 0,7-0,8 г. Кроме общего количества белка в корме имеет значение его аминокислотный состав. Полноценные белки: содержат все незаменимые аминокислоты, то есть не синтезирующиеся в организме. Неполноценные белки: не содержат каких-либо незаменимых аминокислот. НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ: валин, изолейцин, метионин и, лизин, триптофан, фенилаланин. ЧАСТИЧНО НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ: аргинин, гистидин, цистеин, тирозин. Без незаменимых аминокислот нарушается синтез белка, задерживается рост, животное худеет и погибает.
Основные этапы белкового обмена.
Пищеварительные процессы Пищевой белок начинает перевариваться в желудке (соляная кислота, пенсии, гастриксин, желатиназа, химозин) - до пептонов. Заканчивается процесс в тонком кишечнике (трипсин, химотрипсин, эластаза, пептидазы поджелудочного и кишечного соков, в щелочной среде) - до аминокислот. Аминокислоты всасываются в тонком кишечнике в кровь. У новорожденных животных иммунные белки молозива всасываются в кишечнике в нерасщепленном виде путем пиноцитоза. Особенности у жвачных: в рубце белок распадается при участии ферментов микроорганизмов до аминокислот и аммиака. Они всасываются в кровь (часть аммиака отрыгивается). В печени аммиак превращается в мочевую кислоту и в мочевину. Часть мочевины выводится из организма с мочой и потом, а частично возвращается обратно в рубец- со слюной и путем фильтрации через стенку рубца из крови. В рубце мочевина снова распадается до аммиака и происходит синтез микробиального белка - из аммиака и аминокислот. Микробиальный белок переваривается в кишечнике; он является полноценным, так как микрофлора рубца синтезирует все незаменимые аминокислоты.
Промежуточный обмен белков Всосавшиеся из кишечника аминокислоты по воротной вене поступают в печень. Здесь происходят их изменения -дезаминирование, переаминирование (или трансаминирование), декарбоксилирование. В результате образуются новые аминокислоты, отщепляются амино- и кетогруппы. Безазотистые остатки аминокислот идут на синтез жиров и углеводов. К тел. В печеяи также обезвреживаются 11 iзiиеяия белков. Из свободных аминокислот и полипептидов крови в клетках синтезируется белок, свойственный данному организму (индивидуальный). Происходит это в рибосомах при участии нуклеиновых кислот РНК и ДНК. Одновременно в клетках происходит и распад белков в лизосомах. Поскольку белки не синтезируются в организме животных из без азотистых веществ, постоянно необходим приток нового белка с кормами. У жвачных животных, в связи с особенностями пищеварения, часть белка может синтезироваться из азотсодержащих небелковых веществ - например, из мочевины.
Продукты белкового обмена углекислый газ, вода и азотсодержащие вещества - мочевина, мочевая кислота, аммиак, креатинин, гиппуровая кислота и др. Азотсодержащие метаболитьн выделяются из организма через почки, желудочно-кишечный тракт, пот, и в меньшей степени - через легкие.
РЕГУЛЯЦИЯ БЕЛКОВОГО ОБМЕНА
Центр белкового обмена в гипоталамусе. Высшие центры - в коре больших полушарий (белковый обмен изменяется при психических воздействиях, во сне и при гипнозе, условнорефлекторно). Гипоталамус регулирует деятельность желез внутренней секреции. Анаболические гормоны СТГ (гипофиз), андрогены и эстрогены (половые железы), инсулин (поджелудочная железа) - усиливают синтез белка в мышцах, меньше - в печени, способствуют накоплению белка во время роста, при беременности. Катаболические гормоны тироксин, трийодтиронин (щитовидная железа), глюкокортикоиды и минералокортикоиды (кора надпочечников) - усиливают распад белков, ограничивают белковый синтез.
19.2. УГЛЕВОДНЫЙ ОБМЕН
ЗНАЧЕНИЕ углеводов. 1 - энергетическое: обеспечивают 40-60% энергии организму, причем в экстреяных ситуациях (быстро). 1 г углеводов - 4,1 ккал. Пластические функции: углеводы входят в структуру клеток, являются элементами нуклеиновых кислот, входят в соединения с жирами (гликолипиды) и белками (гликопротеиды, мукопротеиды). СОДЕРЖАНИЕ глюкозы в крови - важный гомеостатический показатель. У жвачных в крови содержится 0,4-0,6 г/л глюкозы, у моногастричных больше - 1,0-1,6 г/л; у птиц - до 3 г/л. При снижении концентрация сахара в крови могут наступать судо роги, потеря сознания (глюкоза - основной источник энергии для ЦНС). При повышении уровня глюкозы в крови она частично переходит в гликоген (резерв), частично выделяется с мочой.
Основные этапы углеводного обмена.
Пищеварительный Основные углеводы корма - крахмал и гликоген -начинают перевариваться в желудке (внутри пищевого кома, в щелочной среде, амилолитические ферменты слюны, корма, микрофлоры), а заканчивают - в тонком кишечнике (амилаза, мальтаза, лактаза, инвертаза поджелудочного и кишечного соков). Моносахариды (глюкоза и фруктоза) всасываются в кровь. Особенности у жвачных: клетчатка в рубце расщепляется ферментами целлюлозолитических бактерий до глюкозы. Крахмал и глюкоза сбраживаются (уксуснокислые, молочнокислые бактерии) до ЛЖК - уксусной, масляной, пропионовой, которые всасываются через стенку рубца в кровь. Из глюкозы и дисахаридов инфузории синтезируют полисахариды и откладывают их в форме крахмальных зерен в цитоплазме. Это предотвращает избыточное брожение в рубце (а брожение сопровождается образованием большого количества тепла и газов!). В сычуге инфузории погибают и в кишечнике крахмал переваривается до глюкозы. У лошадей клетчатка переваривается таким же образом в толстом отделе кишечника. ЛЖК используются на образование энергии, синтез глюкозы, кетоновых тел, образование молока.
Промежуточный обмен углеводов. По воротной вене глюкоза поступает в печень. Здесь происходят следующие процессы: гликогенез - образование гликогена из глюкозы, неогликогенез - образование гликогена не из глюкозы, а из молочной кислоты, ЛЖК, глицерина, безазотистых остатков аминокислот; гликогенолиз - распад гликогена до глюкозы. Аналогичные процессы происходят в мышцах. Распад глюкозы происходит двумя путями: Аэробный распад (окисление) - до углекислого газа и воды, при этом полностью освобождается энергия. Часть энергии переходит в потенциальную энергию химических связей - макроэргов (АТФ, АДФ, креатин-фосфат, гексозофосфат), остальная тратится организмом непосредственно. Анаэробный распад (бескислородный) - идет до молочной кислоты. В процессе многостадийных реакций энергия освобождается не сразу, а порциями, что предотвращает потери энергии в виде избытка тепла.
3. Конечный этап обмена углеводов. Конечными продуктами углеводного обмена являются СО2 и Н20 которые выделяются из организма. Молочная кислота, образующаяся при анаэробном распаде углеводов, частично распадается до СО2 и Н2О, частично идет на ресинтез гликогена.
РЕГУЛЯЦИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА.
Нервная регуляция. Центр - в гипоталамусе (“сахарный укол” Клода Бернара). высшие центры - в коре больших полушарий (эмоциональная гипергликемия). Гипоталамус влияет на углеводный обмен через симпатическую нервную систему и через гипофиз. Симпатическая нервная система увеличивает распад гликогена и повышает уровень сахара в крови. Раздражитель - начальная концентрация сахара в крови. Гормональная регуляция: снижает уровень сахара в крови – инсулин. - повышает проницаемость клеточных мембран, - усиливает потребление сахара клетками, способствует превращению глюкозы в гликоген и в жир, - тормозит неогликогенез. Повышают уровень сахара в крови - шесть гормонов: адреналин - активирует фосфорилазу печени; глюкагон - активирует образование глюкозы из гликогена; глюкокортикоиды - активируют образование глюкозы из неуглеводов; АКТГ - стимулирует синтез глюкокортикоидов; СТГ - уменьшает утилизацию глюкозы тканями; тироксин - уменьшает распад глюкозы, улучшает всасывание глюкозы из кишечника.
19.3. ЛИПИДНЫЙ ОБМЕН
ЗНАЧЕНИЕ. 1 - энергетическое. 1 г жира - 9,3 ккал. 2 - пластическое: входят в структуру клеток, мембран. Количество жира, входящее в структуру ядра, митохондрий, мембраня - постоянное и устойчивое. Жировое депо - подкожная клетчатка, сальник, околопочечный и околосердечный жир. Количество резервного жира непостоянно, зависит от вида, возраста, пола животного, кормления, физиологического состояния и индивидуальных особенностей. Жир фиксирует внутренние органы; предохраняет их от внешних воздействий; участвует в терморегуляции; является источником воды; необходим для всасывания жирорастворимых витаминов. Жир входит в структуру некоторых ферментов, гормонов, сложных белков и углеводов.
По структуре липиды подразделяют на нейтральные жиры (глицерин и жирные кислоты) и липоиды (фосфатиды и стерины). Ненасыщенные жирные кислоты - линолевая и ее производные - линоленовая и арахидоновая - в организме не синтезируются, называются незаменимыми и должны постоянно поступать с кормом.
Фосфатиды - (лецитин, кефалины) - содержат глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и азотистое основание. Входят в состав всех тканей, мембран. Много их в нервной ткани. Участвуют в синаптических процессах (синтез ацетилхолина), в транспорте жира кровью, в свертывании крови. Стерины - циклические спирты (холестерин, витамин Д, половые гормоны, кортикостероиды и желчные кислоты).
Основные этапы липидного обмена
1. Пищеварительные процессы Расщепление жира начинается в желудке (желудочная липаза, действует только на эмульгированный жир). В тонком кишечнике при участии липаз поджелудочного и кишечного соков и желчных кислот нейтральные жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот. Глицерин хорошо растворяется в воде и легко всасывается в кровь. Тонкоэмульгированный жир без расщепления всасывается в кровь (до 30% жира). Эмульгированный жир (70%) с диаметром жировых шариков более 0,5 мкм всасывается в эпителиальные клетки кишечника. Здесь разрушаются комплексы жирных и желчных кислот. Желчные кислоты с током крови направляются в печень и переходят в желчь, а жирные кислоты используются на синтез триглицеридов и фосфолипидов.
Триглицериды и фосфолипиды покрываются оболочкой, построенной из белка, и эти комплексы называются хиломикронами. Особенности у жвачных: в рубце происходит гидролиз липидов при участии ферментов микроорганизмов и самого корма. Ненасыщенные жирные кислоты подвергаются гидрогенизации и превращаются в насыщенные. Происходит синтез новых липидов. В преджелудках всасываются ЛЖК и водорастворимые жирные кислоты. Основная масса высших жирных кислот поступает в сычуг, кишечник и там переваривается, как у моногастричных животных.
2. Промежуточный обмен липидов Липиды, всосавшиеся в кровь, по воротной вене поступают в печень. В печени жирные кислоты окисляются, синтезируются новые жирные кислоты и различные классы липидов - фосфолипиды, холестерин, а также липопротеиды, желчные кислоты. Хиломикроны, образовавшиеся в эпителии кишечника, всасываются не в кровь, а в лимфатические капилляры, и с током лимфы попадают вначале в легкие. В легких хиломикроны разрушаются, жир задерживается, предохраняя артериальную кровь от жировой эмболии и во обще от переизбытка липидов. В легких происходит окисление жирных кислот, синтезируются новые жирные кислоты и фосфолипиды - основа сурфактанта.
В жировой ткани накапливается запас жира, причем состав его - индивидуален, и только при очень большом содержании жира в рационе и при длительном его потреблении резервный жир напоминает по строению и свойствам кормовой жир. Мобилизация жира из депо происходит в тех случаях, когда для покрытия энергетических потребностей не хватает углеводов. Жир, содержащийся в депо, постоянно обновляется.
3. Конечный этап обмена липидов В тканях и в крови нейтральные жиры расщепляются липазой до глицерина и жирных кислот, а затем - до углекислого газа и воды. Продукты неполного окисления жира - кетоновые тела. Они являются источниками энергии, а также используются для синтеза молочного жира. Ацетоуксусная кислота и ацетон выделяются почками и легкими.
РЕГУЛЯЦИЯ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА
Нервная регуляция. Центр - в гипоталамусе. Высшие центры - в коре больших полушарий (исхудание при длительных отрицательных эмоциях). Гипоталамус влияет на липидный обмен через симпатическую нервную систему (вызывает выведение жира из депо и его использование) и через железы внутренней секреции.
Гормональная регуляция. Синтез липидов, отложение их в депо, переход углеводов в жиры: - инсулин, - пролактин, кортикостероиды. Расщепление жира, мобилизация из депо: АКТГ, СТГ,- половые гормоны,- липокаин, - адреналин и норадреналин.
19.4. ОБМЕН ВОДЫ
Значение воды:
вода - универсальный растворитель всех веществ. Все биохимические реакции в организме идут в водных растворах;
- вода необходима для поступления питательных веществ и минеральных солей в организм, их всасывания, использования и выделения конечных продуктов обмена;
- вода необходима для кровообращения, дыхания, пищеварения и др. функций; - вода участвует в распределении тепла в организме и теплоотдаче.
Распределение воды в организме:- 71% - внутри клеток, 19% - в тканевой жидкости, 10% - в крови. В среднем содержание воды в организме составляет 65% от массы тела. Больше всего воды -в головном мозге (70-80%), меньше всего - в костях (22%).
Основные этапы водного обмена.
1. Поступление в организм - с кормом и питьем. Часть воды образуется в тканях организма при распаде питательных веществ. Вода всасывается во всех отделах пищеварительного тракта.
2. Промежуточный этап. Всосавшаяся из пищеварительного тракта вода поступает в общий круг кровообращения. Происходит непрерывное перемещение воды из капилляров в ткани (в составе тканевой жидкости) и обратно - в кровь и лимфу. Переход воды между кровью, тканевой жидкостью и лимфой зависит от коллоидно-осмотического давления крови и гидростатического давления крови.
3. Конечный этап водного обмена. Вода выделяется из организма через все выделительные органы - почки, кожу, легкие и желудочно кишечный тракт.
РЕГУЛЯЦИЯ ВОДНОГО ОБМЕНА осуществляется нейро - гуморальным путем. Центр - в гипоталамусе. Раздражитель - осмотическое давление крови. Осморецепторы находятся в кровеносных сосудах и в самом гипоталамусе. При обезвоживании организма, при увеличении осмотического давления крови импульсы от осморецепторов передаются в гипоталамус. В секреторных клетках гипоталамуса образуется антидиуретический гормон (АДГ), он переносится в заднюю долю гилофиза и оттуда - в кровь. АДГ увеличивает реабсорбцию воды в почечных канальцах и уменьшает диурез. Одновременно возникает чувство жажды.
При уменьшении осмотического давления крови, а также при повышении количества воды в крови и тканях раздражение осморецепторов снижается и уменьшается образование АДГ. При увеличении объема циркулирующей крови реализуется рефлекс Бейнбриджа – усиливается симпатическое воздействие на сердечную мышцу, повышается артериальное давление и повышается фильтрационное давление крови в почке. Клетки предсердия выделяют в кровоток натрийуретический пептид - в канальцах почки снижается реабсорбция натрия и повышается осмотическая активность жидкости внутри канальцев. Диурез увеличивается, и вода выводится из организма. Водный обмен тесно связан с солевым обменом, поэтому в регуляции водного обмена участвуют и другие гормоны (тироксин, паратгормон, инсулин, кортикостероиды, половые гормоны).
19.5. ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
Общее значение минеральных веществ:
1 - входят в структурные элементы всех органов и тканей;
2 - участвуют в сохранении водного баланса;
3 - определяют осмотическое давление крови, тканевой жидкости, лимфы и цитоплазмы клеток;
4 - участвуют в регуляции кислотно-щелочного равновесия внутренней среды организма;
5 - участвуют в процессах возбуждения, генерации биопотенциалов сокращении мышц.
Минеральные веществ поступают в организм с кормом и водой, депонируются в костях, печени, селезенке, коже. В жидких средах находятся либо в свободном (ионизированном) состоянии, либо входят в структуру каких-либо веществ. Выделяются из организма с мочой, калом, потом. В зависимости от концентрации в крови различают:- макроэлементы (мг/1ОО мл, или ммоль/л) - натрий, калий, кальций, фосфор, магний, сера, хлор, железо микроэлементы (мкг/1ОО мл, или мкмоль/л) - кобальт, медь, марганец, цинк, йод, фтор, стронций, селен и др.
Физиологическое значение макроэлементов НАТРИЙ, КАЛИИ: создание осмотического давления, обеспечение перехода воды и растворенных веществ через мембраны, регуляция водного обмена, регуляция активности ферментов, генерации биопотенциалов. КАЛЬЦИИ: формирование костной ткани и зубов, транспорт натрия и калия через мембраны. Повышает тонус нервной системы, кровеносных сосудов; понижает проницаемость капилляров; участвует в сокращении мышц, в свертывании крови. ФОСФОР: входит в состав костной ткани. Фосфаты имеются в составе всех клеток, межклеточной жидкости, мембран; входят в структуру белков, липидов, углеводов, буферных веществ, макроэргов. МАГНИЙ: входит в состав костей, участвует в сокращении мышц, в окислительных реакциях; активизирует выработку антител. СЕРА: в составе белков, ферментов, гормонов, витаминов; участвует в образовании шерсти, ороговении кожи. ХЛОР: поддерживает осмотическое давление, активирует ферменты, входит в состав соляной кислоты желудочного сока. ЖЕЛЕЗО: в составе гемоглобина, миоглобина, ряда ферментов; не обходим для кроветворения, участвует в реакциях биологического окисления.
Физиологическое значение микроэлементов КОБАЛЬТ: входит в состав витамина В12 участвует в кроветворении, активирует ферменты. МЕДЬ: в составе белков и ферментов, участвует в синтезе гемоглобина, в кроветворении, пигментации и кератинизации шерсти и пера, остеогенезе, синтезе белков соединительной ткани. МАРГАНЕЦ: входит в состав ферментов, участвующих в обмене белков, жиров и углеводов. ЦИНК: в составе фермента карбоангидразы участвует в дыхательных функциях; усиливает действие гормонов гилофиза и инсулина ЙОД: накапливается в щитовидной железе, входит в состав тиреоидных гормонов. ФТОР: входит в состав костей, зубов, спермы. СТРОНЦИЙ: находится в костях и зубах вместе с кальцием. Примечание: радиоактивные элементы выполняют те же биологические функции, что и их не радиоактивные изотопы; их вредоносное действие объясняется радиоактивным излучением, действующим на окружающие ткани.
РЕГУЛЯЦИЯ МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА тесно связана с регуляцией водного обмена. Центр регуляции - в гипоталамусе. Нервная система регулирует минеральный обмен рефлекторно и через железы внутренней секреции, влияя на потребление макро- и микроэлементов, всасывание их из пищеварительного тракта, перемещение между органами и тканями (кровь - депо - клетки тканей) и на выделительные процессы. Регулируется не только общее содержание минеральных веществ в организме, но и концентрация каждого элемента в отдельности.
19.6. ВИТАМИНЫ
ВИТАМИНЫ - низкомолекулярные биологически-активные веще- ства, обеспечивающие нормальные биохимические и физиологические процессы в организме. Витамины разделяют на две группы: - жирорастворимые и водорастворимые.
Жирорастворимые витамины - А, Д, Е, К
ВИТАМИНЫ ГРУППЫ А - ретинол, антиксерофтальмические витамины Источник: молоко, масло, печень рыб, яйца. В растительных кормах - каротин, предшественник ретинола. Витамины А синтезируются в организме в стенке тонкого кишечника и в печени. Значение: рост и регенерация тканей, процессы эпителизации. Необходим для восстановления родопсина - зрительного пигмента, участвующего в фотохимических реакциях в сетчатке глаза. Участвует в синтезе белков. При гиповитаминозе А: «куриная – слепота» - потеря способности видеть в сумерках; ксерофтальмия - помутнение и ороговение роговицы глаза, и кератомаляция - размягчение роговицы. Кератинизация эпителия пищеварительного тракта, репродуктивных органов. Снижение резистентности, бесплодие.
ВИТАМИНЫ ГРУППЫ Д - кальциферолы, антирахитические витамины.
Источники: жир и печень морских рыб и млекопитающих, молоко, сливочное масло, яйца. Биосинтез витаминов д происходит в коже животных под воздействием ультрафиолетовых лучей. Значение: регуляция минерального обмена, особенно - кальциевого и фосфорного; регуляция энергетического обмена, использование азота и углеводов в организме. При гиповитаминозе Д: у молодняка - рахит, у взрослых - остеомаляция (размягчение костей), снижение продуктивности.
ВИТАМИНЫ ГРУППЫ Е - альфа-, бета-, гамма-токоферолы. Источник: растительные и животные масла, молоко, яйца, зелёные овощи. Значение: участие в обмене веществ, предотвращение самоокисления жира (антиоксиданты). Сохраняют в организме витамин А. При гиповитаминозе Е: бесплодие, мышечная дистрофия, цирроз печени.
ВИТАМИНЫ ГРУППЫ К - антигеморрагические витамины. Источник: микрофлора желудочно-кишечного тракта, для новорожденных - молозиво. Значение: участие в синтезе протромбина и других факторов свертывания крови. При гиповитаминозе К: множественные точечные кровоизлияния (геморрагии) в подкожной клетчатке и во внутренних органах.
Водорастворимые витамины - С, Р, витамины группы В Источники водорастворимых витаминов: зеленые корма, пророщенное зерно, оболочки и зародыши семян, злаков, бобовых. дрожжи. картофель, хвоя, молоко и молозиво, яйца, печень. Большинство водорастворимых витаминов в организме сельскохозяйственных животных синтезируются микрофлорой желудочно-кишечного тракта
ВИТАМИН С - аскорбиновая кислота, антицинготный витамин. Значение: фактор неспецифической резистентности организма (стимуляция иммунитета); участие в обмене белков (особенно - коллагена) и углеводов, в окислительных процессах, в кроветворении. Регуляции проницаемости капилляров. При гиповитаминозе С: цинга-кровоточивость и хрупкость капилляров, выпадение зубов, нарушение всех обменных процессов.
ВИТАМИН Р - цитрин. Значение: действует совместно с витамином С, регулирует проницаемость капилляров и обмен веществ.
ВИТАМИН В1 - тиамин, антиневрический витамин. Значение: входит в состав ферментов, декарбоксилирующих кетокислоты; особенно важной функцией тиамина является обмен веществ в нервной ткани, и в синтезе ацетилхолина. При гиповитаминозе В1 нарушение функций нервных клеток и нервных волокон (полиневриты), истощение, мышечная слабость.
ВИТАМИН В2 - рибофлавин. Значение: обмен углеводов, белков, окислительные процессы, функционирование нервной системы, половых желез. Гиповитаминоз В - у птиц, свиней, реже - лошадей. Замедление роста, слабость, параличи.
ВИТАМИН В3 - пантотеновая кислота. Значение: составная часть кофермента А (КоА). Участвует в жировом обмене, углеводном, белковом. Активирует уксусную кислоту. Гиповитаминоз В - у цыплят, поросят. Замедление роста, дерматиты, расстройство координации движений.
ВИТАМИН В4 - холин. Значение: входят в состав лецитинов, участвует в жировом обмене, в синтезе ацетилхолина. При гиповитаминозе В жировая дистрофия печени.
ВИТАМИН В5 - РР, никотиновая кислота, антипеллагрический. Значение: входит в состав кофермента дегидрогеназ, которые катализируют окислительно -восстановительные процессы. Стимулирует секрецию пищеварительных соков, работу сердца, кроветворение. Гиповитаминоз В - у свиней и птиц. дерматит, понос, нарушение функций коры больших полушарий - пеллагра.
ВИТАМИН В6 - пиридоксин - адермин. Значение: участие в белковом обмене - трансаминирование, декарбоксилирование аминокислот. Гиповитаминоз В6 - у свиней, телят, птиц. дерматиты, судороги, параличи.
ВИТАМИН Вс - фолиевая кислота. Значение: участие в кроветворении (совместно с витамином В 12), в жировом и белковом обмене. При гиповитаминозе - анемия, задержка роста, жировая инфильтрация печени.
ВИТАМИН Н - биотин, антисеборейный витамин. Значение: участие в реакциях карбоксилирования. При гиповитаминозе биотина: дерматиты, обильное выделение кожного сала (себорея).
ВИТАМИН В12 – цианкобаламин. 3начение: эритропоэз, синтез гемоглобина, нуклеиновых кислот, метионина, холина; стимулирует белковый обмен. Гиповитаминоз витамина В12 - у свиней, собак, птиц: нарушение кроветворения и анемия, расстройство белкового обмена, накопление в крови остаточного азота.
ВИТАМИН В15 - пангамовая кислота. Значение: усиление окислительно-восстановительных процессов, предупреждение жировой инфильтрации печени.
ПАБК - парааминобензойная кислота. Значение: входит в состав витамина Вс - фолиевой кислоты.
АНТИВИТАМИНЫ - вещества, похожие по химическому составу на витамины, но обладающие противоположным, антагонистическим действием и конкурирующие с витаминами в биологических процессах.
19.7. ОБМЕН ЭНЕРГИИ (БИОЭНЕРГЕТИКА)
Организм получает энергию, главным образом, из корма. Питательные вещества -белки, жиры и углеводы - содержат химическую, или потенциальную энергию. При распаде питательных веществ эта энергия освобождается. При распаде 1 г белка выделяется 24,3 кДж, 1 г углеводов - 17,2 кДж и 1 г жира - 38,9 кдж - при условии, что эти вещества распадаются полностью, до конечных продуктов, как при взрыве в калориметрической бомбе. В организме углеводы и жиры распадаются полностью – до СО2 и Н2О, а белки - частично, до мочевины, мочевой кислоты, СО2, Н2О, и др. веществ. Поэтому энергетическая ценность белка для организма значительно меньше, чем жиров и углеводов - 17,2 кДж.
Только часть энергии, образующейся при распаде в организме бел ков, жиров и углеводов расходуется сразу и непосредственно на физиологические потребности, а большая ее часть аккумулируется в макроэргических соединениях - АТФ, АДФ, креатинфосфате и др. Потенциальная химическая энергия, содержащаяся в макроэргах, является главным источником энергии в организме, преобразуясь в другие виды энергии. Освобождающаяся энергия затрачивается на следующие цели: - биосинтез более сложных молекул из относительно простых; — поддержание постоянной температуры тела; - выполнение механической работы; - накопление резервных веществ, синтез молока, шерсти и др. продукции; - транспорт веществ через биологические мембраны против концентрационного градиента, то есть работа ионных насосов (калий-натриевый, кальциевый, иодный и др.);- рост и деление клеток; - биолюминесценция. В конечном итоге все виды энергии в организме - химическая, механическая, тепловая, электрическая - превращаются в тепловую энергию. Прекращение энергетических процессов приводит к распаду структур и функций клеток и организма в целом.
Методы изучения обмена энергии
IIриход энергии рассчитывают по энергетической ценности питательных веществ корма. Расход энергии определяют по количеству освобожденного из организма тепла. Разработаны два метола определения расхода энергии - прямая и непрямая калориметрия. Прямая калориметрия - измерение количества тепла, выделяемого организмом с поверхности тела в калориметрических камерах или с помощью инфракрасных датчиков. Методы достаточно точные, но сложные в техническом отношении.
Непрямая калориметрия - расчет теплопродукции по дыхательному коэффициенту (ДК).
ДК = СО2/О2
(отношение объема выделенного СО2 к объему потребленного О2)
Газообмен у мелких животных определяют в респирационных камерах, у крупных -путем сбора воздуха, выдыхаемого животным через респираторы (маски) в воздухонепроницаемых мешках. При этом определяют объем воздуха, выдыхаемого за определенное время, и содержание в нем О2 и СО2. Вычисляют ДК. Величины ДК зависят от того, какие вещества во время исследования окислялись в организме. При окислении глюкозы ДК-1, при окислении жиров - 0,7 и при окислении белков - 0,8. При окислении одних и тех же веществ в организме потребляется определенное количество кислорода, выделяется определенное количество углекислого газа и освобождается определенное количество энергии (тепла).
Количество тепла, образующееся при поглощении организмом 1 л кислорода, называется калорическим эквивалентом кислорода Каждой величине дыхательного коэффициента (от 0,7 до 1,0) соответствует свой калорический эквивалент кислорода. Итак, для определения теплопродукции методом непрямой калориметрии проделывают следующие операции: 1 - собирают выдыхаемый воздух за 5-10-20 минут и определяют его газовый состав; 2 - вычисляют дыхательный коэффициент и объем воздуха за 1 мин.; 3 - находят по табличным данным калорический эквивалент кислорода; 4 - определяют теплопродукцию за минуту: калорический эквивалент кислорода умножают на объем потребленного за минуту кислорода.
ОСНОВНОЙ ОБМЕН - это минимальное количество энергии, которое необходимо для поддержания жизненно важных функций при полном мышечном покое, в состоянии натощак и при 15-20о С в помещении. ОБЩИЙ ОБМЕН зависит от вида животных, породы, возраста, пола, массы тела, физиологического состояния (беременность, лактация), продуктивности, а также от внешних факторов - климатических условий, метеорологических факторов, условий кормления и содержания и т.п.
РЕГУЛЯЦИЯ ОБМЕНА ЭНЕРГИИ тесно связана с регуляцией обмена веществ. Участвует кора больших полушарий, гипоталамус, вегетативная нервная система. Из желез внутренней секреции - гипофиз, щитовидная и поджелудочная железы, надпочечники, половые железы.
19.8. ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ
Понятие «температура тела» является очень неопределенным, так как температура разных органов и тканей неодинакова. Температура кожи различна на разных ее участках, может колебаться в пределах 10-20о С и зависит от особенностей кровоснабжения, густоты волосяного покрова, температуры и влажности воздуха, ветра и др. факторов. Температура внутренних органов более постоянна, колеблется в пределах 1-2о С, в меньшей степени зависит от внешних условий и в большей - от функционального состояния органов и организма в целом. С клинической целью принято измерять температуру в прямой кишке на расстоянии 5-8 см от ануса; эту температуру и принимают за температуру тела.
Ректальная температура у разных видов животных различна
лошадь: 37,5 - 38,5
корова: 37,5 - 39,5
овца, коза: 38,5 - 40,0
свинья: 38,0 - 40,0
собака: 37,5 - 39,0
кошка: 38,0 - 39,5
птицы: 40,0 - 44,0
Эти цифры надо запомнить!
Постоянство температуры тела (гомойотермия) определяется балансом двух процессов - теплопродукцией и теплоотдачей. Температура тела повышается, если теплопродукция превышает теплоотдачу, и понижается, если теплоотдача превышает теплопродукцию.
ТЕПЛОПРОДУКЦИЯ, или ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ, или ТЕРМОГЕНЕЗ это образование тепла в результате освобождения энергии из химических связей. Тепло выделяется как в аэробных условиях (окислительные процессы), так и в анаэробных (распад макроэргов). Основными органами, участвующими в химической терморегуляции, являются мышцы, печень, кишечник, а у жвачных - и рубец. Химическая терморегуляция с первых дней жизни хорошо развита у телят, ягнят, жеребят; они устойчивы к колебаниям внешней температуры. Поросята, цыплята, утята рождаются с неразвитой химической терморегуляцией, поэтому они нуждаются в тщательном соблюдении температурного режима в помещении.
ТЕПЛООТДАЧА, или ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ, или ТЕРМОЛИЗ - это процессы выделения тепла из организма. Основные механизмы физической терморегуляции следующие:
- теплоизлучение: радиация - рассеивание тепла в окружающем воз духе, и конвекция - согревание слоя воздуха, окружающего тело животного;
- теплопроведение: передача тепла от тела животного к холодному предмету (пол, стенка);
- выделение тепла из организма для испарения пота, слюны;
- выделение тепла с выдыхаемым воздухом, мочой, калом, молоком. У сельскохозяйственных животных ведущую роль в поддержании постоянной температуры тела играют механизмы физической терморегуляции
РЕГУЛЯЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕЛА (температурный гомеостаз) осуществляется нейро-гуморальным путем.
Центр теплорегуляции находится в гипоталамусе, состоит из двух отделов -отдела, регулирующего теплопродукцию, и отдела, регулирующего теплоотдачу. Информация в центр теплорегуляции поступает от терморецепторов, расположенных в коже и в кровеносных сосудах. Чувствительны к температуре крови также нейроны гипоталамуса. В этот же центр поступает информация через кору больших полушарий от других анализаторов. Эффекторами являются органы, которые обеспечивают образование или выделение тепла - скелетные мышцы, кровеносные сосуды, кожа, печень, легкие и т.п. В эфферентных звеньях участвуют железы внутренней секреции. Кора больших полушарий обеспечивает тонкое взаимодействие между различными системами, участвующими в регуляции температурного гомеостаза, и в условно-рефлекторных и эмоциональных изменениях температуры тела.