Глава 1. Сущность обмена веществ и его значение в развитии животноводства

1. Виды обмена веществ

В зависимости от веществ, участвующих в обмене, принято рассматривать обмен белков, жиров (липидов), углеводов, витаминов и минеральных веществ.

Белковый обмен-это важнейший пластический материал, из которого построена протоплазма и межклеточное вещество. У большинства млекопитающих белковые вещества составляют 20% веса тела животного. Белки составляют основу клеток, тканей и органов. С белками в первую очередь связано выполнение всех обменных функций животного организма. Так же установлено, что нарушение белкового обмена даже в слабой степени приводит к снижению количества белка и изменению аминокислотного состава молока у крупного рогатого скота. Биологически полноценные белки находятся в бобовидных растениях (горох, люцерна, эспарцет, вика и другие) и в продуктах животного происхождения (молоко, мясо, яйца). Но длительное кормление растительными белками, отрицательно влияет на белковый баланс организма животного, что приводит к снижение продуктивности и даже гибели. [4]

Жировой (липидный) обмен.

Жиры (липиды)-органические вещества, вместе с белками и углеводами являются составной частью тканей, органов и жидкостей животного организма. Нерастворимые в воде, но легко растворяются в органических растворителях: хлороформе, бензоле, алкоголе и других.

В состав липидов всегда входят насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты.

Классификация липидов по химическому строению:

нейтральные жиры, или сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот;

стериды-сложные эфиры спиртов одноатомного полициклического спирта-холестерина и высшей жирной кислоты;

фосфатиды-сложные эфиры спиртов и жирных кислот, содержащие фосфорную кислоту и азотистое основание;

воски-сложные эфиры и высших жирных кислот с высшими одноатомными спиртами;

цереброзиды-сложные вещества, включающие углеводную группировку, высшие жирные кислоты и азотистое основание.

Липиды разделяются на:

Простые (жиры, воски, стериды)

Сложные (фосфолипиды, холинфосфатиды, коламинфосфатиды, сфингофосфатиды, гликолипиды или цереброзиды ).

Большая часть жиров в организме используется как источник энергий. Жир после поступления в организм с пищей, под влиянием ферментов распадается на глицерин и жирные кислоты. Получившаяся жировая эмульсия поступает в лимфатическую систему, которая приносит её в печень, где жиры разного происхождения распределяются на нейтральные (триглицериды), идущие в жировое депо (10-20% массы тела), половина из них идет в подкожную жировую клетчатку, остальные на жировой сальник (на животе) и т. д. и пластические жиры. Это фосфолипиды. Они становятся компонентами клеточных мембран, липопротеидов и другие.

Эти жиры содержат больше ненасыщенных жирных кислот и синтезируются в организме из белков и углеводов. К этой группе веществ относятся стероиды тканей мозга, коры надпочечников, в частности холестерин - жироподобное вещество из группы стероидов, а также является исходным для синтеза половых гормонов. Нарушение жирового обмена начинается с нарушения углеводного обмена, вследствий чего не только накапливается избыток жира, но и в крови появляются промежуточные продукты - «ацетоновые тела», их норма по ацетону 1 - 2 мг, а при ее повышении, особенно у больных сахарным диабетом, происходит отравление. [4]

Углеводный обмен

Углеводный обмен начинается с всасывания глюкозы через ворсинки кишечника. По воротной системе она с кровью переносится в печень, где 2-3% поступившей глюкозы превращается в гликоген и накапливается. Всего в печени запасается 100-400 г гликогена, что расходуется за 12-24 ч, после чего уровень сахара в крови поддерживается за счет преобразования аминокислот в глюкозу. Уровень сахара в крови - 80-100 мг. При достаточном поступлении белков в организм печень способна до 60% аминокислот пищи дезаминировать и превратить в глюкозу. Мышечные ткани также способны преобразовывать глюкозу крови в гликоген. Это происходит при усиленной мышечной работе. В печени глюкоза преобразуется в жир. Функция печени регулируется гормонами и вегетативной нервной системой. [4]

Витаминный обмен

Витамины представляют собой группу органических веществ различной химической природы. В малых количествах они как катализаторы необходимы для жизнедеятельности организма и нормализации обмена веществ. Многие витамины входят в состав ферментов- биологических катализаторов, находящихся в клетках организма. Витамины обладают специфическим действием на организм; поэтому их отсутствие или недостаток вызывает нарушение обмена веществ, аномалии и заболевания.

Витамин А (ретинол и дегидроретинол) находятся в листьях зеленых растений, особенно зернобобовых, в люцерне, клевере и в моркови в виде провитамина- каротина. Наиболее богаты каротином яичный желток, молоко, печень и рыбий жир.

А-витаминозы встречаются при однообразном неполноценном кормлении, а так же белковом перекармливании. Предрасполагающие факторы: воздействие «сырого холода» на экстерорецепторный аппарат кожи, отсутствие прогулок, недостаточность света и неудовлетворительная вентиляция помещений

Витамины группы В- стимулируют окислительные процессы в организме.

Недостаточность витамина В₁ (тиамина) ведет к снижению окислительных процессов, уменьшению усвояемости протеина и к отрицательному фосфорно-кальциевому балансу. Особенно чувствительны к недостатку витамина В₁ птица, поросята и телята до 6-месячного возраста. Источник витамина В₁ являются рожь, овес, ячмень, пшеница и другие. При продолжительном и однообразном кормлении и при недостаточном количестве злаковых кормов в рационах приводят к гиповитаминозу В_1.

Витамин В₂ (рибофлавин) имеет важное значение для укрепления здоровья и повышения продуктивности животных, так как входит в состав ряда ферментов, участвующих в белковом и углеводном обменах.

Содержится в зеленых кормах, проросших зернах, злаковых, солодковых кормах, пивных дрожжах. При продолжительном воздействий света разрушается. Гипо- и авитаминоз В₂ вызывает у телят облысение, воспаление губ, языка, тонкого отдела кишечника и истощение.

Витамин В₆ (пиридоксин) участвует в аминокислотном обмене. При недостатке пиридоксина у телят ухудшается деятельность нервной системы , ухудшается усвоение протеина, обмене жира и аминокислот. наиболее жира и аминокислот. е богаты этим витамином из животных кормов печень и почки.

Витамин С (аскорбиновая кислота)- противоцинготный фактор, содержится в больших количествах в зеленых кормах, репе, картофеле, моркови и в меньших количествах-в свекле и сене. Следы витамина С установлены в соломе и зерновых кормах. При недостатке в организме витамина С из-за продолжительного скармливания матерям и молодняку неполноценных по этому витамину кормов развивается цинга.

Витамины группы D обладают антирахитическим действием. Животные в основном снабжаются провитамином D-эргостерином, находящимся в растениях. В кормах животного происхождения содержится преимущественно витамин D₃ с биологической активностью 40 000 000 ИЕ/кг.

Витамин D₂ (кальциферол) представляет собой облученный ультрафиолетовыми лучами эргостерин.

Биологическая активность витаминола-облученного эргостерина в рафинированном масле-по активности близка к витамину D₃. Природный антирахитический витамин D под воздействием ультрафиолетовых лучей в организме животных образуется клетками кои из содержащегося там провитамина-7-дегидрохолестерина, в растительных кормах- из эргостерина.

Потребность продуктивных животных в витамине 500-1500 ИЕ в сутки на 100 кг веса животного.

Авитаминоз D- заболевание молодых животных, возникающее в результате недостаточности в кормах витамина D, кальция, фосфора и продолжительного воздействия «сырого холода» на экстерорецепторный аппарат кожи; клинически он диагностируется как рахит. У взрослых животных тяжелое нарушение фосфорно-кальциевого обмена с явлением гиповитаминоза называется остеомаляцией. При рахите в интенсивно растущей молодой костной ткани слабо отлагаются соли кальция и фосфора, кости становятся мягкими, деформируются. Рахит встречается у поросят, цыплят, телят, ягнят, щенят и у молодняка зверей разводимых в неволе.

Участие остальных витаминов в обмене веществ изучено недостаточно.

Минеральный обмен

В комплексе полноценного кормления сельскохозяйственных животных вопросы минерального питания занимают особое место, физиологическое значение минеральных элементов чрезвычайно разнообразно. Минеральные вещества участвуют в построении костной ткани, в поддержании ионного равновесия, осмотического давления и кислотно-щелочного равновесия, активизируют биохимические реакции путем воздействия на ферментные системы, участвуют в явлениях осмоса и диффузии и выполняют многие другие функции.

Химические элементы, участвующие в обмене веществ у животных, называют биоэлементами. Из 80 имеющихся биоэлементов количественно определено 45 элементов.

В организме животных происходит интенсивный обмен минеральных веществ. Лактирующие коровы за 324 дня лактации выделяют 3,457 кг натрия, 10,155 калия, 7,061 кальция, 0,8 магния, 6,366 фосфора, 7,154 кг хлоридов. Свиноматки за подсосный период выделяют с молоком около 2-2,5 кг минеральных веществ.

По количественному содержанию в организме минеральные вещества разделяют на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относят: натрий, калий, кальций, фосфор, серу, хлор, магний, а к микроэлементам - железо, медь, цинк, йод, кобальт, марганец, фтор, селен и др. Всего изучено 28 микроэлементов.

Физиологическая роль отдельных минеральных веществ сводится к следующему.

Натрий содержится в основном во внеклеточной жидкости и плазме крови. Более 25% его находится в скелете. Ему принадлежит роль главного компонента электролитного состава крови, ответственного за осмотическое давление. Важную роль выполняет натрий в возникновении возбуждения в мышечной и нервной ткани.

Калий находится в основном внутри клеток, участвует в поддержании рН эритроцитов и в клетках других тканей, в возникновении и проведении возбуждения в нервной ткани, понижает возбудимость сердечной мышцы.

Кальций необходим для построения костной ткани. В костях находится 97-99% всего кальция организма. Соли кальция необходимы для нормальной деятельности сердца. Он участвует в процессах свертывания крови, понижает возбудимость нервной системы и проницаемость клеточных мембран, активирует некоторые ферменты. При недостатке кальция у молодняка животных возникает рахит, у коров - остеомаляция, а у птиц - каннибализм (расклев).

Фосфор содержится в большом количестве (до 80%) в костях. Он играет большую роль в фосфорилировании углеводов и в организме мышечного сокращения, входит в состав богатых энергией АТФ. Обмен фосфора тесно связан с обменом кальция.

Хлор играет большую роль в поддержании осмотического давления крови, а также образовании соляной кислоты желудочного сока.

Сера участвует в процессах обезвреживания ядовитых вещества в кишечнике, влияет на процессы брожения в рубце. Входит состав трех аминокислот -цистина, цистеина и метионина.

Магний входит в состав костей, мышц, некоторых ферментов, играет важную роль в процессах окислительного фосфорилирования.

Железо содержится в гемоглобине, миоглобине, окислительных ферментах (каталаза, пероксидаза, цитохромы). Эти веществ принимают участие в переносе кислорода гемоглобином и в окислительных процессах. При недостатке железа нарушается образование эритроцитов, возникает анемия (особенно часто у поросят).

Медь необходима для кроветворения, содержится в некоторых ферментах (оксидазах), влияет на процессы размножения животных. Без меди организм не может усваивать железо.

Йод - важнейший компонент гормонов щитовидной железы - тироксина и трийод-тиронина. При недостатке йода в кормах нарушается плодовитость животных и снижается их продуктивность.

Кобальт входит в состав витамина В12. Ускоряет рост и развитие, повышает молочную и шерстную продуктивность животных, увеличивает образование эритроцитов и гемоглобина, улучшает качество спермы.

Цинк входит в состав фермента карбоангидразы, играющей важную роль в процессах дыхания, он усиливает действие гормонов гипофиза и поджелудочной железы - инсулина, участвуя косвенно в обмене углеводов и жиров.

Марганец входит в состав ферментов, стимулирует тканевое дыхание. При его недостатке задерживается рост скелета, нарушается размножение животных.

Регуляция водного и минерального обменов осуществляется нервной системой и гуморально. Центр регуляции расположен в гипоталамусе. Вазопрессин задней доли гипофиза уменьшает выделение воды почками, а минералкортикоиды надпочечников вызывают задержку натрия в организме.