Розділ 5. ОБМІН РЕЧОВИН

Обмін речовин — це обмін поживними речовинами між організмом і навколишнім середовищем. Це важливий процес життєдіяльності організму, він є суттєвою ознакою життя. В основі обміну речовини лежать складні фізико-хімічні перетворення речовин. Обмін речовин та енергії — єдиний фізіологічний процес.

Обмін речовин складається з трьох послідовних етапів: 1) надходження поживних речовин в організм; 2) перетворення їх у більш прості, властиві організму речовини; 3) використання їх організмом і виділення кінцевих продуктів обміну. Обмін речовин виявляється в двох протилежних і нерозривних процесах — асиміляції і дисиміляції.

Асиміляція — процес засвоєння поживних речовин та утворення більш складних, властивих даному організму органічних речовин. Асиміляція відбувається з поглинанням енергії.

Дисиміляція — процес розпаду складних речовин на простіші з виділенням енергії.

Обмін речовин залежить від віку, статі, продуктивності, відтворення, характеру годівлі та утримання тварин.

У різні вікові періоди життя і в різних умовах переважає то асиміляція, то дисиміляція. У молодому віці, у період росту і розвитку, переважає асиміляція, під час голодування і в старості — дисиміляція.

Поживні речовини, спожиті твариною, використовуються як будівельний матеріал для відновлення клітин, що руйнуються, і дають потрібну енергію. Джерелом енергії є білки, вуглеводи та жири. Ця енергія використовується для побудови нових клітин, їх життєдіяльності, для кінетичної та статичної потреби м’язів, а частина її використовується як теплова енергія, необхідна для підтримки постійної температури тіла тварин.

Вода, мінеральні солі та вітаміни також необхідні для організму і беруть участь в обміні речовин.

205

Фізіологія сільськогосподарських тварин

Обмін речовин ділять на загальний, проміжний, основний, білковий, вуглеводний, жировий, мінеральний і водний.

З обміном речовин тісно пов’язані такі властивості організму: збудливість, ріст, розвиток, розмноження, рухливість, спадковість і мінливість.

Виробництво тваринницької продукції є також наслідком комплексу складних обмінних процесів у організмі. Досконале вивчення їх закономірностей допомагає цілеспрямовано підвищувати продуктивність тварин.

МЕТОДИ ВИВЧЕННЯ ОБМІНУ РЕЧОВИН

Обмін білка досліджують балансовим методом, яким оцінюють баланс азоту, кількість надходження білків в організм та їх розпад. При цьому досліджують співвідношення кількості азоту, що надійшов в організм з кормом, з кількістю його в сечі, калі та поті. Знаючи, яка кількість азоту засвоєна із корму, можна підрахувати, скільки білків надійшло в організм. Відомо, що концентрація азоту в білках становить у середньому 16% (100 г білка, 16% азоту). Перемноженням знайденої величини азоту на білковий коефіцієнт 6,25 визначають кількість білка. Для визначення його кількості необхідно вирахувати вміст азоту в сечі і поті.

Якщо надійшло азоту в організм більше, ніж виділилось, то вважають азотистий баланс позитивним; підвищене виділення азоту порівняно з надходженням свідчить про негативний азотистий баланс, який має місце при білковому голодуванні.

Для вивчення обміну речовин в окремих органах застосовують метод ізольованих органів, а також метод ангіостомії за Е. С. Лондоном, за допомогою якого вивчають проміжний обмін речовин у сільськогосподарських тварин. Даний метод модифікований А. А. Алієвим і використовується як метод катетеризації кровоносних судин. Ці методи дозволяють відбирати для аналізу кров, яка надходить до організму, та ту, яка витікає з нього. Нині широко використовується метод мічених атомів, або ізотропний метод. За його допомогою вивчають обмін білків, вуглеводів, жирів, мінеральних речовин ї вітамінів.

206

Розділ 5. Обмін речовин

ОБМІН БІЛКІВ, ФІЗІОЛОГІЧНЕ ЗНАЧЕННЯ БІЛКА ТА ОКРЕМИХ АМІНОКИСЛОТ ДЛЯ ОРГАНІЗМУ ТВАРИН

Білки, або протеїди — високомолекулярні органічні сполуки, побудовані з амінокислот. Білки в обміні речовин займають особливе місце, вони є основною складовою частиною живої речовини і матеріальною основою процесів життєдіяльності.

Будова білкових молекул тварин дуже специфічна. Білки корму у травному каналі розщеплюються до амінокислот. З амінокислот, занесених кров’ю до клітин, синтезуються білки, властиві даній тканині. Вони відрізняються і за своїми фізіологічними функціями, діють як каталізатори, рухливі переносники, вони є структурними компонентами різних тканин. Так, білки-ферменти здійснюють процеси травлення та окислення в тканинах, а також беруть участь у збудженні м’язів і нервів, в зсіданні крові. Поліпептиди, інсулін і гормони слизової оболонки травного тракту керують синтезом речовин. Механічні або структурні білки є скоротливими білками м’язів, волокнистими білками еластичного і кісткового каркасу. Гемоглобін еритроцитів транспортує кисень, вуглекислий газ. Імуноглобуліни в організмі тварин виконують захисну функцію.

В організмі тварин білки не можуть утворюватися із вуглеводів та жирів, тому що в їхній структурі відсутній азот. Білки для організму тварини є незамінними поживними речовинами, а тому повинні знаходитися у кормах в необхідній кількості.

Нині відомо багато різних амінокислот, але найбільш важливими з них є 20. Всі амінокислоти, які є в білках, утримують аміногрупу і карбоксильну групу. Амінокислоти, що йдуть на побудову білків організму, нерівноцінні. Одні з них замінні, інші незамінні або частково замінні. Тепер встановлено, що з 20 амінокислот 8 незамінних, 8 — замінних, 4 — частково замінних. До замінних амінокислот відносяться: аланін, аспарагін, глутамін, гліцин, пролін, серин, аспарагінова та глутамінова кислоти. До незамінних амінокислот належать: валін, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, треонін, триптофан, фенілаланін.

Тепер вивчено роль окремих незамінних амінокислот. Так, валін необхідний для нормальної діяльності нервової системи; фенілаланін разом з тирозином — попередники гормонів адреналіну, норадреналіну й тироксину; триптофан є джерелом синтезу вітаміну РР (нікотинова

207

Фізіологія сільськогосподарських тварин

кислота); лізин, триптофан, метіонін стимулюють ріст організму та молокотворення; метіонін підвищує захисні функції печінки; триптофан і гістидин стимулюють кровотворення; аргінін важливий для статевої функції. Для росту пір’я, копит необхідний цистин.

Частково замінними амінокислотами є: аргінін, гістидин, цистеїн і тирозин.

Оновлення білкових речовин

Потреба живого організму в білках постійна, тому синтез їх відбувається безперервно. У деяких органах половина білків протягом 2–3 діб розпадається і така сама кількість ресинтезується. Половина всіх білків нашого організму повністю оновлюється за 6–7 місяців.

Залежно від стану організму та надходження корму відбувається перетворення одних білків в інші. Так, білки м’язів організму тварини є матеріалом для утворення білків інших органів. Оновлення білків плазми крові відбувається швидше, ніж оновлення білків інших тканин.

У центральній нервовій системі найшвидше оновлюються білки сірої речовини півкуль головного мозку і мозочка; найповільніше оновлюються білки спинного мозку, філогенетичного найстарішого відділу нервової системи.

Повноцінні та неповноцінні білки

Білки корму, в яких містяться всі незамінні амінокислоти, називаються повноцінними, а білки, що не мають у своєму складі будьяких незамінних амінокислот — неповноцінними. Біологічна повноцінність їх визначається кількістю білка організму, яка утворюється з 100 г білка корму. До повноцінних білків належать тваринні білки (молоко, м’ясо, яйця), їх біологічна цінність становить 70–95%. Неповноцінні білки рослинного походження (овес, кукурудза, жито, пшениця, горох) мають нижчу біологічну цінність — 60–65%.

У кормах тварин обов’язково повинні бути повноцінні білки. Тваринам можна згодовувати і неповноцінні білки, враховуючи те, що в них можуть бути ті амінокислоти, яких немає в інших. Отже, доповнюючи одна одну, вони дадуть в сумі всі незамінні амінокислоти. Різноманітний набір білків у раціоні дає можливість забезпечення тварин необхідними амінокислотами.

208

Розділ 5. Обмін речовин

Неповноцінні білки не забезпечують усіх потреб тваринного організму. Достатній вміст повноцінних білків у кормах важливий для вагітних, лактуючих тварин та тих, що ростуть, бо в їх організмі відбувається посилений синтез білків. Тому при складанні раціонів для тварин треба враховувати амінокислотний склад кормів (табл. 21).

Таблиця 21

Вміст найважливіших амінокислот у деяких кормах, г в 1 кг корму

Потреба організму в білках. Азотистий баланс

Потребу організму в білках визначають за кількістю азоту, прийнятого з кормом і виділеного з калом і сечею. За цими показниками роблять висновок про кількість засвоєного білка. При цьому враховують і азот небілкового походження, який міститься в амідах, для чого спочатку визначають небілковий азот у кормі.

Для визначення кількості засвоєного азоту від вмісту азоту в кормі віднімають кількість його в калі. За величиною засвоєного азоту визначають кількість засвоєного білка.

Щоб вирахувати кількість білка, який розпався в організмі, потрібно визначити вміст азоту в сечі. Не весь азот сечі відповідає азоту білкових речовин, які розпалися в тілі. Слід враховувати, що в

209

Фізіологія сільськогосподарських тварин

рослинному кормі травоїдних тварин знаходиться значна кількість небілкових азотистих сполук амідів.

При їх розпаді в організмі також утворюється аміак, який перетворюється в сечовину. Тому для обліку розпаду білка потрібно заздалегідь визначити кількість небілкового азоту, який міститься у кормі.

Врахувавши кількість з’їдених з кормом білків і кількість тих, що розпались, можна встановити азотистий баланс. Відомо, що в білках корму міститься в середньому 16% азоту. Для розрахунку приймається, що в 100 г білка в середньому знаходиться 16% азоту. Визначивши кількість азоту в кормі, сечі, й калі, а в лактуючих тварин і в молоці, можна визначити азотистий баланс. За його величиною визначають прихід і витрату білка, для чого знайдену кількість азоту множать на 6,25 (100 : 16 = 6,25). Добуток і характеризує кількість утилізованого білка.

У дорослої тварини за нормальних умов годівлі і утримання кількість виведеного з організму азоту дорівнює його кількості, що надійшла з кормом. Таке співвідношення називається азотистою рівновагою. Якщо кількість азоту, що надійшов з корму, більша за кількість виведеного, — це позитивний азотистий баланс. Такий баланс спостерігається під час посиленого синтезу білка в період росту й розвитку, вагітності, відновного періоду після голодування або хвороби. Негативний азотистий баланс характеризується тим, що з організму виділяється більше азоту, ніж надходить його з кормом. Такий стан спостерігається після годівлі тварин неповноцінними білками, при білковому голодуванні, а також при різних захворюваннях, які спричиняють посилений розпад білків тканин.

Білок у організмі тварини не відкладається про запас, як відкладаються жири і вуглеводи. Для підтримання азотистої рівноваги в організм обов’язково повинна надходити певна кількість білка. Така мінімальна кількість його, яка забезпечує підтримку азотистої рівноваги в організмі, називається білковим мінімумом. Для сільськогосподарських тварин він приблизно такий, г на 1 кг живої маси: для вівці і свині — 4; для коня в стані спокою — 0,7–0,8, у роботі — 1,2–1,4; для лактуючої корови — 1; для нелактуючої корови — 0,6–0,7. Вказаний білковий мінімум не тільки підтримує азотисту рівновагу, але й повністю покриває енергетичну потребу організму тварин.

210