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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.