Пищеварительный тракт - (реферат)

Дата добавления: март 2006г.

    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 компопенты корма - белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества, вода. В нативном (неизменном) виде животными, могут быгь усвоены только вода, растворимые минеральные соли и витамины.

Белки, жиры и углеводы (полисахариды), представляющие собой высоко молекулярные соединения, не проникающие через поры животных мембран, предварительно должны быть переработаны до относительно простых молекул. Нерастворимые минеральные соли и витамины в процессе пищеварения превращавтся в растворимые формы.

Пищеварение - это совокупность механических, физико-химичес ких и биологических продессов, обеспечивающих расщепление поступивших с кормом сложиых 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 пищеваритель ные железы - слюнные, поджелудочную и печень, секреты которых изливаются в лросвет желу-дочно-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 непереваренцых 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 пищеваритель ного 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

    Общий объем Относительный объем
    жкт (% к общему)
    л.
    желудок тонкий к-к толстый к-к
    Корова 200 - 300 71 18 11
    Лошадь 100 - 180 10 ЗО 60
    Овца (коза) 25 - 32 65 23 12
    Свинья 22 - 30 30 35 35
    Собака 2 - 3 63 23 14
    Кошка 0, 4 - 0, 6 66 18 16
    Кролик 0, 5 - 0, 8 25 32 43
    В пределах каждого вида абсолютные показатели

(л) могут сушественно 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 свойетв корма - плотности, консистенции, размеров частиц и т. п. Это является следствием пережевывания, cокращения 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 поверхноетногo 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 темпера туры 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 образо вавшихся продуктов.

В переваривании белков участвуют протеазы (эндо- и экзопептидазы), углеводов - карбогидразы (амилаза, глюкозидаза, инвертаза, галакто зидаза), нуклеиновых кислот - нуклеазы (рибонуклеаза, дезоксирибону клеаза), жиров - карбоксилэстеразы (липаза, фосфолипаза, холинэсте раза) . 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 микроорганиз мы с помошью ферментов расщепляют и утилизируют поглошаемые хозяином пищевые компоненты корма, а сам хозяин использует продукты жизнедеятельности микроорганизмов, а также вто ричную пищу, состоящую из структур симбионтов. Последнее относится в основном к жвачным животным.

Ж вачные значительно лучше переваривают питательные вещества, корма, особенно клетчатку, чем свиньи и кролики. Различия между овцой и лошадью незначительны, но они сушественно 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 вещесгва и энергию для процессов жизнедеятельности, роста и образования продукции (молока, мяса, яиц). Определенная последовательность химических реакций, обеспечиваю щих 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 харак характер тер

    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 слецифичны и

дифференцированны. 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 продессе промежуточного обмена происходит, с одной стороны, дальнейишее 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, oсуществляемых 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 знергетические 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, можио проследить за судьбой элемента или соединения в организме, его участием в метаболических процессах.