Пищеварительный тракт и его основные функции

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЙ ТРАТа И ЕГО ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ

При анепрерывно протекающих в организме процессах обмена

веществ и энергии требуется постоянное расходование питательных

веществ. Посколькуа внутренние ресурсы организм ограничены,

для поддержания. жизнедеятельности, здоровья и продуктивныха

качества 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 своены только вода, растворимые минеральные соли и

витамины.

Белки, жиры и глеводы (полисахариды), представляющие собой высоко-

молекулярные соединения, не проникающие через поры животных

мембран, предварительно должны быть переработаны до относительно

простых молекул. Нерастворимыеа минеральные соли иа витамины в

процессе пищеварения превращавтся в растворимые формы.

Пищеварение - это совокупность механических, физико-химичес-

ких и биологических продессов, обеспечивающих расщепление

поступивших са кормома сложиыха питательныха вещества н

относительно простые соединения (блоки), которые могут быть

ссимилированы 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 словно 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 отдела пищеварительного тракт служит для захватывания,

пережевывания, смачивания и проглатывания корма, средний отдел

является основным местома химической переработки корма и

всасывания продуктов гидролиза, в заднема отделе происходит

обработка непереваренцыха остатков корма, всасывание воды и

формирование фекалий.

Стенк пищеварительного канал н всема протяжении от

пищевод до прямой кишки представлен четырьмя слоями:а

слизистой оболочкой, слоем гладких мышц, подализистой и серозной

оболочкой, которая образован ва основнома брюшиной. Компоненты

пищеварительныха соков синтезируются секреторными клетками желез,

расположенных ва слизистой оболочке полости рта, пищевода, желудка

и кишечника, также клетками застенных пищеварительных желез.

Хотя общие принципы пищеварения одинаковы для всеха видов

домашних животных, структура и форма отделов иха 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, всеядныха и травоядныха животных.

Табл. Объем разных отделов желудочно-кишечного тракта у животных

Общий объем Относительный объем

жкт (%а к общему)

л.

желудок тонкий к-к толстый к-ка

Коров 200 - 300 71 18 11

Лошадь 100 - 180 10 ЗО 60

Овца (коза) 25а - 32 65 23 12

Свинья 22а - 30 30 35 35

Собак 2 - 3 63 23 14

Кошк 0,4 - 0,6 66 18 16

Кролик 0,5 - 0,8 25 32 43

Ва пределах каждого вида абсолютные показатели

(л)а могута сушественно варьировать ва зависимости ота массы

животных, возраста, типа кормления, однако соотношение отделов

довольно постоянное.

У растительноядныха животных (коров, овец, лошадей, кроликов)

хорошо развиты отделы, ва которых происходита переработка

клетчатки с частием микроорганизмова -а преджелудкиа и толстый

кишечник (ва основном слепая кишка). Плотоядные имеюта желудочно-

кишечный типа пищеварения. Потребляемая ими белковая и жировая

пища переваривается в основнома в желудке и отделеа тонких кишок,

относительный объема желудка велик. У всеядных (свиньи)а все отделы

желудочно-кишечного тракт развиты более-менее равномерно, но

основная роль ва переваривании корм принадлежит кишечнику,

имеющему большие объем и протяженность, чем у плотоядных.

Нарядуа са функциями временного хранения корма, его расщепления

(переваривания), абсорбции питательныха веществ, перемещения и

выбрасывания непереваренныха остаткова пищеварительный тракта

выполняет экскреторную, обменную, синтетическую (са частием

микроорганизмов)а и инкретoрную функции.

Специальными эндокринными клетками слизистой оболочки и тонкого

кишечник секретируются биологически активные полипептиды,

регулирующие выделениеа пищеварительныха секретова. Некоторые из

этиха пептидов (гастрин, секретин, холецистокинин) относят к

Истинным гормонам, другие - к лкандидатам ва гормоны. Число

минокислотных остаткова в их структуре - от 17 до 43, молекулярная

масса от 2а до 5.

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 частица иа т. п. Это является следствием

пережевывания, cокращения мышца желудочно-кишечного тракта,

воздействия жидкой части пищеварительных соков.

Физико-химические процессы ( например, действие солянойа

кислоты ва желудкеа или поверхностно-активныха вещества желчи в

кишечнике) способствуюта набуханиюа частица корма, величению иха

поверхноетногo натяжения, ктивации ферментов, повышению

растворимости солей.

Биологические процессы -а это процессы последовательного

ферментативного гидролиз пищевыха полимерова сначал до

промежуточныха продуктов, а затема до мономерова при постепенном

перемещении корм по отделам желудочно-кишечного тракта.

Ферментативная систем пищеварительного тракт включаета в

себя:

)а ферменты пищеварительныха секретов, выделяемыха

внутристенными или застенными пищеварительными железами;а

б)а ферменты, образуемые микроорганизмами пищеварительного

тракта;

в) ферменты, содержащиеся в растительных кормах.

Основную роль а животных са однокамерным желудкома выполняют

гидролазы пищеварительныха секретов. Они характеризуются

специфичностью асубстратной и действия, оптимумома темпера-

туры и рН. Каталитическое действие этиха гидролаз основано на

присоединении к сложному субстрату молекулы воды по типу:

АВ+ Н*ОН <=> A* ОН+ НВ

Равновесие ва этой реакции постоянно сдвигается ва правую сторону,

посколькуа одновременно са гидролизома идет процесса всасывания образо-

вавшихся продуктов.

В переваривании белков частвуюта протеазы (эндо- и экзопептидазы),

углеводова -а карбогидразы (амилаза, глюкозидаза, инвертаза, галакто-

зидаза), нуклеиновыха кислот - нуклеазы (рибонуклеаза, дезоксирибону-

клеаза), жирова -а карбоксилэстеразы (липаза, фосфолипаза, холинэсте-

раза)а. Конечными продуктами гидролиза питательныха веществ

являются мономеры:а при гидролизе белкова - аминокислоты, жирова

-а жирные кислоты иа глицерин, глеводова -а простые гексозы,

главныма образом глюкозы. Нуклеиновые кислоты расщепляются до

пуринов, пииримидииов, рибозы, дезоксирибозы и фосфата. У

жвачных животныха конечные метаболиты могут быть иными.

становлена тесная зависимость спектра иа активности

пищеварительныха ферментова от характера питания животных.

Так, у плотоядныха и хищныха преобладаюта протеазы, у

растительноядныха - карбогидразы. Спектр ферментов меняется и с

возрастом животных, что обусловлено сменой словий питания.

Ва целома для моногастричныха животных характерны

первоначальный ферментативный гидролиз корм в кислойа среде

(желудок)а и последующий гидролиза са всасываниема ва нейтральной

илиа слабокислой среде (отдел тонких кишок).

Микробиальная переработк корм (тоже ферментативная)

осуществляется бактериями и простейшими, населяющими разные

отделы желудочно-кишечного тракта.

Этиа процессы особенно интенсивно протекаюта у жвачныха

животных в преджелудках, в меньшей степени у лошадей и кроликов в

слепой и ободочнойа кишках. Типа пищеварения са активныма частием

микроорганизмова называется симбионтным. При этома микроорганиз-

мы c помошью ферментова расщепляюта и тилизируюта поглошаемые

хозяинома пищевыеа компоненты корма, сама хозяина используета

продукты жизнедеятельности микроорганизмов, также вто-

ричную пищу, состоящую иза структура симбионтов. Последнее

относится в основном к жвачным животным.

Ж вачные значительно лучше переваривают питательные вещества,

корма, особенно клетчатку, чем свиньи и кролики. Различия междуа

овцой иа лошадью незначительны, но ониа сушественно возрастают

при использовании низкокачественного растительного корм с высоким

содержанием клетчатки (грубого сена, соломы).

Вместе c тем показано, что бактериальная переработка корм

в преджелудкаха жвачныха неа даета никакиха преимущества в сравнении

с ферментативным перевариванием приа использовании

низкоклетчатого высокобелкового рациона.

Промежуточный обмен веществ - это совокупность химическиха

превращений, которыма подвергаются питательные веществ после

иха всасывания иза пищеварительного канала иа до выделения продуктов

обмена из организма.

Эти превращения осуществляются главным образом внутри

клеток, са частиема ферментов, контролируемыха генами. Ва результате

организма получаета анеобходимые вещесгв и энергию для процессов

жизнедеятельности, роста и образования продукции (молока, мяса, яиц).

Определенная последовательность химическиха реакций, обеспечиваю-

щих превращениеа теха или иных питательныха веществ ва необходимые

организму компоненты, называется метаболическима путем,

образующиеся промежуточные или конечные продукты - метаболитами.

Различают две стороны промежуточного обмена:а анаболизм и

катаболизм. Анаболизма (от греч. anabole - подъем)а - это

совокупность процессов синтез сравнительно крупных клеточных

компонентов, также биологически активных соединений иза

простыха предшественников.

Метаболизм

Анаболизм Катаболизм

Биосинтез Распад

Небольшие~> Большие молекулы Большие -> Небольшие молекулы

Энергия поглощается Энергия освобождения

Неупорядоченность меньшается Неупорядоченность возрастает

Часто имеет восстановительный Часто имеет окислительный харак-

характер тер

Примеры

Глюконеогенез Гликолиз

Синтез жиров Липолиз а

Синтез белков Протеолиз

Эти процессы ведута к сложнению структуры клетока и связаны с

затратами свободной энергии (эндергонические процессы). Катаболизм

-а совокупность процессова ферментативного расщепления сложных

молекул, кака поступившиха c кормом, така иа образовавшихся в

организме до простых компонентов. Эти процессы обычно

осуществляются з счет реакцийа окисления, са освобождениема

свободной энергии (экзергонические процессы). Обеа стороны

промежуточного метаболизм тесно взаимосвязаны

во времени и пространстве, хотя и не являются повторениема

друг друга.

Процессы промежуточного обмен строго слецифичны и

дифференцированны. Они специфичны не только ва разных тканяха и

клетках, но и в cубклеточныха структурах, что обусловлено наличием в

последних специальных ферментныха систем. Так, ферменты,

катализирующие образование матричной РНК, локализованы ва ядре,

ферменты тканевого дыхания, окислительного фосфорилирования,

цикл трикарбоновыха кислот - ва митохондриях, ферменты белкового

синтез - ва рибосомах, гидролитическиеа ферменты -а в лизосомах и т. д.

Такая лпривязка ферментныха систем к определенным структурама

клетки (компартментализация)а обеспечиваета кака обособленность

внутриклеточных реакций, так и их интеграцию.

Ва продессе промежуточного обмена происходит, с однойа стороны,

дальнейишее расщепление всосавшихся в пищеварительнома тракте

блокова - аминокислот, глюкозы, глицерин и жирныха кислот, с

другой стороны - синтез свойственных организму белков, глеводов,

жирова и иха комплексов - нуклеопротеидов, фосфолипидов и т. д.

Изучениеа динамики химических превращений, oсуществляемых на

клеточнома и молекулярнома ровнях, является задачей биологическойа

химии. Физиология же обмен веществ рассматриваета общие

закономерностиа и регуляцию обмен белков, углеводов, липидов,

неорганических соединений,пластические и знергетические затраты

организм приа разном физиологическом состоянии и способы

возмещения этих затрат.

Для изучения промежуточного обмен используюта кака общие

физиологические методы, описанные ва разделе (метода изолированных

органов, ангиостомию, биопсию), така и специальные методы. Среди

последних заслуживаета внимания метода меченыха атомов, основанный

н использовании соединений, ва молекулы которыха включены атомы

тяжелыха или радиоктивных изотопов биоэлементов. Вводя в организм

соединения, меченные такими изотопами, и используя

радиометрические илиа масс-спектрометрические методы анализ

проб тканей и экскретов, можио проследить за судьбой элемента или

соединения в организме, его частиема в метаболических процессах.