/ Обмен веществ у животных

Обмен веществ у животных

Обмен веществ - одно из основных свойств живых организмов. Поступление питательных веществ и кислорода, превращение их в организме и выделение конечных продуктов во внешнюю среду определяется как обмен веществ, или метаболизм, который состоит из двух процессов - катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции).

Под катаболизмом понимают процессы распада питательных веществ, которые сопровождаются освобождением энергии, заключенной в химических связях этих соединений. Процесс диссимиляции можно разделить на три последовательных этапа.

Первый этап подготовительный. На этом этапе крупные молекулы углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот распадаются на мелкие молекулы: из крахмала образуется глюкоза, из жиров - жирные кислоты и глицерин, из белков - аминокислоты, из нуклеиновых кислот - нуклеотиды. Распад веществ на этом этапе сопровождается незначительным энергетическим эффектом. Вся освободившаяся энергия рассеивается в виде тепла.

Второй этап диссимиляции называется бескислородным или неполным. Вещества, образовавшиеся в подготовительном этапе, вступают на путь дальнейшего распада. Это сложный, многоступенчатый процесс. Он состоит из ряда следующих одна за другой ферментативных реакций. Ферменты, обслуживающие этот процесс, располагаются на внутриклеточных мембранах правильными рядами. Вещество, попав на первый фермент этого ряда, передвигается, как на конвейере, на второй фермент, далее - на третий. Это обеспечивает быстрое и эффективное течение процесса. Разберем это на примере гликолиза. Гликолиз представляет собой ряд последовательных ферментативных реакций. Его обслуживает 13 ферментов, и в ходе его образуется более десятка промежуточных веществ. Суммарное уравнение гликолиза можно записать так:

С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ = 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О

Из приведенного уравнения гликолиза видно, что в этом процессе не участвует кислород, поэтому его называют бескислородным или неполным расщеплением. Наконец, и это особенно важно, из уравнения следует, что при распаде одной молекулы глюкозы в ходе гликолиза образуются две молекулы АТФ.

Так как синтез АТФ представляет эндотермический процесс, то, очевидно, энергия для синтеза АТФ черпается за счет энергии реакций бескислородного расщепления глюкозы. Следовательно, энергия, освобождающаяся в ходе реакций гликолиза, не вся переходит в тепло. Часть её идет на синтез двух богатых энергией фосфатных связей.

Третий этап энергетического обмена - стадия кислородного, или полного расщепления, или дыхания. Продукты, возникшие в предшествующей стадии, окисляются до конца.

Основное условие осуществления этого процесса - наличие кислорода. Стадия кислородного расщепления, как и предыдущая стадия, представляет собой ряд последовательных ферментативных реакций. Его обслуживает несколько ферментов.

Весь ферментативный ряд кислородного расщепления сосредоточен в митохондриях, где ферменты расположены на мембранах правильными рядами. Все промежуточные реакции кислородного расщепления идут с освобождением энергии. Количество энергии, освобождаемой на каждой ступени при кислородном расщеплении, составляет 2600 кДж, в результате образуется 36 молекул АТФ.

2С3Н6О3 + 6О2 + 36Н3РО4 + 36АДФ = 6СО2 + 42Н2О + 36АТФ

Анаболизм - пластический обмен - диссимиляция - одна из сторон обмена веществ. Включает процессы синтеза аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, нуклеотидов, а также макромолекул белков, полисахаридов, жиров, нуклеиновых кислот, АТФ. Процесс происходит в три этапа:

синтез промежуточных соединений из низкомолекулярных веществ (органических кислот, альдегидов);

синтез «строительных блоков» из промежуточных соединений (аминокислот, жирных кислот, моносахаридов);

синтез макромолекул белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, жиров.

Этот процесс идет с поглощением энергии и участием ферментов.

Пластический и энергетический обмены находятся в неразрывной связи между собой. С одной стороны, реакции биосинтеза нуждаются в затрате энергии. С другой стороны, для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный биосинтез обслуживающих эти реакции ферментов. Сложные системы реакций ассимиляции и диссимиляции связаны не только между собой, но и внешней средой. Из внешней среды в клетку поступают вещества, во внешнюю среду выделяются вещества, которые клеткой больше не могут быть использованы.

Ассимиляция и диссимиляция у здорового человека находятся в состоянии строго сбалансированного равновесия. При голодании, недостаточном и неполноценном питании, при лихорадочных состояниях преобладают процессы катаболизма, при которых организм использует свои запасные вещества, что может привести к истощению и гибели. В период выздоровления, роста и развития организма преобладает анаболизм. Патологически выраженное преобладание анаболизма может привести к ожирению, гигантизму.

Интенсивность обмена веществ зависит от возраста человека, характера выполняемой работы. Обмен веществ регулируется нервной системой, гормонами. Так, на белковый обмен оказывает влияние гормон щитовидной железы - тироксин, на жировой - гормоны поджелудочной и щитовидной желез, надпочечников и гипофиза, на углеводный - гормоны поджелудочной железы (инсулин) и надпочечников (адреналин). Кроме того, все процессы протекают при участии ферментов.

Белковый обмен.

Белки являются поставщиками строительного материала - аминокислот - для синтеза видоспецифичных клеточных структур. Белковый обмен начинается с поступления по воротной системе в печень крови, несущей аминокислоты из кишечника. Необходимые аминокислоты возвращаются в кровь и поступают в органы и ткани, где они необходимы для биосинтеза белка, поскольку белки очень быстро синтезируются и быстро расходуются и синтезируются заново. Так, белки печени обновляются через четверо суток, белки мышц через 24 дня, кожи - через 300 дней. Избыточны аминокислоты подвергаются в печени дезаминированию, при котором с помощью ферментов отщепляется аминогруппа. Остатки аминокислот преобразуются либо в глюкозу, либо в гликоген, либо в запасной жир. Белки в запас не откладываются.

В состав белков входят аминокислоты, их подразделяют на заменимые и незаменимые. Заменимые могут синтезироваться в организме, незаменимые поступают с пищей. Аминокислотный состав пищевых белков неодинаков. Если в них нет незаменимых аминокислот (лейцин, лизин, Валин и др.), то в организме нарушается белковый синтез, появляются расстройства жизнедеятельности.

Заменимые аминокислоты синтезируются в организме из продуктов расщепления белка и поэтому могут в пище отсутствовать. В зависимости от аминокислотного состава меняется и биологическая ценность белка. Наиболее ценные белки животного происхождения. Низкой биологической ценностью обладают белки пшеницы, ячменя, кукурузы, т. к. в них отсутствуют многие незаменимые аминокислоты.

Жировой обмен.

Большая часть жиров в организме используется как источник энергии. Жир поступает в организм с пищей. В кишечнике жиры под влиянием ферментов распадается на глицерин и жирные кислоты. В эпителии тонкого кишечника начинается синтез собственных человеческих жиров. 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 др. 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 обмеа, вследствии 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.

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.

Водно-солевой обмен начинается с потребления человеком воды, количество которой определяется центром жажды, расположенным в гипоталамусе. Потребление воды, заключенной в пищевых продуктах, готовых блюдах, этим центром не регулируется. Поэтому надо уметь контролировать тот объем воды, которой мы потребляем. В суткеи в разном виде в организм поступает 2, 5-4 л воды, изних1, 2-1, 5 л выводится через почки, 0, 8 л через кожу, 0, 5 л через легкие и 0, 1-0, 15 л с калом. При сбалансированном поступлении и выходе воды организм работает нормально. Но бывает нарушения: при недостатке антидиуретического гормона и вазопрессина происходит обильный выход мочи и человек мучается неутолимой жаждой. Сильные потери воды (20%) наблюдается при отравлениях, при нарушении всасывания воды в толстом кишечнике. Противоположные явления наблюдаются при накоплении излишней воды в организме и образовании отеков конечностей, лица. Причины связаны с нарушением функции почек, сердца, местными повреждениями тканей. Кроме того воду в организме удерживает соль, острые приправы, жареное.

Водный обмен тесно связан с минеральным обменом. Минеральные вещества необходимы организму для построения клеток и синтеза белков, ферментов, гормонов. Они обуславливают необходимую величину осмотического давления в крови и тканевых жидкостях, участвуют в таких физиологических процессах, как нервное возбуждение, мышечное сокращение, свертывание крови и др. Общее количество минеральных солей в организме человека составляет около 4% его массы. Кроме того, организм нуждается в регулярном поступлении электролитов с пищей и водой, т. к. они постоянно выводятся почками, кожей, кишечником и легкими. Недостаток минеральных веществ приводит к различным нарушениям обмена веществ, а у детей сказывается на их росте и развитии.

Список литературы

1. Ю. И. Полянский «Общая биология 9-10 класс»

2. Т. Л. Богданова, Е. А. Седова «Биология. Справочник для старшеклассников и поступающих в ВУЗы»

3. З. А. Власова «Биология. Учебное пособие для поступающих в ВУЗы»

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru

Простой контроль за кормлением и состоянием здоровья коров

Обмен веществ у высокопродуктивных коров подвержен чрезмерным нагрузкам, поэтому необходимо контролировать их состояние, чтобы не возникла проблема здоровья животных, что впоследствии отразится на рентабельности молочного скотоводства. Контроль должен быть направлен на то, чтобы выявить причины, вызывающие снижение продуктивности и, если это необходимо, устранить их.Оценка обеспечения животных кормами. Чтобы определить уровень обеспечения коров кормами, необходимо знать их качество. Поэтому непременным условием является анализ качества кормов, чтобы знать содержание в них питательных и минеральных веществ, витаминов. При привязном содержании о потреблении кормов судят по результатам их взвешивания. При беспривязном содержании определяют среднее количество съеденных кормов (кормосмесей) на группу, используя весовое устройство кормораздатчика, и при необходимости вносят соответствующие коррективы. При раздаче концентратов через кормовой аппарат можно точно определить потребляемое количество корма отдельными животными. О состоянии животных судят по шести основным факторам.1. Кондиция тела. Важным фактором уровня обеспечения кормами является состояние тела животного. Для этого нередко пользуются балльной системой. Например, при пятибалльной системе в один балл оценивается худое животное, в пять баллов — очень жирное. На основании этой визуальной оценки, хотя она и субъективная, можно внести необходимые поправки в рацион животного.В хозяйствах с большим поголовьем формируют группы по продуктивности. При этом наряду с фактическим суточным удоем учитывают также и кондиции тела как вспомогательный при¬знак для оценки необходимого обеспечения энергией, чтобы исключить сверхобеспечение или недообеспчение.2. Параметры продуктивности. Содержание молочного белка. По содержанию молочного белка можно судить об уровне обеспечения коровы энергией. Избыток энергии в рационе про-является высоким, а недостаток — низким содержанием белка в молоке. При этом надо знать средние показатели содержания молочного белка для данного животного. Отклонения по этому показателю на 0,3-0,4% уже могут свидетельствовать о необходимости корректирования рациона. Большое превышение уровня белка в молоке может характеризовать нарушение обмена веществ и сигнализировать о повышенном обеспечении энергией, которое, если будет продолжаться длительное время, приводит к ожирению.Низкое содержание молочного белка в начале новой лактации является признаком очень низкого потребления энергии. Причиной этого могут быть недостаток высокоценного основного корма, ошибки в технике кормления, очень жирное животное при отеле.Содержание молочного жира. Этот фактор является одним из достоверных показателей уровня питания животного. Если содержание молочного жира равно 5 % и выше и сочетается с очень низким содержанием молочного белка, то это показатель того, что с кормом потребляется очень мало энергии и поэтому происходит большое расщепление энергетических материалов тела животного. Такое состояние иногда называют вялой ацетонемией. Если животное после отела залеживается, то это явный признак указанной болезни.Содержание мочевины. Этот показатель должен всегда рассматриваться в связи с содержанием молочного белка, т. е. с обеспечением энергией.Избыточное содержание протеина в рационе увеличивает содержание мочевины в молоке. Верхним пределом считается 30 мг/100 мл молока. Если содержание молочного белка находится в нормальных пределах, а содержание мочевины превышает 30 мг/100 мл, то необходимо сократить количество протеина в рационе, чтобы избежать ненужной нагрузки на печень коровы. Если содержание мочевины ниже 15 мг, то это означает, что обеспеченность рациона протеином слишком низкая и ее необходимо увеличить.При содержании молочного белка ниже 3,2 % необходимо улучшить обеспечение энергией, чтобы довести содержание белка в молоке до нормальных пределов. Только в этом случае можно узнать, объясняется ли, повышенное содержание мочевины слишком высоким обеспечением протеином корма.Соотношение жир: белок. Соотношение между молочным жиром и белком не должно быть ниже 1,2:1. Более узкое соотношение является признаком повышенной нагрузки на обмен веществ, которому должны быть противопоставлены мероприятия, улучшающие ферментативные процессы в рубце и, таким образом, обеспечивающие животное энергией. Если содержание молочного жира и молочного белка очень близки друг к другу, то следует проконтролировать основные параметры рациона — содержание крахмала должно быть около 28 %, сырого жира — не более 4 % и сырой клетчатки — минимум 18 % (относительно сухого вещества рациона).3. Активность жвачки. Высокая активность жвачки способствует стабильности в рубце и здоровью животного. Активность пережевывания зависит от состава содержимого рубца и его кислотности. Корове необходимо до полного насыщения примерно 7ч на еду, но 10-13ч — на пережевывание жвачки. В спокойном состоянии 50 - 75 % животных должны жевать жвачку. Если это не происходит, то необходимо проверить рацион. К снижению активности пережевывания ведет низкое потребление корма, т.е. недостаточное количество сырой клетчатки. Это нередко бывает при использовании кормосмесителей, которые очень сильно измельчают корм.4. Свойства кала. Наряду с жевательной активностью свойства кала также дают сведения о фактически потребленном корме. Кал должен иметь форму "яичницы-глазуньи". Слишком твердый кал указывает на потребление слишком богатого по структуре и бедного белком корма. Следствием этого является очень низкое обеспечение энергией и протеином и, как результат, — снижение продуктивности.При недостаточном обеспечении водой кал также будет очень твердым. Волокнистый кал является признаком нарушения стабилизации в рубце. У животных, которые потребляли слишком много концентратов или избыток воды и протеина в рационе, при недостатке клетчатки — кал очень мягкий, вплоть до поноса. Слишком жидкий кал может быть признаком некоторых инфекционных заболеваний. Непереваренное зерно кукурузы или других зерновых кормов указывает на потерю энергии в сравнении с расчетным рационом, чего можно избежать лучшей подготовкой корма.5. Здоровье копыт. По состоянию копыт можно определить ошибки в кормлении. Мягкость копыт, деформирование копытного рога могут указывать на скармливание бедного сырой клетчаткой и очень богатого белком рациона.6. Общий вид коровы. Бодрый вид животного, его активная двигательная деятельность, живой взгляд, блестящие глаза, нормальная реактивность на внешние раздражители, короткий, гладкий блестящий волосяной покров, блестящие, влажные, розово-красного цвета слизистые оболочки свидетельствуют о здоровом состоянии животного, о нормальном кормлении его. Взъерошенный волосяной покров, "беспричинное" на первый взгляд похудание могут указывать на наличие заболевания. В этих случаях разобраться в причинах такого состояния животного должен врач ветеринарной медицины