Пищеварение в тонком отделе кишечника

Тонкий отдел кишечника состоит из 12-перстной, тощей и подвздошной кишок.

Слизистая оболочка тонких кишок собрано многочисленные кишечные складки, имеются мельчайшие выступы – ворсинки (крипты). В верхнем отделе 12-перстной кишки имеется бруннеровы железы, которые по своему строению и составу секрета сходны с железами пилорической части желудка. На протяжении всей слизистой тонкого отдела кишечника расположены либеркюновы железы, выделяющий кишечный сок.

Процесс пищеварения в тонком кишечнике состоит из трех последовательных этапов: полостное пищеварение – пристеночное пищеварение – всасывание.

Тонкий отдел кишечника у травоядных очень длинный: у коров – 40-49 м, у овец и коз – 24-26 м, у лошадей и свиней – 20 м.

В результате переваривания питательных веществ корма и смешивания его с пищеварительными соками содержимое тонкого кишечника приобретают вид однородной жидкой массы, которую называют химусом. Общее количество химуса: у овец – 15-20 л, у свиней – 50 л, у лошадей – 190 л, у верблюда – 124-146 л.

После расщепления углеводов, белков, жиров под действием ферментов поджелудочной железы с помощи желчи (жиры), они всасываются в тонком отделе кишечника в ворсинках и всасываются в кровь.

Контрольные вопросы:

1. Физиология пищеварения в ротовой полости?

2. Физиология пищеварения в желудке?

3. Физиология пищеварения в преджелудке?

4. Физиология пищеварения в кишечнике?

Тема следующей лекции:

Базисные сведения о важнейших видах обмена веществ.

Использованная литература

1. А.Н. Голиков «Физиология сельскохозяйственных животных» М., ВО Агропромиздат 1991.

Лекция

На тему: Базисные сведения о важнейших видах обмена веществ.

Цель: Изучить белковый, углеводный, жировой обмен веществ.

Задачи: Изучить роли и нарушения белкового, углеводного и липидного обмена веществ.

План лекции:

1. Белковый обмен и его нарушения

2. Углеводный обмен и его нарушения

3. Липидный обмен и его нарушения

Ответ на первый вопрос.

В организме имеются сложные и простые белки. В состав сложных белков входят нуклеиновые кислоты (РНК обеспечивает построение белков и всю химическую дифференциацию процессов обмена; ДНК находятся в тесной связи с процессами наследовательности). К важной функции белков относится обеспечение энзимного катализа, ферменты при этом катализируют различные химические процессы обмена. Белковые вещества (гемоглобин, иммунные тела и другие) осуществляют процесс транспортировки в организме и служат в качестве источника энергии.

В организме также содержатся полинуклеатиды и мононуклеитиды в связанной и свободной форме.

В состав белков входят аминокислоты. Различают заменимые и незаменимые аминокислоты, которые должны поступать в организм животных с белками корма в определенном соотношении. Роль их состоит в том, что помимо участия в синтезе тканевых белков, которые выполняют еще и специфические функции.

Например, триптофан регулирует половые функции, метионин — обмен серы и процессы метилирования, фенилаланин — синтез гормонов тироксина и адреналина, валин — функции центральной нервной системы и т.д.

У животных часто встречаются нарушения переваривания белков и реабсорбции аминокислот.

При недостатке белка в организме возникают различные нарушения обмена веществ, задерживается рост, снижается продуктивность животных.

При белковой недостаточности ослабляются биохимических комплексов белков с витаминами и ферментами; тормозится окисление пировиноградных, фумаровых и яблочных кислот; задерживается связывание фенолов; нарушаются окисление фенилаланина, тирозина, триптофана, гистидина и другие, изменяется естественное соотношение аминокислот в тканях; снижается синтез мочевины и ее уровень крови.

Белковая недостаточность корма компенсируется в первое время за счет белков органов и тканей, особенно печени, затем в процесс вовлекаются белки крови, позднее белки мышц и других тканей.

В данной патологии нарушаются функции эндокринных желез и синтез гормонов. В ранний период поражается щитовидная железа и половые органы.

При белковой недостаточности характеризуются отрицательным азотистым балансом и понижением концентрации белков в плазме крови животных на 30-50%, которые называются гипопроетинемией.

При белковой недостаточности оказывает положительный лечебный эффект аминокислоты метионин, которая восстанавливает нарушенные процессы дезаминирования, переаминирования и синтеза аминокислот в печени, стимулирующая процессы мочевинообразования. Добавка метионина обуславливает лечебное действие даже при низкобелковом корме.

Ответ на второй вопрос.

Углеводы — основной источник энергии организма. Они являются составными частями структурных элементов, некоторых иммунных тел и протеидов.

На долю углеводов приходится около 2% массы тканей животного, в растениях — от 40 до 80%.

При утилизации 1г углеводов в организме образуется 4,1ккал (17,18кДж) энергии.

Глюкозы — универсальное вещество, участвующее в обмене веществ и выполняющее энергетическую, пластическую защитную и опорную функцию.

Углеводы служат основным источником энергии в организме. Примерно 60-75% потребности организма в энергии обеспечивается углеводами. Они выполняют многообразные функции. Некоторые углеводы соединяясь с белками и липидами, образуют структурные компоненты клеток и их оболочек. Рибоза и дезоксирибоза играют очень важную роль в качестве составных частей ДНК и РНК.

Основной источник углеводов для сельскохозяйственных животных — это клетчатка-полисахарид.

В рубце у жвачных и в толстом отделе кишечника у животных с однокамерным желудком (лошадь, свинья) при расщеплении клетчатки образуется глюкоза часть которая всасывается в кровь, и другая часть служит пищей для микробов и подвергается дальнейшему распаду с образованием летучих жирных кислот: уксусный, масляной, пропионовый и др.

Основная часть всасавшихся из пищеварительного тракта углеводов через воротную вену в печень, где из них образуется гликоген; здесь депонируется и служит источником образования глюкозы, часть которая из печени поступает в большой круг кровообращения и транспортируется кровью в органы и ткани, где окисляется и используется для покрытия энергетических затрат организма, а неиспользованная часть в жировых депо превращается в триглицериды.

Печени принадлежит главная роль в регуляции постоянства концентрации сахара крови. При избыточном поступлении углеводов в организм в печени происходит синтез гликогена, а при недостаточном поступлении, наоборот гликоген в ней распадается до глюкозы.

Гликоген синтезируется не только в печени но и других органах и тканях. Значительное количество гликогена содержится в мышцах, где усиленно потребляются углеводы, особенно во время работы, а во время отдыха синтезируется гликоген за счет глюкозы крови.

В организме животных использование гликогена и глюкозы клетками и тканями, вплоть до образования конечных продуктов обмена с выделением энергии, происходит двумя путями. Распад углеводов, происходящий без участия кислорода, называется анаэробным, а с участием кислорода аэробным.

При анаэробном расщеплении углеводов вначале как промежуточное вещество образуется пировиноградная кислота, которая затем восстанавливается в конечный продукт распада — молочную кислоту.

Образующая молочная кислота либо далее окисляется, в аэробных условиях до СО₂ и Н₂О по циклу Кребса, либо снова превращается в гликоген. Анаэробный распад обеспечивающий энергетические потребности мышечных волокон, но недостачей для головного мозга.

Самым важнейшим процессом окисления углеводов в тканях — их аэробный процесс, конечные продукты которого — СО₂ и Н₂О.

При этом полностью освобождается заключенная в углеводах энергия, которая в основном накапливается в высокоэнергетических связях АТФ.

У животных, особенно у молодняка, часто бывает гипогликемии, которые наблюдаются при наличии в организме факторов, задерживающих гликогенолиз, гиперинсулизма, функциональной недостаточности печени, гипофиза, щитовидной железы, надпочечников и альфаклеток поджелудочной железы. При заболевании почек иногда диагностируют почечную гипогликемию органического происхождения (при нарушениях процессов реабсорбции, осуществляющих в канальцах), также при токсикозах, потребление корма с низким содержанием углеводов или общем недостаточном кормлении и голодании, установлена гипогликемия у кормящих животных, называемая лактационной, также функциональную гипогликемию — усиленную физиологическую реакцию организма на различное потребление углеводов. При недостатке депонирования гликогена в печени нередко развивается выраженное гипогликемическое состояние. Нарушения в обмене углеводов встречается и при заболеваниях инфекционной и неинфекционной природы, при послеоперационных состояниях.

Липидный обмен и его нарушения.

Липы (от греч. Lipos – жир) — это общее название для жиров и жироподобных веществ — липоидов.

Молекула жира состоит из одной молекулы глицерина и трех молекул жирной кислоты и поэтому их называют триглицеридами, или нейтральными жирами.

Жироподобные вещества или липоиды — соединения растворимые в органических растворителях; к ним относятся фосфатиды, стерины, стериды, воски и гликолипиды. В состав любого жира входят насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты.

Жиры содержащие большое количество ненасыщенных жирных кислот, более тугоплавки и твердые, и наоборот при большом содержании ненасыщенных жирных кислот, они жидкие. Ненасыщенные жирные кислоты находятся главным образом в растительных жирах. Эти жиры имеющие температуду тела животных, хорошо эмульгируется и лучше перевариваются.

Высоконасыщенные жирные кислоты — арахидиновая, линолевая и линоленовая (витамин F), которая незаменима для животного организма, и она должна поступать с кормом. Линоленовая и арахидиновая кислоты образуются при наличии достаточного количества витаминов группы В из линолевой кислоты.

Липиды (жиры, фосфолипиды и стерины) играют большую физиологическую роль в организме, которые входят в состав клеточных мембран. Липиды служат компонентами плазматической мембраны, окружающей каждую клетку, а также ядерной оболочки и ряде органелл клетки (митохондрии, микросомы).

Много фосфолипидов содержится в мозге, нервной ткани, а также в надпочечниках. Места жирового депо — подкожная клетчатка, сальник и жировая ткань обволакивающая органы брюшной и грудной полости.

Жиры играют важную роль в регуляции теплового баланса. Кроме того, жир, выделяемый сальными железами, представляет собой смазку, предохраняющую кожу от высыхании и растрескивания.

Жир — основной резерв энергии в организме. При полном сгорании 1г жира выделяется 38,9кДж (9,3ккал).

При окислении в организме жиры выделяют не только энергию, но и дают значительное количество воды.

При 1г белка образуется 0,41мл воды, 1г углеводов — 0,55мл, то при окислении 1г жира выделяется 1,07мл воды. Образование воды — важная часть обмена жиров.

Так, у верблюдов и овец курдючной породы запасенный жир (горб, курдюк) может окисляться интенсивно и организм успешно справляется с водной недостаточностью в течение продолжительного времени (8-13 дней) за счет значительного образования эндогенной воды. Кроме того жиры являются растворителями ряда витаминов (А, Д, Е, К).

Комплекс липидов с белками получил название липопротеидов которые циркулируются в крови — это второй могильный резерв жира, так как под влиянием особого фермента — липопротеиновой липазы — из жира входящего в состав липопротеидов, могут освобождаться жирные кислоты.

Фосфолипиды — важные компоненты растительных, животных нервных клеток, которые связывают с обменом жиров, они способствуют всасыванию жиров, участвуют в их транспортировке кровью, в синтезе жира молока и предотвращают ожирение печени, также играют важную роль в органах размножения и при развитии зародыша.

Стероиды — это сложные соединения, которые имеют важное физиологическое значение, относятся гормоны коркового слоя надпочечников, мужские и женские половые гормоны, соли желчных кислот, холестерин и кальциферол (витамин Д).

Холестерин — важный структурный компонент нервной и других тканей. Он содержится во всех клетках животного и общее количество в организме остается неизменным даже после длительного голодания животных.

Холестерин имеет двоякое происхождение, которое его незначительная часть поступает с кормом, но большая часть образуется в организме. Исходным материалом для синтеза холестерина в организме, видимо, служат жиры, затем белки, и наконец углеводы.

Холестерин способен связывать ядовитые вещества, поступающие в организм или образующее в нем, и даже обезвреживает их, он участвует в образовании желчных кислот, токоферола, гормонов надпочечников и половых гормонов.

При нарушении его обмена способствует возникновению очень серьезного заболевания — остеросклероз, а также желчекаменной болезни, некоторых поражений кожи, а по мнению отдельных ученых, даже злокачественных опухолей.

Поскольку основную часть рациона сельскохозяйственных животных составляют целлюлоза и белки, то источником жира в животных организмах, помимо липидов служат углеводы и белки.

Например, из 100г крахмала может образоваться 41г жира, из такого же количества белка — 51г жира.

Контрольные вопросы:

1. Охарактеризуйте белковый обмен?
2. Нарушение белкового обмена

3. Охарактеризуйте углеводный обмен?

4. Нарушение углеводного обмена

5. Охарактеризуйте липидный обмен?

6. Нарушение липидного обмена

Тема следующей лекции «Потребность организма в белке и энергии»

Использованная литература:

1. А.И.Голиков., Физиология сельскохозяйственных животных. М., ВО Агропромиздат,1991.

2. Е.А.Васильева., Клиническая биохимия сельскохозяйственных животных. М., Россельхозиздат, 1982.

3. В.П.Шевченко., Клиническая диетология. М., ТЭОТАР-Медиа, 2010.

Лекция

Тема: Потребность организма в белке и энергии.

Цель: Изучить потребность организма в белке и энергии.

Задачи: освоить потребность организма в белке и энергии в зависимости от физиологического состояния.

План лекции:

1) Потребность организма в протеине и методы ее оценки

2) Потребности в энергии.

Потребность животных в протеине характеризуется количеством биологически полноценного, доступного для усвоения протеина, обеспечивающего необходимое отложение белка в организме, поддерживающее на высоком уровне воспроизводительных функций, синтеза белков молока, яиц и шерсти, а также хорошее здоровье и высокую резистентность.

Оценку питательности в протеине проводят 2-мя методами: факториальным и эмпирическим. Используемая факториальная модель довольно проста, поскольку в ней потребность животных в протеине принята сумма потребностей для поддержания жизни (восполнение неизбежных потерь протеина в организме в период роста, беременности и выведение его в молоке, в период лактации, с учетом биологической ценности протеина корма. Именно эмпирическое определение – показатель биологической полноценности, от которого зависит эффективность использования поступающего протеина, а следовательно количественное выражение потребности в ней, представляет большие методические трудности. Формула понятия о биологической ценности протеина корма определяется видом животных (моногастричное и жвачное) и оссобеностями обмена веществ, а также практическая реализация понятия о биологической ценности кормового протеина требует экспериментальных исследований, направленных на оценку эффективности использования протеина для удовлетворения потребности организма. Например, для определения биологической ценности протеина для свиней было установлено, было установлено что в составе рациона протеин необходим не сам по себе, а только как источник следующих аминокислот: аргинина (необходим только для роста), гистидина, изолейцина, лейцина, литионина (50% можно заменить цистеином), фенилаланина (30% можно заменить тирозином), треонина, триптофана и валина.

Сформировано такое понятие как «идеальны протеин», это понятие базируется на предположении, что должен быть такой протеин, который обеспечивает животное аминокислотами в пропорциях, точно соответствующим его потребностям в них. Состав идеального протеина определяли по потребности животных (обычно методом доза - ответная реакция), в определенных аминокислот относительно лизина. При этом оптимальная концентрация лизина составляет 8-10г/100г протеина. Характеристика «идеального» протеина дополняется параллельными исследованиями аминокислотного состава корма и ткани животного.

Существенные особенности имеет определение биологической ценности протеина для жвачных. При потреблении протеина его потери на различных стадиях усвоения и обмена связаны с выделением эндогенного азота с мочой, так и с его поглощением из рубца в виде аммиака, часть которого выделяется в виде мочевины. Считают что наиболее общая причина потерь азота при достаточном потреблении жиров и углеводов заключается в том,что аминокислотный состав поглощенного протеина отличается от того, который мог бы быть использован в биологических процессах синтеза протеина, протекающих в организме в данное время. Исходя их этого термин «биологическая ценность» (Bv) используется для обозначения усвоенного азота (за вычетом всех потерь) в %-тах от общего количества всасывающегося азота (за вычетом всех потерь) в процентах от общего количества всасывающегося азота и может быть рассчитан по формуле.

Bv=100 x

Где I – азот, поступающий с кормом;

F - общее количество азота в кале;

MF – количество обменного азота в кале;

U – общее количество азота в моче;

UE – количество эндогенного азота в моче;

NB – баланс азота;

ADN – видимо переводимый азот.

Была предложена единая величина – 70%, за исключением рационов, основанных на молоке, для которых предпочтительнее величина 80%. Принято считать, что 1 кг органического вещества, перевариемого в рубце, в микробный протеин включается 30 г азота из расщепленного в рубце кормового протеина. В расчете на 1 кг органического вещества, переваренного в рубце, в рационе должно содержаться 187,5 г растворимого протеина.

Потребность животных в протеине на поддержание жизни рассматривается как минимальное поступление кормового протеина определенной биологической ценности, покрывающие все неизбежные потери азота в организме при сохранении его нулевого баланса. Для жвачных в частности для крупного рогатого скота, неизбежные потери слагаются из:

1) Потерь с мочой – 0,938 у сутки кг w 0,75

2) Потерь с калом – 10г/кг потребляемого сухого вещества в сутки (обменный азот кала – 5г/кг потребляемого сухого вещества)

3) Потерь через кожу – 0,11 г /сутки/кг.

Исходя из этого потребность в протеине для крупного рогатого скота можно выразить следующей формулой.

ПП =

Где ПП – потребность протеина на поддержание, г/сутки; - сумма неизбежных потерь с мочой и через кожу, г/сутки - неизбежные потери с калом с учетом обменного азота в расчете сухого вещества за сутки, г; - биологическая ценность протеина.

Потребность животных в энергии.

Потребность (истинная потребность) – это количество вещества или энергии, необходимое здоровым животным в оптимальных условиях содержания, и сбалансирования кормления для поддержания жизни, получения установленного уровня продуктивности и проявления воспроизводительных функций.

Современная наука дает объективное представление о потребности животных в энергии и отдельных питательных веществ, но основным элементом затрат организма, в частности на поддержание жизни и развитии репродуктивных органов период беременности, поддержании воспроизводительных функций у самцов, образование продукции (мясо, молоко, шерсть, яйца и тд.). Такой методический подход к определению потребности животных получил название факторолического (определение потребности по отдельным условно выделенным процессам).

При сгорании 1 моль глюкозы поглощается 134,4 л. О₂ и высвобождается 2822,04 кДж энергии высвобождается в расчете на 1 л О₂ , будет

Потребность животных для поддержания жизни. При поддерживающем уровне кормления, когда баланс энергии и питательных веществ в организме равен нулю, используемая для поддержания жизненных функций в конечном счете освобождается в виде теплопродукции. А это значит, что для определения величины объема и энергии, необходимый для его осуществления, достаточно уловить отдаваемое животным количество тепла и измерить его.

Величину теплопродукции можно определить в экспериментальных условиях, как прямого колориметрирования (в специальных респираторных камера), так и на основе изучения характера и интенсивности окислительных процессов происходящих в организме животных. Если с этой точки зрения рассмотреть процесс окисления глюкозы, то исходя из уравнения реакции окисления.

С6Н₁₂О₆ + 6О₂ – 6СО₂ +6Н₂О + 2,8224 дж. Молярный объем этих газов примерно одинакова(О₂ – 22,39; СО₂ – 22,26). То есть объема кислорода и диоксида углевода связать отношением СО₂/О₂, респираторный коэфицент (19).

При преимущественном окислении глюкозы или смеси углеродов респираторной коэфицент близок к 1, а при окислении трех веществ не каждый литр поглощенного кислорода высвобождается 20,98кДж и 21,13 кДж энергии.

При сгорании белковых веществ средняя величина PQ равна 0,83, а если учесть, что энергетическое использование белка дает образование АТФ и составляет лишь 28-30% (на 1/3 ниже по сравнению с углеводами и жирами).

При параллельно протекающем распаде углевода и жира в организме могут быть использованы следующий колориметрический эквивалент.

Респрераторный

Коэфицент

1,0

0,9

0,8

0,7

Колориметрический

Эквиалент

20,98

20,52

20,10

19,68

Вычисление белков вычисляется на основании параллелью баланса азота. Из баланса белков вычисляется расход кислорода и выделенное количество СО₂.

Таким образом, из соотношения выдыхаемого СО₂ и вдыхаемого О₂, можно определить респираторный коэфицент, а из абсолютного потребления О₂ и калориметрического эквивалента для 1, О₂ – рассчитывают теплопродукцию и соответственно энергии на поддержание жизни.

Первоначально предполагалось, чисто выделяющиеся наружу количестве тепла всегда пропорционально поверхности тела мы получаем для всех животных массы 70кг сравниваемые величины: для свиней – 3852кДж, для овцы – 3726лДж, для коровы с массой 500кг – 6406 кДж.

Эффективность использования обменной энергии (Kn) для поддержания жизни принята как постоянная величина, 0,72. Отсюда потребность в обменной энергии на поддержание жизни рассчитывают следующим образом:

ОЭП , где - значение энергетических затрат при основном обмене плюс 10% на активность; - обменная живая масса; 0,72 – постоянная величина, характеризуется эффективность использования обменной энергии на основной обмен.

Потребность в обменной энергии на поддержание жизни может быть.рассчитана и по более простой формуле.

ОЭП = 8,3 + 0,091 МТ, где ОЭП – потребность в обменной энергии, мДж; МТ – массам тела животного. Для коров ОЭП = 40,1 – 72 мДж при массе 350-700 кг, или 0,11 – 0,10 мДж. На 1 кг массы тела.

Контрольные вопросы:

1) Какая потребность организма в протеина.

2) Какая потребность организма в энергии.

Тема следующей лекции:

Роль витаминов в кормлении и коррекции нарушений витаминого обмена.

Испльованная литература:

1. И. Г. Шарабрин. «Внутренние незаразные болезни с-х животных». Москва. Агропромиздат 1985.

2. В. М. Данилевский «Внутренние незаразные болезни с-х животных». Москва. ВО Агропромиздат 1991.

3. Г. Г. Щербаков, А. В. Коробов. «Внутренние болезни животных» Санкт-Петербург – Москва – Краснодар 2005.

Лекция