Участие воды в образовании тканей животного организма. Роль воды в процессах передвижения, всасывания веществ.

Вода является прекрасным растворителем, а все процессы в организме (ассимиляция, диссимиляция, резорбция, диффузия, осмос и др.) протекают в водных растворах органических и неорганических веществ. Вода может также вступать в соединения с другими компонентами живой материи. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. Только в жидкой водной среде совершаются процессы пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте и синтез живого вещества в клетках организма. Вода является непосредственным участником процессов окисления, гидролиза и других реакций межклеточного обмена. Содержащуюся в организме воду условно разделяют на свободную и иммобилизованную. Свободная вода содержится в плазме, лимфе СМ жидкости и т.д. Свободная вода обеспечивает приток к тканям пит. веществ и удаление из них продуктов обмена. Иммобилизованная находится в различных структурах и не способна к передвижению (мембраны, органеллы, белки). Она обеспечивает высокую скорость химических реакций в тканях, придаёт им упругость и сохраняет форму.

Участие минеральных веществ в образовании тканей животного организма. Распределение в организме и значение калия, натрия, магния, хлора, кальция, фосфора. Значение микро- и макроэлементов в животноводстве.

Минеральные вещества являются составной частью всех тканей, гормонов, крови, ферментов, принимают непосредственное участие во всех процессах, происходящих в организме. От присутствия в тканях тех или иных солей м.в. зависит степень диссоциации, гидратации и растворимости многих внутри- и внеклеточных белков. Основное значение макроэлементов заключается в регуляции ряда физико-химических процессов, кислотно-щелочного равновесия, проницаемости мембран, поддержание осмотического давления крови, подержание pH, регуляция активности ферментов.

Калий – находится в организме в основном в печени, почках, крови. Участвует в ферментативных процессах организма, он действует как активатор многих ферментов (пируваткиназы, фруктокиназы, фосфофруктокиназы). Угнетает скорость анаэробного окисления углеводов, т.ж. повышает скорость аэробного. Калий является преимущественно внутриклеточным ионом. Взаимодействие его с внеклеточными ионами натрия имеет большое значение в регуляции водного обмена. Вместе с натрием передает сигналы нервного импульса (обеспечивают образование ацетилхолина). Организм очень чувствителен к уменьшению концентрации калия в крови (гипокалиемия). Оно вызывает сонливость, мышечную слабость, потерю аппетита, тошноту, рвоту, уменьшение мочеотделения, расширение сердца, нарушение сердечного ритма, снижение кровяного давления и другие изменения. Источником калия в пище являются в основном продукты растительного происхождения: хлеб, бобовые, картофель, капуста, морковь, фрукты.

Натрий находится в основном в крови, почках, печени и скелете. Он необходим для протекания процессов внутриклеточного и межклеточного обмена, для обеспечения электролитного и кислотно-щелочного равновесия. NaCl почти на 90% определяет осмотическое давление крови, и важнейшей функцией является регуляция водного баланса. Ионы натрия возбуждают мышцы и необходимы для проведения импульса; активизируют амилазу, фруктокиназу, холинэстеразу и тормозит фосфокиназу. Известно, что увеличение содержания в пище хлористого натрия (поваренной соли) ведет к задержке воды в организме и отекам. Поступление натрия в организм в основном осуществляется за счет поваренной соли, добавляемой к пище. К:Na 1:4

Магний в основном находится в костях и плазме, является преимущественно внутриклеточным компонентом. Он участвует в терморегуляции и необходим для деятельности нервно-мышечного аппарата. Он активирует АТФ-азу мышц, входит в состав комплекса миозина и АТФ. Активирует ацетилхолинэстеразу, фосфотазу, енолазу, пептидазу, карбоксилазу. Признаки нехватки магния - бессонница, усталость, раздражительность, головокружение, потеря равновесия, изменения в кровяном давлении, нарушение сердцебиения, мышечные спазмы, судороги. Магний принимает участие в процессах углеводного, белкового и фосфорного обмена. Соединения магния обладают антиспастическими и сосудорасширяющими свойствами, понижают возбудимость централь­ной нервной системы, а также усиливают желчеотделение и моторную деятельность кишечника. Основными источниками магния в питании являются хлеб (особенно грубого помола), крупы, бобовые.

Хлор играет важную роль в жизнедеятельности организма, особенно в регуляции водного обмена. Содержится в виде анионов солей во всех жидкостях животных. Вместе с натрием и калием поддерживает осмотическое давление. Хлориды являются источником образования железами желудка соляной кислоты. Потребность в хлоридах удовлетворяется в основном за счет поваренной соли, добавляемой к корму.

Кальций входит в состав минерального компонента костной ткани — гидроксиапатита, микрокристаллы которого образуют жесткую структуру костной ткани, выполняющей защитно-опорную функцию. Кальций придает стабильность клеточным мембранам — наружной оболочке клеток; обеспечивает прочность межклеточных связей. Кальций необходим для нормальной возбудимости нервной системы и сократимости мышц, является важнейшим компонентом свертывающей системы крови. Необходим для образования молока и яиц. При недостатке остеомаляция, остеодистрофия, рахит, параличи. Основными источниками кальция являются молоко и молочные продукты, яичные желтки, овощи, фрукты.

Фосфор находится в виде фосфатов в костях, крови. Участвует в построении всех клеточных элементов организма, особенно костной и мозговой тканей, участвует в процессах обмена белков, жиров и углеводов, в образовании макроэргов (АТФ, ЦТФ, ГТФ…). Фосфор незаменим в деятельности мозга, скелетной и сердечной мускулатуры, в образовании ряда гормонов и ферментов. Недостаток фосфора – задержка роста, рахит, фиброзный остит, остеомаляция. Основными источниками фосфора служат молочные продукты, особенно сыры, а также яйца, рыба, мясо, бобовые.

Микроэлементы принимают участие в регулировании основных физиологических процессов в животном организме — роста, развития, размножения, кроветворения, дыхания и др. Микроэлементы входят в состав гормонов, ферментов, витаминов, принимают активное участие в обменных функциях животного организма. В районах с пониженным или повышенным содержанием микроэлементов в почве, воде и растительных кормах животные оказываются в условиях неполноценного минерального питания. Вследствие этого у животных появляются эндемические болезни. Своевременная добавка в рационы недостающих микроэлементов нормализует обмен веществ в организме, способствует повышению полноценности питания и продуктивности животных. Из микроэлементов наибольшее значение для животных имеют железо, медь, кобальт, цинк, марганец, йод и др.

67. Роль русских ученых в развитии учения о ферментах (Кирхгофф, М анассин а, Лебедев, Павлов). Химическая природа и общие свойства ферментов как биологических катализаторов. Активные центры ферментов.

Кирхгофф - Исследовал осахаривание крахмала под влиянием солода. Открыл фермент, содержащийся в вытяжке из проросших семян ячменя и осуществляющий осахаривание крахмала.

Манассина - опыт, доказавший, что брожение может идти и без живых организмов

Лебедев - получил зимазу(группа ферментов) из убитых дрожжей энзим, содержащийся в дрожжевых клетках и вызывающий спиртовое брожение

Павлов - назвал ферменты «возбудителями жизни». Без их участия не проходит ни одна биохимическая реакция.

Ферменты по химической природе являются белками. Им присущи физико-химические свойства белков: высокая молекулярная масса, амфотерность, гидрофильность. Они обладают электрофоретической подвижностью, высокой специфичностью, подвергаются высаливанию и денатурации.

На активность ферментов оказывают влияние температура, рН среды, ионная сила растворов.

Так как ферменты по химической природе являются белками, повышение температуры свыше 45-50˚С приводит к тепловой денатурации и ферменты инактивируются (исключение – миокиназа мышц, папаин). Низкие температуры не разрушают ферменты, а только приостанавливают их действие. Оптимальная температура для проявления активности фермента равна 37-40˚С.

На активность ферментов оказывает влияние реакция среды. Значение рН среды, при котором фермент проявляет максимальную активность, называют оптимумом рН среды для действия данного фермента. РН-оптимум действия ферментов лежит в пределах физиологических значений 6,0-8,0. Исключения: пепсин, рН-оптимум которого равен 2,0; аргиназа – рН-оптимум равен 10,0.

Ферменты обладают специфичностью. Различают несколько видов специфичности:

1. Абсолютная специфичность – фермент взаимодействует только с одним субстратом. Например, уреаза ускоряет гидролиз мочевины, но не расщепляет тиомочевину.

2. Стереоспецифичность – фермент взаимодействует с определенным оптическим и геометрическим изомером.

3. Абсолютная групповая специфичность – ферменты специфичны в отношении характера связи, а также тех соединений, которые образуют эту связь. Например, α-амилаза расщепляет α-гликозидную связь в молекуле мальтозы, состоящей из двух молекул глюкозы, но не расщепляет молекулу сахарозы, состоящую из молекулы глюкозы и молекулы фруктозы.

4. Относительная групповая специфичность. В этом случае ферменты специфичны только в отношении связи, но безразличны к тем соединениям, которые образуют эту связь. Например, протеазы ускоряют гидролиз пептидных связей в различных белках, липазы ускоряют расщепление сложноэфирных связей в жирах.

На скорость химических реакций оказывают влияние различные вещества. По характеру влияния вещества подразделяются на активаторы, увеличивающие активность ферментов, и ингибиторы (парализаторы), подавляющие активность ферментов.

Активный центр – это относительно небольшой участок, расположенный в узком гидрофобном углублении (щели) поверхности молекулы фермента, непосредственно участвующий в катализе. Активный центр – это точная пространственная организация больших ансамблей, построенных из аминокислотных остатков: серин – ОН группа; цистеин – SH группа; лизин – NH2 группа; гистидин – имидазольное кольцо; глутаминовая, аспарагиновая кислоты – СООН группа.

По первичной структуре эти аминокислотные остатки располагаются на различном расстоянии друг от друга, при образовании вторичной, третичной структур аминокислотные остатки сближаются, формируя активный центр. Активный центр включает субстрат связывающий участок, который отвечает за специфическое комплементарное связывание субстрата, и каталитический участок непосредственного химического взаимодействия.

В активный центр сложных ферментов входит участок для связывания кофактора. Регуляторные (аллостерические) ферменты помимо активного центра имеют аллостерический центр. К аллостерическому центру могут присоединяться гормоны или продукты реакции. Это приводит к изменению структуры активного центра. Эти вещества называются аллостерическими эффекторами (модификаторами). Эффекторы могут быть положительными (усиливают действие фермента) и отрицательными (блокируют действие фермента).