Биология

Пищеварительный тракт и его основные функции



   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.




смотреть на рефераты похожие на "Пищеварительный тракт и его основные функции"