Лекция № 20 Тема: «ОБМЕН ВЕЩЕСТВ В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ» 1. Понятие об обмене веществ. 2. Методы изучения обмена веществ. 3. Обмен белков. — Понятие о биологической ценности белков. — Баланс азота. Азотистое равновесие. Белковый минимум. — Особенности азотистого обмена у жвачных животных. — Нервно-гуморальная регуляция белкового обмена в организме.
Обмен веществ – совокупность всех биохимических процессов в животном организме, связанных с превращением питательных веществ, воспринимаемых из внешней и внутренней среды. биохимическая динамика жизненных процессов. Обмен веществ является одной из главных особенностей, отличающих живой организм от неживой природы: в неживой природе обмен веществ сопровождается, как правило, разрушением, в живом организме – является необходимым условием существования. Обмен веществ в животном организме заключается в единстве двух противоположно направленных процессов. • Анаболизма – синтеза, ассимиляции сложных питательных веществ из мономеров, поступающих во внутреннюю среду организма. Преобладает при достаточном уровне кормления, особенно у молодых животных, в сухостойный период, а также после периода недостаточного кормления. • Катабализма - диссимиляции, расщепления сложных соединений, в том числе устаревших тканей организма, что происходит постоянно при обновлении тканей в процессе жизнедеятельности.
Этапы обмена веществ в животном организме Внешний обмен - поступление, переваривание и всасывание питательных веществ на уровне пищеварительного тракта. Межуточный обмен (тканевый, клеточный) - биохимическое превращение питательных веществ тканях различных органов. Выделение метаболитов - удаление из организма конечных продуктов обмена выделительными органами (ЖКТ, почки, легкие, кожа).
В обмене веществ обновления тканей. значительную долю занимают процессы Постоянство обновления клеточных структур является одним из основных законов в биологии. В организме взрослого человека около 60 биллионов клеток, из них ежесуточно обновляется (заменяется) до 2 %. При этом на каждый килограмм тела обновляется по 1, 3 г белка, что в целом составляет в среднем 90 г/сут. При среднем периоде обновления тканей у человека 80 сут, в печени он составляет 10 сут. , а в костях – 158 сут. По существу масса обновленных тканей в течение 1 года равняется массе тала человека. У взрослых с. - х. животных период полуобновления организма составляет 3 месяца, при этом для печени он равен 2 -м нед. , а для крови – 1 неделе.
С обменом веществ в организме тесно связан энергетический обмен, то есть превращение потенциальной энергии химических соединений в электрическую, механическую, тепловую. Но несмотря взаимообусловленность, на их неразрывную в для удобства взаимосвязь изучения и принято рассматривать раздельно: как обмен веществ и обмен жнергии. Обмен веществ, в свою очередь, по той же причине подразделяют на обмен белков, жиров и углеводов, минеральный и водный обмен, а также обмен витаминов.
Методы изучения обмена веществ Балансовый опыт. Определение степени использования питательных веществ потребленных кормов. Зондирование. Использование пищеводного (носоглоточного) зонда для взятия проб желудочного химуса. Убой животных проводится в разные интервалы времени после кормления, с целью определения степени переваривания питательных веществ корма по мере его пребывания ЖКТ. Оперативная хирургия. Фистулирование. Ангиостомия. Катетеризации кровеносных сосудов. Перфузия. Прокачивание стабилизированной крови или специальных физиологических растворов через кровеносную систему изолированных органов. Физические. Спектральный анализ. Мечение радиоактивными изотопами. Биохимические. Хроматография. Методы лабораторного химического анализа питательных веществ и продуктов их расщепления.
ОБМЕН БЕЛКОВ Белки обладают наибольшим морфо-функциональным значением в животном организме: выполняют структурную функцию, биологически активную, механическую, энергетическую. Белки (протеины) – высокомолекулярные соединения, структурной единицей которых являются аминокислоты. Белки - незаменимые питательными веществами, поскольку в животном организме они не могут быть построены из жиров и углеводов, так как в тех отсутствует азот – обязательный структурный элемент белков. В растительных кормах содержится от 4 до 20% серого протеина, из них до 1/3 (по азоту) составляют небелковые соединения (аммонийные соли, нитраты, нитриты, а также аминокислоты и пептиды). Белки растительного происхождения обладают более низкой биологической ценностью, чем животные, поскольку в своем составе не имеют полного набора незаменимых аминокислот.
Схема белкового обмена
Биологическая ценность белков Компонент корма Биологическая ценность белков Молоко 85 Яйцо цельное 94 Яичный белок 83 Телятина 62 Говядина 69 Сердце 74 Печень 77 Почки 77 Овес 65 Рожь 60 Кукуруза 60 Картофель 67 Какао 37 Дрожжи 67
Аминокислоты Заменимые аминокислоты Незаменимые аминокислоты • Аланин • Аспарагиновая кислота • Глутаминовая кислота • Глицин • Пролин • Гидроксипролин • Серин • Тирозин • Цистеин • Цистин • Аргинин • Гистидин • Изолейцин • Лизин • Метионин • Фенилаланин • Треонин • Триптофан • Валин К незаменимым относятся аминокислоты, которые не могут синтезироваться в организме животных на уровне межуточного обмена.
В целях изучения потребности и обеспеченности животных в белке используют метод балансовых опытов. При этом определяют баланс азота (разность между потребленным и выделенным из организма) и результат умножают на коэффициент 6, 25. Таким образом определяют обеспеченность животного белком. При этом возможна одна из трех ситуаций: положительный баланс, отрицательный баланс и/или азотистое равновесие. Наименьшее количество белка в рационе, при котором сохраняется азотистое равновесие, называется белковым минимумом. Азотистое равновесие может до известных пределов сохраняться при уменьшении или увеличении белка в рационе.
Сохранение азотистого равновесия при изменении уровня белка в рационе День опыта Азот пищи, г Азот выделяемый, г Баланс азота 1 17 18, 6 -1, 6 2 51 41, 6 +9, 4 3 51 44, 5 +6, 5 4 51 47, 3 +3, 7 5 51 47, 9 +3, 1 6 51 49, 0 +2, 0 7 51 49, 3 +1, 7 8 51 51 0. 0 9 51 51 0. 0 10 34 39, 2 -5, 2 11 34 36, 9 -2, 9 12 34 37, 0 -3, 0 13 34 36, 7 -2, 7 14 34 34, 9 -0, 9
При условии удовлетворения потребностей животного в энергии за счет жиров и углеводов, белковый минимум составляет: у лошади в состоянии покоя – 0, 7 -0, 8 г/кг массы тела, при работе - 1, 2 -1, 4, у коровы сухостойной - 0, 6 -0, 7, лактирующей - 1, 0, у овец, свиней - 1, 0, ____________________________________ у человека - 1, 5 -2, 0 ____________________________________ • При низких температурах окружающей среды и тяжелых физических нагрузках белковый минимум возрастает до 3, 0 -3, 5 г/кг живой массы. • Наименьшая потеря белка животным организмом при полном покое называется коэффициентом изнашивания (коэффициентом Рубнера), который лежит в пределах 0, 028 -0, 065 г азота на 1 кг живой массы в сутки.
Регуляция белкового обмена осуществляется нейро-гуморально Высший центр нервной регуляции белкового обмена заложен в гипоталамусе промежуточного мозга. При его повреждении резко усиливается распад белков и выделение азота с мочой. Участие эндокринных желез в регуляции белкового обмена: • Гормон щитовидной железы тироксин при нормальном физиологическом уровне в организме: – стимулирует синтез белков, обусловливая нормальный рост и развитие организма; - при гипертиреозе белки усиленно распадаются, вслед за углеводоми и жирами, вплоть до кохексии организма. • Гипофизарный гормон роста – стимулирует синтез белков, обеспечивая нормальный рост молодого организма, при повышенных дозах вызывает гигантизм. • Инсулин – избирательно активирует синтез белков мышц и почек. • Половые гормоне – стимулируют синтез белков мышечной ткани.
Особенности обмена белков у жвачных животных 1. Жвачные животные обеспечивают себя недостающими незаменимыми аминокислотами за счет микробиальной деятельности рубцовой микрофлоры. 2. Растительный белок низкой биологической ценности в рубце превращается в высокоценный микробиальный белок (85 -95%). 3. Для синтеза нужных аминокислот микроорганизмы способны использовать азот небелковых соединений, что имеет практическое приложение. 4. У жвачных животных имеется азотэкономящая ремено-гепатическая система, позволяющая аминирования. повторно использовать азот в процессах
