Каталог :: Медицина

Реферат: Физиология (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.