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.