Всасывание питательных веществ в желудочно-кишечном тракте животных

ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет

 имени П.А. Столыпина»

Институт ветеринарной медицины и биотехнологий 

 

 

Кафедра кормления, физиологии с.- х. животных и общей биологии

 

 

Реферат на тему:

«Всасывание питательных веществ в желудочно-кишечном тракте животных»

 

 

 

 

 

Выполнила:

студент 203 группы ветеринарного    факультета Масолыгина Ю.

Проверила:

 

 

 

 

 

 

Омск 2013

План

 Введение………………………………………………………………………3

1. Гидролиз основных биологических полимеров (углеводов, клетчатки, белков, жиров, крахмала и т.д.) до водорастворимого состояния……..4-6
2. Основные места всасывания продуктов гидролиза в желудочно-кишечном тракте животных с однокамерным желудком………..............................…7
3. Основные места всасывания продуктов гидролиза в многокамерном желудке и кишечнике жвачных животных…………..………………......8-9
4. Механизм всасывания воды и продуктов гидролиза………………..10-11

Заключение……………………………………….…………………………12

Список использованной литературы……………………………………….13

Приложение………………………………………………………………14-15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Пищеварение – это физиологический процесс, заключающийся в превращении питательных веществ корма из сложных химических соединений в более простые, доступные для усвоения организмом. В процессе выполнения различной работы организм постоянно затрачивает энергию. Восстановление энергетических ресурсов обеспечивается поступлением в организм питательных веществ – белков, углеводов, жиров, а также воды, витаминов, минеральных солей. Большинство белков, жиров и углеводов – высокомолекулярные соединения, которые без предварительной подготовки не могут всасываться из пищеварительного канала в кровь и лимфу, усваиваться клетками и тканями организма. Поэтому в пищеварительном канале они подвергаются физическим, химическим, биологическим воздействиям и превращаются в низкомолекулярные, растворимые в воде, легковсасываемые вещества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидролиз основных биологических полимеров (углеводов, клетчатки, белков, жиров, крахмала и т.д.) до водорастворимого состояния

Гидролиз белков. В желудке главные клетки слизистой оболочки секретируют пепсиноген – предшественник протеолитического фермента пепсина. В результате аутокатализа в кислой среде желудочного сока фермент активируется. Соляная кислота поддерживает рН в пределах 1,5-2,0. Это оптимальные условия для активной работы фермента. В кислой среде белки корма подвергаются денатурации, что делает их более доступными ферментативному протеолизу. Пепсин быстро гидролизует в белках пептидные связи, образованые ароматическими аминокислотами и медленно связи между лейцином и дикарбоновыми аминокислотами. 

В тонком отделе кишечника происходит дальнейший гидролиз пептидов до аминокислот. Туда поступает панкреатический сок с рН 7,8-8,2. Он содержит неактивные предшественники протеаз: трипсиноген,  химотрипсиноген,  прокарбоксипептидазу, проэластазу. Слизистой кишечника вырабатывается фермент энтеропептидаза, который активирует трипсиноген до трипсина, а последний уже все остальные ферменты. Протеолитические ферменты содержатся также в клетках слизистой кишечника, поэтому гидролиз небольших пептидов происходит после их всасывания. Конечный результат действия ферментов желудка и кишечника – расщепление почти всей массы пищевых белков до свободных аминокислот.

Гидролиз жиров. Под действием панкреатической липазы в полости тонкой кишки из сложных жиров образуются диглицериды, а затем моноглицериды и жирные кислоты. Кишечная липаза завершает гидролиз липидов. Моноглицериды и жирные кислоты с участием солей желчных кислот переходят в кишечные эпителиоциты через  мембраны с помощью активного транспорта. В кишечных эпителиоцитах происходит распад сложных жиров. Из триглицеридов, холестерина, фосфолипидов и глобулинов образуются хиломикроны — мельчайшие жировые частицы, заключенные в липопротеиновую оболочку. Хиломикроны покидают эпителиоциты через мембраны, переходят в соединительно-тканные пространства ворсинок, оттуда они с помощью сокращений ворсинки переходят в ее центральный лимфатический сосуд, таким образом, основное количество жира всасывается в лимфу. В нормальных условиях в кровь поступает небольшое количество жира.

Гидролиз углеводов. С пищей в организм поступают такие  полисахариды как: крахмал, гликоген, целлюлоза, пектиновые вещества; дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза; моносахариды: глюкоза, фруктоза, галактоза. Однако не все эти углеводы усваиваются организмом, так как не ко всем из них имеются необходимые глюкозидазы, или карбогидразы. Хорошо усваиваются глюкоза, сахароза, мальтоза, галактоза, лактоза, крахмал, декстрины. Не усваиваются целлюлоза, пектиновые вещества, декстраны (у коров целлюлоза в рубце под влиянием микроорганизмов разлагается до глюкозы и потому используется организмом, у человека в толстом кишечнике под влиянием микроорганизмов целлюлоза разлагается не до глюкозы, а до летучих жирных кислот - уксусной, пропионовой, масляной).  
          Поступивший с пищей крахмал (гликоген) в ротовой полости подвергается гидролизу под действием альфа-амилазы слюны, которая относится к эндоамилазам. Она расщепляет альфа (1,4)-гликозидные связи в структуре крахмала. РН оптимум для альфа-амилазы слюны находится в слабощелочной среде (рН = 7-8). Поскольку пища в ротовой полости находится недолго, то крахмал переваривается лишь частично. Его гидролиз завершается образованием амилодекстринов. Далее пища поступает в желудок. Слизистой оболочкой желудка гликозидазы не вырабатываются. В желудке среда резко кислая (рН=1,5-2,5), поэтому действие альфа-амилазы слюны внутри пищевого комка прекращается. Однако в более глубоких слоях действие фермента продолжается, и крахмал успевает пройти следующую стадию гидролиза, с образованием эритродекстринов.  Основным местом переваривания крахмала служит тонкий отдел кишечника. Здесь проходит наиболее важная фаза гидролиза крахмала. В переваривании крахмала принимает участие ферменты, вырабатываемые в поджелудочной железе (альфа-амилаза, амило-1,6-гликозидаза и олиго-1,6-гликозидаза).  Выделяющийся панкреатический сок содержит бикарбонаты, которые принимают участие в нейтрализации кислого желудочного содержимого, создаётся слабощелочная среда (рН=8-9) - оптимальная для гликозидаз. Образующиеся катионы (Na+,K+) принимают участие в активации ферментов.  Три панкреатических фермента завершают гидролитический разрыв внутренних гликозидных связей в структуре крахмала. Эритродекстрины переходят в ахродекстрины. Альфа-амилаза завершает разрыв внутренних альфа(1,4)-гликозидных связей, амило-1,6-гликозидаза гидролитически расщепляет внутренние альфа-1,6-гликозидные связи в точках ветвления, а олиго-1,6-гликозидаза является терминальной в этом процессе.

Таким образом, три панкреатических фермента завершают гидролиз крахмала в кишечнике с образованием мальтоз (изомальтоз). Образованная мальтоза – является только временным продуктом гидролиза крахмала, т.к. она после всасывания в энтероцитах гидролизуется под действием мальтаз (изомальтаз) до глюкоз. 

В составе пищи в организм поступают и дисахариды: лактозы и сахарозы, которые подвергаются гидролизу только в тонком кишечнике. В клетках кишечника, кроме мальтаз синтезируются лактазы и сахаразы, которые осуществляют гидролиз соответствующих дисаридов пищи с образованием глюкоз, галактоз, фруктоз.

Продукты полного гидролиза - моносахариды - всасываются в кровь, и на этом завершается начальный этап обмена углеводов.

 

 

 

Основные места всасывания продуктов гидролиза в желудочно-кишечном тракте животных с однокамерным желудком

Всасывание продуктов гидролиза в ЖКТ животных с однокамерным желудком происходит на всем протяжении пищеварительного тракта, но интенсивность его в разных отделах различна. В полости рта всасывание практически отсутствует вследствие кратковременного пребывания в ней веществ и отсутствия мономерных (простых) продуктов гидролиза. Однако, слизистая оболочка полости рта проницаема для натрия, калия, некоторых аминокислот, алкоголя, некоторых лекарственных веществ.

В желудке интенсивность всасывания также невелика. Здесь всасывается вода и растворенные в ней минеральные соли, кроме того в желудке всасываются слабые растворы алкоголя, глюкоза и в небольших количествах аминокислоты.

Основной процесс всасывания происходит в тонком кишечнике. В двенадцатиперстной кишке интенсивность всасывания больше, чем в желудке. Здесь всасываются  белки после гидролиза до аминокислот. Всасывание различных аминокислот в разных отделах тонкой кишки происходит с различной скоростью. Интенсивность всасывания аминокислот зависит от возраста (более интенсивно оно в молодом возрасте), от уровня белкового обмена в организме, от нервных и гуморальных влияний. Углеводы всасываются в тонкой кишке в виде моносахаридов. С наибольшей скоростью всасываются гексозы (глюкоза, галактоза), пентозы всасываются медленнее. Их всасывание также происходит с различной скоростью. Жирорастворимые и водорастворимые витамины всасываются в дистальных участках тощей кишки и в проксимальных участках подвздошной.

Всасывание в толстой кишке в нормальных условиях незначительно. Здесь происходит в основном всасывание воды и формирование каловых масс. Но в небольших количествах в толстой кишке могут всасываться глюкоза, аминокислоты, а также другие легко всасывающиеся вещества.

Основные места всасывания продуктов гидролиза в многокамерном желудке и кишечнике жвачных животных

Коровы, овцы, козы являются жвачными животными, которые несут в своем желудке популяцию микроорганизмов. Они обеспечивают жвачному животному способность усваивать сложные углеводы и небелковые азотсодержащие вещества, у животных с однокамерным желудком такое усвоение ограничено. Поэтому пищеварительный процесс, равно как и органы пищеварения отличаются от процессов и органов однокамерных животных. Многокамерный желудок состоит из четырех отделов: рубец, сетка, книжка и сычуг. Первые три называются преджелудками, последний — четвертый — сычуг является истинным желудком. 

Рубец — самая большая начальная камера желудка жвачных. Емкость его у крупного рогатого скота — 100-300 л, у овец и коз — 13-23 л. Он занимает почти всю левую половину брюшной полости. Внутренняя оболочка желез не имеет, она ороговевшая с поверхности, со множеством сосочков, что создает сильно шероховатую его поверхность.

Сетка — небольшой округлый мешок. Внутренняя поверхность не имеет желез. Слизистая его оболочка выступает в виде пластинчатых складок до 12 мм высотой, образуя ячейки сетки. Сообщается сетка с рубцом, книжкой и пищеводом специальным образованием — пищеводным желобом в виде полузамкнутой трубки. Сетка в составе преджелудков для организма жвачных необходима как сортировочный орган. Она создает условия дальнейшего прохождения в книжку только достаточно измельченной, разжиженной массы. Книжка является добавочным фильтром и измельчителем задержанных крупных частиц корма. В ней же происходит и активное всасывание воды.

Третий отдел желудка – книжка – представляет собой слой мышечных пластин, перекрывающих друг друга. Здесь перевариваемая масса распределяется между мышечными пластинками и значительно обезвоживается. Пластинчатая структура книжки способствует всасыванию большого количества воды и минеральных веществ. Это предотвращает разбавление кислоты и обеспечивает повторное поступление минеральных веществ в слюну.

Сычуг является четвертым отделом желудка жвачных животных. Также, как и у моногастричных животных, сычуг выделяет ферменты и соляную кислоту. Внутренние стенки выстланы множеством складок, что значительно увеличивает его площадь. По мере накопления, через отверстие, соединяющее сычуг с двенадцатиперстной кишкой пищевая масса проталкивается дальше в кишечник.

Наилучшие условия для всасывания создаются в тонком кишечнике, слизистая которого имеет многочисленные складки и ворсинки. За счет них образуется огромная всасывающая поверхность. В просвет тонкого кишечника (двенадцатиперстную кишку) попадает желчь, она способствует усвоению жира и подготавливает продукты пищеварения к всасыванию. Поэтому тонкий кишечник является главным местом, где происходит всасывание питательных веществ.

После того, как пища подвергается химическому расщеплению в сычуге и тонкой кишке, она дополнительно подвергается ферментации в слепой кишке. Роль ободочной кишки в самом процессе пищеварения и всасывания незначительна. Внутренние стенки толстой кишки не имеют приспособлений для всасывания питательных веществ, однако всасывание воды и минеральных солей в толстой кишке проходит довольно успешно.

 

 

 

 

 

 

 

 

Механизм всасывания воды и продуктов гидролиза

Механизм всасывание - это сложный биологический процесс проникновения веществ через биологические мембраны из одной среды в другую, в основе которого лежат различные виды транспорта. Большое значение при этом отводится тонкому кишечнику, поскольку именно в этом отделе пищеварительной трубки происходит поступление питательных веществ, необходимых для жизнедеятельности организма. Практически, в тонком кишечнике имеют место все виды транспорта. Известное значение в процессе всасывания веществ из полости кишечника в лимфу и кровь отводится макроворсинкам, которые выполняют роль микронасосов. Как только пища поступает в кишечник, макроворсинки начинают ритмически сокращаться, делая 6-8 сокращений за одну минуту. Во время их сокращения содержимое поступает в лимфатическую и кровеносную системы. Во время расслабления в полости макроворсинки создается вакуум, благодаря которому происходит всасывание некоторых продуктов гидролиза и других веществ из полости тонкого кишечника. Из кровеносных и лимфатических сосудов содержимое не возвращается в макроворсинку благодаря наличию клапанного аппарата. Таким образом, макроворсинки работают ритмически, способствуя всасыванию веществ из полости тонкого кишечника в кровь и лимфу. Показано, что один миллион макроворсинок в течение одной минуты всасывает около 25 мл содержимого тонкого кишечника. Запускает сокращения макроворсинок интестинальный гормон - вилликинин, который выделяется вследствие раздражения механо- и хеморецепторов, а также под влиянием желчных кислот, различных экстрактивных веществ и других гуморальных факторов. Если давление в полости кишечника под влиянием мышечной системы резко увеличивается, то в этом случае макроворсинки прижимаются к стенке кишечника и их роль во всасывании продуктов гидролиза из кишечника выключается.

Также в тонком кишечнике имеет место пассивный транспорт, обусловленный фильтрацией и диффузией. Путем диффузии могут всасываться растворимые в воде витамины (витамин С, рибофлавин).

Большое значение в процессах всасывания придается активному транспорту, связанному с функцией различных насосов, сопровождающихся затратой значительных количеств энергии. Большинство исследователей предполагают, что путем активного транспорта в кровь и лимфу из полости кишечника поступают такие вещества, как аминокислоты, глюкоза, многие соли и т. д. При этом большое значение придается Nа+-зависимому транспорту. Nа+ играет большую роль в транспорте водорастворимых органических веществ (глюкоза), причем наблюдается обоюдная зависимость (Nа ускоряет транспорт глюкозы, а глюкоза - транспорт Nа). В настоящее время список этих веществ заметно увеличился - глюкоза, аминокислоты, три-, диглицериды, сульфаты, фосфаты, желчные кислоты, гексозы, мочевая кислота и др.