Процесс пищеварения у животных

Введение

Список использованной литературы

Введение

1. Пища

Пища - источник энергии и строительного материала. Пища необходима для поддержания жизни. Из питательных веществ каждая клетка организма черпает необходимые компоненты. Питание поддерживает пластический и энергетический обмен с окружающей средой. В результате пластического обмена усваиваются части питательных веществ. Из них строятся новые белки, жиры, углеводы, которые необходимы организму для роста и развития. Другая часть питательных веществ используется для энергетического обмена. Вместе с пищей в организм поступают органические вещества, в молекулах которых содержится запас потенциальной химической энергии, накопленной растениями в результате фотосинтеза. В клетках организма животных и человека органические вещества подвергаются биологическому окислению: углеводы и жиры - до углекислого газа и воды, белки - до углекислого газа, воды, солей аммония, фосфора и других простых соединений. В результате данного процесса, происходящего в каждой клетке тела, освобождается энергия, которая нужна для создания новых веществ, теплообразования, сокращения мышц, проведения нервных импульсов, для работы сердца и других внутренних органов. Необходимые для жизни питательные вещества человек потребляет из растительной и животной пищи. Но в том виде, в котором они поступают в организм, они не усваиваются, так как являются чужеродными, Поэтому они сначала проходят этапы расщепления на составляющие части, а затем, в организме, синтезируются новые сложные молекулы.

1.1 Органы пищеварения

Органы пищеварения состоят из:

пищеварительного канала;

пищеварительных желез.

Пищеварительный канал образуют ротовая полость, пищевод, желудок, кишечник.

Пищеварительными железами называют те железы, которые находятся во внутренней стенке пищеварительного канала (например, железы желудка и кишечника), и те, которые связаны с пищеварительным каналом протоками: три пары слюнных желез, печень и поджелудочная железа.

Многие животные (губки, двустворчатые моллюски, оболочники и даже некоторые киты) добывают себе пищу, отцеживая из морской или прудовой воды микроскопические растительные и животные организмы. Хоаноциты губок захватывают эти мельчайшие частицы пищи путем фагоцитоза и переваривают их в своей цитоплазме. Некоторые паразиты, например ленточные черви, живут в кишечнике человека и других позвоночных и всасывают из окружающей жидкости уже переваренную пищу. Простейшие питаются либо микроскопическими растениями или животными, либо частицами неживого органического материала, поглощая их также путем фагоцитоза. Когда амеба захватывает другое простейшее -- инфузорию или жгутиковое, -- вокруг него образуется пищеварительная вакуоль. В полость этой вакуоли, через ее мембрану, выделяются гидролитические ферменты, синтезируемые в цитоплазме, и в то время как вакуоль циркулирует внутри клетки, в ней происходит переваривание пищи. Продукты пищеварения всасываются через вакуолярную мембрану и используются для получения биологически полезной энергии или же для синтеза макромолекул, а непереваренные остатки выталкиваются из клетки наружу.

У кишечнополостных и плоских червей имеется гастроваскулярная полость, выстланная энтодермой, клетки которой выделяют в нее пищеварительные ферменты. В этой полости происходит частичное переваривание добычи (мелких животных), поступающей в нее через рот. Затем кусочки пищи всасываются клетками энтодермы, и переваривание их завершается в пищеварительных вакуолях. Таким образом, пищеварение у этих животных частично внеклеточное, а частично внутриклеточное. У плоских червей гастроваскулярная полость может быть сильно разветвленной и ветви ее могут пронизывать большую часть тела, что облегчает распределение пищи. Ни у кишечнополостных, ни у плоских червей нет анального отверстия, и непереваренные остатки выбрасываются через рот.

У большинства остальных беспозвоночных и у всех позвоночных пищеварительный тракт представляет собой трубку с отверстиями на обоих концах: пища поступает в нее через рот, а непереваренные остатки выходят через анальное отверстие. Пищеварительный тракт может быть коротким или длинным, прямым или извилистым и часто бывает подразделен на специализированные отделы. Эти отделы, которые иногда носят одинаковые названия у весьма несходных животных, могут быть совершенно различными по строению и функции. Например, у дождевого червя пищеварительная система состоит из рта, мышечной глотки, которая выделяет слизистый материал, облегчающий передвижение частиц пищи, пищевода, тонкостенного зоба, где пища сохраняется про запас, мышечного желудка с толстыми стенками, где она измельчается при помощи мелких камешков, и прямой длинной кишки, в которой происходит внеклеточное пищеварение. Продукты переваривания пищи всасываются через стенку кишки путем простой диффузии, облегченной диффузии или активного переноса, а непереваренные остатки выходят через анальное отверстие наружу. У некоторых беспозвоночных -- червей, головоногих моллюсков, ракообразных и морских ежей -- имеются твердые зазубренные ротовые части, которыми животное может отрывать и измельчать куски пищи.

На ранних этапах эволюции позвоночных пищеварительная система постепенно усложнялась, в ней появлялись новые органы. У всех современных позвоночных, от рыб до человека, эта система построена по единому плану. За желудком следует первый отдел кишечника -- тонкая кишка, в которой переваривается большинство видов пищи и большая часть ее всасывается; дальше идет толстая кишка, где процессы переваривания и всасывания (особенно всасывание воды) завершаются. К этой же системе органов относятся печень и поджелудочная железа - крупные пищеварительные железы, развивающиеся в онтогенезе как выросты пищеварительного тракта; они соединены с тонкой кишкой протоками и выделяют соответственно желчь и панкреатический (или поджелудочный) сок. Эти жидкости содержат ферменты и другие вещества, необходимые для переваривания пищи.

1.2 Особенности желудочного пищеварения у разных животных

У лошадей в желудке лошади различают небольшую кардиальную зону с хорошо развитым слепым куполообразным мешком, фундальную и пилорическую зоны. Пищевод входит в желудок в косом направлении, хорошо развит кардиальный сфинктер, поэтому рвота и отхождение газов из желудка практически невозможны. Объем желудка -- около 15-20 л. Лошади тщательно пережевывают корм, поэтому в желудок он поступает достаточно измельченным и увлажненным слюной. Поступивший корм в желудке располагается послойно в последовательности его приема. Кардиальное и пилорическое отверстия сближены, поэтому жидкий корм и вода могут быстро переходить в кишечник, даже не заходя в другие отделы желудка. Желудочный сок выделяется непрерывно и содержит пепсиноген, липазу, соляную кислоту, общая концентрация которой невысокая -- до 0,24%, из которых 0,14% приходится на свободную HCl. Прием корма увеличивает соковыделение. В желудке лошади одновременно проходят два гидролитических процесса. В зоне слепого мешка за счет слюны сохраняется щелочная реакция и корм подвергается воздействию микрофлоры, которая вызывает бродильные процессы с образованием молочной, уксусной и масляной кислот. Параллельно с этим около стенок фундальной и пилорической зон желудка за счет кислого желудочного сока и ферментов начинает происходить гидролиз белка и жира. По мере пропитывания содержимого кислым соком амилолитические процессы затухают, а протео- и липолитические -- усиливаются. Клетчатка в желудке не переваривается в виду отсутствия целлюлозолитической микрофлоры, а ее гидролиз происходит в слепой кишке. Количество и химический состав выделяемого сока зависит от вида скармливаемого корма и способа его приготовления.

Таблица. Состав бактерий и простейших рубца, г/кг сухого вещества

2. Пищеварительный тракт

Пища, захваченная языком, после пережевывания проглатывается и через пищевод поступает в рубец. В рубце популяция микроорганизмов подвергает пищу активной ферментации. Крупные волокнистые частицы, не поддающиеся процессу переваривания, вновь срыгиваются в рот для добавочного дожевывания (пережевывания жвачки) и после этого проглатываются обратно. Некоторые продукты ферментации (например летучие жирные кислоты) попадают в кровь сразу после прохождения через стенки рубца. Время, затрачиваемое на переваривание пищи в рубце, изменяется в зависимости т продукта. Жидкая часть перевариваемого продукта может находиться до 10-12 часов в рубце, тогда как волокнистые частицы пищи могут пребывать там до 20-48 часов. Перевариваемый продукт, выходящий из рубца, содержит в себе мелкие частицы пищи, подвергнутые интенсивной ферментации, а также большое количество белка, в виде размноженных в желудке бактерий.

Затем перевариваемый продукт проходит через сетчато-книжковый выход, через створчатую структуру третьего отдела желудка и попадает в четвёртый отдел, который является собственно желудком и называется сычугом. Насыщенная кислая среда этого органа прекращает всю бактериальную активность и с помощью химического воздействия соляной кислоты расщепляет частицы пищи (кислотное пищеварение). После нескольких часов нахождения в сычуге перевариваемый продукт поступает через привратник (переход из сычуга в тонкую кишку) в первый отдел тонкой кишки. Поджелудочная железа, в свою очередь, выделяет желчь. Всё это смешивается в тонкой кишке, где продукт подвергается воздействию ферментов (химическое пищеварение). В процессе движения перевариваемой массы через тонкую кишку, продукты ферментации впитываются стенками кишечника и поступают в кровь. На выходе тонкой кишки непереваренный продукт поступает в слепую кишку, которая заселена другой популяцией бактерий. На этой стадии происходящий процесс ферментации похож на тот, что происходил в рубце, только в уменьшенном масштабе. На конечном этапе непереваренный остаток попадает через слепую кишку в толстую, где вода всасывается через стенки сосудов. Сформированные здесь экскременты через прямую кишку выделяются наружу.

2.1 Роль желудочной ферментации

В рубце находится много различных видов бактерий и простейших. В каждом миллиарде содержимого рубца насчитывают от 16000000000 до 40000000000 бактерий и 200000 простейших. Грибковые также являются частью нормальной популяции микроорганизмов рубца. Тип кормов, потребляемых коровой, определяет какой вид бактерий доминирует в желудке, а те, в свою очередь определяют количество и пропорции выделяемых летучих жирных кислот, которые используются коровой в качестве источника энергии.

Среда рубца является чрезвычайно благоприятной для роста микроорганизмов. pH (кислотность) находится в пределах от 5,5 до 7,0; температура колеблется от 39C до 40C, что является оптимальным условием для многих ферментов. Кислород, который токсичен для многих видов бактерий, в рубце почти отсутствует. Имеется достаточно пищи, которая поступает более или менее постоянно. Конечные продукты ферментации - летучие жирные кислоты и аммиак - всасываются стенками рубца. Из перечисленного выше понятно, почему рубец является местом плотного заселения популяциями микроорганизмов. Ферментативные процессы в рубце дают корове следующие преимущества:

1. Возможность получения энергии из сложных углеводов, содержащихся в клетчатке и в волокнистых структурах растений.

2. Возможность компенсирования белковой и азотной недостаточности. Микроорганизмы рубца обладают способностью использовать небелковый азот для образования белка собственных клеток, который затем используется животными для образования молочного белка.

3. Синтез витаминов группы В и витамина К. В большинстве случаев, при нормальном функционировании рубца, организм коровы способен обеспечить собственные потребности в этих витаминах.

4. Нейтрализация некоторых токсических веществ в кормах.

Однако, наряду с положительными, существуют и отрицательные стороны желудочной ферментации. К таким относятся:

1. Ферментация углеводов сопровождается потерей энергии в виде выделяемых газов (метан, углекислый газ).

2. Белок высокой питательной ценности частично разрушается с возможной потерей азота в форме аммиака. Дело в том, что бактерии не способны (из-за недостатка энергии) использовать весь образовавшийся при ферментации белков аммиак для построения белка собственных клеток. Лишний аммиак всасывается через стенки рубца в кровь, а затем выделяется с мочой в виде мочевины.

3. Корова поедает большое количество растительной пищи, часть которой, включая клетчатку и волокнистые структуры, поддаётся ферментации очень медленно и долго остается в желудке. В результате, если рацион коровы перенасыщен волокнистыми структурами, животное будет испытывать дефицит энергии даже при максимальном приёме пищи.

Микробы рубца могут быстро реагировать на изменения в составе кормов. Однако организму требуется больше времени для адаптации к изменению пропорции летучих жирных кислот. Поэтому важно, чтобы изменения в кормовом рационе осуществлялись постепенно в течении 4-5 дней.

Численность бактерий, находящихся в рубце, в течении дня изменяется прямо пропорционально количеству энергии, доступной для микробов, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна количеству энергии, полученной через корма. Несмотря на то, что коровы не едят бактерий, по меньшей мере 2,5 килограмма бактериального протеина (400 граммов азота) вырабатывается в рубце каждый день. Этот бактериальный протеин переваривается в тонкой кишке и является главным источником аминокислот для коровы.

2.2 Пищеварение в сычуге и в тонкой кишке

Начиная с четвертого отдела желудочно-кишечного тракта, процесс пищеварения коровы становится похожим на процесс пищеварения других животных. Из-за наличия в сычуге кислой среды, вся бактериальная активность здесь полностью прекращается. Из стенок сычуга в значительном количестве выделяется соляная кислота, ферменты пепсин и ренин. Только после того, как уровень кислотности станет достаточно большим (pH=2), привратник откроется и содержимое, которое теперь называется химусом, начнет поступать в двенадцатиперстную кишку. Выделения из поджелудочной железы, печени и желез, расположенных на стенках двенадцатиперстной кишки, перемешиваются с химусом. Эти выделения содержат ферменты, которые гидролизуют протеин (протеаза), крахмал (амилаза) и жир (липаза). Белок здесь распадается до пептидов и аминокислот. В отличие от ферментации в рубце, аминокислоты в тонкой кишке не преобразуются в аммиак. Крахмал и другие неволокнистые углеводы гидролизуются в простые сахара, такие как глюкоза, фруктоза и пр. Жиры также подвергаются гидролизу. В результате гидролиза жиров образуется глицерин, который является сахаром, а также 3 жирных кислоты, которые представляют собой длинную цепь атомов углерода, на конце которой находится кислотная группа (карбоксильная группа СООН).

2.3 Процесс всасывания, происходящий в кишечном тракте

Всасывание веществ, образовавшихся в тонкой кишке, происходит в основном во второй половине. Аминокислоты и мелкие пептиды (продукты белкового распада), сахара (продукты углеводного распада) всасываются стенками тонкой кишки, а затем поступают в кровь. Всасывание длинных цепей жирных кислот является более сложным процессом и требует наличия желчных солей.

Толстая кишка не выделяет переваривающих ферментов, однако в ней происходят процессы всасывания, особенно воды.

2.4 Выделение кишечного содержимого (испражнения)

Фекалии, выходящие из прямой кишки (последняя часть толстой кишки) состоят из:

1. Непереваренных остатков пищевых продуктов.

2. Ферментов переваривания.

3. Струпных клеток с внутренних стенок пищеварительного тракта.

4. Остатков непереваренных микроорганизмов.

Количество фекалий меняется день ото дня в зависимости от состава кормов. При кормлении грубыми кормами фекалий выделяется больше, чем при зерновом рационе. В среднем корова весом 600 кг производит около 10000 кг фекалий и мочи в год. Обезвоженный навоз состоит на 85% из органических веществ и на 15% из минеральных солей. Кроме азота, фосфора и калия, навоз содержит такие минеральные вещества как магний, кальций, натрий, железо, цинк и медь. Около 50% всего азота и 60% всего калия в навозе содержится в моче. 90% фосфора содержится в твердых фекалиях.

Заключение

Список литературы