Контрольная работа по «Особенности обмена веществ у жвачных животных»

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО  ХОЗЯЙСТВА РФ

Федеральное государственное  образовательное   учреждение  высшего  профессионального    образования

«Пермская государственная   сельскохозяйственная академия

имени академика Д. М. Прянишникова» 

 

 

 

 

Кафедра кормление и разведение

 сельскохозяйственных  животных

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине 

«особенности обмена веществ у жвачных животных»

 

 

 

 

Выполнила  студентка  3 курса

факультета заочного обучения

специальности «Зоотехния» 

 Немчинова   Юлия  Сергеевна 

шифр З-11-4411

                                                           Проверил: доцент Завьялова

Варвара Константиновна

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2013

 

1. Целлюлозолитические микроорганизмы и переваривание клетчатки.

Особое значение в процессе переваривания корма у жвачных  имеют микроорганизмы, расщепляющие клетчатку. Их называют целлюлозолитическими бактериями и инфузориями.

В результате микробиологической обработки корма в преджелудках образуются летучие жирные кислоты, аминокислоты в аммиак. Общая концентрация кислот и количественное соотношение их в значительной степени зависит от состава рациона и времени, прошедшего после кормления. Всасываясь в кровь, продукты метаболизма микрофлоры преджелудков служат важнейшими источниками энергии и пластического материала для организма жвачных животных и микрофлоры, обитающей в пищеварительном тракте. Далее микроорганизмы попадают в кишечник и перевариваются, удовлетворяя потребность организма в полноценном белке, аминокислотах, витаминах.

От нормального течения  микробиологических процессов в  преджелудках зависит не только дальнейшее переваривание корма в остальных отделах желудочно-кишечного тракта, но и течение обменных процессов во всем организме. Кроме превращения составных компонентов корма в соединения, доступные для усвоения животными, в преджелудках происходят сложные процессы образования белков и витаминов. Периодическое поступление корма, оптимальная температура и реакция среды, непрерывное выделение слюны, содержащей большое количество бикарбонатов, фосфатов и хлоридов, всасывание продуктов обмена микроорганизмов через стенку рубца в кровь - все это создает здесь благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов.

Относительное постоянство  среды в рубце жвачных обеспечивает необходимые условия обитания микроорганизмов. Простейшие вместе с бактериями не только переваривают принятые животным корма, но и сами, перевариваясь, служат источником органических веществ, в  том числе и белка для организма  хозяина. Вместе с тем известно, что  активная деятельность ферментов проявляется  при определенном уровне pH. У жвачных животных в тех отделах желудка, в которых происходит брожение (рубец, сетка), реакция среды щелочная или нейтральная, в сычуге – кислая. Активность ферментов и жизнедеятельность симбионтных микроорганизмов находится в прямой зависимости от pH среды.

Наукой доказано, что за счёт ферментов микрофлоры рубца  удовлетворяется до 80% потребности  жвачных в энергии, от 30 до 50% –  в белке, в значительной мере –  в макро- и микроэлементах и витаминах, переваривается от 50 до 70% сырой клетчатки  рациона. Таким образом, наиболее оптимальным  субстратом для размножения целлюлозолитических, молочнокислых бактерий, стрептококков и стимулирования бродильных процессов в преджелудках являются рационы, содержащие зелёную массу трав и их смесей.

 Состав микрофлоры  рубца жвачных животных варьирует  в широких пределах в зависимости  от вида корма: инфузории –  от 200 тыс. до 2 млн./мл, бактерии –  от 100 млн. до 10 млрд./мл. Обнаружена  тесная связь между химическим  составом и питательностью кормового  субстрата, численностью микроорганизмов  рубца и продуктивностью животных. Субстраты с высоким содержанием  азота, протеина, жира, БЭВ оказывают  больший стимулирующий эффект  на рост и размножение микрофлоры  рубца по сравнению с субстратами  с меньшим содержанием указанных  показателей. Оптимальным для  размножения микроорганизмов рубца  кормовым субстратам характерен  уксуснокислый тип брожения и  рН среды ближе к нейтральной – от 6,6 до 6,9. Менее оптимальным кормовым субстратам свойственен пропионово-масляный тип брожения и более кислый рН среды – от 6,2 до 6,5. При этом большая дополнительная нагрузка по нейтрализации рубцового содержимого ложится на слюнные железы. Таким образом, существует прямая зависимость между количеством бактерий и инфузорий в рубцовом содержимом и продуктивностью жвачных животных. Чем больше количество микроорганизмов в рубце, тем выше уровень продуктивности животных.

 Периодическое поступление  в рубец корма, оптимальная  реакция среды и постоянная  температура, непрерывное поступление  слюны из ротовой полости и  ионов из стенки преджелудка, перемешивание и продвижение пищевых масс, всасывание конечных продуктов обмена микроорганизмов в кровь и лимфу все это создает благоприятные условия для жизнедеятельности, размножения и роста микрофауны рубца.

В преджелудках жвачных развиваются в основном анаэробные микроорганизмы: простейшие (инфузории) и бактерии. В каждую из этих групп входит большое число видов. Видовой состав зависит от того, какой корм превалирует в рационе. При смене рациона меняется и популяция микроорганизмов. Поэтому для жвачных важное значение имеет постепенный переход от одного рациона к другому.

 В содержимом рубца  имеется большое количество видов  бактерий; общее их количество  может достигать 10 в 1 г. Рост  и размножение одних микроорганизмов  сопровождаются автолизом и отмиранием  других, поэтому в рубце всегда  присутствуют живые, разрушающиеся  и мертвые микроорганизмы. В преджелудках содержатся кокки, стрептококки, молочнокислые, целлюлозолитические и другие бактерии, которые попадают в рубец с кормом и водой и благодаря оптимальным условиям активно размножаются. Самые важные микроорганизмы рубца – целлюлозолитические. Эти бактерии расщепляют и переваривают клетчатку, что имеет большое значение для питания жвачных.

 Амилолитические бактерии, в основном стрептококки, представлены в рубце многочисленной группой. Они находятся в рубце при даче различных рационов, их количество особенно возрастает при использовании зерновых, крахмалистых и сахаристых кормов.

 Молочнокислые бактерии  в преджелудках играют важную роль при сбраживании простых углеводов (глюкоза, мальтоза, галактоза, лактоза и сахароза). Молочнокислые бактерии имеют большое значение в молочном кормлении.

 Между всеми видами  микроорганизмов существует симбиотическая  связь: активное размножение одних  видов может стимулировать или  тормозить размножение других. Так,  развитие стрептококков сдерживает  рост молочнокислых бактерий, и  наоборот, активное размножение  молочнокислых бактерий создает  неблагоприятную среду для жизнедеятельности  стрептококков.

 Простейшие рубца относятся  к подтипу инфузорий, классу  ресничных инфузорий, состоящему  из десятка родов и множества  (около 100) видов. Они попадают  в преджелудки, как и многие другие микроорганизмы, с кормом и очень быстро размножаются (до 4-5 поколений в день). В 1 г содержимого рубца находится до 1 млн инфузорий, размеры их колеблются от 20 до 200 мкм. Инфузории играют важную биологическую роль в рубцовом пищеварении. Они подвергают корм механической обработке, используют для своего питания трудноперевариваемую клетчатку и благодаря активному движению создают своеобразную микроциркуляцию среды. Внутри инфузорий можно увидеть мельчайшие частицы корма, съеденного животным. Инфузории разрыхляют, измельчают корм, в результате чего увеличивается его поверхность, он становится более доступным для действия бактериальных ферментов. Инфузории, переваривая белки, крахмал, сахара и частично клетчатку, накапливают в своем теле полисахариды. Белок их тела имеет высокую биологическую ценность. Однако значение инфузорий для рубцового пищеварения изучено еще недостаточно, так как их трудно изучать вне организма.

 Значение микроорганизмов  не ограничивается только расщеплением  корма в преджелудке. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы синтезируют белки своего тела. Продвигаясь вместе с кормовой массой по пищеварительному тракту, они перевариваются и используются организмом животного, доставляя ему более полноценный белок по сравнению с тем, который был получен с кормом. За счет микроорганизмов жвачные получают за сутки около 100 г полноценного белка. Это очень важный биотехнологический процесс. Микробный белок - это белок животного происхождения, он является полноценным, так как содержит незаменимые аминокислоты.

 Клетчатка - сложный  полисахарид. Она составляет основную  массу корма у сельскохозяйственных  животных. В растительных кормах  ее содержится до 40-50%. В пищеварительных  соках животных нет ферментов,  переваривающих клетчатку, однако  в преджелудках жвачных расщепляется 60-70 % перевариваемой клетчатки под действием целлюлозолитических бактерий.

 Клетчатка имеет большое  физиологическое значение для  жвачных не только как источник  энергии, но и как фактор, обеспечивающий  нормальную моторику преджелудков. Ферменты бактерий расщепляют клетчатку (сложный полисахарид) до более простых форм: вначале до дисахарида целлюбиозы, а затем до моносахарида глюкозы. Продукты расщепления клетчатки в рубце подвергаются различным видам брожений.

 В рубце жвачных  крахмал легко сбраживается с  образованием летучих и нелетучих  жирных кислот. Расщепляют крахмал  бактерии и инфузории. Последние  переваривают крахмал, захватывая  его зерна. Бактерии воздействуют  на крахмал с поверхности. Бактерии  и инфузории, расщепляя крахмал,  накапливают внутриклеточный полисахарид  гликоген, а также амилопектин,  который медленно и длительно  сбраживается, что способствует  сохранению постоянства биохимических  условий в рубце и предупреждает  возникновение интенсивного брожения  при поступлении свежего корма.  Простые сахара (дисахариды и  моносахариды) всегда содержатся  в траве и других кормах, а  также образуются в рубце как  промежуточный продукт ферментации  при расщеплении клетчатки и  гемицеллюлозы. При сбраживании  сахаров появляются молочная, уксусная, пропионовая и масляная кислоты. Интенсивность бродильных процессов очень велика, за сутки в рубце образуется до 4 л летучих жирных кислот (ЛЖК). Летучие жирные кислоты, образующиеся в рубце, почти полностью всасываются в преджелудках. В свободном состоянии они усваиваются лучше, чем их соли. Всосавшиеся ЛЖК используются организмом жвачных в качестве главного источника энергии и как исходные компоненты в различных ассимиляторных процессах: они служат одним из источников образования жира.

 В рубце жвачных  под действием протеолитических  ферментов микроорганизмов растительные  белки корма расщепляются до  пептидов, аминокислот, а затем  до аммиака. Микроорганизмы рубца  могут использовать не только  белок, но и не белковые азотистые  вещества. Из аммиака и продуктов  расщепления углеводов корма  микроорганизмы синтезируют более  полноценный белок своего тела, в состав которого входят многие  независимые аминокислоты.

 

 

 

 

 

 

 

2. Протеолитические  бактерии

 

Микроорганизмы рубца  способны также усваивать небелковый азот корма, состоящий из свободных  аминокислот, нуклеиновых кислот, пуриновых  и пиримидиновых оснований, пептидов, холина, бетаина, мочевины, нитратов и  аммиака. При распаде большинства  этих соединений выделяется аммиак. Соли аммония при введении в рубец  легко гидролизуются с образованием аммиака. Мочевина в рубце подвергается действию фермента уреазы, продуцируемого различными микроорганизмами.

Протеолитической активностью  обладают все компоненты микрофлоры рубца (крупные и мелкие бактерии, простейшие). Среди протеолитических бактерий обнаружены представители  Butyrivibrio sp.,Succinivibrio sp., S.ruminantium var. lactilytica, Borrelia sp.,Bacteroides sp. и Str.bovis. Простейшие используют азот, полученный за счет гидролиза белков бактериальных клеток.

Способность ряда микроорганизмов  рубца усваивать простые азотистые  соединения является основанием для  широкого использования синтетических  азотсодержащих соединений в кормлении  жвачных.

Аммиак, образующийся в рубце, в значительном количестве всасывается  в кровь и в печени превращается в мочевину, которая либо выделяется с мочой, либо частично утилизируется  тканями, либо со слюной или путем  диффузии снова поступает в рубец. В виде аммиака в рубце всасывается  около половины суточного азота  корма. Мочевина, переходящая из крови  на 60-100% гидролизуется слизистой рубца. Это обусловлено наличием бактериальной уреазы в эпителиальном слое слизистой и способностью аммиака проходить через слизистую рубца быстрее мочевины.

Всасывание аммиака из пищеварительного тракта в кровь, образование  мочевины в печени, реабсорбция ее в почечных канальцах и последующий возврат в рубец со слюной или через слизистую оболочку получило название руменогепатической циркуляции азота.

Рост бактерий в рубце  зависит не только от поступления  аммиака в рубец, но и от наличия  соединений богатых энергией. Поступление  энергии происходит за счет ферментации  легкопереваримых углеводов. При достаточном  количестве легкопереваримых углеводов  улучшается использование азота  корма, повышается синтез микробного белка. Оптимальные условия для синтеза белка достигаются, когда на 10 г азота в рационе приходится 80 - 100 г легкодоступных углеводов. В рубце у коров, в зависимости от рациона, может синтезироваться 300 - 700 г микробного белка.