2015-04-30
3518
Энергия, поступившая в организм животного с кормом, частично расходуется на обеспечение его жизнедеятельности. При избыточном поступлении энергии в организм происходит его накопление, а при недостатке или больших энергетических затратах идет расщепление жира с выделением большого количества энергии. При изучении обмена энергии у животных необходимо знать сколько ее поступило, сколько использовано и выделено из организма во внешнюю среду.
Поскольку основным поставщиком энергии являются корма, то необходимо определять ее количество в принимаемых с рационом кормах.
Калорийность питательных веществ рациона определяют в специальном приборе — калориметрической бомбе — замкнутой камере, погруженной в водяную баню, где пробы сжигаются в атмосфере чистого кислорода. Следует однако иметь в виде, что физическая (при сжигании в бомбе) и физиологическая тепловая ценность питательных веществ неодинакова. В организме калорийность пищевых веществ несколько снижается вследствие потери при всасывании. Белки в организме окисляются не полностью; аминогруппы отщепляются от молекул белка и выводятся с мочой в виде мочевины, содержащей определенный запас энергии (табл. 20).
Таблица 20. Средняя калорийность питательных веществ
| Питательные вещества | Сжигание вне организма | Сжигание в организме | ||
| ккал/г | кДж/г | ккал/г | кДж/г | |
| Углеводы | 4,1 | 17,2 | 4,1 | 17,2 |
| Белки | 5,4 | 22,6 | 4,1 | 17,2 |
| Жиры | 9,3 | 38,9 | 9,3 | 38,9 |
В процессе обмена веществ в организме происходит обмен газов. Жизненные проявления организма обуславливаются постоянным и значительным обменом вдыхаемых и выдыхаемых газов (СО2 и О2). Поэтому освобождение и расходование энергии могут быть измерены непосредственно калориметрически или косвенным методом газового обмена.
Для проведения непрямой калориметрии используют специальные герметические респирационные камеры, а также применяют масочный метод. Принцип масочного метода основан на том, что потребление единицы объема кислорода или выделение единицы объема двуокиси углерода соответствует образованию определенного количества тепла, что называют калорическим коэффициентом кислорода или двуокиси углевода.
Различают прямую и непрямую (косвенную) калориметрию. Прямая — основана на учете всего количества тепла, выделяемого животными за определенное время (обычно за сутки), в специальном приборе — калориметре. Последний представляет собой камеру, термически изолированную от внешней среды, через радиаторы которой течет вода с постоянной скоростью. Потери тепла животным регистрируются по нагреванию воды и воздуха, проходящих через камеру. По разнице температуры воды вычисляют количество освобожденного тепла (Дж).
Наиболее широко используется на практике непрямая калориметрия, так как она технически более проста. Принцип этого основан на определении термических затрат организма по его газообмену.
Респирационные камеры могут быть открытого или закрытого типа (рис. 39), аппараты обоих типов представляют воздухонепроницаемую камеру, оборудованную приспособлениями для кормления, поения, доения животного, забора мочи и кала.
Рис.39. Схема респирационного аппарата с замкнутым циклом
(закрытого типа).
В открытой системе животное находится в непрерывном регулируемом режиме: потребление кислорода определяют по разности концентрации газа на входе и выходе и по скорости тока воздуха. В камерах закрытого типа воздух циркулирует по замкнутой системе, проходя через поглотители газов и воды и возвращаясь обратно в камеру. Поступление О2 и извлечение СО2 регулируется также, как и в калориметрах. Продолжительность опыта в респирационных камерах не менее 4 часов, а для получения среднесуточных показателей теплопродукции — до 48 ч. Обмен веществ можно определить по дыхательному коэффициенту (ДК). Дыхательный коэффициент — объемное соотношение выделенного углекислого газа к поглощенному кислороду за тот же промежуток времени.
| ДК= | V СО2 | ||
| V О2 |
При смешанном кормлении величина дыхательного коэффициента колеблется от 0,7 до 1. Иногда он бывает и выше единицы, если в организме происходит превращение углеводов в жиры. При голодании дыхательный коэффициент снижается до 0,7 и ниже.
Равное количество молекул газа при одинаковом давлении и температуре имеет равный объем (закон Авангардо). ДК при окислении углеводов равен 1,0.
| ДК= | 6 мол. СО2 | = | 6 об% СО2 |
| 6 мол. О2 | 6 об% О2 |
При окислении молекулы жира затрачивается больше кислорода, чем выделяется углекислоты, что иллюстрируется следующим уравнением:
СзН5(С15 Н31)3 + 145О2 → 102СО2 + 98Н2О, значит
| ДК= | 102 СО2 | = | 0,7 |
| 145 О2 |
У моногастричных животных основными поставщиками обменной и чистой энергии является глюкоза и жирные кислоты, у жвачных — ЛЖК. Поскольку чистая энергия равных ЛЖК различна, общий энергетический приход зависит от состава рациона, соотношения ЛЖК и энергетической ценности каждой из них.
Определение энергетических затрат организма и баланса энергии, исходя из теплового эквивалента белков, жиров, углеводов и ЛЖК, удобно в практическом отношении, но не отражает всей сложности и тонкости метаболических процессов. Решающей величиной энергетического баланса в организме является не образование тепла, а использование энергии в процессе химических превращений. Истинный полезный энергетический эффект питательных веществ выражается в молях АТФ, образующегося на каждую молекулу питательного вещества при образовании фосфатных связей (рис. 40).
Рис. 40. Схема использования питательных веществ животными.
