2018.07.22 07:56

Кухня



Кухня

Кухня

Перше завдання травлення - розчинити тканини рослин і тварин або інші органічні сполуки і вивільнити молекули харчових речовин. Однак на цьому процес перетравлення не кінчається, так як ці молекули занадто великі. Навіть молекулярна вага дисахаридов, що входять в багато види рослинної їжі, дорівнює кільком сотням! Ще крупніше молекули жирів, а молекулярна вага білків коливається від 100 000 до кількох мільйонів. При таких розмірах вони не здатні долати стінку кишечника і проникати в кров. До того ж багато з них нерозчинні у воді, що теж перешкоджає їх переходу в плазму крові та протоплазму клітин. Адже організм - це водний розчин або, точніше, гель - студнеобразная колоїдна система органічних макромолекул. Тому друге завдання травлення: розщепити великі молекули харчових речовин на дрібніші, здатні розчинятися у воді.

Процес травлення організований за конвеєрним типом. Пройшовши попередню підготовку, рясно змочена слиною їжа переходить з одного цеху в інший. У кожному з них вона обробляється специфічними розчинами, які каталізують певні хімічні реакції. Утворилися при цьому речовини всмоктуються в кров тут же або в наступних відділах. Наприкінці конвеєрної лінії все цінне повинно бути вилучено з їжі, а все, що не засвоїлося, видаляється з організму.

Ферменти, що беруть участь в процесі травлення, - білки. Кожен з них діє лише на певну групу харчових субстратів, тобто має відомої специфічністю. За характером своєї дії вони типові біологічні каталізатори, оскільки здатні прискорити розщеплення харчових речовин, не руйнуючись і не входячи до складу кінцевих продуктів, а значить, можуть використовуватися повторно. Ось чому невеликої кількості ферментів досить для розщеплення досить значних кількостей їжі.

Білки, крохмаль і целюлоза - полімери, утворені з більш простих блоків. У процесі їх синтезу відбувається відщеплення води. Таким же чином з ефірів жирних кислот і гліцерину утворюються жири. І щоб їх знову розділити, обов'язково потрібна вода. Вона поглинається в процесі розщеплення молекул харчових речовин. Такі реакції носять назву гідролізу. У воді реакції гідролізу протікають мимоволі, не вимагаючи участі ферментів, правда, повільно. Таким чином, каталізатори не викликають їх, а просто прискорюють. Реакції гідролізу супроводжуються виділенням тепла. Всі відомі травні ферменти - гидролитические каталізатори.

Процес перетравлення їжі часто починається ще в ротовій порожнині, так як слина багатьох тварин містить травні ферменти, найчастіше амилазу, расщепляющую крохмаль. Вона є не тільки в слині людини, гризунів, деяких комах, черевоногих молюсків і багатоніжок, що цілком зрозуміло, якщо пам'ятати, чим вони харчуються, але навіть у багатьох хижаків.

Особливо багата ферментами слина деяких комах, наприклад, тарганів, вона може розкладати крохмаль, жири і білки, тобто містить всі основні ферменти.

Ми не будемо тут торкатися переварювання всіх видів їжі. Зупинимося лише на переробці грубого рослинної сировини, що особливо властиво мешканцям лісу. Гідроліз крохмалю і дисахаридів у тварин, що використовують ці речовини в їжу, не викликає труднощів. Для цього є відповідні ферменти, і все йде своєю чергою.

Правда, навіть серед звичайних, широко поширених дисахаридов зустрічаються такі, для розщеплення яких у тварин немає необхідних ферментів. Серед них лактоза - цукор, що входить до складу молока багатьох тварин, на якому виростають їхні малюки. Однак, ставши дорослими, деякі з них різко зменшують, а то й повністю припиняють вироблення лактази - ферменту, призначеного для розщеплення цього цукру.

У природних умовах тварини уникають того, що погано засвоюється. Але коли ми утримуємо їх у неволі і наполегливо годуємо їжею, що містить непереваріваемие цукру, вони гинуть через високу осмотичної навантаження. Залишаючись в травному тракті, ці цукру створюють тут величезна осмотичний тиск. Вони не тільки не дають воді всмоктуватися в кров, а часто навіть витягають її з крові, що зовні проявляється у нестримному проносі.

Серйозні труднощі виникають лише із структурними полісахаридами: целюлозою, лігніном, декстринами, агаром, хітином і деякими іншими. Целюлоза та лігнін - основні речовини деревини і всіх грубих частин рослин, у тому числі трави і деревної листя. І хоча для лісових мешканців це найпоширеніша їжа, ніхто з хребетних тварин не навчився виробляти для її переварювання відповідні ферменти. Навіть серед комах, що харчуються виключно деревиною, тільки частина користується целюлозою власного виготовлення. Решта вдаються до допомоги мікроскопічних помічників, створюючи у своєму травному тракті особливі цеху або навіть спеціалізовані заводи, на яких переробляється целюлоза, а також синтезуються багато необхідних організму продукти.

Мабуть, з усіх травоїдних тварин травна індустрія найкраще поставлена у жуйних, до яких в першу чергу відносяться бики. Вона найбільш детально вивчена у великої рогатої худоби і в овець. Ихи візьмемо за зразок, так як принципових відмінностей між ними і дикими тваринами немає.

З ротової порожнини їжа зазвичай потрапляє в стравохід, а звідти в шлунок. Лише у птахів і деяких комах, яким обідати доводиться нерегулярно, вона тимчасово складується в зобі. Оскільки сховище забезпечено м'язовими стінками, їжа легко видавлюється в наступні відділи травного тракту. У зобі їжа розм'якшується, а що містяться в ній вуглеводи, для гідролізу яких тварини здатні самі синтезувати ферменти, перетравлюються.

У наших північних рослиноїдних птахів зоб виконує ще одну найважливішу функцію - зігріває їжу. Він розташований безпосередньо під шкірою, і його температура не робить помітного впливу на температуру тіла птаха. Якби вся з'їдена на обід сильно охолоджена соснова хвоя відразу б потрапила в шлунок глухаря, це б погано для нього скінчилося. Наскільки важливий попередній обігрів, свідчить доля тварин, яким трапляється харчуватися замороженої їжею. Амурський тигр їсть не так вже й багато і тому може собі дозволити час від часу перекусити здобиччю, пару днів пролежала в снігу на морозі. Звіра це не переохолодити, але тигренята повинні харчуватися парним м'ясом, інакше простудяться і загинуть.

У жуйних зоба немає. Їжа потрапляє прямо в шлунок, вірніше, в першу з його чотирьох камер, звану рубцем. Нічого спільного зі справжнім шлунком цей відділ не має. Рубець служить ферментерах, або, висловлюючись популярно, бродильним чаном. Здійснюють ферментацію (бродіння) анаеробні бактерії і одноклітинні мікроорганізми, здатні жити лише в безкисневому середовищі. Вони заповнюють "бродильний чан" і наступний відділ шлунку - сітку. Кількість їх неймовірно велике. На кубічний сантиметр вмісту доводиться 1011 бактерій і 6 жовтня найпростіших.

Незважаючи на таку велику кількість трудівників, вони ні в якому разі не впоралися б із переробкою всього рослинної сировини, якби жуйні тварини їм активно не допомагали, періодично отригівая неперетравлений волокнистий матеріал і старанно його пережовуючи. Повернулася назад в рубець харчова маса знову піддається бродінню. В результаті перетравлюється все, і гній жуйних практично не містить рослинних волокон.

На подрібнення їжі витрачаються колосальні кількості слини. У овець і кіз її виділяється 6-16, а у великої рогатої худоби 100-160 літрів! Це становить приблизно третину ваги самих тварин. А так як їх тіла на 2/3 складаються з води, отже, половина всієї води організму щодня проходить через їх слинні залози!

У рубці перетравлюються целюлоза і лігнін, а продукти їх розпаду та інші вуглеводи зброджуються. У результаті утворюється ряд органічних кислот: масляна, оцтова, пропіонова, вугільна і метан. Кислоти всмоктуються в кров тут же, в шлунку, а потім окислюються в клітинах організму. Приблизно 70 відсотків необхідної енергії жуйні тварини отримують при окисленні органічних кислот, синтезованих в рубці. Деякі кислоти, наприклад, пропіонова, використовуються в організмі для синтезу жирів і простих цукрів.

Синтезуються мікроорганізмами кислоти могли б створити в рубці нестерпну обстановку. Їм могло б стати так кисло, що вони не тільки працювати, але і жити не змогли б. І тут на допомогу приходять власники "ферментерів". У виділяється ними слині багато бікарбонату натрію, що володіє лужними властивостями і нейтралізуючого не встигли всмоктатися кислоти. Ось ще одна з причин, чому у жуйних виділяється багато слини.

Ферментер рубця - основа енергетики жуйних, однак бездоганною по ефективності його роботу не назвеш. Близько 200 літрів вироблюваного метану і частина вуглекислого газу (частково його використовують для своїх потреб мешканці рубця) виділяються при відрижці. Для тварин це велика втрата. Разом з метаном в буквальному сенсі на вітер викидається 10 відсотків енергії поглиненої їжі. Важко сказати, чому власники ферментерів настільки марнотратні.

Інфузорії рубця економніше. Вони користуються лише енергією вивільняється в процесі бродіння їжі. Це незначна частина її енергетичного потенціалу. А енергія, укладена в кінцевих продуктах бродіння, цілком дістається господарям ферментера.

Мікроорганізми беруть участь і в перетравленні білка. При цьому звільнений амоній вони використовують для синтезу власних мікробних білків, а його надлишок всмоктується в кров, переноситься в печінку і там перетворюється на сечовину. Сечовина - токсична речовина, але вся вона не виводиться з організму, як це практикується у нежуйних тварин, а повертається кров'ю або слиною в рубець і тут використовується мікроорганізмами для синтезу білка. Таким чином азот, брак якого відчуває більшість травоїдних тварин, жуйні використовують досить повно.

З чотирьох камер тільки остання відповідає справжньому шлунку. Секрети, що виділяються тут одноклітинними залозками стінок, а також підшлунковою залозою і залозками кишечника, містять ферменти для перетравлення білків. Може виникнути питання, навіщо тут ці ферменти. Адже містяться в їжі білки піддалися гідролізу ще в рубці. Це дійсно так, але хімус - рідка і в основному перероблена їжа, надходить сюди разом з усіма мікроорганізмами. Вміст рубця становить 1/7 частину ваги тварини. У корови за добу через рубець проходить до 100 кілограмів хімусу. 2 відсотки цієї маси, тобто 2 кілограми припадає на мікроорганізми. У них міститься приблизно 150 грамів білка. Близько 70 відсотків мікроорганізмів, що живуть в рубці, щодня перетравлюється, що дає корові 100 грамів білкових продуктів.

Друге джерело азоту - мікробні нуклеїнові кислоти. Вони містяться в ядрах бактерій і найпростіших. Підраховано, що 20 відсотків азоту жуйні отримують за рахунок їх перетравлення. Ось чому саме у жуйних травні залози виробляють набагато більше нуклеаз - ферментів для їх перетравлення, ніж у хижих тварин. Гідроліз бактеріальних ДНК і РНК відбувається у дванадцятипалій кишці. При цьому, крім азоту, жуйні отримують і необхідний їм фосфор, яким щедро діляться з живуть в рубці мікроорганізмами. Інакше з чого б ті створювали нуклеїнові кислоти свого організму? Цей фосфорний дар надходить в рубець частково з кров'ю, частково зі слиною.

Таким чином, мікроорганізми найцінніша і важлива частина їжі жуйних. Тому їх благополуччя не залежить від того, що вони поїдають, скільки там білків. Цю частину їжі синтезують мікроорганізми, а необхідний для неї азот жуйні вміють витрачати дуже економно. Звичайно, корову на одних грубих кормах не зробиш рекордсменкою з виробництва молока. Мікроорганізми не впораються з таким обсягом робіт. Але дикі жуйні здатні задовольнятися бідними кормами і не тільки самі не відчувають від цього незручності, а й дітей своїх забезпечують молоком, за поживними якостями нерідко значно переважаючим коров'яче. Крім того, їх помічники синтезують для своїх господарів вітаміни та інші біологічно активні речовини.

Жуйні - велика група тварин, що відносяться до загону парнокопитних. У їх числі олені, оленьки і лосі, жирафи і всілякі антилопи, газелі, козли, барани і, звичайно, бики. Ретельне пережовування їжі і допомогу мікроорганізмів забезпечують повне використання всіх її компонентів. Решта травоїдні можуть про це лише мріяти. Візьмемо африканського слона. Харчуючись в розріджених лісах травою, великий дорослий самець вагою в 5 тонн відправляє в шлунок до 300 кілограмів їжі на добу. Гіганти могли б обійтися меншою кількістю, але, на жаль, 40 відсотків вмісту шлунка не засвоюється.

Жуйні - не єдині істоти, які користуються послугами мікроорганізмів, здатних зброджувати целлюлазу. До їх допомоги вдаються лінивці, великі кенгуру, валлабі, найкрасивіші африканські мавпи гвереци і їх азіатські родичі тонкотели, бегемоти, хом'ячки та інші гризуни. Помічникам надаються спеціальні виробничі площі, непропорційно великий мішковидний шлунок, як у гігантських кенгуру, або шлунок, що складається з декількох камер. У бегемотів їх 14, завдяки чому вони здатні перетравлювати траву навіть наприкінці сухого сезону, коли для більшості тварин вона стає абсолютно неїстівної.

Там, як і у жуйних, величезна кількість крихітних помічників, ті ж втрати аміаку, ті ж ферменти для перетравлення нуклеїнових кислот, подібні маніпуляції з сечовиною, то ж невдячна ставлення до своїх помічників, мільярдами відправляється на переробку. Єдина серйозна відмінність - відсутність звички повторно пережовувати з'їдену їжу.

У зебр, слонів, зайців, кроликів і свиней ферментер поміщається в кишечнику, найчастіше в сліпій кишці, але іноді є і другий бродильний чан, розташований в прямій кишці. Таке розміщення цехів з переробки целюлози позбавляє цих тварин головної переваги, яке дає величезну кількість мікроорганізмів - можливість "з'їсти" своїх благодійників. Сліпа кишка - це початкова, найширша частина товстої кишки. У неї і надходить вміст ферментера. Тут перетравлення вже практично не відбувається, і мікробний білок залишається невикористаним. У ще більшою мірою це відноситься до бродильному чану прямої кишки.

Невеликі розміри ферментерів обертаються значними харчовими втратами. У посліді цих тварин завжди багато неперетравленого волокнистого матеріалу. Колись міста російської рівнини населяли хмари галок. Птахи знаходили собі прожиток, риючись в кінському гної, який гужовий транспорт щедро розсипав по вулицях. Там завжди є що-небудь невикористане конем, у тому числі зерна вівса, упаковані в щільні, погано переварювані лусочки. Ось чому робочу коня важче прогодувати, ніж дійну корову.

Те ж саме треба сказати про свиней. Чи не здатні багаторазово пережовувати їжу, що не володіють потужними ферментерами і не мають можливості повністю утилізувати азот, вони не можуть існувати на одних грубих кормах і постійно потребують білкової добавці. Тільки бабірусса в змозі перетравлювати грубі корми. Ця дивовижна свиня володіє таким же, як у жуйних, складним шлунком, де клітковина за допомогою сімбіонтних мікроорганізмів успішно перетравлюється. У неї так багато спільного зі жуйними, що на мові народу сунди її називають "оленячої свинею".

Зайцеподібні і гризуни, чиї ферментери розташовані в кінці травного конвеєра, намагаються скоротити виникають через це втрати вельми оригінальним способом: поїдають власні фекалії, але не все підряд, а особливі, що формуються в сліпій кишці. Ці невеликі кругляки, більш м'які і світліші, ніж звичайний кал, проходять товсту кишку, не змішуючись з розташованими тут харчовими відходами.

Тварини, зігнувшись характерним рухом, підхоплюють їх з анального отвору прямо на льоту і, не розжовуючи, проковтують. Навіть у шлунку кругляки не розпадаються, а скупчуються в області його дна. Вони покриті оболонкою, і кислота шлункового соку не пригнічує роботу автономних ферментерів, тому шумування триває багато годин поспіль. Таким чином, у гризунів їжа в супроводі мікроорганізмів повторно проходить весь травний тракт, і азот реутілізіруется. До цього способу вдаються щурі та бобри. Поїдання калу дає не тільки білок, але і вітаміни.

З мікроорганізмами водять дружбу навіть птахи. Їх великі ферментери розташовуються в кінці харчового конвеєра - в сліпих кишках, яких у рослиноїдних птахів зазвичай буває дві. Допомога мікроорганізмів особливо важлива глухарям, тетеревам, рябчиком, куріпках, зимою живиться грубими кормами.

За характером споживаної їжі мешканців південноамериканських джунглів - гоацин можна було б назвати пернатими верблюдами.

Читайте також: Видобуток березового соку, час, місце збору і як добувати березовий сік, при виживанні, в екстремальних умовах та аварійних ситуаціях

 


Цікавий факт

Стрибкоподібний спазм (Saltatoric spasm) - судорожне скорочення м'язів стегон, колін, литок і спини, при яких хворий неконтрольовано смикається, підстрибує при спробі стояти.