Потребность животного организма в минеральных веществах, их поступление и выделение

Организм животных очень чувствителен к недостатку в кормах тех или иных питательных веществ. Потребность в минеральных веществах зависит от вида животного, возраста и продуктивности, физиологического состояния. Они поступают с кормом и водой. В случае их недостаточности добавляют в корм, например NaCl (соль лизунец), мел, фосфорнокислые соли. При необходимости добавляют микроэлементы (йодированную соль), Cu, Со и др. Важно соблюдать в рационе оптимальные соотношения минеральных веществ, например Ca:P = 2:1. При нарушении такого соотношения может возникнуть рахит, остеомаляция. В норме соотношение натрия, калия и кальция составляет 100:1:1,5. Минеральные вещества выделяются из организма в составе мочи, кала, в составе пота.

Натрий – поступает с кормом и водой. Всасывается в тонком отделе кишечника, самая высокая концентрация натрия обнаруживается в плазме крови (300-330 мг %); 95% выводится через почки.

Хлористый натрий – одно из наиболее распространенных соединений Na в организме. Он на 90 % определяет осмотическое давление крови. Важнейшая функция NaCl в организме – регуляция водного обмена. При недостатке NaCl в кормах происходит обезвоживание организма. Оно ведет к потере аппетита, животные становятся вялыми, облизывают окружающие предметы, у них ухудшается усвоение корма, падает продуктивность. Ионы натрия возбуждают мышцы, нужные для проведения импульсов по нервным волокнам. Натрий влияет на скорость роста организма, общий удой и жирность молока у коров. Ферментативные процессы в ядрах и митохондриях могут происходить только при наличии натрия.

Важная функция натрия установлена в последние годы – натрий и калий входят в систему активного переноса аминокислот, углеводов и других метаболитов, т.е. в состав фермента АТФ-азы, активность которого проявляется только в присутствии ионов Na⁺ и K⁺. Система эта локализована на клеточной мембране. Так называемый "натриевый насос" действует в 2 стадии – сначала в клетке происходит фосфорилирование фермента-переносчика под влиянием ионов Na⁺, а на внешней стороне вместо натрия присоединяется аминокислота, глюкоза и т.д. и проходит в клетку. При таком активном транспорте метаболитов натрий играет существенную роль.

Как недостаток, так и избыток натрия приводит к тяжелым нарушениям обмена веществ – угнетению активности ферментов. Повышенное содержание приводит к отечности, гидратации тканей, хрупкости сосудов.

Калий поступает с кормами, всасывается в кишечнике, выделяется через почки. Распределение в тканях отличается от распределения натрия.

Калий относится к числу внутриклеточных элементов, основное назначение – обеспечение внутриклеточного осмотического давления. Он активатор многих ферментов, повышает скорость аэробного, угнетает анаэробное окисление углеводов. Ионы K⁺ и Na⁺ участвуют в процессе передачи нервного возбуждения с нерва на иннервируемый орган, обеспечивают образование ацетилхолина – медиатора на нервных окончаниях. Необходим для активирования ферментов, катализирующих последние этапы синтеза белков. В кормах калия достаточно и практически животные его дефицита не имеют.

Кальций – 98 % кальция находится в костях, где он образует кристаллы гидроксилапатита [3Ca₃[PO₄]₂ х Са(ОН)₂]. Он содержится в плазме крови 10-15 мг % и клетках, часть в ионной форме, а часть в виде комплексов с белками. Важную роль в клетке выполняет кальмодулин – внутриклеточный белок-рецептор, в составе которого около 30 % аспарагиновой и глутаминовой кислот, является вторичным посредником, М.м 16790. Кальмодулин – кислый белок, изоэлектрическая точка при рН 3,9-4,3, имеет высокое сродство к Ca ⁺. В его молекуле имеется 4 связывающих Ca²⁺ центра, состоящих из 140 аминокислотных остатков.

Функция Ca²⁺: ионы кальция участвуют в образовании костной ткани; в качестве активатора ферментов при свертывании крови; Ca²⁺ понижает возбудимость отдельных участков нервной системы, снижает температуру тела, снижает действие токсинов, повышает устойчивость организма к инфекции, уменьшает гидратацию белков, устраняет вредное действие избытка К, Na, Mg, активирует АТФ-азу мышц и ряд других ферментов.

Усвоение и обмен кальция зависят от витамина D, паратгормона и кальцитонина. Витамин D индуцирует образование кальцийсвязывающего белка, обеспечивающего транспорт кальция из кишечника в кровь и в ткани – кальцитонина. Кальцитонин обеспечивает отложения кальция в костях, паратгормон вызывает его мобилизацию из костей. Обмен кальция между кровью и скелетом тесно связан с обменом углеводов (так, лимонная кислота способна образовывать с кальцием растворимые соли).

Магний – широко распространен в природе, поступает в организм с кормом и водой. Много магния в костях (0,1 %). В отличие от кальция в основном находится внутри клетки (соотношение внутриклеточного к внеклеточному 10:1). Участвует в терморегуляции, необходим для деятельности нервно-мышечного аппарата. Его недостаток вызывает заболевание – травяную тетанию (гипомагниемию). Введение солей магния в кровь ведет к сонливости (наркозу).

Магний активирует АТФ-азу мышц, его ионы входят в комплекс миозина и АТФ, а также в комплексе других ферментов, входит в комплекс ферментов, участвующих в синтезе белка. Магний участвует также в функционировании митохондрий.

У лактирующих коров гипомагнезиемия может развиваться в весенне-летний период при переводе их на кормление зеленой массой.

Железо – физиологическое значение железа велико, его содержание в организме 45 мг/ кг. Примерно 70 % входит в состав гема, участвует в процессе дыхания. Поступает с кормом, в кишечнике образуется апоферритин – комплекс железа с белком, обеспечивающий транспорт железа через мембраны. В печени определенная часть железа задерживается в составе белка ферритина, остальная идет в костный мозг и используется для синтеза гема. Железо, кроме того, содержится в гемосидерине (селезенке). Ферритин и гемосидерин играют роль депо железа в организме, в них Fe составляет 22 % от общей массы.

В плазме крови имеются белки трансферрин и гаптоглобин с гемом – железосодержащие белки.

Недостаток железа в организме приводит к анемии (малокровие). Это чаще наблюдается у поросят, что связано с низким содержанием железа в молоке маток.

Фосфор – широко распространен в природе, в организме встречается как в неорганическом так и в виде органических соединений. В костях животных 30 % золы, в т.ч. 36 % кальция, 17 % фосфора, 0,8 % магния.

Фосфор костей составляет 70-85 % от общего количества этого элемента в организме. В тканях животных содержатся фосфаты, где фосфор находится в пятивалентной степени. Фосфаты содержатся в крови, клетках, межклеточном пространстве, образуя фосфатные буферные системы, используются для образования макроэргических соединений. Роль фосфора в организме разнообразна: он является составной частью костной ткани, компонентом нуклеотидов, нуклеиновых кислот; выполняет роль простатической группы фосфопротеидов, участвует в образовании буферных систем и в построении коферментов (НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, HS-KoA и др.), макроэргических соединений (АТФ, ЦТФ, ГТФ, УТФ, креатинфосфат). Соединения фосфора являются посредниками гормональной регуляции (циклический 3',5'-АМФ), активаторами углеводов, аминокислот, продуктов распада жиров в процессе их окисления (глюкозо-6-фосфат, глицерофосфат, 3-фосфоглицериновая кислота и др.).

Обмен фосфата тесно связан с обменом кальция. Меченый фосфат (P³²), прежде всего, появляется в АТФ, в органических соединениях.

Недостаток фосфора у животных сопровождается задержкой роста, возникновением рахита, остеомаляции.

Хлор – находится в виде анионов солей натрия, калия, кальция, магния и т.д. во всех жидкостях животных. Анионы Cl^- вместе с катионами Na⁺, K⁺ поддерживают осмотическое давление плазмы и других жидкостей. Хлор свободно проходит через мембраны клеток, обеспечивает динамическое равновесие Н⁺-ионов в клетке и окружающей среде. Хлориды используются слизистой желудка для секреции соляной кислоты.

Сера – находится, как правило, в восстановленной форме (сульфидная сера) в составе аминокислот и белков. Особенно много серы в покровных тканях (белках) – шерсть, волосы, копыта, перья, рога.

Сера входит также в состав ферментов. Активированные сульфаты принимают участие в обезвреживании некоторых ядов, возникающих в кишечнике при распаде белков - индола, скатола. В результате соединения серной кислоты с ядовитыми веществами образуются нетоксичные, парные соединения, которые выводятся из организма с мочой.

У жвачных животных сера может использоваться многократно – сначала микрофлорой преджелудков, всасываться из кишечника в кровь через печень, затем выделяться в желудочно-кишечный тракт вместе с желудочным соком и обратно вовлекается в биосинтез аминокислот микрофлорой.