动物生理学__第六章_消化PPT课件.ppt
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1、第六章 消 化, 消化的意义 饲料在消化管中的变化,消化管平滑肌的特性,神经、体液调控。 口腔消化 采食、饮水、咀嚼和吞咽,睡液的性状、组成和作用,唾液分泌及其调节,单胃、反刍动物唾液腺活动的特征。 单胃消化 胃液的性状、组成和作用,胃液的分泌及其调节,胃的运动及排空,单胃的消化特点。, 复胃消化 前胃运动及其调节,反刍及其机理,食管沟反射,瘤胃及网胃内的消化与代谢,瓣胃消化,皱胃消化。 小肠消化 胰液的性状、组成及作用,胰液分泌及其调节;胆汁的性状、组成和作用,胆汁的分泌、输出及其调节;肠液的性状、组成和作用,肠液分泌的调节。小肠运动,小肠内消化的综合过程。 大肠消化 大肠的分泌机能,微生物
2、的消化作用,肉食、草食及猪大肠内的消化特征,大肠运动及其作用,粪便形成和排粪,饲料通过消化道的速度。, 吸 收 吸收机理各种营养分(挥发性脂肪酸、脂肪、蛋白质、盐类和水分)的吸收。 消化机能的整体性 各消化器管和消化过程间的联系。食物中枢,摄食的调节。营养物质在消化管与循环血液之间的交换。,第一节 概述, 消化的意义 动物在生命活动中,必须经常从外界环境摄取营养物,作为机体活动和组织生长的物质和能量来源。畜禽吃的饲料含有各种营养物质,包括蛋白质、糖类、脂肪、水、无机盐和微量元素等,其中蛋白质、糖类、脂肪都是结构复杂的大分子物质,不能直接为畜禽机体吸收利用,必须经过消化管内加工,转变为结构简单的
3、可溶性小分子物质,如小肽、氨基酸、葡萄糖、甘油、脂肪酸、挥发性脂肪酸等才能被消化管吸收后供机体利用。,1. 概 念 消化:将食物中的各种营养物质转变为能被动物吸收和利用状态的生理生化活动。 2. 消化方式 物理性消化 肌肉活动,颗粒变小,分子未变,为进一步消化创造条件; 化学性消化 酶:动物消化腺分泌; 微生物消化 共生微生物 ,纤维素草食动物。, 消化方式之间的关 系 相互联系、共同作用的,又有明显的阶段性,即在消化管的某一部位和消化的某一阶段某种消化方式居于主导地位。 3. 消化的个体发育 大分子蛋白的吸收和免疫性的传递 各种动物出生后获得免疫性来源有两个:第一,靠出生前经胎盘从母体获得免
4、疫抗体-球蛋白(人和兔);第二,靠吃初乳获得免疫抗体(猪、马和反刍动物)。新生动物吸收大分子蛋白的内吞机制:(如图), 消化酶与胃肠道运动 仔猪刚出生时唾液淀粉酶活力很低,自一周起逐步增高;胃酸分泌则较迟,约2周龄时盐酸产生增加。胰腺的蛋白分解酶总活性约增加20倍,淀粉酶约增加30倍,脂肪酶约增加3倍。肠腺已能旺盛地分泌肠液,淀粉酶活性约在l周龄时即从高峰下降,蔗糖酶和麦芽糖酶活性初生时很低,利用蔗糖或淀粉的能力很差。 仔畜刚出生后有连续而微弱的胃运动,没有静止期;随后,运动期逐渐缩短,静止期逐渐延长。胃排空速度快,随后逐渐变慢,采食植物性饲料后,其排空时间显著增加。吸收机能随年龄而变化,尤其
5、是刚出生和断乳时变化最大。刚出生时肠细胞膜因吸附初乳抗体而影响转运其他营养分的能力。, 微生物消化 新生动物的胃肠道内基本上不存在微生物,出生后不久,形成具有特征性的微生物群落。乳酸菌是哺乳期胃肠道内的优势菌系,对外来有害细菌起抑制性作用。转食植物性饲料后,微生物的优势菌系发生变化,主要分布于大肠和反刍动物的前胃内。微生物的代谢产物如挥发性脂肪酸等可刺激胃肠道,促使前胃和大肠的发育。在养分利用方面,微生物与草食动物之间相互供给,构成了共生关系。,4. 消化道平滑肌的特性 消化道平滑肌的一般特性 兴奋性较低,收缩缓慢。 对电刺激不敏感,但对化学、机械和温度刺激敏感。例如:Ach稀释一亿倍还能使离
6、体小肠收缩加强,NE(Adr)在千万分之一浓度,就能使其停止收缩。 较大的延展性。 持续的收缩或紧张性。 能长期维持一定的张力的能力,长期保持收缩使胃、肠保持一定的形状和位置。, 自律性收缩。 平滑肌离体后保持在温暖而通氧气的生理盐水中仍能自律性收缩。 肌肉收缩受神经和体液因素的影响: 刺激副交感神经使肌肉收缩的频率和强度也增加;刺激交感神经一般可抑制肌肉收缩活动。 促胃液素使肌肉收缩增加;促胰液素则起抑制作用。,5. 胃肠道机能的调节 神经调节 胃肠机能受植物性神经系统和胃肠壁内在神经丛的控制。 迷走神经(副交感神经)神经递质是乙酰胆碱,兴奋胃肠道的运动和分泌机能。 交感神经纤维末端释放去甲
7、肾上腺素,抑制胃肠运动和分泌机能。通常副交感系统的作用是主要的。(如图),肠壁的神经支配及对内在神经丛活动的影响示意图, 体液调节 除了全身性作用的激素(如生长激素促进消化系统生长发育、甲状腺素促进消化液分泌,加速营养物质的吸收)以外,主要是胃肠激素。胃肠道粘膜存在多种内分泌细胞,产生肽类激素或活性胺的能力,统称APUD细胞,它们分泌的激素总称胃肠激素。因此,胃肠道是体内最大的内分泌器官。大多数胃肠激素主要作用于邻近部位,也能通过血液循环途径起远距离效应。,胃肠道激素按其生理作用可分为两大类: 第一类:有促胃液素和缩胆囊素,生理作用是刺激胃酸和酶的分泌、胃肠道运动以及胰腺和胃肠粘膜的生长。 第
8、二类:包括促胰液素、血管活性肠肽、抑胃肽和胰高血糖素,生理作用是抑制胃酸分泌、刺激胰液及其HCO3-分泌;刺激胆汁、肠液分泌。, 口腔消化 1. 采食方式 主要的采食器官是唇、舌、齿、喙(鸟类),并配合颌部和头部肌肉的运动。 2. 采食的调节 短期性调节 采食中枢 由摄食中枢和饱中枢两部分组成; 摄食中枢位于下丘脑左右两侧的外侧区,呈弥散性,刺激这个中枢可使引起动物食欲;,饱中枢位于下丘脑左右两侧的腹内侧区,刺激这个中枢可使动物停止采食,破坏则出现暴食,引起肥胖。 反射调节 动物通过视觉、嗅觉、味觉等接受外界环境的刺激,兴奋或抑制采食神经中枢的活动状况。 血糖是单胃动物采食的短期调节的主要体液
9、因素,血糖升高或降低,引起采食减少和增加;而VFA则是反射性调节反刍动物采食的主要体液因素,VFA过高抑制采食。, 长期性调节 体脂是关键因素,可能与胰岛素有较密切关系: 脂肪细胞的胰岛素受体:当脂肪细胞充满脂肪时,对胰岛素的生脂作用变得不敏感,使血脂浓度升高,肥胖动物容易发生饱感觉,防止继续储积体脂; 胰岛素与生长激素的比率:动物吸收能量不足(导致血糖降低),则胰岛素(分泌减少)与生长激素的比率下降,促使采食增加。 目前新发现的瘦素(Leptin)主要引起胰岛素的释放减少,从而参与体内血糖的调节,使体内血糖升高,脂肪合成增加,血脂升高,从而抑制采食。,3. 唾液及其作用 唾液是3对主要唾液腺
10、(腮腺、颌下腺、舌下腺)和口腔粘膜中许多小腺体所分泌的混合物。 唾液的性质和成分 唾液是无色透明略带粘性的液体,呈弱碱性,平均pH值:猪7.32,狗和马7.56,反刍动物8.2。 唾液由水(约98.599.4)、无机物和有机物组成,无机物:主要有钾、钠、钙的氯化物、磷酸盐和碳酸氢盐等,有机物:粘蛋白、-淀粉酶(猪和鼠)和脂肪分解酶(哺乳期的幼畜)。肉食动物、牛、羊和马的唾液不含淀粉酶。,唾液的生成 唾液的生成:唾液腺的腺细胞分泌原液和原液的无机盐离子在细导管内交换。 原液含有钾、氯化物和碳酸氢盐,其中K+、C1-来自血液,HCO3-来自腺细胞的代谢。原液通过细导管流向排泄管时,与细导管周围的毛
11、细血管内血流进行交换,同时管壁细胞也具有分泌机能,K+从原液被重吸收,而Na+则由血液透入原液;尿素从血液扩散入原液,碘主动分泌到原液,最终生成唾液。(如图), 唾液的生理机能 润湿口腔和饲料,便于咀嚼和吞咽。 溶解食物某些物质,引起味觉。 唾液冲淡、中和或洗去有害物质,其溶菌素有杀菌作用。 唾液淀粉酶分解淀粉为麦芽糖。 哺乳期幼畜的唾液含有脂肪酶,分解乳脂产生游离脂肪酸。 反刍动物唾液含有大量碳酸氢盐和磷酸盐等缓冲物质,中和瘤胃微生物发酵产生的有机酸,维持瘤胃内适宜的酸碱度。, 反刍动物有大量尿素经唾液进入瘤胃,参与机体的尿素再循环,以减少氮的损失。 某些动物在高温情况下分泌大量稀薄唾液,唾
12、液中水分蒸发有助于散热(如水牛、狗)。 唾液分泌的调节 唾液分泌的初级中枢在延髓,高级中枢分布于下丘脑和大脑皮层等部位,支配唾液腺的有交感和副交感神经,其中以副交感为主;交感和副交感神经均可引起唾液分泌增加,前者引起分泌的唾液含有机成分较多、无机成分较少,而后者引起分泌的唾液含有机成分较少、无机成分较多。 食物对口腔的机械、化学、温度等刺激引起的非条件反射性分泌,食物的形状、颜色、气味以及采食的环境等各种信号,形成条件反射性调节。,4. 咀嚼和吞咽 咀 嚼 是指在咀嚼肌的收缩和舌、颊的配合动作下,食物被牙齿压碎、磨碎和混合唾液的过程,它是消化过程的第一步。咀嚼对食物进一步消化有重要意义: 碎裂
13、粗大食物,破坏植物细胞的纤维素壁,暴露其内容物,增加消化液作用的表面积。 易于饲料咬碎后与唾液混和,有利于形成食团便于吞咽。 反射性引起消化腺分泌和胃肠道运动,为消化作好准备。, 吞 咽 是由多种肌肉参与的复杂反射动作,在舌、咽、喉、食管及贲门的共同作用下,食团由口腔经食管进入胃内的过程。吞咽中枢位于延髓的呼吸中枢前缘,反射的神经冲动由分布于咽、喉头及食管的舌咽神经、喉前神经和三叉神经传入;传出神经是迷走神经、舌下神经和三叉神经,支配舌、咽及食管有关肌肉。迷走神经还支配贲门,引起贲门舒张开放。吞咽中枢兴奋时抑制呼吸中枢,所以吞咽时呼吸暂时停止,以防止食物误入气管。,动物吞咽模式图, 单胃消化
14、1. 胃液分泌 胃粘膜分区,2. 胃液及其分泌 胃液是胃粘膜各腺体所分泌的混合液,为无色透明、含胃蛋白酶、粘蛋白和电解质的酸性液体、胃液的酸性由盐酸决定,PH一般为0.5l.5。高分泌率时,常为强酸性和水样液体,饥饿时则较粘稠而酸性较低。胃内主要进行糖类和蛋白质的初步分解(多糖单糖,蛋白质月示和胨),脂肪乳化但分解量很少。 盐 酸 盐酸由壁细胞分泌,一部分与粘液中的有机物结合称为结合酸,未被结合部分称为游离酸;胃液的pH主要决定于游离酸。, 盐酸在胃内消化中的作用: . 提供激活胃蛋白酶原所需要的酸性环境; . 使蛋白质膨胀变性,易被胃蛋白酶消化; . 有一定杀菌作用; . 盐酸进入小肠后,促
15、进胰液、胆汁分泌和胆囊收缩。 盐酸分泌的基本过程 首先,壁细胞中:CO2+H2O(碳酸酐酶)H2CO3(解离)H+HCO3-,同时H2O(解离)H+OH-,水产生的OH-与CO2产生的H+再结合成水,防止细胞内PH升高,水产生H+的进入胃中。其次,CO2产生的HCO3-与血浆中Cl-交换,Cl-进入细胞接着进入胃中。最后,进入胃中的H+Cl-HCl。(如图所示),盐酸分泌的基本过程, 胃液分泌的调节 胃液分泌受神经和体液调节。胃液分泌可分为头期、胃期和肠期三个阶段。 促进分泌主要与G细胞释放的促胃泌素有关,抑制分泌的主要与促胰液素和缩胆囊素有关。 头 期 头期的分泌由采食时看到、嗅到和尝到食物
16、所引起,可用“假饲”实验证明,它完全是迷走神经的作用,切断两侧迷走神经后再进行假饲试验,就不再发生胃液分泌。 迷走神经和肌内神经丛的胆碱能纤维直接刺激壁细胞分泌HCl,迷走神经还可引起幽门腺区G细胞释放促胃泌素。, 胃 期 食物进入胃内以后: 、 食物的硬度和容积刺激胃底、胃体部的感受器,通过局部和壁内神经丛的迷走神经反射释放乙酰胆碱引起胃液分泌。 、食物扩张刺激胃幽门部,再通过壁内神经丛作用于G细胞,引起促胃液素释放。 、食物的化学成分(蛋白质的分解产物)直接刺激G细胞,引起促胃液素的分泌。, 肠 期 胃内食糜进入小肠后,肠期胃液分泌量不多仅占1/10。 、 十二指肠粘液含有较多的促胃液素,
17、是肠期胃液分泌的重要体液因素之一。 、 肠泌酸素:小肠产生的可刺激胃酸分泌的物质。, 胃液分泌的抑制因素 主要是进入小肠的盐酸、脂肪和高渗溶液等。 、 盐酸可能作用于小肠粘膜,引起促胰液素分泌,促胰液素对促胃液素的泌酸作用具有显著的抑制效应。 、 脂肪及其分解产物对胃液分泌的抑制作用,可能有促胰液素、缩胆囊素、抑胃肽、血管活性肠肽等参与。 、 高渗溶液对胃液分泌的抑制作用也与小肠粘膜释放的若干种抑制性激素有关。, 胃的运动 胃壁的平滑肌,按其纤维的排列方向分为纵行、环行和斜行三层。这些肌肉的收缩形成胃的运动。 胃运动的主要机能: 、 容纳一次进食的大量食物; 、 将食物分裂成较小颗粒,与胃液混
18、和形成食糜,并开始消化; 、推送胃内容物排入十二指肠。 容受性舒张:当咀嚼和吞咽食物时,反射性地通过迷走神经引起胃底和胃体部的肌肉舒张,这一反应称为容受性舒张。, 胃的消化性运动 、全胃性收缩:以平滑肌长久地缩短为特征的紧张性收缩。全胃性收缩缓慢而有力,增高胃内压力,压迫食物向幽门部移动,使食物紧贴胃壁,易与胃液混合。 、 蠕动:是舒张与收缩交替进行的运动,在胃的慢电波频率处发生,从贲门部开始,向幽门方向呈波浪式推进并逐渐加强。蠕动既使胃内容物充分混合,又使胃内容物向幽门部移行,并通过幽门进入十二指肠。(如图), 胃的排空 食物在胃内与消化液混和成食糜,开始部分消化,随着胃的运动,食糜分批地由
19、胃移送入肠,这一过程称为排空。 肉食动物比较迅,而猪和马的排空比较缓慢。饮料立即进入小肠;流体和粥状食物在食后几分钟就很快离开胃;粗糙和较硬的食物在胃内的滞留时间较长。 胃运动的调节 胃运动中枢位于延髓迷走核,乙酰胆碱和促胃液素能增强胃的收缩力,而去甲肾上腺素降低胃的收缩力。,. 神经调节 食糜由胃分批地进入小肠,取决于幽门括约肌、胃和十二指肠肌的运动和食糜状况。胃的消化性运动,促使胃的排空,酸性食糜通过胃肠反射抑制胃的运动,增强括约肌收缩,减慢胃的排空。 体液调节 酸性、高渗(张)的小肠食糜以及其中的脂肪或脂肪酸与小肠粘膜作用,可释放促胰液素、促胰酶素和抑胃肽等激素,抑制胃运动和胃排空。(如
20、图),神经和激素对胃排空的的抑制作用示意图, 呕 吐 呕吐是一种保护性反射动作,呕吐中枢位于延髓外侧网状结构的背侧缘,刺激呕吐中枢的传入冲动来自消化道。肉食动物或杂食动物易于发生呕吐,而草食动物和啮齿动物很少呕吐。 复胃消化 反刍动物具有庞大的复胃。复胃的前三室瘤胃、网胃和瓣胃合称前胃。前胃的粘膜没有胃腺,只有复胃的第四室皱胃能分泌胃液。复胃消化与单胃消化的区别主要在前胃,除了特有的反刍、食管沟反射和瘤胃运动外,主要是前胃内进行微生物消化。,1. 瘤胃和网胃的消化 瘤胃内容物含水量为8494,内容物的上方积聚气体,内容物上层多为粗料,而下面为流体。瘤胃内能消化7085的可消化干物质和50粗纤维
21、,产生挥发性脂肪酸(VFA)、CO2、NH3以及合成蛋白质和B族维生素,瘤胃(包括网胃)占有特别重要的位置。 瘤胃内微生物的生存条件 食物、水份相对稳定,供给微生物营养物质; 节律性搅和(节律性瘤胃运动将内容物搅和); 等渗(渗透压维持于接近血液的水平);, 瘤胃内温度39-41; PH 5.5-7.5,发酵产生的酸被唾液HCO3-中和; 内溶物高度乏氧。 瘤胃微生物及其作用 (如图), 瘤胃内的消化代谢过程 糖类的分解和利用 . 纤维素主要靠瘤胃微生物的纤维素分解酶作用,主要产生乙酸(70%)、丙酸(20%)、丁酸(10%)等挥发性脂肪酸和少量较高级的脂肪酸。如图: . 可溶性糖类低级脂肪酸
22、+CH4+CO2; 单、双糖微生物糖元葡萄糖 乙酸和丁酸是泌乳期反刍动物乳脂合成的主要原料,吸收入血液的葡萄糖也用来合成牛乳。, 瘤胃内蛋白质分解和氨的产生、利用 . 蛋白质的分解生成氨 进入瘤胃的饲料蛋白质,约有3050末被分解而排入后段消化道,其余5070在瘤胃内被微生物蛋白酶分解为肽、氨基酸。饲料中的非蛋白质含氮物,如尿素、铵盐、酰胺等被微生物分解后产生氨。一部分氨被微生物利用,另一部分则被瘤胃壁代谢和吸收,其余则进入瓣胃。将饲料蛋白质用甲醛溶液或加热法进行预处理后饲喂牛、羊,可以保护蛋白质,避免瘤胃微生物的分解,提高日粮蛋白质的利用效率。(如图),. 瘤胃内微生物对氨的利用 碳链:VF
23、A和CO2、能量:糖 NH3 氨基酸 蛋白质 瘤胃微生物(主要是细菌)能直接利用氨基酸合成蛋白质或先利用氨合成氨基酸后,再转变成微生物蛋白质。利用氨合成氨基酸,需要碳链和能量。糖、VFA和CO2都是碳链的来源,糖是能量的主要供给者;瘤胃合成微生物蛋白过程中,氮代谢和糖代谢是密切相互联系的。 因此,畜牧生产中,尿素可用来代替日粮中约30的蛋白质,,在瘤胃脲酶作用下:尿素NH3 氨基酸 蛋白质,但是尿素产生氨的速度约为微生物利用速度的4倍,因此,必须控制尿素的分解速度,以免瘤胃内氨储积过多发生氨中毒和提高尿素利用效率。 通常通过抑制脲酶活性、制成胶凝淀粉尿素或尿素衍生物的方法使释放氨的速度延缓;另
24、外日粮中供给易消化糖类,使微生物能利用更多的氨合成蛋白质也是一种有效手段。,. 尿素再循环 尿素再循环:瘤胃内的氨除了被微生物利用外,其余一部分被吸收运送至肝脏,在肝内经鸟氨酸循环合成尿素。内源性尿素一部分经血液分泌于唾液内,随唾液重新进入瘤胃,另一部分通过瘤胃上皮扩散到瘤胃内,其余随尿排泄。进入瘤胃的尿素,又可被微生物利用。(如图) 脂肪的分解 甘油 丙酮酸 甘油三酯 脂肪酸分解或者氢化为饱和脂肪酸, 维生素合成 瘤胃微生物能合成某些B族维生素(包括硫胺素、核黄素、生物素、吡哆醇、泛酸和维生素B12)及维生素K。在一般情况下,即使日粮中缺乏这类维生素,也不影响反刍动物的健康。对成年反刍动物,
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