В норме животные обладают специальным механизмом, способным превращать те же жиры и белки в глюкозу, которая потом и используется клетками в качестве энергетического материала.
Осуществляется это превращение в печени, где имеется система ферментов, которая способна образовавшуюся при окислении жиров и белков уксусную кислоту превращать в глюкозу и обратно. Таким образом, основным источником энергии для жизнедеятельности клетки является глюкоза, которая получается в процессе пищеварения из углеводов, жиров и белков пищи. Связывающим звеном при взаимопревращении этих основных веществ клетки служит уксусная кислота (рис. 3)….В норме животные обладают специальным механизмом, способным превращать те же жиры и белки в глюкозу, которая потом и используется клетками в качестве энергетического материала.
Осуществляется это превращение в печени, где имеется система ферментов, которая способна образовавшуюся при окислении жиров и белков уксусную кислоту превращать в глюкозу и обратно. Таким образом, основным источником энергии для жизнедеятельности клетки является глюкоза, которая получается в процессе пищеварения из углеводов, жиров и белков пищи. Связывающим звеном при взаимопревращении этих основных веществ клетки служит уксусная кислота (рис. 3).
Мы уже знаем, что у жвачных животных только небольшая часть углеводов всасывается в виде глюкозы, большая же часть их сбраживается в рубце до уксусной, масляной и пропионовой кислот, которые и всасываются в кровь. Расчеты показывают, что в результате всасывания летучих жирных кислот, образующихся при брожении в рубце, животное получает от 6 до 12 тыс. ккал энергии. Общий расход ее для поддержания жизни животного, как уже указывалось ранее, составляет около 6 тыс. ккал. Это свидетельствует о том, что главным источником удовлетворения энергетических потребностей жвачных являются летчие жирные кислоты, которые включаются в энергиюпоставляющие реакции непосредственно или превращаются в глюкозу.
Следует отметить, что такой способ удовлетворения потребностей организма в энергии более эффективен, чем у животных с однокамерным желудком. Молочный скот, например, в продукты питания человека превращает 17% энергии корма, в то время как у свиней этот показатель достигает только 14%.
Наблюдательный читатель уже, наверное, обратил внимание, что для получения энергии корова тратит те же самые строительные «кирпичи», из которых построено ее тело и из которых она производит молоко. К тому же получение энергии сводится к окончательному и бесповоротному разрушению этого строительного материала.
В результате принятые с кормом углеводы, жиры и белки, сгорая в организме, в конечном итоге превращаются в углекислый газ и воду и в таком виде выбрасываются. Возникает вопрос: сколько и каких веществ кормов безвозвратно сгорает в организме, поставляя ему энергию, и куда эта энергия расходуется? Оказывается, корова выделяет с молоком только 25—30% принятой с кормом энергии. Остальные 2/3 энергии корма расходуются животным на собственные нужды, главным образом для поддержания жизни. Чтобы не усложнять понятия «поддержание жизни», укажем здесь на одну сторону этого процесса.
Организм любого животного для своего существования вынужден постоянно обновлять все ткани, клетки и даже молекулы. По этой причине в организме животного постоянно протекают процессы одновременного распада и синтеза новых веществ. Как уже отмечалось выше, ферментативные реакции разрушения веществ не требуют больших энергетических затрат. Синтез же новых соединений, в противоположность разрушению, является делом сложным и требует больших затрат энергии. Подсчитано, например, что для образования одной калории прироста живой массы или молока требуется почти в три раза больше энергии корма, чем для получения такого же количества энергии из этих продуктов. Около 50% всей усвоенной энергии кормов организм коровы тратит на образование тепла, суточного количества которого хватило бы, чтобы нагреть до кипения 150 л воды.
Теплота выделяется с выдыхаемыми животным газами и водяными парами, в виде инфракрасного излучения и с молоком. Это обстоятельство позволяет не отапливать помещение, где содержатся коровы — эту функцию выполняют сами животные. В большинстве случаев вместо подогрева из коровников приходится удалять излишнее тепло.
Приходится охлаждать и молоко, для чего молочнотоварные фермы оборудуются дорогостоящими холодильными машинами различных конструкций. При этом отнимаемая у молока теплота, как правило, просто «выбрасывается». Между тем она может приносить значительную пользу. Например, способ использования тепла молока предложил английский фермер Бен Дафози, о котором сообщил журнал «Фармерз Уикли». На его ферме две емкости для хранения молока соединены с теплообменником, который, охлаждая молоко, одновременно нагревает воду. Нагретая таким образом до 50—60.°С вода используется для мойки посуды и других хозяйственных нужд. Затраты на сооружение установки окупились за 2 года. По сообщению жур-нала, экономия электроэнергии при этом достигает 800 фунтов стерлингов в год.
Помимо затрат на теплопродукцию животные тратят около 5% энергии кормов на передвижение, 10% энергии составляют естественные отходы, 15—18% ее идет на рост и развитие организма. Короче говоря, в процессе перемещения белков, жиров и углеводов из листьев растений в тело животного, а затем на стол к человеку происходят грандиозные потери. До 90% белков, потребляемых коровой с растительным кормом, расходуется ею на собственные нужды. Другими словами, коэффициент полезного действия домашних животных как биоустройств, преобразующих корма в молоко, чрезвычайно низок и не превышает 10-15%.
Таким образом, большинство белков, углеводов и жиров, поступивших в кровь из желудочно-кишеч¬ного тракта, корова тратит на энергию и ремонт собственного организма, и только незначительная часть этих веществ используется для образования молока. Все эти чудесные превращения веществ происходят в крошечных ячейках живого — клетках.
Для синтеза какого-то количества вещества в клетке расходуется энергии значительно больше, чем она может получить при окислении такого же количества этого вещества. Именно поэтому для поддержания жизнедеятельности организма даже в условиях покоя, т. е. еще до включения его в активную работу, ему постоянно требуется приток свежей энергии.
Теперь мы знаем, что все системы организма животных, синтезирующие новые вещества, являются потребителями энергии и в этом смысле они отличаются от систем, разрушающих эти вещества. Если основным принципом работы биохимических энергиюпроизво-дящих систем является окисление субстратов, то процессы биосинтеза основаны, как правило, на восстановлении веществ. Другими словами, реакции биосинтеза протекают в направлении, обратном реакциям разрушения.
Интересно, что один и тот же фермент в пробирке может катализировать как прямую, так и обратную реакцию. Однако в условиях живой клетки реакции в основном протекают только в одном направлении. Достигается это специальными механизмами.
Вообще-то животную клетку можно себе представить как высокоорганизованное промышленное предприятие, где есть свое сырье, топливо и котельная, транспортные средства, сборочный конвейер, управленческий аппарат и, наконец, склады готовой продукции. Сырьем для этого предприятия служат аминокислоты, сахара и органические кислоты, поступающие в кровь из желудочно-кишечного тракта и приносимые ею в клетку. Топливом, обеспечивающим получение энергии для работы всех механизмов клетки и обогрева тела животного, служит глюкоза. В качестве котельной используется биологическое окисление. Кровь, межклеточная и внутриклеточная жидкости являются транспортными средствами клетки, обеспечивающими поступление сырья, горючего и удаление отходов. Поступившее в клетку сырье обрабатывается и на сборочном конвейере — системе биосинтеза, из него строятся необходимые для организма вещества, которые могут складироваться и создавать некоторый запас.
Клетка очень оперативно реагирует на изменение потребностей организма. Все это результат четкой работы управленческого аппарата, постоянно следящего за темпом производства на разных участках. Регуляция работы клетки осуществляется автоматически. При этом автоматизация управления работы клетки устроена весьма просто. Одним из основных принципов автоматического управления является регуляция скоростей протекаемых в клетке реакций и изменение лх направления, осуществляемые самой клеткой. Достигается это изменением соотношения сырья и готовой продукции, находящихся одновременно в клетке, кислотности среды, где протекает реакция, и использованием веществ, активирующих или тормозящих ферментативные реакции.
Тело животного состоит из огромного количества саморегулирующихся клеток, деятельность которых весьма узко специализирована.
Объединение таких специализированных клеток образует взаимозависимые органы и части тела. Выживание клетки — отнюдь не конечная цель ее существования. Весь смысл ее существования скорее заключается в выживании всего организма. Следовательно, животное должно обладать какими-то средствами для объединения и координирования деятельности всех клеток организма, чтобы они могли одинаково и общими усилиями отвечать на изменения условий, в которые попадает животное. Одна группа клеток при этом должна усилить или уменьшить выделение слюны и пищеварительных ферментов, другая — обеспечить передвижение животного, третья — усилить синтез или распад каких-то веществ. Контроль за выполнением клетками всех работ осуществляется нервной системой. От головного и спинного мозга ко всем органам отходят нервы, по которым и поступают необходимые команды.
Наряду с этим огромное количество клеточных функций регулируется с помощью специальных химических веществ, вырабатываемых другими клетками, собранными в небольшие эндокринные железы. В ответ на какое-либо раздражение эти вещества попадают в кровь и разносятся ею по всему организму, где и сообщают воспринимающим клеткам-мишеням специальные указания. Это — гормоны. В крови животных одновременно циркулирует около пятидесяти различных гормонов. Зачастую физиологическая деятельность каждого из них многообразна, хотя с точки зрения биохимика каждый гормон регулирует какую-то одну химическую реакцию. Например, свои функции по регуляции полового созревания, беременности, родов и лактации половые гормоны осуществляют, влияя на немногие биохимические реакции переноса водорода при окислении органических веществ в клетке.
Таким образом, жизнь животного, в том числе и коровы, есть не что иное, как результат деятельности огромного числа специализированных саморегулирующихся клеток, объединенных нейрогуморальной системой в единое целое с целью обеспечения потребностей в энергии и строительном материале каждой из них и организма в целом.
