TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NANG LUONG P1

Đồng hóa là quá trình hấp thu các chất dinh dưỡng từ môi trường ngoài qua ống tiêu hóa, rồi chuyển nó thành những chất xây dựng cơ thể Dị hóa là quá trình phân giải những chất dinh dưỡng

Chương 5

TRAO ĐỔI CHẤT

VÀ NĂNG LƯƠNG (P1)

(Physiology in metabolism and energetics )

Dr Võ Văn Toàn- Quynhon University

NỘI DUNG CHƯƠNG 5

I Đại cương về về trao đổi chất và năng lương

II/ Trao đổi chất

2.1 Phương pháp nghiên cứu

2.2 Trao đổi Protit

2.3 Trao đổi Gluxit

2.4 Trao đổi Lipit

2.5 Trao đổi nước và muối khoáng

2.6 Vitamin

III/ Trao đổi năng lượng

3.1 Phương pháp đo nhiệt lượng

3.2 Trao đổi cơ sở

3.3 Trao đổi năng lượng khi đói

3.4 Trao đổi năng lượng khi ăn

3.5 Trao đổi năng lượng khi cơ hoạt động

IV/ Thân nhiệt và điều hòa thân nhiệt

V/ Khẩu phần thức ăn cho vật nuôi

I/ ĐẠI CƯƠNG VỀ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

bản của sự sống Trao đổi chất là một quá trình chuyển hóa vật chất để cơ thể tự đổi mới Nó gồm hai quá trình đồng hóa và dị hóa

Đồng hóa là quá trình hấp thu các chất dinh dưỡng từ môi trường ngoài qua ống tiêu hóa, rồi chuyển nó thành những chất xây dựng cơ thể

Dị hóa là quá trình phân giải những chất dinh dưỡng, để tạo ra năng lượng và các sản phẩm cặn

bã Năng lượng này giúp cho cơ thể hoạt động, các chất cặn bã được thải ra môi trường

I/ ĐẠI CƯƠNG VỀ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG (tt)

song song và thường xuyên, đây hai mặt mâu thuẩn nhưng thống nhất với nhau trong cơ thể, thúc đẩy lẫn nhau, đồng hóa tốt thì dị hóa tốt

Theo quy luật sinh học, ở cơ thể đang lớn thì đồng hóa lớn hơn dị hóa, ở cơ thể trưởng thành cân bằng nhau và ở cơ thể già dị hóa lớn hơn đồng hóa

Song song với quá trình trao đổi chất có quá trình trao đổi năng lượng

I/ ĐẠI CƯƠNG VỀ TRAO ĐỔI CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG (tt)

lượng từ dạng này sang dạng khác xảy ra bên trong

cơ thể Năng lượng trong các hợp chất hữu cơ ở dạng hóa năng được biến đổi thành nhiệt năng, công năng và điện năng thông qua ATP

C6H12O6+ 6O2 6CO2+ 6H2O + 678Kcal (ATP)

Năng lượng ATP tạo ra sẽ biến đổi thành các dạng nhiệt năng (thân nhiệt), công năng (hoạt động cơ) và điện năng (dẫn truyền thần kinh)…

II/ TRAO ĐỔI CHẤT

2.1.Phương pháp nghiên cứu:

-Phương pháp nghiên cứu được sử dụng sớm nhất là cho vật nuôi ăn một lượng thức ăn nhất định, sau đó phân tích chất bài tiết (phân, nước tiểu) để biết quá trình chuyển hóa các chất

-Phương pháp tạo lổ rò mạch quản: Dùng một ống kim loại cố định vào mạch quản ra và vào của một cơ quan nào đó, lấy máu phân tích để xác định trao đổi chất

- Phương pháp tiêm: Tiêm chất kiểm tra vào động mạch của cơ quan nào đó rồi lấy máu tĩnh mạch phân tích trao đổi chất

2.1.Phương pháp nghiên cứu (tt)

-Phương pháp trực tiếp: Có thể cắt tổ chức tươi thành phiến mỏng, cho vào chất kiểm tra và đặt trong môi trường có nhiệt độ và độ ẩm nhất định Sau ít giờ phân tích phản ứng của tổ chức đó

và xác định được quá trình chuyển hóa các chất

-Phương pháp nguyên tử đánh dấu: Dùng một số chất có chứa các chất đồng vị phóng xạ đưa vào cơ thể vật nuôi, sau đó phân tích tình hình phân bố và khả năng tồn tại của các chất này trong các mô để xác định quá trình chuyển hóa của các chất nghiên cứu

II/ TRAO ĐỔI CHẤT (tt)

2.2 Trao đổi protit

2.2.1 Chức năng sinh lý của protit

+Protit là thành phần quan trọng nhất của mọi cơ thể sống “Sống là phương thức tồn tại của các phân tử protit” (Ph Ănghen)

+Protit tham gia cấu tạo tế bào, mô và cơ thể +Protit tham gia cấu tạo enzym, hormon, Hb, kháng thể, các chất kích thích sinh học…nên protit tham gia nhiều chức năng của cơ thể như xúc tác, điều hòa, vận chuyển, bảo vệ…

Ba ví dụ về chức năng

sinh lý của Protit

+ Hầu hết các phản ứng

hóa học trong cơ thể sống

đều được xúc tác bởi

enzyme

+ Một số loại Pr vận

chuyển các chất trong cơ

thể (oxy, ion…)

+Thông tin vận chuyển

như các loại hoocmon…

Alcohol dehydrogenase oxy hóa alcohol thành aldehyde hoặc xeton

Hemoglobin vận chuyển oxy

Inzulin kiểm soát

số lượng đường trong máu

Chức năng sinh lý protit

+Protit tham gia cấu trúc các sợi cơ (actin và myozin) Do đó, nó đóng vai trò trong sự vận động của cơ thể

+Protit có thể chuyển thành Gluxit và Lipit, nhưng không có quá trình ngược lại

+Protit có thể bị oxy hóa để tạo năng lượng (1g Pr= 4,1Kcal)

+Protit phổ biến nhất là anbumin và globulin Chúng là nguồn cung cấp protit cho mô bào và đóng vai trò tạo áp suất thẩm thấu thể keo của máu

2.2 Trao đổi protit (tt)

2.2.2 Chức năng sinh lý axit amin

+Axit amin thường chứa 1 nhóm amin

khác nhau tùy mạch bên (gốc R)

-NH3+ C

R

H

+Hiện nay, người ta phát hiện ra 20 loại a.a+Nhiều axit amin liên kết với nhau thành phân tử Protit (qua liên kết peptit) Các phân tử protit khác nhau bởi thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các a.a Do đó, chỉ với 20 loại a.a nhưng

có thể tạo ra rất nhiều loại protit khác nhau

Ví dụ, trong cơ thể động vật có khoảng 5 triệu loại protit

+Cơ thể vật nuôi chỉ hấp thu a.a rồi sau đó tổng hợp thành protit đặc trưng cho mình Nếu đưa protit lạ thẳng vào máu sẽ trở thành một kháng nguyên và gây nguy hiểm cho cơ thể

Glutamine (Q)

Asparagine (N)

Tryptophan (W) Phenylalanine (F)

Cysteine (C)

Proline (P)

Leucine (L) Isoleucine (I)

Valine (V) Alanine (A)

Histidine (H) Lysine (K)

Tyrosine (Y)

Arginine (R)

White: Hydrophobic, Green: Hydrophilic, Red: Acidic, Blue: Basic

20 loại axit amin

+Do sự tương tác giữa các protit không giống nhau (gọi là bất đồng sinh học) mà mô loài này ghép sang loài khác thường không sống được

+Về mặt dinh dưỡng, người ta phân biệt 2 loại a.a khác nhau:

không thể tự tổng hợp được, phải nhất thiết lấy từ thức ăn

Đó là các a.a: Arginin, Histidin, Lơxin, izolơxin, lyzin, Metionin, Phenyl alanin, Treonin, Tryptophan và Valin (gia cầm thêm Glyxin và glutamat)

- A.a có thể thay thế: Là những a.a mà cơ thể có thể

tự tổng hợp được ở gan Đó là các a.a: Alanin, asparagin, Xystin, Xystein, glutamat, glutamin, glyxin, prolin, Serin

và Tyrozin (10)

+Thức ăn protit động vật (thịt, sữa, trứng) chứa đủ các a.a không thay thế, nên có giá trị dinh dưỡng cao Trừ lòng trắng trứng và keo thịt đông thiếu Tryptophan và Tyrozin

+Thức ăn thực vật thường thiếu các a.a không thay thế Ví dụ, hạt ngô không có tryptophan và lyzin Bột mỳ rất ít lyzin…Do đó cần phải phối hợp nhiều loại thức ăn

+Tỷ lệ tiêu hóa, hấp thu protit ở các loại thức

ăn cũng khác nhau: Protit động vật có thể tiêu hóa hấp thu đến 95%, protit thực vật từ 60-70%

+Mỗi a.a đều có chức năng sinh lý nhất định

+Tryptophan, lyzin, tyrozin, acginin, systein, cần cho sự phát triển của lông, mỏ và sừng

+Lyzin cần cho sự sinh trưởng và duy trì sự cân bằng protit

+Glyxin được sử dụng để tạo thành các tổ chức keo và tạo protoporphirin của Hb hồng cầu

+Valin cần cho sự hoạt động của hệ thần kinh+Lơxin cần cho sự tổng hợp protit huyết tương và mô bào

+Metionin tăng cường chức năng bảo vệ của gan

+Đối với động vật nhai lại, protein do vi sinh vật cung cấp có đầy đủ các a.a không thay thế, nên trong khẩu phần phải chú ý đến các chất có chứa nitơ như ure, cacbamit, các muối amôn…Các chất này giúp cho vi sinh vật phát triển

2.2 Trao đổi protit (tt)

2.2.3 Chuyển hóa protit trong cơ thể

+Đồng hóa: Dưới tác dụng của hệ thống men

tiêu hóa, protit thức ăn được phân giải thành a.a,

nó được hấp thu vào máu, theo tĩnh mạch cửa vào gan Tại gan, một phần a.a được giữ lại và tổng hợp thành globulin và fibrinogen Phần lớn a.a được chuyển đến mô bào để được sử dụng tổng hợp các phân tử protit đặc trưng cho từng mô bào

Một số mô bào tổng hợp nên các protit đặc trưng rất cao như các hormon, hemoglobin, kháng thể …Đây là quá trình đồng hóa protit

2.2.3 Chuyển hóa protit trong cơ thể (tt)

+Dị hóa: Đầu tiên protit ở gan bị phân giải

thành a.a Protit ở mô bào cũng được phân giải thành a.a rồi chuyển về gan

Các a.a này sẽ bị phân giải bằng các phản

2.2.3 Chuyển hóa protit trong cơ thể (tt)

Xeto axit được biến đổi theo 3 hướng:

R-CO-COOH - Glucoza và glycogen

R-CO-COOH+NH 2 - R-CH(NH 2 )-COOH

lượng

R-CO-COOH + O 2 - CO 2 +H 2 O + ATP

+Chuyển hóa nucleoproteit:

Nucleoproteit là thành phần của nhân tế bào,

nó được tổng hợp bởi 2 thành phần là protit và axit nucleic

Khi phân giải, nucleoproteit bị tách thành protit và axit nucleic Protit tiếp tục bị phân giải thành a.a

Còn phần axit nucleic phân giải cho ra các gốc kiềm purin và pirimidin, đường pentoza và

H3PO4

Gốc kiềm purin tiếp tục bị oxy hóa sẽ cho ra axit uric, được thải ra ngoài qua nước tiểu Còn các gốc kiềm pirimidin được phân giải cho ra ure để thải ra ngoài

2.2 Trao đổi protit (tt)

2.2.4 Vấn đề cân bằng nitơ

Nhu cầu protit của gia súc trưởng thành được xác định nhờ lượng nitơ thải ra theo nước tiểu trong một ngày đêm

Nhưng trong thức ăn còn có nitơ phi protit, cho nên khi xác định cân bằng protit cần nắm được lượng nitơ phi protit Có 3 trường hợp xảy ra:

- Cân bằng dương nitơ (Nitơ ăn vào > thải ra)

- Cân bằng nitơ (Nitơ ăn vào = thải ra)

- Cân bằng âm nitơ (Nitơ ăn vào < thải ra)

-Mức độ cân bằng nitơ có thể thay đổi Khi thừa protit lượng nitơ thải ra tăng lên và ngược lại Giảm lượng thức ăn proptit sẽ giảm mức độ cân bằng nitơ Dưới mức này cơ thể có thể bị đói protit -Mức độ protit tối thiểu ở gia súc rất khác nhau:

Ở cừu, lợn: 1g; ngựa:0,7g; trâu bò:0,6; người 1g trong 24 giờ trên 1kg thể trọng

II/ TRAO ĐỔI CHẤT (tt)

2.3 Trao đổi Gluxit

2.3.1 Chức năng sinh lý của gluxit

+Gluxit là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu của cơ thể Năng lượng phần lớn là do oxy hóa glucoza 1g gluxit khi bị oxy hóa tạo ra 4,1Kcal

+Do đó khi lượng đường trong máu giảm sẽ dẫn đến suy giảm thể lực, giảm thân nhiệt và mệt mỏi Nếu giảm tới mức 40mg% thì con vật sẽ bị sốt, mê sảng và ngất Khi thiếu đường kéo dài có thể dẫn đến chết Tuy nhiên nếu cho con vật ăn đường hoặc tiêm glucoza thì các triệu chứng trên

sẽ biến mất sau thời gian ngắn

Glucoza

2.3.1 Chức năng sinh lý của gluxit (tt)

+Hàm lượng đường trong các cơ quan cũng khác nhau: não 12mg%, ruột 9mg%, cơ 0,7 mg%, thận 5mg% Một số cơ quan như phổi, lách không lấy gluco huyết mà chỉ giữ lại một ít glycogen

+Gluxit cũng là nguyên liệu cấu tạo tế bào hoặc tham gia vào các hợp chất hữu cơ phức tạp như glucopproteit, glucolipit…

+Đối với gia súc, nhất là lợn thì gluxit là nguồn thức ăn chính để tạo mỡ, vỗ béo cơ thể Ở loài nhai lại và ngựa, gluxit là nguồn thức ăn chính, nhờ hoạt động của VSV hữu ích ở dạ cỏ và manh tràng

2.3 Trao đổi Gluxit (tt)

2.3.2 Chuyển hóa gluxit

+Đồng hóa: Các loại đường đơn như fructoza, galactoza khi vào niêm mạc ruột đều được biến đổi thành glucoza Do đó, khi vào tĩnh mạc gan thì chỉ có đường glucoza

+Ở gan, một phần glucoza được chuyển hóa thành glycogen dự trữ nhờ tác dụng của insulin Một phần chuyển đến mô bào để oxy hóa tạo năng lượng và tạo thành glycogen dự trữ, nhất ở cơ vân

+Một phần đáng kể glucoza ở mô bào chuyển thành mỡ, nằm ở dưới da và bám vào nội quan

Glycogen

2.3.2 Chuyển hóa gluxit (tt)

+Ở loài nhai lại, các VSV đã lên men xenluloza thành các axit béo bay hơi, chúng được hấp thụ ở thành dạ cỏ và đến gan, một phần giữ lại

ở gan để chuyển thành mỡ gan, Phần khác được chuyển đến mô bào như mô tuyến sữa để tổng hợp thành mỡ sữa

+Dị hóa: Dưới tác dụng của adrenalin của tủy thượng thận, một phần glycogen dự trữ phân giải thành glucoza, rồi glucoza được oxy hóa cho ra

thường của cơ thể

+Khi hoạt động cơ, glycogen ở cơ được phân hủy thành glucoza Một phần glucoza được phân giải để tạo năng lượng, trong điều kiện thiếu oxy glucoza được phân giải thành axit lactic, làm pH trong cơ giảm, dẫn tới hiện tượng mỏi cơ Axit lactic theo máu về gan sau đó tái tổng hợp thành glucoza

+Khi cơ hoạt động mạnh hoặc trong các phản ứng stress, lượng glucoza tạo ra do phân giải glycogen không đủ; dưới tác động của hormon glucocorticoit của vỏ thượng thận, một phần protit, lipit cũng bị phân giải tạo ra nhiều xeto axit và thể xeton làm giảm pH máu gây mỏi mệt, nếu nặng gây co giật, hôn mê

+Hàm lượng đường glucoza trong máu vật nuôi và người thường ổn định từ 100-160mg%, riêng loài nhai lại thấp hơn (40-60mg%), ở người

từ 80-120mg% Sự ổn định này là nhờ sự điều hòa của các hormon

+Khi đường huyết tăng, insulin tăng cường quá trình tổng hợp glycogen dự trữ ở gan Khi lượng đường giảm, dưới tác động của glucagon và adrenalin, glycogen ở gan được phân giải thành đường

+Lượng glycogen dự trữ trong gan có thể lên đến 200-300g Thiếu insulin sẽ gây ra bệnh đái đường sinh lý, ăn uống nhiều gluxit cũng gây bệnh đái đường do ăn uống (glucoza thừa sẽ thải ra)

Insulin

II/ TRAO ĐỔI CHẤT (tt)

2.4 Trao đổi Lipit

2.4.1 Chức năng sinh lý của lipit

+Lipit và các hợp chất lipit với protit, gluxit

tham gia cấu tạo tế bào (màng tế bào, màng nhân,màng bào quan); tạo nên tính bền vững và tính thấm chon lọc của màng

+Lipit là nguyên liệu để tổng hợp các

hormon sinh dục và vỏ thượng thận

+Mỡ là thành phần dự trữ quan trọng của cơ thể Mỡ dự trữ có vai trò đệm cho hoạt động các nội quan, bảo vệ, chống va chạm, …

Lipid

2.4.1 Chức năng sinh lý của lipit (tt)

+Lipit tham gia tạo năng lượng 1g mỡ oxy hóa

cho ra 9,3kcal (1g gluxit, protit chỉ cho 4,1Kcal)

+Mỡ tham gia điều hòa nhiệt Động vật xứ

lạnh nhờ lớp mỡ dưới da dày để giữ ấm cơ thể Ví dụ: cá voi có lớp mỡ đưới da dày 50-70cm

+Mỡ là thành phần dự trữ quan trọng của cơ thể Mỡ dự trữ có vai trò đệm cho hoạt động các nội quan, bảo vệ, chống va chạm, …

Gấu Bắc cực

2.4.1 Chức năng sinh lý của lipit (tt)

+Khi bị phân giải, lipit cho ra một lượng nước khá lớn Oxy hóa 100g mỡ sẽ cho 107,1g nước (gluxit: 55,5g; protit: 41,3g nước)

+Mỡ là dung môi cần thiết để hòa tan các vitamin A, D, E, K Những vitamin này được hấp thu khi tan trong mỡ

+Gần đây, người ta phát hiện vai trò quan trọng của một số axit béo như axit oleic; axit linoleic, axit arachidonic Thí nghiệm trên chuột cho thấy, khi cho ăn thiếu các axit này chuột bị

Acid oleic

Acid linoleic

2.4.1 Chuyển hóa lipit

+Đồng hóa: Lipit được phân giải và hấp thu

dưới dạng glyxerin và axit béo Tuy nhiên khi đi qua tế bào niêm mạc ruột, phần lớn glyxerin và axit béo được tái tổng hợp thành lipit, chỉ có 30% axit béo (mạch ngắn dưới 12C) được vận chuyển đến gan Một phần glyxerin và axit béo được tổng hợp thành mỡ ở gan, còn phần lớn đến các mô bào

để tổng hợp thành mỡ ở mô bào

+Phần lớn axit béo (70%) gồm những axit béo mạch dài trên 12 cacbon và những hạt mỡ nhũ tương được hấp thu ở hạ niệm mạc ruột và theo mạch bạch huyết về tim rồi đến các mô bào