ного мира и окружающей их среды существуют определенные взаимосвязи, обуславливающие единство живой и неживой природы. Для нормального физиологического состояния организма в нем должен поддерживаться определенный уровень насыщения тканей макро- и микроэлементами. Содержание элементов ниже или выше этого уровня приводит к серьезным нарушениям в жизнедеятельности организма, что сказывается на здоровье, продуктивности, воспроизводительных и других функциях животных. Недостаток элемента не позволяет сформировать полноценную структуру органов, а избыток нарушает процесс протекания реакций в нужном направлении. Образующиеся непотребные организму метаболиты создают дополнительную нагрузку по их удалению, а в значительных количествах они проявляют в различной степени отравляющее действие.
Количественное содержание элементов в организме подвержено значительным колебаниям, поэтому и нормируются они для животных с учетом вида, массы тела, пола, возраста, продуктивности, физиологического состояния (стельность, лактация) и других особенностей, определяющих хозяйственные и физиологические параметры организма.
Для коров массой тела 500 кг для получения в сутки 20 кг молока с МДЖ 3,84,0% требуется 105 г кальция, 75 г фосфора, 11,70 мг железа, 142 мг меди. Для получения 26 кг молока в сутки от коров с такой же массой требуется соответственно 129, 93, 1470 и 180. Эффективность такой структуры будет получена при обеспечении животных энергетическим питанием в количестве 170 МДж в первом варианте и 204 во втором. Энерго-минеральный дисбаланс заметно повлияет на продуктивность и физиологическое состояние животных.
Не менее важен для хозяйственной деятельности показатель затрат энергии и минеральных элементов при подборе животных по массе. Дойным коровам той же продуктивности, но с массой тела 600 кг, требуется уже не 105, а 110 г кальция, не 1070, а 1210 мг железа и т.д. Эти цифры свидетельствуют о необходимости обеспечения животных элементами питания по норме и ориентируют на научно обоснованный подбор животных для хозяйственной деятельности.
Для основных отраслей животноводства в настоящее время разработаны нормы суточной потребности в элементах питания. На современном этапе минеральное питание нормируется по следующим элементам: кальций (Са,г), фосфор (Р,г), магний (Mg, г), калий (К,г), натрий (Na,г), сера (S,г), железо (Fe,мг), медь (Cu,мг), цинк (Zn,мг), кобальт (Co,мг), марганец (Mn,мг), иод (J,мг).
Все эти элементы, несмотря на индивидуальную их значимость, функционируют в организме в виде комплексных соединений. Поэтому при оптимуме отдельного элемента, но дефиците другого количество полноценных по структуре соединений не будет получено, а, следовательно, не будет обеспечена и полноценность функций.
4.2.1 Магний
Половина количества катионов магния находится в костной ткани, остальное – в мягких тканях. Ионы магния играют важную роль в поддержании осмотического давления внутри клеток. Они входят в состав более 300 разных ферментов. Магний содержится в крови в виде различных комплексных соединений. Около 30% из общего его количества в крови связано с белками, а 10-15% входит в состав фосфолипидов и
нуклеотидов. Эти комплексы являются активаторами ферментативных процессов. Они активируют ферменты окислительного фосфорилирования (введение в молекулы неорганических и органических соединений, остатков кислот, фосфора). Биологическое фосфорилирование играет важную роль в обмене веществ – при синтезе белков, нуклеиновых кислот и др. Важная роль комплексных соединений магния заключается в репликации ДНК (точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК, и передачу ее от поколения к поколению) и минерализации костной ткани. Кроме того, с помощью катионов магния формируются рибосомы – внутриклеточные частицы, состоящие из РНК и белков. В них активируется процесс биосинтеза белков. Во внутриклеточной жидкости ионы магния образуют комплексы с анионами АТФ и АДФ, которые способствуют активному гидролизу, сопровождающемуся выделением энергии.
4.2.2 Кальций
Катионы преимущественно сосредоточены в межклеточных жидкостях. Обмен кальция в организме контролируется гормонами паращитовидных и щитовидной желез, а также витамином Д. При понижении концентрации ионов кальция в плазме крови интенсифицируется выделение гормона паращитовидной железы, под влиянием которого клетки костной ткани усиливают растворение минеральных соединений в костях. При увеличении уровня кальция в плазме крови гормон щитовидной железы активирует работу остеобластов по отложению кальция в костной ткани. Основным минеральным компонентом костной ткани является гидрофосфат кальция Са5 (РО4)3ОН. Костная ткань обеспечивает поддержание концентрации ионов кальция в биологических жидкостях на определенном уровне, что позволяет характеризовать ее как кальциевый буфер организма.
Ионы кальция участвуют в передаче нервного импульса, сокращении мышц, регуляции сердечного ритма, а также в процессе свертывания крови. Катионы кальция понижают возбудимость центральной нервной системы, поэтому уменьшение их содержания в организме проявляется судорогами. Кальций влияет на кислотно-основной баланс организма, действие эндокринных желез, а также обладает противовоспалительным действием. Наличие ионов кальция в активных центрах амилазы (фермент, катализирующий гидролитическое расщепление полисахаридов) обуславливает ее ферментативную активность.
4.2.3 Калий , натрий
Калий является основным катионом внутриклеточной жидкости и служит необходимым компонентом функционирования нервной системы и процесса всасывания в кишечнике. Натрий основной катион внеклеточной жидкости, регулирующий объем плазмы крови, внеклеточной жидкости в организме, кислотно-щелочное равновесие, участвует в функционировании центральной нервной системы и мышц. Натрий выводит из ткани к легким углекислый газ.
Эти элементы тесно связаны в функциональной деятельности живых систем, поэтому выделять их, игнорируя взаимосвязанные действия, не целесообразно. Основное различие в свойствах катионов натрия и калия связано с различием в водоудерживающей способности их. У катиона натрия она выше, вследствие чего для натрия
характерна положительная гидратация (ионы элемента прочно связаны с молекулой воды в гидратной оболочке), а для катиона калия – отрицательная гидратация (слабо притягивающие молекулы воды). Именно этим объясняется антагонизм этих элементов в организме, обуславливающий функциональную деятельность натрия в межклеточных, а калия – во внутриклеточных жидкостях.
Концентрация ионов калия внутри клетки многократно выше, чем вне ее, а концентрация ионов натрия во внеклеточной жидкости значительно больше, чем внутри клетки. Для осуществления многих важных биологических процессов необходимо постоянно поддерживать такое неравномерное распределение этих ионов, что позволяет осуществлять перенос ионов через мембрану против градиента их концентраций. Процесс это реализуется с помощью так называемого калий-натриевого насоса, который за счет энергии АТФ выводит катионы натрия из клетки, а катионы калия проводит внутрь клетки.
Катионы натрия являются одними из основных плазмы крови, лимфы, спинномозговой и любой межтканевой жидкостей. Основная их роль – поддерживать определенное осмотическое давление, удерживать воду в тканях и регулировать водный обмен. Вместе с ионами калия, кальция, магния и хлора ионы натрия участвуют в процессе передачи нервных импульсов и поддерживают нормальную возбудимость мышечных клеток.
Высокая внутриклеточная концентрация ионов калия обеспечивает осмотическое давление внутри клетки, что позволяет осуществлять диффузию раствора через полупроницаемую мембрану. Ионы калия активизируют ферментативные системы в процессе синтеза белка на рибосомах и окисление углеводов (гликолиз). В эритроцитах ионы калия входят в состав гемоглобиновой и оксигемоглобиновой буферных систем.
Существенное влияние оказывают ионы натрия и калия на деятельность центральной нервной системы. Избыток ионов натрия в клетках коры головного мозга вызывает угнетение деятельности центральной нервной системы. Избыток катионов калия, наоборот, возбуждает ЦНС, вплоть до маниакального состояния.
Важность натрия и калия в физиологических процессах организма свидетельствует о необходимости бездефицитного обеспечения животных этими элементами. Но вместе с тем следует быть внимательным и к их избытку. Следовательно, поддержание оптимального уровня обеспеченности этими элементами в организме является обязательным.
В процессе эволюции живых организмов наиболее востребованными были такие микроэлементы, как марганец, железо, кобальт, медь, цинк, молибден. Нормированное использование этих элементов позволяет более эффективно выращивать животных и получать более полноценную продукцию.
Чаще всего в биохимических реакциях эти металлы участвуют в виде комплексов, в составе которых входят аминокислотные остатки, пептиды, белки, нуклеиновые кислоты. Именно склонность этих элементов к комплексообразованию и окислительно-восстановительным превращениям лежат в основе их биологического действия. Ионы названных микроэлементов принимают активное участие в ферментативном катализе. Действие более четверти известных в настоящее время ферментов связано с участием иона металла. В большинстве случаев ионы металлов вступают в
