Обмен веществ у рыб
КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ:
ОБМЕН
ВЕЩЕСТВ У РЫБ
План
Вступление…………………………………………………………………..3
Структурные элементы питания рыб…………………………………..….4
Взаимосвязь обмена веществ рыб и химического состава воды……….11
Поддержание солевого баланса и система осмотической регуляции
у рыб………………………………………………………………………..16
Зависимость обмена веществ у рыб от температуры воды……………..18
Влияние растворенных в воде газов на обмен веществ у рыб……….....24
Выводы……………………………………………………………………..28
Список литературы………………………………………………………..29
Вступление
Обмен веществ, или метаболизм, — лежащий в основе жизни, закономерный порядок превращения веществ и энергии в живых системах, направленный на их сохранение и самовоспроизведение; совокупность всех химических реакций, протекающих в организме.
Обмен веществ складывался при самом возникновении жизни на Земле, поэтому в его основе лежит единый для всех организмов нашей планеты биохимический план. Однако в процессе развития живой материи изменения и совершенствование шли неодинаковыми путями у разных представителей животного и растительного мира. Поэтому организмы, принадлежащие к различным систематическим группам и стоящие на разных ступенях исторического развития, наряду с принципиальным сходством в основном порядке химических превращений, имеют существенные и характерные отличия.
Жизнедеятельность, обмен веществ рыб неразрывно связаны с водой. Их организм приспособился не только к водной среде, но и к ее физико-химическим характеристикам. Для того чтобы рыбы нормально развивались, их метаболизм должен быть настроен на составляющие среды. Хотя некоторые виды рыб умеют адаптироваться к непривычным для них параметрам воды, это отразится на них в будущем, а различия между соленой и пресной водой столь значительны, что вообще не могут быть преодолены [10,11].
1. Структурные элементы питания рыб
Потребность рыбы в структурных элементах питания не остается постоянной. Она изменяется в зависимости от возраста, размера, половой зрелости рыб, гидрохимических свойств и температуры воды.
Белки (Протеины, Proteins) - природные высокомолекулярные органические соединения.
В процессах жизнедеятельности всех организмов белки выполняют структурную, регуляторную, каталитическую, защитную, транспортную, энергетическую и другие функции. В зависимости от формы белковой молекулы различают фибриллярные и глобулярные белки [1].
Белковые молекулы представляют собой длинные сложные цепочки, состоящие преимущественно из аминокислот (Рис.1.1). Основных аминокислот всего 20 штук. Каждый вид живых существ обладает собственным, только ему присущим набором разновидностей белковых молекул [3,17]. В процессе пищеварения белковые молекулы расщепляются именно на аминокислоты, которые всасываются в кровь и переносятся ею к клеткам организма как детали на сборочный конвейер. Часть аминокислот животные могут синтезировать самостоятельно. Главным образом этот синтез происходит в печени [9]. Однако некоторые из них могут быть получены только с пищей. Такие аминокислоты называют незаменимыми. У разных видов рыб их от 9 до 12.
R- атом водорода или какая-нибудь органическая группа
Рис. 1.1 Общая формула аминокислот
Рыбы, в т.ч. растительноядные, нуждаются в существенно большем (в 2-3 раза) содержании белка в корме, чем наземные животные. Это связано с особенностями их обмена веществ. Больше половины белка у рыб расходуется на энергетический обмен. Наземным животным с их громоздкой системой мочевыделения в этом случае грозило бы отравление, а рыбы достаточно легко справляются с этой проблемой, выводя аммиак через жабры [13,14].
Обычно оптимальной концентрацией белка в сухом веществе (т.е. без учета воды) корма для рыб считается 30-40%. Плотоядным рыбам нужно больше белка, чем растительноядным. Морским рыбам, в среднем, - больше чем пресноводным. Активно растущей молоди – больше чем взрослым рыбам.
Липиды (Lipids) – греч. lipos жир + eidos вид – класс жиров и жироподобных веществ (липоидов). С химической точки зрения представляют собой жирные кислоты и их производные [3].
Молекулы липидов состоят в основном из атомов углерода, водорода и кислорода. Кроме того, в небольшом количестве липиды, входящие в состав кормов, могут содержать и другие элементы - фосфор (фосфолипиды), азот.
Липиды играют весьма важную роль в жизнедеятельности организмов. Это: главные компоненты биомембран [5]; запасной, изолирующий и защищающий органы материал; наиболее калорийная часть пищи; важная составная часть диеты животных; переносчики ряда витаминов; регуляторы транспорта воды и солей; иммуномодуляторы; регуляторы активности некоторых ферментов; эндогормоны; передатчики биологических сигналов [3].
Жиры (Fats) – самая массовая разновидностей липидов корма (Рис.1.2). Кормовые жиры представлены в основном нейтральными жирами (триглицеридами). Это сравнительно простые соединения, которые в процессе пищеварения распадаются на составные части – глицерин и жирные кислоты. В составе триглицеридов содержится около 9% глицерина и жирные кислоты с разной длиной углеродной цепочки. Свойства триглицеридов зависят от длины и особенностей химической структуры, входящих в их состав жирных кислот [3].
R, R’ и R’’ – углеводородные остатки (радикалы) жирных кислот, содержащие от 4 до 26 атомов углерода.
Рис.1.2 Общая формула жиров
Жиры являются основным источником энергии для большинства животных. Один грамм жира при полном окислении (оно идет в клетках с участием кислорода) дает 9,5 ккал (около 40 кДж) энергии. Это почти вдвое больше, чем можно получить из белков или углеводов. Кроме того, жировые запасы в организме практически не содержат воду, тогда как молекулы белков и углеводов всегда окружены молекулами воды. В результате один грамм жира дает почти в 6 раз больше энергии, чем один грамм животного крахмала – гликогена [16].
С другой стороны, жиры это не только высококалорийное «топливо». Они входят в состав клеточных компонентов, в том числе мембран, и служат основой синтеза важных для организма соединений. Жирорастворимые витамины (A, D, E и K) «хранятся» только в жирах и без них не усваиваются. При отсутствии в корме жира, нарушается деятельность центральной нервной системы, ослабляется иммунитет.
Несмотря на высокую «энергоемкость» жиров, получение из них энергии в организме – процесс медленный. Это связано с малой реакционной способностью жиров, особенно их углеводородных цепей. Углеводы, хотя и дают меньше энергии, чем жиры, зато позволяют получить ее намного быстрее. Жиры корма расщепляются в желудке и в кишечнике, после чего проникают через их стенки в кровеносные сосуды, откуда транспортируются в печень и жировые ткани, где происходит их накопление [2].
Жирные кислоты бывают насыщенными (предельными) и ненасыщенными (непредельными) [3]. Ненасыщенные жиры, также как незаменимые аминокислоты, не могут синтезироваться в организме рыб и должны поступать с кормом. Ткани высших позвоночных животных (в т.ч. с-х животных) содержат в основном насыщенные жиры, тогда как у рыб и растений они преимущественно ненасыщенные. Ненасыщенные жиры – мягкие и не застывают при пониженных температурах, характерных для рыб, которые имеют температуру окружающей среды. Жиры теплокровных животных – в основном твердые.
Если жир переходит из жидкого состояния в твердое, он теряет жирорастворимые витамины (A, D, E, K), которые затем быстро разрушаются. Жиры, находящиеся в твердом состоянии усваиваются в желудочно-кишечном тракте рыб гораздо хуже, чем жидкие. А «подогреть» пищу, как теплокровные животные, они не могут. Жиры, входящие в состав кормов для холодноводных рыб, должны застывать при более низкой температуре [6,7].
Углеводы (Сахара, Carbohydrates) - органические соединения, в состав которых входят углерод, кислород и водород. Имеют общую формулу Cn(H2O)m, за что и получили свое основное название.
В растениях углеводы - это первичные продукты фотосинтеза и основные исходные продукты биосинтеза других веществ. Они составляют существенную часть рациона многих животных; подвергаясь окислительным превращениям (биохимическому «сжиганию»), обеспечивают все живые клетки энергией; входят в состав клеточных оболочек и других структур [3].
Углеводы подразделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза…), дисахариды (сахароза, мальтоза…) и полисахариды (целлюлоза, она же – клетчатка, а также крахмал и его аналог животного происхождения – гликоген, …).
Ту часть полученных с кормом и усвоенных углеводов, которая сразу не была «сожжена» для получения энергии, водные животные преобразуют в жиры и гликоген, и накапливают в печени и мышцах. В случае необходимости гликоген легко превращается в глюкозу, а та, в свою очередь, может участвовать в энергетическом обмене.
Теплокровные животные тратят значительную часть полученных из пищи углеводов на поддержание повышенной температуры тела. Холоднокровные рыбы в этом не нуждаются, поэтому содержание углеводов не должно превышать 20-25% для молоди и 30-35% для взрослых рыб (данные для товарного рыбоводства). Считается, что рыбам не следует скармливать более 6 г углеводов на один килограмм их веса [8,17].
Хищные рыбы могут легко усваивать только низшие углеводы или гликоген. Растительноядные, с помощью особых ферментов, могут усваивать и высшие углеводы, например крахмал. Клетчатка также может усваиваться некоторыми видами рыб, видимо, при помощи микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Однако для большинства видов содержание клетчатки не должно превышать 3%.
Виды рыб с высокой двигательной активностью (например, пелагические) должны получать больше углеводов, чем малоактивные. Быстро растущая молодь больше нуждается в углеводах, чем взрослые. При нересте и подготовке к нему потребность в углеводах также может возрастать [8].
Минеральные вещества - необходимы для нормальной жизнедеятельности рыб. Минеральные вещества в виде солей поступают в организм не только с пищей, но и из воды через жабры, слизистые покровы ротовой полости и кожу. Содержание в корме минеральных веществ становится менее важным, если рыба живет в соленой воде с высокой ионной активностью.
Витамины - незаменимые для жизни органические вещества разнообразной структуры, выполняющие функции биокатализаторов процессов, протекающих в живой клетке, и участвующие в обмене веществ.
В отличие от других незаменимых факторов питания (аминокислоты, жирные кислоты и др.) витамины не являются материалом для биосинтезов или источником энергии. Однако они участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах, составляющих в совокупности обмен веществ [3].
