Микроэлементы

В составе живого организма находятся, кроме рассмотренных выше элементов, многие другие элементы, но в очень малых ко­личествах, исчисляемых десятитысячными, стотысячными и еще меньшими долями процента. Их объединяют в группу микро­элементов. К ним относятся: медь, йод, кобальт, цинк, марга­нец, молибден, фтор и некоторые другие. Микроэлементы, при­сутствие которых исчисляется величинами, меньшими миллион­ных долей процента, называются ультрамикроэлементами. Это — уран, радий, торий. Долгое время считали, что эти элементы случайно попадают в организм с кормами и водой и не имеют биологического значения. В настоящее время установлено для многих микроэлементов не только жизненно важное значе­ние их наличия, но и раскрыты функции, которые они выполня­ют, входя в состав живого тела. Академик В. И. Вернадский впервые поднял вопрос о биологической роли микроэлементов как факторов внешней среды и создал в СССР новую особую науку — биогеохимию.

Биологическая роль микроэлементов проявляется в том, что они влияют на рост и развитие организма, на функции воспроиз­водства (кобальт, марганец), на кроветворение (медь, кобальт, марганец, мышьяк), на продолжительность жизни животных (цинк, йод и др.). Их роль в организме велика. Они входят в со­став металлорганических комплексных соединений, повышают активность ферментов, витаминов, гормонов. В некоторых слу­чаях микроэлементы служат для связи между ферментом и суб­стратом, на который воздействует фермент, а также участвуют в окислительно-восстановительных процессах в организме.

В составе крови позвоночных животных установлено 24 мик­роэлемента, часть из которых концентрируется в форменных элементах (медь, цинк, марганец и др.), другая часть в плазме (кобальт, титан, алюминий и др.). В мозге млекопитающих най­дено ,15 микроэлементов, в молоке —22. Микроэлементы встре­чаются в различных тканях и органах в неодинаковом количестве. Содержание некоторых микроэлемен­тов в различных органах изменяется с возрастом.

Некоторые микроэлементы обладают способностью накапли­ваться в определенных тканях и органах. Так, в поджелудочной железе накапливаются цинк, никель, в белом веществе мозга — молибден, в гипофизе — цинк, хром, в половых железах — цинк, в щитовидной железе —йод. Большинство же микроэлементов накапливаются в печени, которую можно назвать «депо микро­элементов».

Недостаток или избыток тех или иных микроэлементов в ок­ружающей среде вызывает изменения в обмене веществ живот­ного организма. В одних случаях животные приспосабливаются к среде обитания путем изменения некоторых морфологических особенностей и физиологических функций. В других — отмечает­ся появление тех или иных заболеваний животных, которые мо­гут возникать как в условиях избытка, так и недостатка тех или иных микроэлементов. Эти заболевания носят название биогео-мических энзоотии. Академик А. П. Виноградов выдвинул учение о биогеохимических провинциях, сыгравшее большую роль в дальнейшем изучении роли и значения микроэлементов. Много внесли нового работы В. В. Ковальского, А. О. Войнара, Ф. Я. Беренштейна, Н. В. Бромлей, Я. М. Берзина и других ис­следователей. Некоторые микроэлементы ускоряют рост и повы­шают урожайность многих сельскохозяйственных культур.

Медь

Медь встречается во всех животных и растительных тканях. Она находится как в свободном, так и в связанном состоянии. Из печени выделен медьсодержащий белок — гепатокупреин. В значительном количестве медь откладывается в печени и се­лезенке. Новорожденные телята имеют значительный запас меди в печени по сравнению со взрослыми животными - до 5 мг%. В крови животных содержание меди не превышает 0,1 мг%. Медь всасывается главным образом в верхней части тонкого кишеч­ника. У ряда беспозвоночных животных медь входит в состав дыхательного пигмента — гемоцианина. В организме животных медь играет огромную роль в процессе кроветворения, в синтезе гемоглобина и цитохромов, в процессе синтеза железопорфиринов. Это видно из того, что ,при различного рода анемиях, когда имеется недостаток синтеза гемоглобина, лучшие результаты ле­чения больных получаются при даче комбинированного препара­та железа и меди, чем при даче одного железа. Медь играет роль в процессе тканевого дыхания, она содержится в некоторых фер­ментах— оксидазах (тирозиназа, полифенолоксидазы, аскорбиноксидаза).

В травах, растущих та почвах, бедных медью, содержится недостаточное количество ее, в связи с чем животные плохо обес­печиваются этим элементом. У них развивается анемия, наступа­ет расстройство пищеварения, нарушаются функции нервной, мышечной и кровеносной систем, половой способности, мине­рального обмена в костной ткани, снижается продуктивность и т. д. Это заболевание называют «лизухой». Оно отражается также на качестве шерсти. Последняя теряет извитость, что свя­зано с нарушением химических процессов формирования белко­вого вещества шерсти—кератина. Нарушение окислительных процессов в свою очередь ослабляет превращение сульфгидрильных групп —SH в дисульфидные —S—S—. При этом кератин неправильно формируется и шерстяное волокно теряет свою во­локнистость и извитость.

Отсутствие меди нарушает образование пигментов, наступает поседение волос и шерсти. Медь выделяется из организма глав­ным образом желчью.

Йод

Йод постоянно присутствует в животных и растительных тка­нях в количестве от тысячных до миллионных долей процента. Основное его количество содержится в щитовидной железе в со­ставе ее гормонов - тироксина и трийодтиронина — и принимает участие в регуляции окислительных процессов. В крови йод находится в количестве 10—12 γ % (γ — 0,001 мг). Недостаток йода в кормах вызывает расстройство функции щитовидной железы, сопровождающееся разрастанием соединительной ткани. Это за­болевание сопровождается гипофункцией щитовидной железы и известно под названием эндемического зоба. Сельскохозяйствен­ные животные очень чувствительны к недостатку йода в кормах, особенно молодняк овец. Все нарушения обмена веществ на почве йодной недостаточности приводят к низкой плодовитости снижению молоч-ности у лактирующих самок, снижению шерстя­ной продуктивности, рождению поросят, не покрытых щетиной, к снижению яйценоскости. Больше всего потребность животных в йоде ощущается в период их размножения. Вода с высоким содержанием кальция или магния может повлиять на усвоение йода животным организмом.

Цинк

Цинк содержится во всех животных тканях в больших коли­чествах, чем медь. Много цинка обнаружено в следующих орга­нах (в мг%):

Кости 31 Мышцы 4,5-6,0

Печень 3,5-8.3 Поджелудочная железа 4,0

Еще более богаты цинком сперма и половые железы. Цинк уси­ливает активность половых гормонов: фолликулина, тестостеро­на, пролана, а также гормонов гипофиза. По-видимому, цинк играет существенную роль в функционировании половых желез. Минимальные количества цинка найдены в крови. Цинк входит в состав ряда ферментов — карбоангидразы, уреазы и др. Кроме того, он повышает активность некоторых из тех ферментов, ко­торые не содержат цинка, например фермента фосфатазы. Цинк присутствует в гормоне инсулина. В обычных кормовых средст­вах имеется достаточное количество цинка, поэтому нет необхо­димости давать животным цинковую подкормку. Содержание цинка в кормах представлено в таблице (Приложение, таблица 2).

Фтор

Фтор широко распространен в животных и растительных ор­ганизмах. Биологическая роль этого микроэлемента изучена еще недостаточно. Он является постоянной составной частью костей (10—30 мг%). Особенно много его в зубах: в дентине — 50 мг%, а в эмали—120—150 мг.%. Возникновение нарушений в этих тканях при недостаточном поступлении фтора в организм приводит к заключению, что этот микроэлемент принимает учас­тие в построении твердых тканей. Находится он в этих тканях в нерастворимом состоянии, в виде фторкальциевой соли фосфорной кислоты и фторапатита Ca₁₀(PO₄)₆F_2. В крови содержание фтора колеблется в пределах 0,03—0,07 мг%. В организм фтор поступает с кормами и питьевой водой. Как недостаточное со­держание фтора в кормах и воде, так и избыточное вредно от­ражаются на животном организме. Чувствительность животных к фтору различна.

Ионы фтора, соединяясь с магнием, образуют нерастворимые в воде соли фтористого магния. Прибавление солей фтористого натрия или калия к тканям и ферментным растворам приостанав­ливает ферментативную деятельность.

Бром

Бром является постоянной составной частью различных тканей животных и растений. В тканях млекопитающих бром колеб­лется в пределах от 0,1 до 0,7 мг%. Наибольшие количества бро­ма находятся в гипофизе — до 15—30 мг%, но роль его пока остается неизвестной.

Регуляция минерального обмена веществ в организме.

Солевой обмен теснейшим образом связан с водным обменом. Минеральный состав органов и тканей животных весьма постоянен, что связано с деятельностью органов, депонирубщих те или иные минералы. К таким органам относятся кожа, печень, селезёнка, костная ткань и д.р. Регуляция минерального обмена осуществляется гипоталамусом, находящемся в промежуточном мозге. Здесь имеются специальные осморецепторные нервные клетки, чувствительные к изменению концентрации электролитов. Соответствующее возбуждение этих клеток вызывает рефлекторные реакции, в результате чего восстанавливается постоянно осмотического давления крови.

Кроме нервной системы, в регуляции минерального обмена большое значение имеют железы внутренней секреции.