Обмен энергии
Энергия может быть определена как способность делать работу. Существуют разные формы энергии: химическая, электрическая, лучевая. Все они взаимопревращаемы. Лучевая энергия солнца используется зелеными растениями, чтобы произвести сложные растительные вещества и запасать их. Растения потребляются животными и эти вещества разрушаются (расщепляются), освобождая энергию, которая используется животным для механической работы, передвижения, для поддержания энергетики клеточных мембран, для синтеза и производства тепла в холодных условиях. Традиционно тепловые единицы используются для восполнения разных форм энергии, включенных в метаболизм, так как все формы конвертируются в тепло.
Химические реакции, которые происходят в организме животных, сопровождаются изменениями в системе энергии. Та часть изменения энергии, которая становится доступной, чтобы делать работу, называется свободной энергией, обозначается ΔG как изобарноизотермический потенциал или энергия Гиббса. Живая клетка в любой момент имеет одинаковую температуру, то есть изотермична, и имеет практически одинаковое давление, т.е. изобарична. Когда ΔG является отрицательной ее называют экзергонической и происходит спонтанно, когда ΔG большая и отрицательная, то реакция развивается почти до полного завершения.
Когда ΔG положительная, то реакция называется эндергонической и свободная энергия должна поступать в систему в том порядке, как идет реакция. Когда ΔG большая и положительная, имеется незначительная тенденция для осуществления реакции. Большинство реакций синтеза веществ в теле животных являются эндергоническими и потребная энергия, для их осуществления получается из экзергонических катаболитических реакций. Перед тем как освобожденная энергия в результате этих изменений может быть использована для синтеза или других жизненных процессов, связь между ними двумя должна быть установлена.
Это обеспечивается с помощью промежуточных веществ, которые принимают участие в обоих процессах, забирая энергию из одного и перенося ее другому. Типичными веществами являются аденозинтрифосфат (АТФ), гуанозинтрифосфат (ГТФ), цитидинтрифосфат (ЦТФ) и уридинтрифосфат (УТФ). Наиболее важным из этих нуклеотидов является АТФ. Аденозин образуется из пуринового основания аденина и сахара D-рибозы. Фосфорилирование гидроксильной группы при 5-ом углеродном атоме сахара дает аденозинмонофосфат (АМФ), последующее присоединение фосфатного остатка дает АДФ и затем трифосфата (АТФ).
При таких реакциях в клетке АТФ 60 функционирует в комплексе с магнием (Mg). Добавление последних двух фосфатных связей требует значительных затрат энергии, которые могут быть получены непосредственно путем реакции АМФ или АДФ с энергетически богатыми материалами. Например, при распаде углеводов на одной из ступеней происходит превращение фосфоэнолпирувата в пируват, что обеспечивает образование одной молекулы АТФ, полученной из АДФ.
Потребность в энергии
Основные затраты в кормлении сводятся к удовлетворению потребности животных в энергии. Животное получает энергию в результате частичного или полного окисления углеводов, жиров и белков, поступивших в организм после переваривания корма, или в результате распада гликогена, жира, белков, накопленных в теле самого животного.
Даже в непродуктивном состоянии животные нуждаются в энергии для поддержания организма, сохранения постоянства температуры тела и мышечной активности. Сельскохозяйственным животным помимо поддержания требуется большое количество энергии на производство продукции - мяса, молока, яиц, потомство и т.п.
Энергия нужна для осуществления жизненно важных процессов, происходящих на уровне целого организма, отдельных органов, тканей и клеток. Например, движения самого животного, работа органов, движение крови и лимфы по сосудам, передвижение молекул питательных веществ и продуктов их обмена через клеточные мембраны, осуществление химических реакций в процессе синтеза и распада веществ.
Валовая энергия (ВЭ)
Валовую энергию корма можно рассчитать, зная содержание в нем питательных веществ - белка, жира, неструктурных и структурных углеводов и энергетическую емкость этих веществ.
ВЭ - валовая энергия, кДж/кг СВ
СБ, СЖ, НДК и НСУ - соответственно, сырой белок, жир, нейтрально-детергентная клетчатка, неструктурные углеводы, г/кг СВ корма.
Валовая энергия разных кормов находится в близких пределах, за исключением кормов, содержащих много жира, энергия которого превышает энергию углеводов в два с лишним раза. Или кормов с высоким содержанием золы, не обладающей потенциальной энергией. Например, в сенаже и кормовой свекле содержится 10 и 11,5 % золы соответственно, поэтому их валовая энергия понижена. Содержание МДж/кг СВ: ячмень 18,5; сенаж люцерновый 17,9; силос кукурузный 18,5; свекла кормовая 16,6; соя полножирная 23,2.
Количество энергии, требуемое на поддержание, может быть определено непосредственно при кормлении (как противоположное голоданию) животных, если содержание энергии в их корме известно и их энергетический баланс может быть измерен. Количество пищи может быть подогнано так, что животные будут находиться в точном энергетическом равновесии, более того, практически легче им позволить сделать небольшой привес или отвес и затем методом расчета затрат энергии на прирост или отвес определить количество энергии на поддержание.
Такой подход можно использовать в опытах по кормлению, в которых животное не содержится в специальной калориметрической камере. Животному дают точное количество корма (энергии) и его прирост или отвес живой массы измеряют.
Кормовые методы определения потребности на поддержание имеют преимущества, так как кормление животных происходит в условиях фермы, а не в ненатуральных условиях голодания в калориметре.
Животные на ферме в целом затрачивают больше энергии на свободную активность. Другой фактор состоит в том, что продуктивные животные должны обладать более интенсивным метаболизмом, чем голодающие и, тем самым, несут более высокие затраты на поддержание. Третье, животные на ферме подвергаются более высоким экстремальным действиям климата и должны использовать энергию специфически, чтобы поддерживать нормальную температуру. Многие активности являются обязательными: стояние, вставание и лежание, и затраты на них энергии всегда добавляют к голодному метаболизму при расчете потребности на поддержание. Поэтому принято затраты энергии при голодании на основной обмен повышать на 8%. У растущих животных эти затраты будут намного больше.