축산직, 농업직, 농학과 등 가축영양학 요점 요약 정리 2. 소화 및 흡수

제2장 소화 및 흡수

1.동물의 소화기관
(1)소화기관에 따른 분류
-포유동물 : 육식동물, 잡식동물, 초식동물.
-조류
·육식동물(Carnivores)…단위동물.
-동물식성(Faunivores) : 사자, 고양이, 개.
-곤충식성(Insectivores) : 개미핥기, 바늘두더지.
·잡식동물(Omnivores)…단위동물.
-사람, 돼지.
·초식동물(Herbivores)
-비반추초식동물(후장발효동물, 위가 1개) : 말, 토끼, 쥐…단위동물이라도 소화과정이 복잡한 동물.
-반추동물(전장발효동물, 위가 4개) : 소, 염소, 양, 사슴, 낙타 등.
→미생물 발효에 의해 섬유소를 분해하고, 분해산물을 동물이 이용, 동물의 생존에 장내 미생물이 중요한 기능을 수행.

·육식동물(개, 고양이) 소화기관의 특징
-길고 뾰족한 송곳니, 상대적으로 큰 위의 용적, 짧고 굵은 소장, 맹장의 발달이 저조(발효의 필요성이 적어서).
·잡식동물(사람, 돼지) 소화기관의 특징
-위 : 소장 : 대장의 용적비가 1:1:1, 가늘고 긴 소장, 굵은 대장.

·비반추초식동물 소화기관의 특징
-위가 작고, 가늘고 긴 소장, 발달한 맹장과 결장(미생물 발효에 의한 섬유소 분해).
·반추동물(소, 면양) 소화기관의 특징
-4개의 위(반추위, 벌집위, 겹주름위, 진위), 상대적으로 큰 위의 용적, 상대적으로 작은 대장의 용적.
·조류 소화기관의 특징
-치아가 없음(저작을 못함)
-소낭1)(모이주머니, 사료를 불림)
-선위(위산, 펩신을 분비하는 화학적 소화가 일어남)
-근위(모래주머니, 사료를 분쇄하는 물리적 소화)
-두 개의 맹장(장 내용물이 가벼워야 날 수 있기 때문, 미생물 발효)
-총배설강(직장, 요도, 질이 연결)

1) 소낭(crop) : 먹이를 저장하여 불림으로써 새끼에게 먹이거나 하부장기에서의 소화를 쉽게 하는 조류의 소화기관으로 모이주머니 라고도 함.

(2)축종별 소화기관 비교
-위의 용적률 : 반추동물＞육식동물＞잡식동물＞비반추초식동물.

2.소화와 흡수

·효소 : 거대분자를 잘게 자르는 역할.
-탄수화물분해효소, 단백질분해효소, 지방분해효소, 핵산분해효소 등.
·효소의 특징
-화학반응(생물학적 촉매) 촉진(효소가 활성화에너지를 낮춤), 기질 특이성,
단백질로 구성(적정 pH와 온도가 존재, 변성될 경우 활력 손실).
→쪼개진 작은 분자가 장벽과 세포막을 통과. 이후 세포 내로 들어감.

*영양소별 소화효소

영양소	효소의 종류
탄수화물	타액 아밀라아제, 췌장 아밀라아제, 말타아제, 수크라아제, 락타아제 등
지방	리파아제, 스테압신
단백질	펩신, 레닌, 트립신, 키모트립신, 카르복시펩티다아제, 아미노펩티다아제, 트리펩티다아제, 디펩티다아제 등
핵산	리보뉴클레아제, 디옥시리보뉴클레아제, 뉴클레오티다아제, 뉴클레오시다아제 등

3.단위동물의 소화생리(입→식도→위→십이지장→공장→회장→맹장→대장)
-단위동물의 소화 및 흡수는 주로 소장에서 일어나며, 탄수화물은 단당류로, 지방은 지방산과 글리세롤로, 단백질은 아미
노산의 형태로 소장벽을 통하여 주로 흡수된다.


(1)입에서의 소화
·기계적 소화 : 저작에 의한 표면적 증가.
·화학적 소화 : Amylase(아밀라아제)에 의한 다당류의 소화.
·침의 기능 : 음식물의 혼합, 영양소의 희석, 이의 소독, 다당류의 부분적 분해(아밀라아제).


(2)위에서의 소화
-염산을 비롯하여 펩신, 리파아제, 레닌, 뮤신 등 위액을 분비.
·위의 기능 : 음식물의 저장, 단백질 소화 개시, 위산의 살균 작용(부패 방지), 미즙의 형태로 소장으로 이동.
·위액의 조성 : 수분 99.4%, 무기성분(염산, 식염, KCI), 유기성분(mucoprotein, pepsin, lipase, rennin).
·염산(위산)의 기능
·리파아제(lipase) : 지방분해효소, 실제로는 지방의 소화에 영향을 주지 못함.
·레닌(rennin) : 카제인(casein, 유단백질)을 변성시켜 소화를 촉진(유단백질의 응고기능을 수행).
·뮤신(mucin) : 위 점막에서 분비되는 당단백질, 위산으로부터 위장벽을 보호.
·펩신(pepsin) : 단백질의 분해.
·가스트린(gastrin) : 위산의 분비 조절 호르몬.
-위액의 산도를 pH2 이하로 유지.
-단백질을 변성시켜 소화를 촉진.
-펩시노겐(불활성)→펩신(활성).
-미즙의 형태로 소장으로 이동.
-이당류의 가수분해.
-세크레틴(호르몬)의 분비 촉진.

(3)소장에서의 소화
·소장의 구성 : 십이지장, 공장, 회장.
·소화형태 : 기계적 소화 및 화학적 소화.
·췌장액의 소화
-분비량 : 700~1500ml/일.
-탄수화물, 단백질, 지방, 핵산의 분해(DNA, RNA→유전물질이 체내 유전자로 유입되는 것을 막음).
·담즙(bile acid)의 특징(담즙은 소화효소를 함유하지 않음)
·장액 : 장 점막에서 분비되는 물질, pH 증가(효소의 활력↑), 탄수화물, 지방, 단백질의 최종 분해.
·콜레시스토키닌(Cholecystokinin, CCK)
·세크레틴(Secretin)
-단백질성 호르몬, 췌장을 자극하여 췌장효소의 분비 유도, 췌장에서 NaHCO₃의 분비 유도. 장관의 활동에 영향.


(4)맹장 및 대장에서의 소화
·미생물에 의한 혐기발효
-섬유소의 분해, 휘발성지방산(VFA) 생산(에너지원으로 이용), 수용성 비타민 생산, 악취성분(인돌, 스캐톨) 생산.


4.비반추초식동물의 소화생리
-비반추초식동물의 구강은 자유롭게 움직일 수 있는 큰 입술과 육식 및 잡식동물에 비하여 먹이를 곱게 분쇄할 수 있는
치아구조가 특징이다.


(1)입에서의 소화
·입술(lip) : 크고 자유롭게 움직임.
·치아 : 저작을 통해 먹이를 곱게 분쇄.
·침의 기능
-장내 미생물의 생존에 필요.
-갓 태어난 망아지의 흡유 시 진공 유지.
-먹이의 섭취를 물리적으로 조절.
-탄산수소나트륨(NaHCO₃, 중조)의 함유(미생물 발효과정에서 발생하는 산을 중화시키는 중화제의 기능을 수행).
-락토퍼옥시다아제(Lactoperoxidase)와 면역글로블린A(IgA)에 의한 항생효과→미생물의 생장 억제.
-Amylase의 역가가 검출되지 않음.
·귀밑샘(parotid gland)
-광물질 이온을 함유하는 묽은 타액 분비, 건조한 사료 급여 시 분비량 증가.
·큰턱샘(mandibular gland)
-효소를 함유, 다량의 점액을 함유하는 진한 타액 분비.
·혀밑샘(sublingual gland)
-다량의 점액을 함유하는 진한 타액 분비.


(2)위에서의 소화
·위의 특징 : 전체 장 용적의 10% 차지, “J”자 모양의 자루, 3개 부위로 구분(맹낭부·기저부·유문부)(→분문부 없음).
-맹낭부 : 미생물이 존재, 발효가 소량 일어남, 점막분비물이 없어 위산에 취약.
-기저부 : 위산, 펩신 등 성분 분비.
-유문부 : 위의 성분들이 다시 나오는 부위.
-담낭(쓸개)에서 분비되는 액체.
-지방의 유화작용(지방의 용해도↑).
-리파아제의 활성 촉진.
-지용성 물질의 흡수 촉진.
-콜레스테롤의 혈관 내 용해 촉진.
-담즙의 분비와 교류 자극.
-단백질성 호르몬.
-담낭을 위축시켜 담즙의 분비 유도.
-췌장을 자극하여 췌장효소의 분비 유도.
-췌장에서 NaHCO₃(중조)의 분비 유도.
-유문괄약근의 수축.
-뇌에서 식욕 자극.

(3)소장에서의 소화
·소장의 구성 : 십이지장, 공장, 회장.
·pH의 변화 : 7~7.5에서 7.8~8.2로 증가→pH의 변화는 소화관에서의 활성흡수를 촉진.
·영양소의 소화
-전분 : 공장과 회장.
-단백질의 소화 및 흡수 : 회장.
-사료입자의 크기↑→장관 내 통과속도↑(장관 내 체류시간↓)→소화율↓(소화효소의 작용시간↓).
-담낭이 없어 간에서 직접 담즙이 분비.


(4)대장에서의 소화
·대장의 구성
-맹장(caecaum) : 1.25m, 25~30L.
-결장(colon) : 10m, 50~60L
-직장(rectum)
-미생물의 발효 및 발효산물(휘발성지방산, 수용성 비타민)의 흡수.
-큰 입자의 사료는 장대 통과속도가 빠름.
-유입되는 가용성탄수화물(전분 : 미생물이 쉽게 포도당으로 분해하여 이용한 후 유기산을 생성)의 농도 증가.
→급격한 미생물 발효로 pH의 급격한 감소, 대사성 질환 유발.


(5)단위동물의 영양소 흡수
①흡수 부위의 구조
-동물체 내 소화기관 중에서 소장의 벽면은 장액의 분비와 영양소의 흡수에 적합한 구조.
-소장의 점막에는 융모가 무수히 분포.
②흡수경로
-단순확산(수동) : 물질의 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흡수…프록토오스, 만노오스, 오탄당.
-활성흡수(능동) : 물질의 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 흡수, 에너지 운반체가 필요…갈락토오스, 글루코오스.
③영양소의 흡수
-단위동물의 영양소 흡수는 위와 소장에서 이루어진다.
-위 : 제한된 양의 알코올, 물, 철분, 기타 단순한 유기물, 무기물 등이 흡수.
-소장 : 대부분의 탄수화물, 지방, 단백질 등의 최종 분해산물과 비타민 등이 흡수.
·탄수화물의 흡수
-모든 단당류는 거의 소장에서 완전히 흡수된다. 흡수율은 십이지장으로부터 내려갈수록 감소된다.
-단당류 흡수율 : 갈락토오스＞글루코오스＞프룩토오스＞만노오스＞펜토오스 순.
·지방의 흡수
-리파아제에 의해서 글리세롤과 지방산으로 분해·흡수되어 소장의 점막에서 다시 결합되어 킬로미크론 형태로 림프선을
통하여 흡수된다.
·단백질의 흡수
-단백질은 아미노산으로 분해된 다음, 소장에서 혈액을 통하여 흡수된다.
·비타민의 흡수
-수용성 비타민은 물의 흡수와 같은 경로로 흡수되며, 지용성 비타민(A, D, E, K)은 지방과 같은 경로로 흡수된다.
·광물질의 흡수
-광물질은 위에서 염산의 작용으로 분해되어 위에서도 약간 흡수되지만 대부분 소장에서 흡수된다.


5.반추동물의 소화생리
(1)입에서의 소화
·반추(되새김질, rumination) : 위 내용물을 입으로 끌어올려 씹는 작용.
-입자가 큰 사료를 물리적으로 분해, 저작과정 동안 분비된 침이 반추위 pH 조절→섬유소 분해 미생물 성장에 유리.
·치아 : 저작을 통해 먹이를 분쇄.

·침의 기능
-섭취물의 수분 함량을 높이고 저작과 삼키는 일을 도움.
-미생물의 생존에 필요한 영양소(NH₃와 광물질) 공급.
-반추위의 산도(pH 5~7 정도) 유지하는 완충제의 역할을 하는 중탄산(HCO3)과 CI, P, Mg의 작용.
-거품의 생성을 방지하는 뮤신 분비(고창증2) 예방).
-소량의 리파아제를 분비하여 지방의 가수분해 촉진.


(2)위에서의 소화

·반추위의 구조
①Rumen(반추위, 혹위)
-위 용적의 60~80% 차지.
-반추는 섭취한 사료의 역류로 시작, 대부분 밤에 이루어짐.
-반추위 내에서 생성되는 가스의 주성분은 메탄가스(메탄가스는 사료에너지의 이용성을 감소시킴).
-반추위 내 서식하는 미생물(혐기성) : 박테리아(가장 많은 비중 차지), 원생동물(protozoa), 곰팡이(fungi)3).
-반추위 내 미생물의 기능 : 섬유소 분해, 아미노산 합성, 비타민 B군과 K의 합성, 미생물체 영양소의 공급 등.
·반추위 미생물과 사료
-제1위(반추위, 혹위, rumen) -제3위(겹주름위, omasum)
-제2위(벌집위, reticulum) -제4위(진위, abomasum)

농후사료	조사료
-영양소의 농도가 높은 사료(주로 배합사료, 곡물사료). -유 생산량이 많을 경우, 근내지방도를 높일 경우 공급. -가용성탄수화물(전분), 단백질 및 기타. -반추위 미생물의 증식에 필요한 영양소 공급. -반추위에서 쉽게 분해됨. -반추 횟수 감소로 인한 침 분비량 감소(pH조절능력↓). -급격한 미생물 발효로 산 생성량 급증. -산 중독, 간 농양, 제엽염의 위험(대사성 질환).	-영양소의 농도가 낮은 사료. -불용성탄수화물(섬유질) 위주의 사료. -미생물 발효에 의해서만 분해됨. -반추위 내 체류시간↑, 산 생성 속도↓. -반추 횟수 증가로 침 분비량 증가(pH조절). -반추위 미생물의 서식에 적합한 환경 제공. →농후사료와 조사료 같이 공급했을 때 반추위 미생물의 개체수가 증가. 반추위 섬유소 분해율 증가.

-미생물에 의한 사료의 발효.
-탄수화물→이산화탄소, 메탄가스, 휘발성지방산(아세트산, 부티르산, 프로피온산).
-단백질→암모니아, 미생물단백질.
-지방→포화지방산, 휘발성지방산, 측쇄지방산.
·미생물에 의한 아미노산 합성
-사료단백질과 NPN의 분해를 통해서 생성되는 질소를 이용, 이렇게 만들어진 아미노산으로 균체단백질을 생성함.
-사료단백질은 반추위에서 가능한 낮게 분해되고 소장에서 아미노산으로 분해되는 것이 유리.
-미생물체 단백질은 가능한 비단백태질소화합물(NPN)을 이용하는 것이 유리.
·미생물에 의한 비타민 B군과 K의 합성
-숙주동물은 물론 미생물 자체의 영양소 공급원으로 이용됨.
-돌기(papillae) : 케라틴화된 돌기.
-상피세포에서는 산과 점액이 분비되지 않음.
-휘발성지방산(volatile fatty acid)과 암모니아 흡수.
-pH : 6.5~6.8(사료섭취 시 pH 6.0으로 떨어짐).
-반추위 내 pH 감소→돌기의 길이 감소.

2) 고창증 : 발효과정 동안 생성된 기체(가스)가 배출되지 못하고 반추위에서 머물러 기도를 압박하는 증상. 발효사료의 과식으로 가스가 발생하여 반추위와 벌집위가 팽창하여 소화기능장애를 일으키는 반추동물의 질병. 3) 곰팡이 : 반추위에 존재하는 미생물 중 발생 초기에 유주자에 존재하는 편모를 이용한 운동성이 있으나, 기질에 가근을 이용하여 정착하고 포자낭을 형성하게 되면 운동성을 상실하는 미생물.

②Reticulum(벌집위)
-벌집모양의 위.
-반추위와 함께 미생물에 의한 사료의 발효.
-식도구(Esophageal groove)4) 형성 : 어린 시기에 액체성 물질의 흐름을 도와주는 부위.
→우유 섭취 시 우유가 반추위를 거치지 않고 바로 제4위로 가게 함(미생물에 의한 유성분 파괴 방지).
③Omasum(겹주름위)
-얇은 막 구조(lamina).
-체의 기능 : 미생물 발효에 의해 분해된 물질만 통과하도록 함.
-휘발성지방산, 중탄산염, 암모니아, 무기물 흡수.
-염수(CI⁻)이온 분비함.
④Abomasum(주름위, 진위)
-단위동물의 위의 기능과 유사.
-펩신, 위산, 점막액 분비(위액이 분비되므로 pH가 가장 낮음).
·반추위 미생물의 종류
-고세균(archaea), 세균(bacteria), 곰팡이(fungi), 원생동물(protozoa).
·반추위 미생물의 기능

-사료성분의 분해. -휘발성지방산5)의 생산. -불포화지방산의 포화. -유해세균의 포식.
-미생물단백질의 합성. -독성물질의 분해. -측쇄지방산의 합성

·반추위 이후(소장과 대장)의 소화
-단위동물(잡식동물)의 소화 및 흡수와 유사.


(3)반추동물의 영양소 흡수
·각 영양소별 흡수 부위
-제1~2위(반추위~벌집위) : 암모니아, 휘발성지방산.
-제4위(진위) : 휘발성지방산.
-소장 : 아미노산, 지방산, 단당류.
·물
-물의 흡수는 거의 전 소화기관에서 이루어지고 있으나 주요 흡수부위는 결장 중심부이다.
·탄수화물
-반추동물의 탄수화물 흡수는 단위동물과는 크게 다르다.
-성축인 경우 : 대부분 가용성 탄수화물이 반추위 내 미생물에 의하여 발효되기 때문에 실제 소장으로 전달되는 가용성
탄수화물의 양은 매우 적다.
-포유 중인 어린 동물인 경우 : 비교적 많은 양의 가용성 탄수화물이 소장으로 이동.
·휘발성지방산과 지방
-휘발성지방산의 흡수속도 : 부티르산＞프로피온산＞아세트산 순.
-지방의 흡수율 : 스테아르산＞팔미트산＞올레산 순.
·단백질
-아미노산 등 각종 질소화합물은 대부분 소장 전체에서 흡수되는데 특히 회장에서의 흡수율이 가장 높다.
·비타민 및 광물질
-반추동물은 미생물에 의하여 비타민 A, D, E를 제외한 대부분의 지용성 및 수용성 비타민을 합성하므로 장 내 미생물
의 성장 및 발육에 필요한 최소량만 급여하면 별문제가 없다.

4) 식도구 : 어린 송아지가 젖을 먹을 때 벌집위가 오므라들어 관의 형태를 만들어줌으로써 우유가 반추위를 거치지 않고 직접 진위로 들어가게 하도록 하는 벌집위의 변화 형태. 5) 휘발성지방산(volatile fatty acid, VFA) : 탄소의 수가 6개 이하로 분자량이 작아 상온에서 증발하여 냄새가 나는 지방산.

6.소화생리 비교
·단위동물과 반추동물

-미생물 발효 : 반추동물은 위 전에 미생물 발효가 일어남.
-포화지방산 함량 : 반추동물＞단위동물(반추동물은 불포화지방산을 먹어도 다 포화가 됨).
-아미노산 요구량 : 반추동물은 반추위 미생물에 의해 아미노산이 합성됨→사료의 아미노산 조성이 크게 중요하지 않음.
-비타민 요구량 : 반추동물＜단위동물(단위동물은 미생물 발효에 의해서 수용성비타민을 공급받지 못하기 때문에).
-영양소 이용성 : 반추동물＜단위동물(반추위 미생물의 발효과정에서 암모니아, 메탄가스 발생→에너지 이용성이 감소).
-사료에 의한 체조성 영향 정도 : 반추동물＜단위동물(돼지나 닭의 체조직 성분을 바꾸기 더 쉬움).
-사료섭취 기간 : 반추동물＞단위동물.
-요소과 같은 비단백태질소화합물(NPN)은 반추동물에게는 사료로 급여가 가능하나, 단위동물에게는 요소중독을 유발할
수 있어 급여할 수 없다.

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