загрузка...
 
Протеины и их обмен
Повернутись до змісту

Протеины и их обмен

Протеины — это высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот. Последовательность аминокислот в протеине определяется генетически. Даже малейшее изменение этой последовательности изменяет функции протеина или делает невозможным их осуществление.

Протеины выполняют в обмене веществ различные функции. Так, в качестве ферментов они осуществляют функции катализаторов, в качестве органической матрицы костей, суставов, кожи, волос, перьев, шерсти — защитную и опорную функции, а также являются активными центрами ряда гормонов. Кроме того, протеины играют большую роль в осуществлении двигательной функции мускулатуры и в иммунной защите организма животных.

Основой структуры аминокислот являются карбоновые кислоты, в которых водородный атом замещен аминогруппой. Функционально активные белки состоят только из аминокислот, у которых аминогруппа находится в а-положении по отношению к карбоксильной группе. В протеинах находятся, преимущественно, только аминокислоты Ь-ряда.

Аминокислоты различаются длиной и строением углеродной цепочки, а также наличием функциональных групп (БН, ЫН2 и др.) в углеводородных звеньях. Нагревание или воздействие химическими веществами может существенно изменять внутреннюю структуру протеина. Этот процесс называется денатурацией и влияет на переваримость протеина у животных с однокамерным желудком и его растворимость в сложном желудке жвачных.

Часть аминокислот может синтезироваться в организме животного в процессе обмена веществ из других аминокислот или путем переаминиро- вания, присоединением аминогруппы ЫН2 к кислоте. Отдельные аминокислоты должны обязательно поступать с пищей в организм животных с однокамерным желудком, поскольку они не синтезируются в процессе обмена веществ из других соединений. Эти аминокислоты называются незаменимыми. Для моногастричных животных незаменимыми являются: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан, валин, а для свиней и крыс — еще гистидин и аргинин.

Аминокислоты цистин, цистеин и тирозин синтезируются только из аминокислот и классифицируются как полузаменимые. Молодняк птицы должен получать с кормом аминокислоту глицин. В белках кормов, тела и продукции животных содержится значительное количество заменимых аминокислот, таких, как аланин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты, про- лин, серин.

После абсорбции аминокислоты используются для синтеза различных белков. Аминокислоты, не использованные для построения необходимых организму протеинов, идут на образование глюкозы или жира. Для образования глюкозы могут использоваться глицин, аланин, серин, треонин, валин, глютаминовая и аспарагиновая кислоты, а для образования жира — аминокислоты лейцин, фенилаланин и тирозин. При этом аминогруппа преобразуется в печени млекопитающих в карбамид (мочевину), а у птиц — в мочевую кислоту, которые затем выводятся из организма с мочой.

Переваримость и абсорбция протеинов у животных с однокамерным желудком

Поступающие с кормом протеины расщепляются в пищеварительном тракте ферментами протеазами. В зависимости от места их действия различают эндопептидазы и экзопептидазы.

К эндопептидазам относятся пепсин, трипсин и химотрипсин, которые расщепляют белковые молекулы внутри пептидной цепи на определенные пептиды. При этом образуются полипептиды (связанные в цепочку более 10 аминокислот) и олигопептиды (2-10 аминокислот). Эндопептидазы образуются в неактивной форме, благодаря чему синтезирующая их ткань предохраняется от саморастворения. Исходное вещество пепсина образуется в слизистой оболочке желудка и активируется желудочной соляной кислотой (НС1) или уже активным пепсином. В поджелудочной железе образуются исходные вещества трипсиногена и химотрипсиногена, которые затем активируются трипсином или энтеропептидазой. В желудке новорожденных телят, ягнят, поросят, жеребят и других млекопитающих образуется фермент химозин (реннин, сычужный фермент), расщепляющий пептиды и способствующий образованию молочного сгустка.

Образованные под действием эндопептидаз пептиды расщепляются далее экзопептидазами. При этом карбоксипептидазы отщепляют по аминокислоте от карбоксильного остатка, а аминопептидазы — от аминного остатка пептидной цепи. Дипептиды расщепляются дипептидазами до аминокислот. Высвободившиеся аминокислоты попадают через различные транспортные механизмы в кровь.

У новорожденных животных на протяжении первых 24 часов жизни протеин не переваривается. Молозиво содержит ингибиторы трипсина, которые предотвращают расщепление молекул протеинов, особенно иммуноглобулинов. Слизистая оболочка кишечника пропускает эти макромолекулы только в первые сутки жизни новорожденных. Такое прямое поступление иммуноглобулинов из молозива очень важно для обеспечения иммунитета сосунов, поскольку плод не может получать иммуноглобулины через плаценту.

Обмен протеинов у жвачных

У жвачных большая часть протеинов и других азотосодержащих соединений расщепляется уже в рубце. Микроорганизмы разлагают протеины своими протеолитическими ферментами до пептидов, а затем до аминокислот, которые дальше расщепляются до аммиака (N1^). При этом образуются простые жирные кислоты и диоксид углерода (С02). Небелковые азотосодержащие вещества разлагаются также с превращением содержащегося в них азота в ЫН3, который сразу же переходит в катион ЫН4+ (рис. 2).

Количество протеина, который расщепляется в рубце микроорганизмами, варьирует в зависимости от вида корма, физической структуры и растворимости протеина. Расщепляемость протеина большинства кормов у жвачных превышает 75% (табл. 1).

Таблица 1

Расщепляемость сырого протеина в рубце, %

65

75

85

(55-75)

(65-85)

(75-95)

Травяная мука

Кукурузный силос

Свежая трава

Шрот соевый

Шрот подсолнечниковый

Травяной силос

Шрот хлопчатниковый

Шрот арахисовый

Пшеница (зерно)

Сухой жом

Шрот пальмоядровый

Овес (зерно)

Кукурузная глютеновая

Шрот рапсовый

Ячмень (зерно)

мука

Шрот из кукурузных

Кормовые бобы

Пивная барда

зародышей

(зерно)

Зерно кукурузы

Масло из кукурузных

зародышей

Дрожжи

Горох (зерно)

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Корм:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пептиды,

амино­

кислоты

 

 

 

 

 

 

 

 

Нерасщепляе- мый сырой протеин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рубец:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абсорбирован­ные амино­кислоты

 

 

 

 

Кал

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тонкий

кишечник:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используе­мый сырой протеин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Моча

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Обмен белковых веществ у э/свачных животных

 

 



Этот показатель снижается в результате воздействия на корм повышенной температуры. Микроорганизмы рубца частично используют для построения своих протеинов аминокислоты и пептиды, полученные при гидролизе протеина корма. Большая же часть участвующих в этом процессе аминокислот образуется из аммония, высвобожденного из протеина и небелковых азотосодержащих соединений корма, а также из азотистых соединений микроорганизмов рубца. Интенсивность синтеза микробиального протеина зависит не только от наличия азота в содержимом пищеварительного тракта, но и от поступившего количества энергии, витаминов, макро- и микроэлементов. На 1 МДж чистой энергии лактации (ЧЭЛ) поступившего корма приходится в среднем 15 г протеина, образованного микроорганизмами. Причем микроорганизмами синтезируются все незаменимые аминокислоты. Поэтому состав сырого протеина корма для жвачных не имеет такого значения, как для животных с однокамерным желудком.

Если аммония больше, чем требуется микроорганизмам для синтеза протеина, то его излишек абсорбируется в рубце, перерабатывается печенью в мочевину и затем выводится организмом (с мочой или молоком). Если же, наоборот, его недостаточно, то выделение мочевины сокращается, а большая часть ее со слюной снова попадает в рубец. Такое использование азота через мочевину называется печеночно-рубцовой (или руминогепати- ческой) циркуляцией.

При недостаточном поступлении с кормом протеина или энергии снижается переваримость других питательных веществ. Активность микроорганизмов также существенно снижается при повышении кислотности содержимого рубца или увеличении количества крахмала, труднорасщепляе- мого ферментами микроорганизмов.

Потребность в протеине у жвачных обеспечивается протеином биомассы микроорганизмов и протеином кормов, который не был использован микроорганизмами. Попадая в сычуг, эти протеины расщепляются ферментами животного. Количественно протеиновое питание жвачных характеризуется массой высвобожденных и абсорбированных в тонком кишечнике аминокислот.

У животных с низкой потребностью в протеине, но высокой — в энергии (например, на конечном этапе откорма крупного рогатого скота) поступление протеина приходится приводить в соответствие с поступившим количеством энергии. Коровам с высокими удоями часто не хватает микробного протеина для обеспечения оптимальной продуктивности, поскольку с рационом поступает недостаточное количество энергии. В этом случае нужно увеличить долю протеина, который не преобразуется в рубце, но расщепляется в сычуге и тонком кишечнике с помощью ферментов.



загрузка...