Ирина Павловна Смирнова
Дополнительный учебный материал к теме «Обмен простых белков» для студентов аграрного факультета специальность «Ветеринария», «Ветсанэкспертиза»
В опытах на крысах показано, что белковая недостаточность у животных проявляется не столько в уменьшении массы органов и тканей, сколько в снижении активности ферментов, обусловленном замедлением процессов биосинтеза белка.
Белки (и продукты их гидролиза аминокислоты) принимают непосредственное участие в биосинтезе ряда гормонов и других биологически активных соединений, регулирующих процессы обмена веществ в организме. Белковый обмен координирует, регулирует, интегрирует многообразие химических превращений в живом организме. Число ферментов катализирующих реакции азотистого обмена исчисляется сотнями.
Многообразны изменения белков в процессе роста. Белки являются, прежде всего, главным строительным материалом организма. Поэтому при росте увеличивается общее содержание белков в тканях животного. В отдельные периоды роста процесс накопления белков происходит по-разному. Так, например, в организме собак в начале роста содержание белков увеличивается незначительно. Оно может даже несколько снижаться в первые 8–10 недель и только затем повышается. Вероятно, это связано с очень резким нарастанием процента жира в этот период жизни.
Биологическая ценность белков
В организме животного возможен синтез 10 аминокислот, другие 10 должны попасть с кормом. Биологическая ценность корма определяется его аминокислотным составом.
Эти аминокислоты относят к незаменимым. Чем ближе состав корма по аминокислотному составу белка животного, тем более полноценным является корм животного.
Таблица 4: Незаменимые аминокислоты
Пример: Для того, чтобы синтезировать 100 г тканевого белка надо:
1 г лизина, 1 г. гистидина, 0.1 г лейцина.
В корме содержится: 1 г лизина, 0.5 г гистидина, 0.1 г лейцина.
В таком случае будет синтезировано 50 г тканевого белка.
Белковый обмен зависит от биологической ценности белка корма. На рисунках 1, 2, 3 представлено влияние питания неполноценными белками на рост крыс.
Рисунок 1. Влияние недостаточности лизина на рост крыс
Рисунок 2. Влияние недостаточности валина на рост крыс
Недостаток в пище одной аминокислоты ведет к неполному усвоению других. Биологическая ценность белка зависит от степени усвоения его организмом. Биологически ценны те белки, которые ближе к аминокислотному составу органов и тканей человека и животных.
Потребности в аминокислотах у животных могут быть частично компенсированы. Например, в метионине – гомоцистеином, в фенилаланине – тирозином. Необходимо учитывать и другие факторы, сезонность, возраст, пол животного, вид животного. Для цыплят, в частности, глицин оказался незаменимым фактором роста, а избыток треонина у поросят приводит к задержке роста.
Рисунок 3. Влияние недостаточности лизина на развитие животных.
Биологическая ценность белка зависит от степени его усвоения организмом. Так, например, белки мяса, молока, яиц биологически более ценны, поскольку их аминокислотный состав близок к аминокислотному составу органов и тканей.
Опыты с животными и наблюдения в естественной природе показали, что при голодании происходит неравномерное изменение массы отдельных органов и тканей (в первую очередь снижается масса печени и мышц). Масса мозга и сердца существенно не изменяются.
Рисунок 4. Влияние голодания на развитие животных.
При недостаточности поступления белков с пищей происходит распад собственных белков ряда тканей (печени, плазмы крови, слизистой оболочки кишечника) с образованием аминокислот, которые необходимы для синтеза цитоплазматических белков, ферментов, гормонов и т. д.
Обмен белка зависит:
1. От биологической ценности белка корма
2. От степени его усвоения организмом
3. От других факторов (возраст, вид и пол животного, сезонность и др.)
Обмен белков делят на три этапа:
1. Переваривание белков и всасывание аминокислот
2. Промежуточный обмен белков в тканях
3. Образование и выделение конечных продуктов обмена белков.
Корм в пищеварительном тракте животного подвергаентся разложению на более простые вещества, способные проникать через стенку кишечника и использоваться как энергетический и пластический материал в организме. Разложение кормовых веществ является результатом действия:
1. пищеварительных соков на кормовые массы,
2. микрофлоры пищеварительного тракта,
3. ферментов кормовых веществ.
Нормальная слизистая оболочка желудка и кишечника животных непроходима для молекулы белка. Это является защитой организма от проникновения чуждых белков, которые могут вызвать нежелательные иммунные реакции. У новорожденных животных, например, у теленка, слизистая оболочка кишечника в течении некоторого времени пропускает белки с высокой молекулярной массой (глобулины). Таким образом новорожденный теленок получает иммунные тела от матери, которые находятся в молозиве (пассивный иммунитет).
Переваривание белков в желудочно-кишечном тракте моногастричных животных
Переваривание белков представляет собой ферментативный гидролиз с образованием полипептидов разной молекулярной массы, которые в последствии распадаются до свободных аминокислот. Гидролиз белков осуществляется в желудке и тонком отделе кишечника. В секрете слюнных желез нет протеолитических ферментов, поэтому у всех видов животных белки в ротовой полости не расщепляются. Переваривание белков происходит под действием ферментов протеаз (пептидаз).
Пептидазы делятся на эндо- и экзопептидазы. Эндопептидазы гидролизуют пептидные связи, находящиеся внутри белковой молекулы (пепсин, трипсин, химотрипсин, эластаза), экзопептидазы гидролизуют пептидную связь, образованную концевыми аминокислотами (карбоксипептидазы, аминопептидазы). Протеолитические ферменты способны расщеплять пептидные связи, образованные разными аминокислотами, однако имеют некоторую субстратную специфичность расщепляя максимально быстро пептидные связи, образованные определенными аминокислотами. Данная субстратная специфичность отражена на Рисунке 5.
Рисунок 5. Действие пептидаз в различных отделах желудочно-кишечного тракта и их специфичность
Все пептидазы вырабатываются в неактивном состоянии, чтобы не было самопереваривания тех клеток, в которых они синтезируются. Активация ферментов осуществляется в просвете желудочно-кишечного тракта путем ограниченного протеолиза. Протеолитические ферменты обладают широкой субстратной специфичностью, что позволяет им в малых количествах разрушать большое количество разнообразных белков. Общая схема переваривания белков в желудочно-кишечном тракте представлена на Рисунке 6.
Переваривание белков в желудке. В желудке на корм, измельченный в ротовой полости, воздействует желудочный сок. Желудочный сок – бесцветная жидкость, без запаха, содержит различные неорганические и органические вещества. Суточное количество желудочного сока, выделяемого животными различно. Например, у собаки оно колеблется в пределах до 2–3 литров, у овцы до 4 литров.
У всех животных сок имеет кислую реакцию, рН желудочного сока собаки равен 1.5–2.0, птиц – 3.8, лошади – 1.2–3.1. Наиболее важными в биохимическом отношении компонентами желудочного сока животных являются соляная кислота и ферменты. При различных заболеваниях количество HCl в желудочном соке может резко изменяться. Полное ее отсутствие называется ахлоргидрией, повышенное содержание – гиперхлоргидрией, пониженное – гипохлоргидрией.