Дополнительный учебный материал к теме «Обмен простых белков» для студентов аграрного факультета специальность «Ветеринария», «Ветсанэкспертиза»

Предисловие

Учебное пособие «Дополнительный учебный материал к теме «Обмен простых белков» представляет собой раздел курса по биохимии, предназначенный для студентов специальностей «Ветеринария» и «Ветсанэкспертиза». Одной из целей данного пособия являлось изложение некоторых разделов предлагаемого материала для студентов в более доступной для понимания и запоминания форме. В предлагаемом пособии использовался переработанные материал из рекомендованного для студентов учебника Т. Т. Берёзова, Б. Ф. Коровкина «Биологическая химия».

Пособие соответствует программе курса биохимии вышеуказанных специальностей и содержит схемы и рисунки, некоторые из них разработаны самими авторами, а та часть, которая заимствована из других источников, предварительно была переработана и упрощена. Все заимствованные в учебных целях рисунки сопровождены ссылками на первоисточники в соответствии со Ст. 1274 ГК РФ.

Авторы считают, что такой разнообразный наглядный материал поможет облегчить усвоение учащимися данной темы курса биохимии. Предложенные учебный материал не отражают весь круг вопросов данной темы, но, тем не менее, авторы надеются, что обсуждаемый материал поможет студентам в изучении этого раздела биохимии и готовы рассмотреть любые предложения по улучшению учебного пособия и критические замечания читателей.

Авторы:

• Смирнова Ирина Павловна – доктор биологических наук, профессор кафедры биологической химии РУДН;

• Нурмурадов Мурад Мурадович – ассистент кафедры биологической химии РУДН

• Неборак Екатерина Владиславовна – кандидат биологических наук, доцент кафедры биологической химии РУДН

Обмен белков: определение

Обмен белков занимает центральное место среди биохимических процессов, которые протекают в живом организме. Он строго специфичен, направлен на воспроизводство, обновление белковых тел организма. Обмен липидов и обмен углеводов «обслуживают» обмен белков. Белки направляют и регулируют обмен веществ, создавая оптимальные условия для их собственного воспроизводства в живых системах.

Белки не откладываются в органах и тканях про запас. Без белков невозможно воспроизводство структурных элементов клеток.

Белки выполняют различные функции в живом организме:

1. Пластическую (входят в состав клеток, мембран);

2. Энергетическую (распад 1 грамма белка даёт 4.1 ккал);

3. Функциональная роль белка (заключается в его уникальной роли в обмене веществ). Эта роль включает возможность белков выступать в роли биологических катализаторов процессов, протекающих в живом организме. Белки могут выполнять функции гормонов, а также выступать в роли антител.

Ценность сельскохозяйственных животных и птиц определяется их способностью накапливать белки в виде мяса, молока, яиц.

Продуктивность сельскохозяйственных животных зависит от количества белка в кормах.

Количество и качество белков в кормах

При изучении обмена белковых веществ в организме сельскохозяйственных животных необходимо решить два вопроса:

1. какое количество белка ежедневно необходимо животному;

2. какие белки способны обеспечить нормальное состояние и высокую продуктивность организма.

Для изучения обмена белков было предложено много методов, среди которых наибольшее распространение получил метод определения баланса азота по разности между количеством азота, принятым животным с белками корма, и азотом, выделенным с мочой и калом.

Основная масса азота корма представлена белками. Для оценки белкового обмена используется понятие азотистого баланса.

При определении баланса азота на основе разницы между количеством азота поступившим с кормом и количеством выделившегося азота различают три типа азотистого баланса:

I тип. Положительный азотистый баланс, который характеризуется большим количеством усвоенного азота по сравнению с выделенным азотом из организма. Этот тип наблюдается у здоровых животных в период роста, развития, во время лактации, беременности. При положительном азотистом балансе происходит накопление белков в организме животного.

II тип. Азотистое равновесие, которое характеризуется равноценным количеством усвоенного азота по сравнению с выделенным из организма азотом. Этот тип наблюдается у животных в период полового созревания.

III тип. Отрицательный азотистый баланс. Это состояние наблюдается при старении животного или в период голодания, при авитаминозах, неполноценном питании, заболеваниях, стрессах. В организме происходит распад белка, который не компенсируется белками корма, то есть происходит растрата собственных белков.

При азотистом равновесии – их распад и накопление протекают с одинаковой скоростью. Первое состояние характерно для растущего организма; азотистое равновесие свойственно здоровым взрослым животным; отрицательный баланс азота возникает при голодании, болезнях и других нарушениях нормального состояния организма. В качестве примера можно привести ежедневный положительный баланс растущего бычка (Таблица 1):

Таблица 1. Поступление и выделение азота в теле бычка.

В теле бычка в процессе роста ежедневно задерживается до 11,1 г азота.

Однако определение баланса азота только частично характеризует потребность животных в белке. В настоящее время можно говорить о приблизительном минимальном количестве белка, при потреблении которого с кормом поддерживается азотистое равновесие в организме животного. Оно получило название белкового минимума, значения которого по приблизительным данным для отдельных животных приведены в Таблице 2 и составляют:

Таблица 2. Белковый минимум для поддержания азотистого равновесия

Азотистый баланс частично характеризует белковый обмен животного. Состояние белкового обмена зависит также от качества белкового корма, от вида животного, его возраста, физического состояния, продуктивной направленности, сезона года и других факторов.

Без белкового корма невозможна не только высокая продуктивность сельскохозяйственных животных, но и сама жизнь животных. Исключение белка из корма животного сказывается не только на снижении веса его тела, уменьшения роста, но в первую очередь проявляется в снижении активности ферментов, замедлении процессов биосинтеза белка.

Ценность сельскохозяйственных животных определяется их способностью накапливать белки в виде мяса, молока, яиц. Продуктивность сельскохозяйственных животных зависит от количества белка в кормах. Содержание белка в кормах разное. В таблице № 3 ниже представлены данные о содержании белка в некоторых кормах.

Таблица 3: Количество белка в некоторых кормах.

Как видно из таблицы, наиболее полноценными по белку являются рыбная мука, дрожжевой гидролизат.

Если животное находится на бедной белками диете, то у него развивается белковая недостаточность – патологическое состояние связанное с нарушением ряда физиологических функций организма. И, в первую очередь, снижением активности ферментов, обусловленном замедлением процессов биосинтеза белка.

При недостаточном поступлении белка 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 других биологически активных соединений. Приносятся в жертву и некоторые «строительные» белки тканей. Белковая недостаточность наблюдается также при нарушении всасываемости аминокислот, если она замедляется, либо если происходит разрушение аминокислот в большей степени, чем это должно происходить в норме под действием микрофлоры кишечника.

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.