Превращение и использование протеина

Протеин играет первостепенную роль в построении тела и жизнедеятельности животного организма.

Условно можно выделить три основные функции протеина: строительную, биологическую и энергетическую.

Строительная, или пластическая, функция заключается в том, что протеин является строительным материалом для синтеза белков организма, входящих в состав всех органов и тканей, являющихся составной частью продукции: молока, мяса, яиц, шерсти.

Биологическая, или регуляторная, функция состоит в том, что белки являются составной частью многих биологически активных веществ (БАВ): ферментов, определяющих скорость процессов синтеза и распада, происходящих на клеточном уровне; гормонов, участвующих в регуляции процессов жизнедеятельности. Белки входят в состав иммунных тел, определяющих защитные функции организма, в состав антибиотиков.

Энергетическая функция протеина не является основной, так как главным источником энергии для животных являются углеводы, жиры.

Белки в пищеварительном аппарате подвергаются гидролизу до аминокислот. Аминокислоты преимущественно в кишечнике всасываются в кровь; по системе воротной вены прежде всего по­ступают в печень. В печени основная часть аминокислот задер­живается клетками и используется для синтеза альбуминов, α- и β-глобулинов, фибриногена и протромбина, белковых комплек­сов — гликопротеидов, липопротеидов, церулоплазмина, трансферина и др. Часть всасывающихся амино­кислот подвергается превращениям и используется уже в стенке кишечника для синтеза пищеварительных ферментов, восстанов­ления эпителия. Концентрация белков в крови поддерживается на уровне 80...90 г/л. Из крови белки используются тканями. Часть всосавшихся аминокислот не задерживается в печени, доставляет­ся с кровью к различным тканям и органам, извлекается из крови клетками тканей органов и используется для синтеза специфичес­ких белков тканей, для образования специфических клеточных структур, секретов, инкретов.

По функциональной значимости синтеза белка различают:

• синтез роста — увеличение белковой массы органов в период про­лиферации клеток, роста;

• синтез функциональный и защитный — образование белков на вынос (белков плазмы крови, в печени, белков секретов пищеварительных желез, иммунных тел);

• синтез возбужденный или регенерации — увеличение белковой массы после травмы и неполноценного питания;

• синтез самообновления — постоянное восполнение компонентов протоплазмы, разрушен­ных в ходе катаболизма.

В организме непрерывно, на протяжении всей его жизни, происходят обновление, синтез и распад белков. Например, у взрослой овцы синтезируется примерно 80 г белка в сутки: 10 г откладывается в теле, 70 г идет на обновление. В тече­ние нескольких минут половина всех молекул белков обновляется у ряда ферментов; белки соединительной ткани обновляются за несколько месяцев. Отдельные аминокислоты оказывают выра­женное влияние на те или иные физиологические процессы, ис­пользуются для синтеза или служат источником биологически ак­тивных веществ, гормонов.

Белки являются носителями жизни. Они способны взаимодействовать со всеми без исключения веществами, образуя комплексные соединения. Почти половина фонда свободных аминокислот плазмы крови образуется за счет распада внутриклеточного белка. В крови (2...4 мкмоль) и в тканях (15...30 мкмоль) поддерживается определенная концентрация аминокислот. Активную роль в снабжении органов аминокислотами играет печень. В печени откладывается значительное количество лабильных белков.

Для синтеза белка в организме необходим определенный набор заменимых и незаменимых аминокислот. В состав природных белков входят 20 аминокислот в различных сочетаниях. В молекулах белка содержится от нескольких десятков до десятков тысяч аминокислот. За небольшим исключением для животных отдельных видов 10 аминокислот являются незаменимыми, 10 — заменимыми.

Аминокислотный состав белка определяет его питательную (биологическую) ценность. Чем выше степень соответствия аминокислотного состава белка корма аминокислотному составу белка организма, тем выше его биологическая ценность. Биологически полноценным является белок, состав которого обеспечивает потребность организма во всех аминокислотах. Высока биологическая ценность белков яиц, молока, рыбы, мяса. Растительные белки содержат мало незаменимых аминокислот, биологическая ценность их ниже. Аминокислоты, в большей степени, чем другие, определяющие синтез белка в организме того или иного вида животных, являются для них лимитирующими. Чаще лимитирующими аминокислотами являются метионин, лизин, триптофан, гистидин.

В зависимости от потребностей и аминокислотного состава корма в тканях происходит дезаминирование, переаминирование, декарбоксилирование аминокислот, образование новых аминокислот. Переаминирование при определенных условиях служит для синтеза аминокислот из кетокислот и глутаминовой кислоты. Декарбоксилирование аминокислот сопровождается образованием аминов (гистамин, γ-аминомасляная кислота, кадаверин, путресцин, коламин, серотонин, тирамин, цистеамин, пропаноламин), обладающих высокой биологической активностью.

Часть аминокислот подвергается ферментативному окислению, при этом образуются в основном ацетил-КоА, α-кетоглютаровая кислота, щавелевоуксусная кислота. Все они способны включаться в цикл трикарбоновых кислот и давать АТФ. Аланин, аспарагиновая, глутаминовая кислоты являются глюкопластическими; они принимают участие в глюконеогенезе. Освобождающийся аммиак включается в синтез мочевины в печени. Мочевина, частично аммиак, вода и диоксид углерода — конечные продукты окисления аминокислот.

У жвачных животных в преджелудках в процессе превращения белков и небелковых азотистых соединений образуется аммиак. Он образуется при превращении белков и в толстом отделе кишечника. Аммиак уже в слизистой рубца, а также в печени связывается глутаминовой кислотой с образованием глутамина. Глутамин путем трансаминирования включается в молекулы различных аминокислот. Аммиак используется и для синтеза мочевины в печени. Мочевина механизмом румено-гепатической циркуляции азота и со слюной возвращается в рубец, где вновь используется микроорганизмами для синтеза белка.

Из нуклеиновых кислот при превращении в качестве конечного продукта образуется мочевая кислота, которая подвергается окислению и превращается в алантоин. Из ароматических кислот образуется гиппуровая кислота. При превращении белков мышц образуется креатинин. Конечные продукты поступают в кровь и выводятся с мочой почками, в определенной концентрации постоянно содержатся в крови.

О полноценности белкового питания животного и степени усвоения белка можно с достаточной точностью судить по балансу азота. Баланс азота (N) — это соотношение усвоенного азота и выделенного из организма азота в результате распада белка. Рассчитать его можно по следующей формуле:

В белке содержится в среднем 16 % азота (1 г азота соответствует 6,25г белка). По разнице количества усвоенного и количества выделенного азота определяют количество отложенного белка.

Положительный азотистый баланс свидетельствует о преобладании синтеза белка в организме над его распадом. Положительный азотистый баланс наблюдают в период роста животных, в период беременности; отрицательный азотистый баланс — при голодании, недостатке белка в рационе, дефиците незаменимых аминокислот.

Нормальное физиологическое состояние взрослого животного характеризуется азотистым равновесием.

Минимальное количество белка в корме, при котором сохраняется азотистое равновесие, называется белковым минимумом. Белковый минимум у свиней составляет 1 г на 1 кг живой массы тела в сутки, у крупного рогатого скота — 0,8 г/кг. У растущих животных и работающих лошадей белковый минимум в 2—3 раза больше.

Жвачные малозависимы от аминокислотного состава белков рациона, так как аминокислоты у них, включая незаменимые, синтезируются в преджелудках.

Дефицит протеина в рационах животных ведет к тяжелым последствиям:

• снижается продуктивность, ухудшается качество продукции (например, уменьшается в молоке содержание белка и жира);

• замедляется рост молодняк;

• возрастает продолжительность выращивания и откорма;

• увеличиваются затраты кормов на единицу продукции - при недостатке протеина на 1 %, затраты кормовых единиц возрастают на 2 %;

• ухудшается переваримость и использование питательных веществ кормов.

Недостаток протеина также отрицательно сказывается на воспроизводительных функциях животных, состоянии их здоровья, снижаются защитные свойства организма, возникают заболевания, в том числе дистрофия.

Нежелателен и избыток протеина. Во-первых, перерасход протеина не оправдан экономически, во-вторых, избыток протеина также отрицательно сказывается на состоянии здоровья, воспроизводства, долголетии, ведет к снижению усвоения витаминов А, С, группы В. Избыток протеина способствует возникновению таких заболеваний, как кетозы у высокопродуктивных коров при концентратном типе кормления, подагра (в птицеводстве) - накопление мочевой кислоты в крови, органах и тканях, особенно при поступлении с кормами чрезмерного количества животных белков. Большую опасность для животных представляет избыток нитратов, нитритов, входящих в состав амидов.