Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия в животноводстве. Учебное пособие
.pdf
Витамины не являются ни пластическим материалом, ни источником энергии, но в качестве составной части многих ферментов принимают участие в метаболизме.
Кроме природных источников витаминов, в животноводстве
широко используются витаминные препараты промышленного
производства, в том числе полученные путем химического или
микробиологического синтеза:
инсолвит – концентрат витаминов А, D3, E;
кормовой препарат микробного каротина (КПМК);
видеин – концентрат витамина D3;
аквахол – водорастворимый концентрат витамина D3.
Таким образом, биохимия мясной продуктивности у сельскохозяйственных животных включает: промежуточный обмен
веществ, механизм синтеза белков, жиров, зависимость метаболизма от биологического состояния животного, породы, от кормления и экологических факторов.
161
7. БИОХИМИЯ КОЖИ И ШЕРСТИ
7.1. Химический состав кожи и метаболизм
Кожа представляет собой наружный покров тела животных.
Кожа защищает тело от физических и химических воздействий
окружающей среды, механических повреждений, проникновения
микроорганизмов, участвует в терморегуляции, газообмене и общем обмене веществ, а также выполняет функции органа выделения некоторых продуктов метаболизма и органа осязания. В осуществлении этих функций большую роль играют потовые, сальные железы и производные кожи – шерсть, волосяной покров,
щетина, перья, пух, рога, копыта и др.
Кожа состоит из эпидермиса, дермы и подкожной клетчатки. По химическому составу кожа содержит 65 – 76% воды и 24 –
35% сухого остатка. Белки кожи представлены коллагеном (95%),
эластином, кератином, альбуминами и глобулинами. В коже содержатся ферменты всех видов, обеспечивающие обмен веществ.
Кератины – это белки производных кожи (волос, шерсти,
копыт и др.), выполняющие в организме защитную функцию. Характерным признаком кератинов является высокое содержание
серы (2 – 6%), что связано с наличием в их составе цистеина (4 –
14,4%). Этим же обусловлены нерастворимость и устойчивость
кератинов, так как цистеин образует дисульфидные мостики между пептидными цепочками по схеме:
Помимо дисульфидных, полипептидные цепочки кератина
CO NH CH CO NH CH
CH2 S S CH2
HC CO NH CH CO.
связываются и водородными связями.
Молекула кератина состоит из 37 полипептидных цепей с
общей молярной массой около 2 млн. Основой фибриллярной
структуры кератина является микрофибрилла диаметром около
60 – 70 Å и длиной до 1 мкм. Каждая микрофибрилла состоит из
11 протофибрилл. Их диаметр 20 Å. Две протофибриллы распо-
ложены внутри, а девять остальных – по окружности. В свою
очередь каждая протофибрилла представляет собой три спираль-
162
но переплетенные цепочки аминокислот (α-спираль). Микрофиб-
риллы, составляющие кристаллическую часть кератина, погружены в аморфную среду – матрикс, состоящий из больших глобулярных молекул и характеризующийся высоким содержанием
цистина (И. А. Макар,1977).
Кроме цистина, в кератинах много пролина и глицина, а соотношение основных аминокислот – гистидина, лизина и аргинина – составляет соответственно 1 : 4 : 12.
Коллаген в отличие от кератина содержит большое количество пролина, оксипролина, глицина. Эластин отличается высоким
содержанием глицина, аланина, валина, пролина, фенилаланина.
Глобулярные, или растворимые, белки кожи – это составная
часть основного вещества, которое окружает пучки коллагеновых
волокон дермы.
Небелковые азотистые вещества составляют 17 – 19% массы
азота кожи. Это пептиды, аминокислоты, ДНК, РНК, нуклеотиды
и т. д. Углеводы в коже представлены преимущественно гликогеном, сосредоточенном в основном в эпидермисе, хотя у различных видов животных обнаружены почти все имеющиеся в крови
углеводы, а также пировиноградная и молочная кислоты и другие
соединения.
В коже сравнительно много содержится кислых мукополисахаридов, а также их мономерных компонентов (гексозаминов и
гексуроновых кислот), которые имеют важное значение в процессах шерстеобразования. Мукополисахариды находятся как в свободном состоянии, так и в комплексе с белками, которые называются мукопротеидами.
Главным источником липидов являются сальные железы.
Липиды кожи (кожное сало) представлены эфирами жирных
спиртов, насыщенных оксикислот и кислот с прямой цепью, а
также эфирами холестерола. В коже довольно высокая концентрация фосфолипидов – 0,7 – 0,8% в перерасчете на сухое вещество или на их долю приходится почти 20% общих липидов кожи. Это лецитин – 60%, кефалин – 15%, сфингомиелин – 7%. Липиды играют важную роль в процессах кератинизации. В коже
имеется большое количество ферментных систем и ферментов,
обеспечивающих биохимические процессы и биологические
функции.
163
Кожный покров отличается довольно высоким содержанием
минеральных веществ, особенно калия, натрия и фосфора.
Обмен веществ кожи типичен для всех органов и тканей.
Биосинтез белков и обмен углеводов протекает по общей схеме.
Важное значение имеет кожное дыхание, так как около одного
процента газообмена организма осуществляется через кожу. Следует подчеркнуть, что в коже под действием ультрафиолетовых
лучей синтезируется витамин D3.
Выделительная функция кожи связана с функцией потовых и сальных желез.
Потоотделение осуществляется потовыми железами, что
обеспечивает стабильную температуру тела, поддерживает водный и солевой обмен. Количество и химический состав пота зависит от многих условий. У человека за сутки выделяется 0,5 –
1,0 литр пота, у лошадей и крупного рогатого скота – в несколько
раз больше.
Кожное сало – продукт сальных желез, предохраняет кожу
и волосы от высыхания и попадания в организм избытка влаги,
микроорганизмов и др.
Жиропот (ланолин) у овец составляет до 30% массы шерстного покрова.
7.2. Химический состав шерсти и метаболизм
В составе шерсти различают ость, переходный волос и пух.
Структурной единицей является волос. Корень волоса расположен в особом мешочке – волосяном фолликуле, различием в
строении которого обусловлено разнообразие шерстного покрова
овец. Количество фолликулов на единице площади кожи имеет
как породные, так и индивидуальные различия; от этого зависит
густота шерстного покрова.
Элементарный состав шерсти овцы – 50% углерода, 21 – 24
– кислорода, 15 – 21 – азота, 6 – 7 – водорода, 2 – 5 – серы, 1 – 3%
– другие элементы. Он зависит от породы, возраста, сезонных
особенностей. Так, шерсть мериносных овец содержит 4% серы,
курдючных – 3,3%.
Основой шерсти является кератин (99%), а 1% составляют
липиды, углеводы, фенолы, другие органические и минеральные
вещества. В состав кератина входят остатки 20 аминокислот, кото-
164
рые, соединяясь между собой, образуют полипептидную цепь. Извиваясь, они формируют α-спираль. Микрофибриллы соединяются
между собой аморфным веществом (матриксом) в макрофибриллу
– составную часть корковой клетки и шерстного волокна. Полипептидпые цепи соединяются между собой дисульфидными мостиками цистинового или моносульфидными мостиками метионинового остатков. Кератин имеет две фракции: фибриллярную и
аморфную. Фибриллярная фракция состоит из тяжелых (мол. масса
50 – 60 тыс.) белков с умеренным содержанием остатков цистина, а
аморфная – из легких пептидов (мол. масса меньше 30 тыс.) с высоким содержанием остатков цистина (до 30%).
Соотношение между аморфной и фибриллярной фракциями
1:3.
Биосинтез составных частей волоса начинается в клетках
волосяного фолликула.
В зоне митоза клетки начинают интенсивно делиться. По
мере продвижения вверх их деление прекращается, начинается
синтез кератина. В дальнейшем происходит постепенное формирование волоса (шерсти).
Материал для биосинтеза составных частей волоса – вещества, которые поступают с током артериальной крови в волосяной сосочек, затем путем диффузии и осмоса проникают в клетки
волосяных луковиц, где синтезируются кератин, меланин и другие соединения. Волосяные фолликулы содержат много нуклеиновых кислот, белков, аминокислот, углеводов, а также продуктов их метаболизма.
Основной источник химической энергии для шерстеобразования – жирные кислоты и ацетил КоА, частично глюкоза.
Некоторое количество глюкозы идет на биосинтез гликогена
клеток волосяных фолликул, липидов, аминокислот и других
соединений. Гликоген депонируется в клетках волосяных фолликул перед началом развития волоса, затем его содержание
уменьшается и с прекращением роста волоса исчезает. Расщепление углеводов происходит интенсивно, о чем свидетельствует
высокая активность ферментных систем гликолиза, гликогенолиза, ЦТК, пентозного пути и ключевых продуктов углеводного
метаболизма.
165
7.3. Факторы, влияющие на качество шерсти
Рост шерсти и ее качество зависят в значительной степени
от породной принадлежности животных, их возраста и физиологического состояния.
Породные особенности в качестве шерсти проявляются в
связи с породной спецификой метаболизма.
Из факторов внешней среды на качество шерсти оказывают
влияние уровень и полноценность кормления, условия содержания, сезон года и др.
Ведущим из них являются условия кормления. Исходя из
того, что шерсть представляет собой белок – кератин, в состав
которого входит около 15% цистина, уровень протеинового питания и биологическая ценность протеина имеют особое значение.
Установлено, что повышение уровня протеинового питания положительно сказывается на росте шерсти, на ее прочности
(И.А. Макар, 1977).
Лимитирующим фактором шерстной продуктивности в
большинстве случаев является аминокислота цистин (источник
серы), так как в растительных протеинах ее содержится незначительное количество (2 – 3%). Источником восполнения дефицита
серы в рационе может быть сульфат натрия. Его целесообразно
скармливать овцам на протяжении года, добавляя к кормам концентрированным, силосованным и другим в дозе: взрослым овцам – по 8 г, молодняку старше 6 месяцев – 5 г на голову в сутки
(И. А. Макар, 1977).
Сахаропротеиновое отношение для овец 1 : 1 или 1,5 : 1 считается оптимальным. Из витаминов особое значение придается
витамину А и пантотеновой кислоте, а из микроэлементов – меди. При недостатке меди в организме (ниже 1 мкг/мл крови) теряется характерная для шерстного волокна извитость. Для профилактики медной недостаточности эффективным является введение в рацион овец сульфата меди (CuSO4•5H2O) из расчета 5 – 10
мг на голову в сутки.
Таким образом, шерстная продуктивность – это результат
действия всего организма, зависит от породы, кормления, возраста, сезонных особенностей и др.
166
8. БИОХИМИЯ ЯЙЦА
Особенности метаболизма в организме птицы обусловлены
ее биологическими особенностями. В отличие от млекопитающих
птица имеет большую плодовитость, относительно высокую тем-
пературу тела (41-42°С); она более скороспела, эмбриональное
развитие протекает вне тела матери. Птица ежегодно меняет оперение, у нее проявляется инстинкт насиживания, питается она
кормами растительного и животного происхождения.
Потенциальная яичная продуктивность кур за период их использования реализуется лишь наполовину. Курица в год сносит
300 и даже 365 яиц, в которых содержится в среднем 1,4 кг белка,
1,2 – жира, 1,2 – минеральных веществ и 10 – 11 кг воды, что в
несколько раз превышает живую массу несушки. Для производства такого количества продукции требуется около 60 кормовых
единиц, 12 кг переваримого протеина, 1,8 кг кальция, 1 кг фосфора. Все это свидетельствует о напряженности метаболических
процессов в организме птицы.
Яйцо представляет собой яйцеклетку, окруженную желтком
и белком с их оболочками и скорлупой. Форма и размер яиц зависят от вида и породы птицы, периода яйцекладки и возраста
несушки, а также условий кормления и содержания. В яйце различают следующие составные части.
Скорлупа – защитное образование яйца, предохраняющее
его содержимое от неблагоприятных факторов внешней среды. В
скорлупе имеются два слоя – наружный (губчатый) и внутренний
(сосочковый). Наружный слой покрыт муциновой кутикулой.
Под скорлупой размещаются два листа подскорлуповых оболочек, которые сращены и в области тупого конца расходятся, образуя воздушную камеру – пугу. Пуга появляется после снесения
яйца, ее размер зависит от степени проницаемости скорлупы и
продолжительности хранения яйца. Диаметр пуги свежего яйца
курицы равен 15-18 мм, высота – 1,3-2,4 мм. В ней содержится
18-29% кислорода.
Белок составляет в среднем 60% массы яйца, желтоватого
цвета, состоит из 4 слоев: наружного жидкого, среднего плотного, среднего жидкого и внутреннего плотного. Четвертый слой
167
называют градинковым слоем – содержит градинки, или халазы.
В процессе хранения количество плотного белка уменьшается.
Желток содержит питательные вещества, необходимые для
развития зародыша. Он образован несколькими концентрически
расположенными чередующимися светлыми (более тонкими) и
желтыми (более толстыми) слоями. В центре находится светложелтый желток, кувшинообразной формы с узким горлышком, выходящим к поверхности желтка. В воронке этого горлышка и помещается зародышевый диск. Желток заключен в тонкую оболочку. При вылавливании яйца из скорлупы желточная оболочка способствует сохранению формы желтка. В центре яйца желток удерживается благодаря двум плотно скрученным белковым тяжам, отходящим к острому и тупому концам яйца, называемым градинками. Градинки закручены в противоположные стороны, благодаря
чему при проворачивании яйца вокруг его длинной оси желток сохраняет центральное положение, так что зародышевый диск оказывается вверху. Желток составляет 30% общей массы яйца.
8.1. Химический состав яйца
В состав птичьего яйца входят все химические вещества,
обеспечивающие рост и развитие зародыша. Химический состав
яиц колеблется в зависимости от вида, породы, возраста птицы,
корма, экологических факторов.
Таблица 9. Химический состав яйца
Компонент
Вода
Сухие вещества
Органические вещества:
белки
липиды
углеводы
Минеральные вещества
73,6
26,4
25,6
12,8
11,8
1,0
0,8
Содержание (в %) в яйцах
кур индеек уток гусей
73,7
26,3
25,5
13,1
11,7
0,7
0,8
69,7
30,3
29,3
13,7
14,4
1,2
1,0
70,6
29,4
28,4
14,0
13,0
1,2
1,2
В таблице 9 приведен химический состав содержимого яиц
различных видов сельскохозяйственных птиц.
168
Как видно из таблицы 9, основной составной частью содер-
87,9 Углеводы 0,9
жимого яйца является вода. На втором месте по количественному
содержанию состоят органические соединения, главным образом
белки и жиры. В яйце содержатся витамины В1, В2, В6, РР, А, D,
Е, К и др.
Скорлупа. Скорлупа яиц состоит в основном из минеральных веществ, на долю которых приходится 94 – 97%. Органических веществ в скорлупе 3-6%.
Главное минеральное вещество скорлупы – карбонат кальция (около 93% массы скорлупы); карбонат магния, а также фосфаты этих катионов, содержатся в относительно небольшом количестве. Органическая часть скорлупы почти полностью состоит
из белков, близких к кератину и коллагену. Цвет скорлупы зависит от присутствия в ее составе пигмента овопорфирина.
Белок. Яичный белок хорошо растворим в воде, с которой
образует вязкие коллоидные растворы. Белок куриного яйца имеет следующий состав (в %):
Вода
Белки 11,4 Экстрактивные вещества 0,35
Липиды 0,003 Минеральные вещества 0,6
В белке мало витаминов, в основном содержатся витамины
группы В. В белке яйца кур содержатся следующие белки (в %):
Яичный альбумин (овоальбумин) 69,7 Яичный муцин 1,9
Кональбумин 9,5 Лизоцим (муромидаза) 3,0
Яичный глобулин (овоглобулин) 6,7 Авидин 0,05
Яичный мукоид (овомукоид) 12,7
Липиды яичного белка – нейтральный жир, стерины, стериды,
фосфолипиды и гликолипиды – составляют 1% всех липидов яйца.
Углеводы яичного белка находятся в свободном и связанном состояниях. В нем в перерасчете на глюкозу содержится
0,41% свободного сахара.
В овоальбумине содержится 1,7% маннозы, в овомуцине –
14,9% маннозы и галактозы, в овомукоиде – 9,2% маннозы и галактозы, в овоглобулине – 4% маннозы, канальбумин содержит
2,8% маннозы и галактозы.
Белок яйца беднее пигментами, чем желток. По химической
природе они являются липохромами и лиохронами. В яичном
белке есть небелковые азотистые вещества: азот пуриновых и пи-
169
римидиновых оснований, аминокислоты, азот аммиака и следы
креатинина. В состав белка входят некоторые минеральные вещества: кальций, фосфор, натрий, калий, магний, сера, железо.
Желток. Средний химический состав желтка курицы, %:
воды – 48,7; белки – 16,6; липиды – 32,6; углеводы – 1,0; минеральные вещества – 1,1.
Светлый и темный желток отличаются по химическому составу. Так, в светлом желтке около 85% воды, 4,6 % белков и
3,8% липидов. Темный желток содержит 45% воды, 15% белков и
32% липидов. В обоих желтках одинаковое количество углево-
дов. Липоиды, входящие в состав желтка, представлены фосфолипидами, стеринами, цереброзидами, сфингомиелинами. Особенно много в желтке лецитина, кефалина и холестерина.
В желтке присутствуют следующие белки: липовителлин
(около 67% количества белков), ливетин (около 24%) и фосфовитин (около 9%). Эти белки не являются однородными и могут
быть разделены на фракции.
Липовителлин – это комплекс белка с липидами. Молекула
этого белка содержит около 17% липидов, в основном фосфолипидов. Белковая часть липовителлина – сложный белок фосфопротеид. Около 1/3 фосфора, содержащегося в желтке, входит в
состав липовителлина. Ливетин, в противоположность липовителлину, содержит мало фосфора, но много серы (примерно 1/3
всей серы желтка).
Фосфовитин – весьма необычный белок: около половины
его аминокислотных остатков представляют собой фосфорилированный серин. В нем содержится 10% фосфора и почти нет серы.
Желток яйца богат витаминами. В нем содержатся витамины А, D, Е, К, группы В. Ферменты в желтке присутствуют в
больших количествах, чем в белке. Минеральный состав желтка
значительно отличается от минерального состава белка яйца. Белок богат хлоридами натрия и калия. Желток отличается значительно большим содержанием фосфора, которого в нем в 30 раз
больше, чем в белке – 0,6% общей массы желтка.
Окраска желтка зависит от присутствия двух пигментов –
ксантофила и каротина. Интенсивность окраски желтка зависит
от содержания этих пигментов в корме.
170
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]