Превращение белков в желудочно-кишечном тракте животных

В ротовой полости животных происходит механическое измельчение кормов, образование пищевого кома, который пропитывается слюной. С белками в ротовой полости ничего не происходит. Затем белок с кормовыми массами попадает в желудок у моногастричных животных (однокамерный желудок) и в первый преджелудок (рубец) у жвачных животных (всего у них три преджелудка: рубец, книжка, сетка).

В рубце у жвачных белки расщепляются за счет протеолитических ферментов, которые синтезируются микробами и простейшими, заселяющими этот отдел желудка. Аминокислоты, которые при этом образуются в первую очередь, используются микробами и простейшими. Микробы отмирают и попадают в сычуг (истинный желудок), где расщепляются ферментами, находящимися в нем до пептидов и аминокислот, которые попадают в тонкий кишечник и всасываются в кровь животного.

У животных с однокамерным желудком белки с кормом попадают в желудок, где на них действует фермент пепсин, который расщепляет белок до пептонов. Пептоны – это фрагменты молекул белков, состоящие из десятков аминокислот. Далее пептоны попадают в 12-перстную кишку, где на них воздействует фермент трипсин. Этот фермент вырабатывается в поджелудочной железе, в виде неактивного трипсиногена. В 12-перстной кишке трипсиноген активизируется ферментом энтерокиназой и превращается в активный трипсин. Он с вою очередь расщепляет пептоны до пептидов, которые поступают в тонкий кишечник. На пептиды в тонком кишечнике действуют ферменты пептидазы, которые расщепляют пептиды до аминокислот. Аминокислоты всасываются через стенку тонкого кишечника в кровь животного.

При поступлении аминокислот в кровь, а затем в печень с ними происходят определенные превращения. Часть аминокислот используется для построения новых аминокислот необходимых организму. Из данных аминокислот синтезируются необходимые для организма белки. Излишек аминокислот превращается в жир и гликоген. Часть аминокислот служит для образования энергии. При этом окислении аминокислот образуется вода, углекислый газ и аммиак.

Аммиак, образовавшийся в клетках и тканях, является очень ядовитым веществом для организма. Он обезвреживается в печени, в цикле Кребса, с образованием безвредного соединения мочевины и выводится с мочой. В этом процессе принимают участие аминокислоты: орнитин, цитруллин, аргинин.У рептилий и птиц из аммиака образуется мочевая кислота. У жвачных животных большая часть мочевины поступает из печени в кровь, слюну и затем в рубец. Из мочевины в рубце используется микрофлорой аминогруппа для построения белка. Те белки и аминокислоты, которые не усвоились и, попали в толстый кишечник, могут подвергаться в нем гниению с образованием вредных продуктов таких как: фенол, индол, скатол, кадаверин. Эти продукты могут всосаться в кровь животного и вызвать интоксикацию организма. В печени животных и человека существуют системы, способные обезвреживать эти ядовитые продукты. В процессе обезвреживания образуются безвредные соединения, которые почками выводятся из организма.

Биосинтез белка в клетках и тканях животного

Аминокислоты, всосавшиеся в кровь, используются для синтеза белка. Этот процесс является много стадийным и протекает на рибосомах клетки. На первой стадии процесса образуется информационная РНК, которая образуется в ядре клетки и поступает на рибосомы. Важную роль в биосинтезе белка играет транспортная РНК, которая доставляет аминокислоты к месту синтеза белка. Каждой аминокислоте соответствует своя транспортная РНК. На рибосомах синтезируется белок, имеющий трехмерную структуру. Он может поступать как для нужд клетки, так и для внешнего потребления.

Катаболизм (расщепление аминокислот в тканях и клетках)

У взрослых животных в среднем около 400 гр белка ежесуточно распадается и восстанавливается. Белки имеют продолжительность жизни примерно 10 дней, белки плазмы крови живут примерно 18 дней. Они постепенно заменяются. В тканях и клетках содержаться особые белки ферменты – катепсины. Они делятся на: катепсин А – по механизму действия аналогичен пепсину (фермент желудочного сока), катепсин В – аналогичен действию трепсина и хемотепсина (ферменты сока поджелудочной железы), катепсин С – аналогичен карбокси- и амилопептидазам (ферменты сока поджелудочной железы), катепсин D – аналогичен дипептидазам (то же самое).

Промежуточный обмен белков

Известен ряд превращений общий почти для всех аминокислот. К этим превращениям относятся реакции: дезаминирования, декарбоксилирования, трансаминирования.

Дезаминирование – это отщепление аминогруппы от аминокислоты с образованием кетокислот и аммиака. Способы дезаминирования: восстановительное и гидролитическое. Они характерны для большинства бактерий населяющих преджелудки жвачных и толстый отдел кишечника других видов животных. Внутримолекулярное дезаминирование свойственно некоторым растениям и бактериям, а в живом организме для аминокислоты – гистидин.

Декарбоксилирование – это отщепление карбоксильной группы от аминокислоты с образованием биологически активных аминов. В живых тканях с высокой скоростью протекает реакция декарбиксилирования, с образованием гистамина. При различных патологических состояниях выделяется большое количество гистидина, который превращается в гистамин. Гистамин обладает широким спектром биологического действия (понижает артериальное давление, повышает проницаемость капилляров, понижает уровень сахара в крови). Гистамину приписывается роль медиатора боли. Болевой синдром является сложным процессом, в котором доказано участие гистамина. Аминокислота тирозин декарбоксилируется до тирамина. Тирамин в большом количестве содержится в почках. При дальнейшем метаболизме из тирамина синтезируются гормоны – тироксин, адренолин, норадренолин.

Трансаминирование – под трансаминированием понимают реакции межмолекулярного переноса аминогруппы (NН₂) от аминокислоты на кетокислоту с образованием другой аминокислоты. Эта реакция необходима для синтеза заменимых аминокислот. Кроме того, трансаминирование необходимо для активности фермента глютаматдегидрогеназы, в результате действия которой в тканях накапливается а-кетоглютаровая кислота, которая необходима для цикла трикарбоновых кислот и служит субстратом для трансаминирования с другими аминокислотами.

Регуляция и нарушения белкового обмена

Обмен белков регулируется нейроэндокринной системой. Центр регуляции находится в гипоталамусе промежуточного мозга. В регуляции обмена белков большую роль играет кора больших полушарий. Из гормонов большое влияние на обмен белков оказывают гормоны гипофиза (гормон роста), щитовидной железы (тироксин), коркового слоя надпочечников (глюкокортикоиды), мозгового слоя (адреналин), половые гормоны. Нарушение белкового обмена может возникнуть при несбалансированном кормлении животных, при инфекционных и других заболеваниях. Очень важно, чтобы в рацион животных поступал биологически полноценный белок.