Урок 6. Храносмилане, усвояване и метаболизъм на азотни вещества в моногастрици и преживни животни.
Протеините са силно полимеризирани съединения, които са изградени от аминокиселини. Те също се свързват с непротеинови компоненти. Протеините са сред най-важните хранителни вещества, заедно с липидите и въглехидратите. В допълнение към енергийната им функция (1 g протеин осигурява 4,1 Kcal на организма), предвид тяхната азотна природа, те са необходими за синтеза на собствените съединения на организма, участващи в структурата на мембраните, заедно с липидите, като функционални гликопротеини. смазване и като нуклиди, които позволяват синтеза на собствените протеини на организма, както и образуването на хромозоми и клетъчното делене.
Хранителната стойност на протеините зависи от тяхната усвояемост, която от своя страна зависи от тяхната структура, тоест от аминокиселинния им състав. Съдържанието на незаменими аминокиселини определя биологичната стойност, тоест най-високото физиологично използване на протеин от организма. Прилага се законът на минимума, т.е. ако доставката на есенциални аминокиселини е твърде ограничена, общият добив на реакциите на синтез ще зависи от аминокиселината, която присъства в най-малко количество (ограничаваща аминокиселина). Най-важните ограничаващи аминокиселини са лизин (зърнени култури и картофи) и метионин (месо и мляко).
За анализ на белтъците най-важен е методът на Kjeldahl, датиращ от 1883 г. Поради тяхната структура, базирана на отделни аминокиселини, съдържанието на азот в протеините варира само в много тесни граници (15 до 18% и средно 16%). За да се изчисли общият протеин или "суров протеин" на дадена храна, съдържанието на азот се определя по принцип след елиминиране на органичното вещество със сярна киселина, като накрая се изчислява съдържанието на протеин с помощта на фактор (общо 6.25).
Окислителното разграждане на органичните съединения със сярна киселина при температури между 360 и 410 ° C е в основата на обработката на Kjeldahl, при която се определят не само свободни протеини или аминокиселини, но и нуклеинови киселини и амониеви соли. Определят се също така свързаният азот на ароматни съединения, като пиразин, циклопентапиразин, пирол и оксазол, както и свързаният органичен азот на витамини, като В1 (тиамин), В2 (рибофлавин) и никотинамид.
Тъй като обаче храната обикновено съдържа само следи от азотни ароматни съединения и витамини, така направената грешка се счита за незначителна. Освен това този метод не определя азотен азот, циановодороден азот, хидразинов азот, нито този на азогрупата, поради което методът е особено интересен и относително специфичен за определяне на протеини.
Протеините представляват най-важната част от дажбата. Те са основни компоненти в животинските тъкани и са необходими за поддържането на жизненоважни функции като обновяване на тъканите, размножаване, растеж и кърмене. В зеленчуците те се намират в отделни количества, с изключение на някои случаи, като бобовите семена, които са богати на около 20%. Зърнените култури съдържат приблизително 10% протеини, а друг важен плод в диетата на свинете, като жълъд, има около 6%, което може да се счита за лошо съдържание на протеини.
Химически те са сложни органични съединения с молекулно тегло между 5000 и 1 000 000. Те се състоят от аминокиселини, чието присъствие в храната понякога е от съществено значение. В този смисъл monogbstrics се нуждаят от предварително образувани аминокиселини в диетата си, за да произвеждат телесните си протеини с тях, докато преживните животни могат да използват други източници на азот, тъй като имат специалната способност да синтезират аминокиселини и да образуват протеини от непротеинов азот. Този капацитет зависи от микроорганизмите на преживните животни. Освен това преживните животни имат механизъм за спестяване на азот. Когато съдържанието на азот в храната е ниско, карбамидът, краен продукт на метаболизма на белтъците, може да бъде рециклиран в търбуха в големи количества. За разлика от това, при моногстрията, уреята винаги се губи в урината.
Имайки предвид тези адаптации на азотния метаболизъм, е възможно да се хранят преживни животни с непротеинови източници на азот и да се получи висококачествен протеин.
Аминокиселините са малки органични молекули с една амино група (NH2) и една карбоксилна група (COOH). Големият брой известни протеини се състоят само от 20 различни аминокиселини. Известни са 150 други, които не са част от протеините.
Обикновено броят на аминокиселините, които образуват протеин, варира между 100 и 300. Връзките, които участват в първичната структура на протеина, са пептидните връзки, което е амидна връзка, която се образува между карбоксилната група на аминокиселина с аминогрупата на друг и елиминирането на водна молекула. Независимо от дължината на полипептидната верига, винаги има амино терминален край и карбоксилен терминален край, които остават непокътнати.
За всеки протеин последователността, т.е. редът, в който са подредени аминокиселините, е различен. Броят на възможните последователности е толкова голям, че се обяснява големият брой различни протеини. Притежавайки асиметричен въглероден атом, те могат да представят изомерия. Тези от серията L са тези, използвани от животни. Синтетиката се намира в двете смесени форми (серии L и D), така че добавени към дажбата те не са толкова ефективни, колкото естествените.
Всеки животински вид може да синтезира само някои от аминокиселините, които са му необходими, за да образува протеини и следователно зависи от диетата да включи тези, които не може да синтезира. Тези аминокиселини се считат за основни и не защото те са единствените необходими за живота на вида, а защото те трябва да бъдат включени в диетата. Всеки вид има своя собствена група от незаменими аминокиселини. Хетерутрофните организми могат да синтезират повечето от незаменимите аминокиселини.
Всички аминокиселини имат една и съща обща формула: