Методы исследования обмена белков
Исключительная важность белковых молекул в любом живом организме, делает необходимой оценку их обмена. Причем, почти весь азот в организме животных содержится в белках. Поэтому их обмен называют азотистым, а общее его состояние оценивают по соотношению азота, поступившего в организм (с кормом) и выделенного из него (с мочой, потом, калом и молоком) за то же время.
Упрощенная формула расчета азотистого баланса (К) у нелактирующих животных выглядит так:
| К = | (Азот корма) – (Азот кала) | |
| (Азот мочи) | . |
При оптимальном кормлении и состоянии взрослого животного поддерживается азотистое равновесие (К≈1). При интенсивном росте, беременности, лактации, а также у овец после стрижки, часть азота задерживается в организме и азотистый баланс становится положительным (К>1), а преобладающий распад тканей делает баланс отрицательным (К<1).
6.5. Методы изучения метаболизма отдельных веществПри изучении метаболизма определенных веществ, прослеживают их превращения от той формы, в какой они поступают в организм, до конечных продуктов обмена. С помощью катетеризации и ангиостомии можно ввести нужное вещество в интересующую исследователя область и получить информацию о метаболизме в ней по оттекающей крови от данного участка.
В настоящее время существует множество таких высокоточных количественных методов определения веществ и активности ферментов, как микроэкспрессметрия, электрофорез, хроматография, плазменная и атомно-абсорбционная спектроскопия, атомно-эмиссионный анализ, спектрометрия, флюорометрия, иммуноферментный анализ и изотопно-индикаторный метод.
Со 2-й половины XX века широкое применение в исследованиях обмена веществ нашли изотопные методы. Их высокая информативность обусловлена использованием практически безвредных количеств изотопа. Для изучения метаболизма, радиоактивные изотопы в крайне малых количествах вводят в организм, а затем регистрируют излучение определенных участков тела и экскретов соответствующими радиометрическими приборами. Например, состояние обмена гормонов в щитовидной железе можно оценить по накоплению в ней радиоактивного изотопа йода, а процессы минерализации в костях – изотопов радиофосфора.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Лысов В.Ф., Максимов В.И. Основы физиологии и этологии животных.- М.: КолосС, 2004.
2. Максимов В.И., Ипполитов Т.В., Фомина В.Д. Основы анатомии и физиологии человека. Учебное пособие. - СПб.: Издательство Колос, 2004.
3. Скопичев В.Г. и др. Физиология животных и этология. М.: Колос, 2003.
4. Скопичев В.Г. и Шумилов Б.В. Морфология и физиология животных: Учебное пособие. - СПб.: Издательство «Лань», 2006.
5. Скопичев В.Г., Максимюк Н.Н., Шумилов Б.В. Зоотехническая физиология: Учебное пособие - КолосС, 2008.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Алиев А.А. Обмен веществ у жвачных животных. - М.: НИЦ -«Инженер», 1997.
2. Иванов А.А., Войнова О.А., Ксенофонтов Д.А. и др. Сравнительная физиология животных. Санкт-Петербург: "Лань", 2010.
3. Ипполитова Т.В. Типы высшей нервной деятельности, их связь с реактивностью и продуктивностью с.-х. животных: Лекция. - М.: МГАВМиБ им. К.И. Скрябина, 1999.
4. Калашников А. П., Клейменов Н. И., Щеглов В. В и др. Нормы и рационы кормления сельскохозяйственных животных. Москва: Знание, 1993.
5. Коробков А.В., Чеснокова С.А. Атлас по нормальной физиологии. - М.: Медицина, 1986.
6. Ковальчик М. «Адаптация и стресс при содержании и разведении сельскохозяйственных животных» М.: Колос 1986.
7. Никитченко И.Н., Плященко С.И., Зеньков А.С., «Адаптация, стресс и продуктивность сельскохозяйственных животных» Мн.: Ураджай 1988.
8. Практикум по нормальной физиологии / Под ред. Н.А.Агаджаняна и А.В.Коробкова.- М.: Высшая школа, 1983.
9. Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран. М.: Наука, 1989.
10. Судаков К. В.Функциональные системы организма. - М.: Медицина,1987.
11. Физиология человека / Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько.- М.: Медицина, 1997.
12. Хохрин С.Н. Корма и кормление животных. Санкт-Петербург: "Лань", 2002.
13. Цыганский Р.А. Физиология и патология живой клетки. Санкт-Петербург: "Лань", 2009.
14. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека: Пер. с англ. – М.: Мир,1996.
СЛОВАРЬ ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ТЕРМИНОВ
И СОКРАЩЕНИЙ
Авитаминоз – состояние, вызванное отсутствием в организме витамина.
Автотрофы – живые организмы, производящие органические вещества из неорганических.
Азотистое равновесие (баланс) – равенство количества азота, поступившего в организм и выделенного из него за то же время.
Альбумины - хорошо растворимые в дистиллированной воде и солевых растворах простые белки.
Амилоза-нерастворимый в воде компонент крахмала.
Амилопектин - компонент крахмала, переходящий в коллоидный раствор при кипячении.
Аминокислоты - молекулы, одновременно содержащие аминные и карбоксильные группы.
Анаболизм – см. ассимиляция.
Антивитамины - любые вещества, вызывающие снижение или потерю биологической активности витаминов.
Апопротеины (апобелки) – белковые компоненты растворенного липопротеида.
Ассимиляция (анаболизм) - синтез в организме необходимых для жизнедеятельности сложных молекул из более простых соединений.
АФК -активные формы кислорода.
Белки - полипептиды с молекулярной массой выше 8-10 кДа.
Белковый минимум - количество белка, компенсирующее его изнашивание, а также затраты на усвоение и полезную «работу».
Биогенные элементы - химические вещества, постоянно входящие в состав организма.
Биосфера - населенная и видоизмененная организмами оболочка Земли (включает атмосферу, гидросферу и литосферу).
Биотический (биогеохимический) круговорот - круговорот веществ, осуществляемый в процессе жизнедеятельности живых организмов.
Витамины - не выполняющие энергетическую функцию незаменимые органические вещества, в малых количествах обеспечивающие нормальное протекание обмена веществ.
Водно-солевой обмен - совокупность процессов распределения воды и электролитов в организме, а также между организмом и внешней средой.
Воска - название группы блестящих, жирных на ощупь веществ с более высокими, по сравнению с нейтральными жирами температурами плавления.
Вторичная структура – форма белковой цепи, определяемая взаимным влиянием близко расположенных аминокислот.
Ганглиозиды – гликолипиды с углеводными остатками.
Гемицеллюлозы – свободные от глюкозы структурные полисахариды растений.
Гетеротрофы - организмы, использующие в качестве источников питания органические вещества.
Гибернация – зимняя спячка.
Гиповитаминоз – состояние, вызванное недостаточным поступлением витаминов в организм.
Гистоны– протеины, растворимые в слабых кислотах и растворах солей, богатые лизином и аргинином, но лишенные триптофана.
Гликоген - основной резервный полисахарид в животных тканях.
Гликозаминогликаны (кислые полисахариды) – основные структурные полисахариды у позвоночных.
Гликолипиды - группа липидов, содержащих сфингозин, жирную кислоту и не менее одного углеводного остатка.
Гликопротеиды – белки с углеводами в простетической группе.
Глобула – молекула, форма которой близка к вытянутой сфере, а размеры ее продольной и поперечной осей отличаются менее чем в 10 раз.
Глобулины –белки, слабо растворяющиеся в воде, но хорошо - в разбавленных солевых растворах белки.
Глюконеогенез — процесс образования молекул глюкозы из других органических соединений.
Дальтон(Да) - внесистемная единица измерения массы атомов, молекул, а также вирусов, клеток и субклеточных структур, равная 1/12 массы атома углерода, или ≈ 1,661×10−24 \cong 1{,}660538782(83) \times 10^{-27} ~ г.
Джоуль (Дж) - мера количества энергии в системе СИ.
Диссимиляция (катаболизм) - распад крупных молекул.
ДК -дыхательный коэффициент.
ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота.
Дыхание анаэробное – биологическое окисление, при котором вместо кислорода используется другой окислитель.
Дыхание аэробное - биологическое окисление органических веществ за счет молекулярного кислорода.
Дыхательный коэффициент (ДК) - соотношение объемов выделенной двуокиси углерода и поглощенного кислорода.
Используемый сырой протеин -количество поступившего в кишечник непереваренного протеина и микробиального белка, из которых образуется собственный белок.
Калорический эквивалент кислорода (КЭК) - количество тепла, выделяемого при использовании 1 л кислорода.
Калория (кал) – количество тепловой энергии, необходимой для нагревания 1 мл воды на 1 °С (1 кал = 4,1868 Дж).
Катаболизм – совокупность процессов распада сложных соединений.
кДа –килодальтон (1000 дальтон).
Конечные продукты метаболизма - соединения, энергетическая и пластическая ценность которых исчерпана, а дальнейшее накопление нежелательно или даже вредно.
Корм – любые жидкости и твердые тела, которые после проглатывания могут обеспечить живой организм энергией и веществами необходимыми для других функций.
Коэффициент белкового изнашивания - потери белка в покое в перерасчете на 1 кг массы тела.
Круговорот веществ - закономерное многократное участие веществ в процессах, протекающих в биосфере.
КЭК - калорический эквивалент кислорода.
ЛВП - липопротеиды высокой плотности.
Летучие жирные кислоты (ЛЖК) – монокарбоновые кислоты с углеводородной цепью содержащей от 2 до 6 атомов углерода.
Лецитин – основной экзогенный источник фосфолипидов (смесь фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина и фосфатидилинозита).
ЛЖК - летучие жирные кислоты.
Лизуха - нарушение обмена веществ или состояние недостаточности, сопровождающиеся извращением вкуса (животные поедают навоз, землю, грызут деревянные предметы).
Липиды (жиры) - растворяющиеся в органических растворителях и друг в друге, но нерастворимые в воде органические вещества.
Липопротеиды - комплексы аминокислотных цепей с липидами.
ЛНП - липопротеиды низкой плотности.
ЛОНП - липопротеидыочень низкой плотности.
ЛПП - липопротеиды промежуточной плотности.
Макроэлементы – химические элементы, у которых нормальное содержания в плазме крови составляет более ммоль/л.
Макроэрги - молекулы с одной или несколькими наиболее богатыми энергией химическими связями.
Метаболизм – обмен веществ и энергии.
Микроэлементы - химические элементы, у которых нормальное содержания в плазме крови не превышают мкмоль/л.
Мицеллы - растворимые в воде комплексы продуктов переваривания липидов с желчными кислотами.
Насыщенные жирные кислоты – монокарбоновые кислоты не имеющие двойных связей.
Незаменимые (эссенциальные) - вещества, которые не образуются в организме, но необходимы ему.
Ненасыщенные жирные кислоты – монокарбоновые кислоты с одной или несколькими двойными связями.
Неполноценные белки – белки, в которыхотсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота.
Неэстерифицированные жирные кислоты (НЭЖК) – комплекс жирных кислот с альбумином.
Нуклеопротеиды– белки, в простетической части которых находится ДНК или РНК.
Нуклеотид - структурная единица нуклеиновых кислот, состоящая из азотистого основания, углеводного остатка и фосфатной группы.
Обмен веществ и энергии(метаболизм) - совокупность химических и физических превращений в живом организме, направленных на обеспечение его жизнедеятельности во взаимосвязи с окружающей средой.
Общий обмен – теплопродукция у животного в обычных условиях.
Общий путь метаболизма - процесс, в который вовлекаются несколько видов химических соединений.
Окислительное фосфорилирование - образование АТФ при участии дыхательной цепи на внутренней мембране митохондрий.
Олигопептиды – молекулы, содержащие до 10 аминокислот.
Основной обмен - минимальные энергозатраты, достаточные для поддержания жизненно важных функций бодрствующего организма.
Остеодистрофия - перестройка или деформация скелета.
Остеомаляция - деминерализация костного вещества без выраженного изменения белкового синтеза в матриксе.
Остеопороз - уменьшение массы и плотности костной ткани.
Остеосклероз - увеличение массы и плотности костной ткани.
Отрицательный азотистый баланс – состояние, при котором поступление азота с кормом ниже чем его выделение из организма за то же время.
Пектины – структурные растительные полисахариды, состоящие из множества молекул галактуроновой кислоты.
Пентозный (гексозомонофосфатный) путь–вариантхимических превращений углеводов, обеспечивающий клетки пентозами и НАДФН.
Пептиды - состоящие из нескольких аминокислот молекулы.
Первичная структура - последовательность чередования аминокислот и положение дисульфидных связей в цепи.
Питательные вещества - компоненты корма, которые выполняют энергетическую, пластическую или регуляторную (влияет на усвоение и использование других веществ) функции.
ПОЛ - перекисное окисление липидов.
Полипептиды – молекулы, содержащие более 10 аминокислот.
Полноценные белки – белки, в которых есть все незаменимые аминокислоты.
Положительный азотистый баланс – состояние, при котором поступление азота с кормом превышает его выделение из организма за то же время.
Правило Рубнера - интенсивность энергетического обмена в большей чем от массы животного степени зависит от площади поверхности его тела.
Провитамины - предшественники витаминов.
Производные аминокислот - редко встречающиеся или не обнаруживающиеся в белках аминокислоты.
Простые белки (протеины) – белки состоящие только из аминокислот.
Протеиды (сложные белки) – белки содержащие наряду с аминокислотами и другие (простетические) компоненты.
Протеиногенные аминокислоты – аминокислоты, встречающиеся в большинстве белков.
Протеины (простые белки) – белки состоящие только из аминокислот.
Прямая калориметрия - непосредственное измерение выделяемого животным тепла.
Рабочая прибавка - затраты энергии на обеспечение деятельности животного.
Рацион - суточный набор поедаемых кормов и добавок.
РНК - рибонуклеиновая кислота.
Склеропротеины - структурные белки скелета, соединительной ткани и наружных покровов тела.
Сложные белки (протеиды) – белки содержащие наряду с аминокислотами и другие (простетические) компоненты.
Специфическое динамическое действие корма - затраты энергии на усвоение корма.
Сфинголипиды - группа сложных липидов, содержащих сфингозин и фосфорную кислоту.
Транскрипция - перенос генетической информации о структуре белка с матрицы ДНК на РНК.
Трансляция – сборка аминокислот на рибосоме в полипептидную цепь с определенной последовательностью.
Третичная структура - форма полипептидной цепи, определяемая взаимным влияниемдалеко отстоящих друг от друга аминокислот.
Трофическая (пищевая) цепь - перенос энергии корма через ряд организмов различных трофических уровней путем поедания одних другими.
Углеводы - альдегидные или кетонные производные полиатомных спиртов с более чем одной ОН-группой и соединения, при гидролизе которых образуются эти производные.
Фибрилла - молекула, у которой размеры продольной и поперечной осей отличаются более чем в десять раз.
Физиологическая калорическая ценность белка - тепловая энергия выделяемая при окислении 1 г белка в организме.
Физическая калорическая ценность белка - тепловая энергия, полученная при полном сжигании 1 г белка.
Фосфолипиды – группа сложных липидов, содержащих глицерол и фосфорную кислоту.
Фотосинтез - образование органических веществ из неорганических, при участии энергии солнечного света.
Хиломикрон – образующийся в энтероците комплекс нейтральных жиров с другими липидами и апобелками.
ЦНС – центральная нервная система.
Цереброзиды - простейшие гликолипиды с одной гексозой (галактозой или глюкозой).
Цикл Кребса (лимонной кислоты или трикарбоновых кислот) – общий внутриклеточный путь катаболизма органических веществ, в ходе которого циклические превращения двух- и трёхуглеродных соединений сопровождаются выделением двуокиси углерода и освобождением атомарного водорода, который служит источником энергии и, в конечном итоге, окисляется молекулярным кислородом до воды.
Частично заменимые - вещества, которые в недостаточных количествах синтезируются в организме.
Четвертичная структура - взаимное расположение нескольких полипептидных цепей одного белка.
Энергия - мера способности системы совершать работу.
Эссенциальный – незаменимый.
Эстивация – летняя спячка.