рода и углерода, являются основой наиболее ценных соединений – аминокислот, белков и нуклеиновых кислот. Но поскольку большинство живых существ не усваивают молекулярный азот, так необходимый для построения белков и нуклеиновых кислот, они получают его из растений. Растения же получают его или за счет симбиоза бобовых растений с микроорганизмами, или за счет деятельности свободно живущих азотфиксирующих организмов. Эти микроорганизмы превращают молекулярный азот в аммиак и ионы аммония. Аммиак в результате жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий окисляется под действием кислорода и фермента нитрогеноксидазы в нитраты, которые легко усваиваются корнями растений из почвы. В растениях нитраты восстанавливаются с помощью фермента нитратредуктазы в ионы аммония, которые являются образующим началом глутаминовой кислоты. На базе этой аминокислоты получаются остальные девятнадцать –аминокислот, используемые для синтеза белков.
В аспекте этих образований и дальнейших превращений необходимо соблюдать оптимальный баланс азота уже с момента его накопления в почве. Поскольку интенсивный рост растений и накопление биомассы напрямую связны с азотом, то разработанные интенсивные технологии производства кормов и овощных культур основывались на высоких нормах внесения азотных удобрений.
Почвенные растворы, перенасыщенные азотом, вызывали дисбаланс состава и свойств внутренней среды растительного организма и обуславливали негативные процессы в организме и животных, и человека.
В организме животных и человека широко представлено такое соединение азота, как аммиак, который является одним из продуктов дезаминирования аминокислот, белков, биогенных аминов, пуриновых и пиримидиновых оснований, поступающих с пищей. Это простейший метаболит со специфическими свойствами, который в кислой среде образует ион аммония, а в нейтральной и слабощелочной обратимо диссоциирует с образованием ионов аммония и гидроксила. В крови при рН = 7,4 гидрат аммиака будет находиться в виде ионов аммония. Несмотря на избыток ионы аммония не могут проникать через клеточные мембраны, однако молекулы NH3 легко проходят через мембраны и могут воздействовать на организм, прежде всего на мозг. Выделение аммиака из организма осуществляется через почки в основном в виде мочевины.
Азот образует с кислородом ряд окислов, роль которых в организме в зависимости от их количества может меняться от позитивной до негативной. Позитивной является роль азота в образовании гемоглобина, в котором ион железа связан с четырьмя атомами азота (образуя гем), молекулой воды и белком (глобином). В молекуле гемоглобина в легких проходит процесс замены молекулы воды на молекулу кислорода, который переносится к различным органам. Не однозначна роль оксида азота (NO) в организме. В одном случае он обязательно синтезируется в организме как необходимое соединение, без которого невозможно нормальное функционирование клетки. Он обеспечивает расслабление гладких мышц сосудов, регуляцию работы сердца, эффективную работу иммунной системы, передачу нервных импульсов, сексуальное возбуждение. В другом случае, в процессе окислительных действий нитритов, выделяющийся оксид азота (NO) образует устойчивый комплекс с гемоглобином
– нитрозогемоглобин. Кислород в составе нитрозогемоглобина в 60 раз прочнее связан, чем кислород оксигемоглобина, обуславливая тем самым нарушение кислородного обмена до кислородного голодания.
В желудке нитраты образуют азотистую кислоту, которая при взаимодействии со вторичными аминами образует – нитрозамины – сильные канцерогены. В России санитарные нормы регламентируют содержание нитратов в питьевой воде, так как излишек их может привести к различным заболеваниям. Вещества, поступающие в атмосферу в процессе естественного круговорота, выводятся из неё благодаря динамическому равновесию, существующему в биосфере. Поэтому они не представляют опасности для жизнедеятельности. В процессе же производственной деятельности человека, особенно с внедрением интенсивных технологий, дисбаланс азота может проявиться и в почвенной среде и скотоводческих помещениях (при плохой вентиляции) и, особенно, при неразумном, бесконтрольном применении гербицидов и пестицидов. Ежегодно в атмосферу выбрасывается 2,3 млрд тонн вредных примесей, доля оксида азота в которых составляет 15%.
Анализ азота и его соединений, участвующих в процессе жизнедеятельности является свидетельством важности элемента и жизненной необходимости в нем, но положительный эффект может быть получен лишь при оптимальном балансе его, как во внутренней, так и внешней средах.
4.1.5 Фосфор
В природе фосфор встречается только в формах, содержащих кислород. Это обусловлено тем, что фосфор образует с кислородом более прочные связи, чем с другими органогенами. В организме фосфор встречается только в виде фосфатов, неорганических и органических. Фосфаты в живых организмах играют две ключевые роли. Они служат структурными компонентами скелета, клеточных мембран и нуклеиновых кислот. Костная ткань построена в основном из гидроксиапатита Са5 (РО4)3 ОН. Основу липидного бислоя биологических мембран составляют фосфолипиды, которые в результате межмолекулярных взаимодействий, удерживающих друг возле друга углеводородные радикалы, образуют внутренний липофильный (гидрофобный) слой мембраны. Гидрофильные фрагменты расположены на внешней поверхности мембраны и образуют гидрофильный слой.
Клеточные мембраны играют очень важную роль в жизнедеятельности организма. Они отделяют клеточное содержимое от внешней среды, обеспечивая поддержание различий в составе вне- и внутриклеточной среды, регулируют обмен между клеткой и средой, делят клетки на отсеки и регулируют между ними обмен. Некоторые биохимические реакции протекают на самих мембранах. Клеточные мембраны обладают избирательной проницательностью. Через них диффундирует глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты, глицерин и некоторые ионы, причем сами мембраны в определенной мере регулируют эти процессы. На внешней поверхности мембраны располагаются рецепторные участки для распознавания веществ, поступающих из окружающей среды.
Не менее важна в организме и роль нуклеиновых кислот, остов которых состоит из рибозо- и дизоксирибозофосфатных цепей. Фосфорная кислота входит в состав нуклеотидов, которые играют важную роль в живых системах. Они содержат в своем
составе ди- и трифосфатные группировки. Важнейшими среди этих производных являются аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ), которые в результате взаимопревращений, путем наращивания или отщепления фосфатных групп, в клетке аккумулируют химическую энергию и используют её для биохимических и физиологических процессов.
Чтобы удовлетворить потребность организма в химической энергии вся АТФ организма в течение суток должна десятки тысяч раз прогидролизоваться до АДФ и фосфата с последующим ресинтезом. Образование АТФ происходит в основном в митохондриях за счет энергии, выделяющейся при биологическом окислении. Энергия гидролиза АТФ является главной энергетической силой, обеспечивающей круговорот энергии в клетках. Поэтому недостаток фосфора в кормовом сырье при всех прочих оптимальных параметрах его, в том числе и необходимый суточный объем энергии, не позволит использовать её в полном объеме. Синтез АТФ может осуществляться за счет запасов фосфора в органах, не имеющих энергетического обмена. В этом случае будет происходить нарушение структуры этих органов и обострение негативных процессов, вызывающих патологические изменения.
Обмен фосфора в организме тесно связан с обменом кальция, но связь эта антагонистична. При увеличении содержание кальция в крови наблюдается уменьшение содержания фосфатов. Это обстоятельство определяет необходимость строгого соблюдения этих элементов в корме. Для дойных коров суточная норма кальция и фосфора колеблется в значительных пределах. При суточном удое 10-12 кг корове с массой тела 500 кг требуется в сутки 65-73 г кальция и 35-51 г фосфора. С той же массой тела, но при удое 18-20 кг этих элементов требуется соответственно 97-105 г и 6975 г. При бесконтрольном использовании кормов содержание этих элементов будет значительно отличаться от нормы. В кормах из бобовых растений содержание кальция в суточном объеме корма физиологическую потребность в нем в 2 и более раз, при норме или дефиците фосфора. Злаковые травы бедны этими элементами и обеспечивают потребность в кальции на 65-80% в фосфоре на 50-75%.
Научными исследованиями доказано, что бобовые в кормовых рационах должны быть строго нормированы, при этом внимание должно быть уделено и видовому составу. Так, массовая доля бобового компонента в тимофеечно-клеверной травосмеси эффективна в широком диапазоне – 20-40%, в тимофеечно-люцерновой – не более 20%. Надо полагать, что нарушение кальциево-фосфорного баланса оказывает свое негативное влияние на обменные процессы в организме.
Рекомендации многих исследователей, решающих вопросы протеинового питания за счет увеличения доли бобовых в корме, не содержат сведений о балансе других компонентов питания, в частности, кальция и фосфора. Дисбаланс же этих элементов в крови, формирующийся на фоне излишних доз бобовых, существенно влияет на концентрацию щелочи, увеличивая нагрузку на фосфатную буферную систему, которая вместе с другими буферными системами обеспечивает постоянство рН крови.
При большой важности фосфора для животных не следует забывать о вредности избыточного содержания его в организме. Есть сведения, что излишнее содержание фосфора может вызвать различные опухоли и экссудаты воспалительный выпот, содержащий гнойную, кровянистую или фибринозную жидкость, просачивающуюся из мелких кровеносных сосудов ткани, полости тела или кости. Из этого следует, что
