непрочную связь с белком фермента и субстратом, образуя легко распадающийся комплекс. В таком комплексе фермент, приобретая соответствующую конформацию (пространственную форму), проявляет максимальную активность. Активации ферментов особенно часто способствуют катионы марганца, цинка, меди, а также магния и кальция.
Кроме ферментов микроэлементы образуют с белками и другими биосубстратами транспортные биокомплексы, которые доставляют в ткани кислород, биометаллы, метаболиты.
Нормальное течение физиологических процессов в организме возможно при определенном уровне насыщения тканей микроэлементами, т.е. оптимальном микроэлементном гомеостазе. Гормональная продукция желез, при содержании микроэлементов ниже или выше этого уровня, не обеспечит их нормальную функциональную деятельность, что приведет к серьезным последствиям для здоровья.
Элементы, роль и нормы потребления которых еще не изучены или изучены недостаточно, заслуживают не меньшего внимания, так как биогенность их неоспорима.
4.2.4 Железо
Необходимый компонент окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме. В организме животных содержится определенное количество железа, часть которого ежедневно расходуется и выводится из организма, что определяет необходимость восполнения его. Так, например, для дойных коров с массой тела 500 кг и суточным удоем 20 кг ежедневно требуется 1170 мг, а для коров той же массы, но с удоем 32 кг – 1800 мг. Стельным сухостойным коровам с плановым удоем 20 кг требуется 805 мг или в 1,5 раза меньше. Следовательно, недостаточное количество железа в корме дойных коров отразится на обеспеченности этим элементом молока, что снизит его полноценность как питания и для теленка, и человека.
Железо входит в состав таких важных биосубстратов, как гемоглобин и различные его производные. Ион железа является комплексообразователем в гемоглобине. Гемоглобин в составе эритроцитов крови присоединяет вместо молекул воды молекулы кислорода, образуя оскигемоглобин. Оксигемоглобин выполняет функцию транспорта кислорода у высших животных. Благодаря оксигемоглобину литр крови переносит 250 мл кислорода в капилляры различных органов. Здесь оксигемоглобин отдает кислород, который диффундирует через плазму и стенки капилляров в ткани. Венозная кровь поглощает углекислый газ из тканей и транспортирует его в легкие. В легких кровь освобождается от СО2, который удаляется при выдохе, а гемоглобин опять насыщается кислородом и процесс повторяется.
Железо входит в состав большой группы (около 50 видов) ферментов, которые катализируют процесс переноса электронов в дыхательной цепи за счет обратимых окислительно-восстановительных превращений.
Ферменты, в состав которых входит цитохром, содержащий катион железа, в активном центре, взаимодействуя с субстратом и кислородом, активизирует окисление не только субстрата, но и ансамбля ферментов.
При недостатке или большой потере железа в организме развивается железодефицитная анемия (малокровие). Заболевания, связанные с малокровием, характеризуются уменьшением количества эритроцитов или гемоглобина в крови, что приводит к гипоксии (кислородное голодание).
4.2.5 Кобальт
Входит в группу металлов жизни, принимающих непосредственное и активное участие в обмене веществ.
Несмотря на сравнительно малые количества его в организме, роль этого элемента не менее важна, чем других. Он входит в состав костной и мягких тканей.
В живых организмах кобальт в основном содержится в витамине В12, который является сложным азотсодержащим органическим комплексом. Витамин В12 необходим для нормального кроветворения и созревания эритроцитов, синтеза аминокислот, белков, РНК, ДНК и других соединений, без которых нормальное развитие организма невозможно. Накапливается витамин В12 в печени. Недостаток его в организме вызывает злокачественную анемию (малокровие).
4.2.6 Медь
В организме животных медь, как и другие металлы жизни, является активным элементом обменных процессов. В основном медь концентрируется в печени, головном мозге, крови. Среднесуточная норма потребления меди для коров с массой тела 500 кг и суточным удоем 20 кг молока составляет 142 мг, увеличение надоя до 30 кг обуславливает повышение нормы до 215 мг. Для подсосных свиноматок массой тела 150 кг (с 8 поросятами) требуется в сутки 73 мг меди, а для ремонтных поросят массой тела 70 кг, при среднесуточном приросте 700 г – 30 мг. Эти цифры приведены для констатации факта необходимости меди в организме и широком диапазоне ее потребности в зависимости от вида животного, половозрастных и продуктивных признаков.
Катионы меди - сильные комплексообразователи по отношению к соединениям, содержащим карбоксильную (-СОО- ), амино (NH2), циано – (-CN-) и особенно тиольную (-SH) группы. В реакции с тиольными группами белков катионы меди разрушают структуру нативного белка (природное состояние), создавая иные конформации с потребными для организма свойствами. Медь является необходимым микроэлементом растительных и животных организмов, ионы ее по сравнению с ионами других металлов жизни активнее реагируют и образуют более устойчивые соединения с аминокислотами и белками. В сочетании с белками ионы меди проявляют особенно эффективную каталитическую деятельность, и легко переходя их одного валентного состояния в другое, благоприятно действуют на обменные процессы.
Многопрофильную функцию в организме выполняет медьсодержащий белок плазмы крови – церулоплазмин, в котором содержится 98% меди, имеющейся в плазме крови. Он выполняет роль резервуара для меди и транспортную функцию, регулируя баланс меди и выведение избытка ее из организма. Кроме того, церулоплазмин катализирует окисление железа, участвуя в кроветворении.
Дефицит меди в организме может привести к разрушению эритроцитов, а также нарушению обменных процессов в костных тканях.
4.2.7 Цинк
В организме животных цинк содержится в мышцах, костях, крови, печени и предстательной железе. Суточная норма его для животных изменяется в широких пределах. Для дойных коров в зависимости от массы тела и продуктивности потребность цинка изменяется в пределах 475-2135 мг на голову в сутки. Такой диапазон нормы потребления цинка свидетельствует о необходимости нормированного использования этого элемента.
Цинк входит в состав более 40 металлоферментов. В эритроцитах он представлен в составе карбоангидразы – фермента, катализирующего обратимую реакцию образования угольной кислоты из двуокиси углерода и воды. Катализируя процессы гидратации двуокиси углерода и дегидратации угольной кислоты, карбоангидраза тем самым влияет на процесс дыхания, на его скорость и обмен газов между организмом и внешней средой.
Цинк оказывает благотворное влияние и на углеводный обмен. Взаимодействуя с инсулином, он стабилизирует структуру его молекулы путем угнетения процесса разрушения инсулина в тканях. Цинк активизирует биосинтез витаминов С и В. Установлено стимулирующее действие цинка на фагоцитарную деятельность лейкоцитов. Активный захват и поглощение лейкоцитами патогенных микроорганизмов (фагоцитоз) обеспечивает эффективность защитных функций организма.
4.2.8 Марганец
В организме животных около 50% марганца находится в костной, а другая часть - в мягких тканях. Ежесуточная потребность в марганце для животных колеблется, также как и других элементов, в зависимости от их вида, пола, возраста, продуктивности и факторов, влияющих на скорость обменных процессов. Суточная потребность дойных коров колеблется от 440 до 2135 мг, ремонтным телкам, в зависимости от возраста и массы тела, от 28 до 510 мг. Такой широкий диапазон нормы потребления требует дифференцированного подхода к составлению рационов для соответствующих групп животных
В биологических системах марганец присутствует в виде ионов или его комплексом с белками, нуклеиновыми кислотами и аминокислотами. Эти комплексы способствуют активации большого числа ферментов. Ионы марганца стабилизируют конформацию нуклеиновых кислот, участвуют в процессах репликации ДНК, (удвоение молекул ДНК), синтезе РНК и белка.
При участии специальных ферментов происходит удвоение хромосом, в основе которого лежит репликация ДНК, Репликация обеспечивает точное копирование генетической информации, заключенной в молекулах ДНК и передачу ее от поколения к поколению. Биогенная функция ионов марганца имеет широкий спектр: оказывает влияние на кроветворение, образование костей, минеральный обмен, рост, размножение и другие функции. Марганец совместно с железом входит в состав типичных металлопротеинов, выполняющих роль дыхательных пигментов, переносчиков металлов и металлоферментов. Дыхательные пигменты – это окрашенные вещества тканей организма, участвующие в его жизнедеятельности, у растений – в фотосинтезе, у животных – в тканевом дыхании (гемоглобины) и в зрительных процессах защищающих организм от вредного влияния ультрафиолетовых лучей.
