Кроме ферментов металлы образуют с белками транспортные биокомплексы, которые доставляют в ткани кислород, биометаллы и другие метаболиты. Таким образом, для белков характерны функции, лежащие в основе жизнедеятельности любых живых систем. Совокупность функций объясняет уникальность белков для всего животного мира.
Полноценность белка определяется оптимальными параметрами и видового, и структурного состава аминокислот. Некоторые белки содержат полный набор незаменимых аминокислот в оптимальном соотношении, в других отсутствует одна или несколько незаменимых аминокислот.
Если белок содержит все незаменимые аминокислоты в необходимых пропорциях и легко подвергается гидролитическому распаду под действием ферментов, то биологическая ценность его условно принимается за 100, и он считается полноценным. К таким относят белки молока и яиц. Белки мяса говядины имеют биологическую ценность 98. Растительные белки по биологической ценности имеют более низкие показатели. Так как бедны лизином, метионином и триптофаном. Однако при определенной комбинации организм может быть обеспечен более полноценным белковым питанием. При сочетании кукурузы, биологическая ценность белка которой – 36 (недостаточное количество лизина), с бобовыми, богатыми этой аминокислотой, но имеющих недостаток триптофана, которого в кукурузе достаточно, получается более полноценная по белку кормосмесь. Но если учесть, что в организме человека насчитывается более 100 000 разнообразных белков, то очевидной становится необходимость системного подхода к решению. Получение полноценной кормосмеси по белку – это лишь частичное решение проблемы полноценности питания. Приведение всех структурных органических и минеральных элементов пищи (кормов) к оптимальному балансу обеспечит преимущества полноценного питания.
Одним из решений проблемы протеинового питания предлагается использование кормов с полноценным белком, в котором в наличии незаменимые аминокислоты. Однако понятие это ограничивается лишь наличием их в составе продуктов, но не уточняется оптимальный уровень потребления и баланс их структуры к потребности конкретного организма. Более того, без внимания остаются заменимые аминокислоты, количественная потребность которых строго регламентирована конкретным видом. Белок - это не простое сочетание аминокислот, а сложный органоминеральный комплекс (металлопротеины и др.), выполняющий разнообразные физиологические функции: каталитические (ферменты), регуляторные (гормоны), структурные (коллаген, фиброин), двигательные (миозин), транспортные (гемоглобин), защитные (иммуноглобулины, интерферон), запасные (казеин, альбумин, глиадин) и другие. Поскольку животные белки совершенно не адекватны по составу и структуре растительным, то простое наличие каких бы то ни было незаменимых аминокислот не может служить оценкой их полноценности. Поэтому белки кормов могут быть определены как полноценные лишь при условии оптимального баланса всех аминокислот, формирующих конкретный живой организм.
Несмотря на то, что метаболитические способности организма безграничны, модификация нативных (природных) белков будет более эффективна при соответствующем балансе органоминеральных соединений питательной среды.
5.3 Жиры
Органические соединения, в основном сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот, относятся к липидам. Липиды представляют обширную группу природных органических соединений, включая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных – из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов. Липиды – один из основных компонентов биологических мембран. Образуют энергетический резерв, участвуют в передаче нервного импульса, в создании водоотталкивающих и термоизоляционных покровов организма.
Карбоновые кислоты, составная часть липидов (от одного до девяти углеродных атомов), содержатся в значительном количестве в клетках животных и особенно растений. Они являются продуктами превращения основных питательных веществ: жиров, белков и углеводов. Многие имеющиеся или поступающие в клетку органические вещества на конечных этапах катаболизма (диссимиляции) превращаются в ту или иную карбоновую кислоту. В то же время карбоновые кислоты синтезируются в клетке, т.е. являются продуктами анаболизма (ассимиляции), что свидетельствует о необходимости их для жизнедеятельности организма.
Карбоновые кислоты в результате ацилирования (замещение по карбонильному углеродному атому) образуют связи с новым нуклеофилом, содержащим атомы: галогенов, кислорода, серы, азота или углерода, которые являются важнейшими промежуточными метаболитами в живых системах.
Жирными кислотами называются высшие карбоновые кислоты, углеводородная цепь которых содержит более 12 углеродных атомов. В организмах окисление жирных кислот - чрезвычайно важный процесс.
При β-окислении одной молекулы стеариновой кислоты параллельно образуется 40 молекул АТФ, а при полном окислении этой кислоты до СО2 и Н2О образуется 146 молекул АТФ. Это является свидетельством важности процессов окисления жирных кислот с позиции энергетики организма.
Конечным продуктом β-окисления жирных кислот в митохондриях является ацетилкофермент А. Полное окисление его ацетильного остатка до углекислого газа и воды осуществляется мультиферментным ансамблем, обеспечивающим протекание серий реакций, которые называются циклом Кребса.
Работа ансамбля ферментов цикла Кребса чрезвычайно надежна, так как не известны патологические состояния, связанные с недостатком активности какого-либо из этих ферментов. Это указывает на важность реакций цикла Кребса для организма и хорошую их защищенность от внешних воздействий. Это, однако, может быть достигнуто лишь при оптимальном уровне ферментного гомеостаза. Ферменты и их каталитическая активность находятся в прямой зависимости от обеспеченности в первую очередь органогенами и металлами жизни. Даже для простых ферментов, у которых активный центр сформирован только белковой молекулой, необходимо иметь в оптимуме и азот, и фосфор, и серу. В сложных ферментах, металлопротеинах, имеется небелковая составляющая – кофактор. Кофактор содержит катионы металлов, прочно (ковалентно) связанные с белком. В сложных ферментах, в которых небелковый фрагмент удерживается белком в основном за счет межмолекулярных
взаимодействий, называется коферментом. Участие коферментов в процессе β-окисления жирных кислот специфично и не может быть заменено ни какими другими соединениями.
Важная особенность жиров заключается и в том, что 1 г жира является источником 1,4 г воды. Этот эндогенный источник существенно необходим в регулировании общего водного баланса организма.
Жир входит в качестве структурного материала в состав протоплазмы клеток. Отдельные жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая) не могут быть синтезированы в организме животных и обязательно должны поступать с пищей, так как они жизненно необходимы для нормальных процессов обмена веществ, роста и развития животных. Пищевой жир в оптимальном количестве поддерживает хороший аппетит, нормальное пищеварение и всасывание в кишечнике. С кормом в организм животных поступают жирорастворимые витамины, функции которых при недостатке жира не будут реализованы, а животные при наличии в организме витаминов А, Д, Е, К будут испытывать их недостаток.
Избыточное количество жира в рационах приводит к нежелательному процессу, обуславливающего ожирение организма.
Животным, в зависимости от их вида, половозрастных особенностей и уровня продуктивности, требуется различное количество жира. Диапазон суточной нормы потребления сырого жира для дойных коров находится в очень широких пределах 225-1220 г. Эти цифры являются свидетельством необходимости внимательного подхода к использованию кормов в аспекте оптимального обеспечения процессов жирового обмена.
5.4 Углеводы
Одна из основных частей растительных кормов и основной источник энергии для животных. Углеводы представляют обширную группу органических соединений, химическая структура которых формально состоит из углерода и воды. Углеводы, первичные продукты фотосинтеза и основные исходные продукты биосинтеза других веществ в растениях, составляют существенную часть пищевого рациона многих животных.
В процессе метаболизма в организме животных и человека углеводы выполняют важные функции: энергетическую (главный источник энергии), структурную (обязательный компонент большинства внутриклеточных структур) и защитную (участвуют в реакциях, поддерживающих иммунитет).
Животные не способны синтезировать углеводы, а получают их с пищей растительного происхождения, которые используются в значительной степени для выработки энергии.
Большинство углеводов, используемых в пищу, под действием ферментов пищеварительного тракта гидролизуются до глюкозы и фруктозы, которые поступают в клетки. Конечным продуктами окисления являются углекислый газ и вода. При таком окончании гликолиза на каждую вступившую в реакцию молекулу глюкозы образуется 38 молекул АТФ, почему углеводы и рассматривают как один из основных источников энергии в клетке.
