第六章 蛋白质

第六章 蛋白质 思考题: 一．名词解释：必需氨基酸 条件性必需氨基酸 半必需氨基酸 限制性氨基酸 理想蛋白模式 非蛋白氮 人造木质素 美拉德反应 尿素氮循环 必需氨基酸：是指动物不能由体内代谢合成或合成量不能满足动物需要，必须由饲粮提供的部分氨基酸。 条件性必需氨基酸：是指动物在某一生长阶段或生理状态下，内源合成量不能满足需要，必须由饲粮提供的氨基酸。 半必需氨基酸：是指机体内以必需氨基酸作为前体合成的氨基酸，反应是不可逆的，饲粮中补充半必需氨基酸可以在一定程度上节约对应的必需氨基酸。 限制性氨基酸：是指饲粮中所含必需氨基酸的量与动物需要量相比，差距较大的氨基酸。 理想蛋白模式：理想蛋白质中最重要的是必需氨基酸之间比例，为了便于推广应用，通常把赖氨酸作为基准氨基酸，其相对需要量定为100，其它必需氨基酸需要量表示为赖氨酸需要量的百分比，称为必需氨基酸模式或理想蛋白模式。 非蛋白氮：粗蛋白质中除了真蛋白质外，还包括游离氨基酸、肽、酰胺、生物碱、有机碱、氨、尿素、尿酸和硝酸盐等含氮化合物，统称非蛋白氮（NPN）。 人造木质素：加工与贮藏不当，可能导致反刍动物饲料蛋白质的热损害，即饲料中蛋白质肽链上的氨基酸残基与碳水化合物中的半纤维素结合生成类似于木质素的聚合物，不能被反刍动物或瘤胃微生物消化，通常称为“人造木质素”(Artifact lignin)。 美拉德反应：蛋白质加热150℃以上，干燥的条件下蛋白质肽链上的游离氨基（如赖氨酸ε-氨基）与还原糖（如葡萄糖或乳糖）中的醛基形成了一种氨糖复合物，不能被蛋白酶消化，称为美拉德（Maillard）反应。 尿素氮循环：瘤胃中氨将被胃壁吸收，经血液输送到肝脏，并在肝中转变成尿素，转化的尿素一部分经血液和唾液返回瘤胃，另有一部分经过肾脏随尿排出，这种氨和尿素的生成和再返回瘤胃的过程称为瘤胃氮素循环。

二．简述反刍动物和单胃动物蛋白质的消化吸收过程。 单胃动物蛋白质的消化、吸收： （一）消化 单胃动物对饲料中蛋白质的消化在胃和小肠上部进行，以通过酶解的化学性消化为主，并伴随部分物理性消化和微生物消化。饲料中蛋白质进入胃后，胃酸一方面使蛋白质变性，破坏其空间结构，暴露其对蛋白酶敏感的大多数肽键。另一方面，胃壁主细胞分泌的胃蛋白酶原在胃酸的作用下，激发为具有活性的胃蛋白酶。胃蛋白酶主要作用于蛋白质及多肽分子中含苯丙氨酸或酪氨酸的肽键上，分解产物是胨，产生多肽和少量氨基酸。单胃动物消化蛋白质的酶主要是十二指肠中胰蛋白酶、糜蛋白酶等内切酶及羧基肽酶、氨基肽酶等外切酶。 当胰液进入十二指肠后，胰蛋白酶原在肠激酶、胃酸或胰蛋白酶作用下激活成具有活性的胰蛋白酶。糜蛋白酶原由胰蛋白酶激活为糜蛋白酶，羧肽酶原也由胰蛋白酶激活成羧肽酶。胰蛋白酶特异性水解赖氨酸等碱性氨基酸提供羧基的肽键，糜蛋白酶特异性水解以芳香族氨基酸提供羧基的肽键。在这些酶的联合作用，蛋白质分解为小分子多肽和少量游离氨基酸。 小分子多肽在消化道中肽酶的作用下进一步水解。其中羧基肽酶（来源于胰腺和小肠腺）主要作用是从肽链的羧基端顺序切下单个氨基酸；氨基肽酶（来源于小肠腺）主要作用是从肽链的氨基端顺序切下单个氨基酸；二肽酶（来源于小肠腺）主要作用是把二肽水解成游离氨基酸。最终，蛋白质在小肠的水解产物主要是二肽、三肽和游离氨基酸，其中小肽和游离氨基酸之间比例主要取决于动物的种类和饲料蛋白质品质。 未消化的蛋白质进入大肠，在微生物作用下分解为氨基酸，氨及其他含氮物质，这些物质大部分不能被利用，但食粪类动物（如兔）通过采食软粪对这部分含氮物质进行二次消化吸收。 （二）吸收 1．氨基酸的吸收 氨基酸的吸收是一种需要钠参与的主动性转运过程，在小肠上部2/3小肠黏膜细胞处进行。吸收过程所需的能量由小肠黏膜细胞的氧化代谢过程提供。氨基酸通过与氨基酸转运载体和钠形成复合体后，转运入细胞膜内。氨基酸主动转运载体有四种，无电荷R基团氨酸载体 (2)带正电荷R基团氨酸载体 (3)带负电荷R基团氨酸载体 (4)脯氨酸及甘氨酸载体 2．小肽的吸收 蛋白质在肠道内消化后的产物中包含大量二肽和三肽。相当数量小肽在小肠上皮细胞刷状缘肽酶作用下水解为游离氨基酸后进入肠黏膜细胞；其余小肽通过细胞内途径进入肠黏膜细胞。关于单胃动物的小肽细胞内转运途径的机制目前尚不完全清楚。通过对刷状缘膜囊的研究表明可能存在三种肽的转运系统。（1）依赖H+ 浓度或Ca2+ 浓度电导的主动转运过程，需要消耗能量。（2）具有pH依赖性、非耗能的Na+/H+ 交换转运系统。（3）谷胱甘肽（GSH）转运系统。 反刍动物蛋白质的消化、吸收： 1．饲料蛋白质在瘤胃中的消化和吸收 饲料蛋白质进入瘤胃后，在微生物分泌的蛋白水解酶的作用下依次降解成肽和氨基酸。其中一部分又被微生物利用，直接合成微生物蛋白；另外一部分在细菌脱氨基酶的作用下进一步降解为氨、挥发性脂肪酸和二氧化碳，这部分氨和挥发性脂肪酸(VFA)可再被微生物利用合成微生物蛋白。在瘤胃蛋白质的分解和合成过程中有一个重要的途径----瘤胃中的氮素循环。瘤胃中氨被胃壁吸收，经血液输送到肝脏，并在肝中转变成尿素，转化的尿素一部分经血液和唾液返回瘤胃，另有一部分经过肾脏随尿排出，这种氨和尿素的生成和再返回瘤胃的过程称为瘤胃氮素循环 2．过瘤胃蛋白和微生物蛋白的消化吸收 过瘤胃蛋白与微生物蛋白一起由瘤胃进入真胃和小肠，继续进行化学性消化。蛋白质在真胃和小肠的消化过程，基本上与单胃动物相类似，是由胃肠道分泌的各种蛋白酶和肽酶，将蛋白质分解为肽和氨基酸，而后被吸收。 三．非蛋白氮对反刍动物的意义？尿素饲用应注意哪些问题？ 意义： 反刍动物摄入的非蛋白氮进入瘤胃后，氨基酸、肽、谷氨酰胺和天冬酰胺可以直接用于微生物蛋白质合成；尿素等非蛋白氮被采食后，在微生物分泌的脲酶作用下分解成氨，少部分氨直接被瘤胃微生物用于合成菌体蛋白质，大部分氨通过瘤胃吸收进入肝脏，并在肝脏中转变为尿素，再进入瘤胃形成氮素循环。正常情况下，经过多次循环大部分非蛋白氮转化为微生物蛋白质，少部分由尿中排出。当到达肝脏的氨过多，超过肝脏将氨转变为尿素的能力时，就会引起氨中毒。 尿素饲用应注意的问题： （1）适应期，动物对饲粮中添加尿素需要经过2～3周时间适应期，尿素应缓慢增加到所需用量。尿素对动物味觉有刺激性，突然增加尿素，会降低采食量。瘤胃微生物对尿素代谢也需要一个适应过程。 （2）合理搭配饲粮，将尿素与谷物精料混合饲喂，促进能氮同步释放。 （3）控制用量，尿素在饲粮中的含量不超过其干物质的1%，或牛60～100 g/d，羊6～12 g/d； （4）适当降低饲粮蛋白质含量，当饲粮中已经含有大量非蛋白氮饲料时，减少或不用尿素。 （5）避免与水同时饲喂，应在饲喂尿素3～4 h后饮水。 （6）避免与含脲酶高的饲料如生大豆、偏生的豆饼等混喂。 （7）3月龄以下的反刍动物由于瘤胃机能尚未发育完全，应禁止使用尿素。 （8）发现尿素中毒，用2%的醋酸溶液(绵羊0.2～0.4 mL，牛2～3 L)灌服或用0.5%食醋灌服。

四．反刍动物瘤胃蛋白质消化的优缺点有哪些？ （1）可以利用非蛋白氮合成微生物菌体蛋白和必需氨基酸，满足反刍动物的维持需要，并保证一定的生产水平。 （2）可以利用劣质蛋白质合成微生物菌体蛋白，利用非必需氨基酸合成必需氨基酸，提高饲料蛋白质营养价值。 （3）瘤胃蛋白质消化的缺点在于大量饲料蛋白质在瘤胃中被微生物降解，存在能量和蛋白质的双重损失。 （4）瘤胃蛋白质降解率不仅决定了过瘤胃蛋白的数量，也影响着微生物蛋白的合成量。适宜的瘤胃蛋白质降解率有利于充分发挥瘤胃的消化吸收优势，避免饲粮蛋白质的浪费。

五．小肽的吸收有何特点？其营养作用有哪些？ 吸收特点： 通过对刷状缘膜囊的研究表明可能存在三种肽的转运系统。（1）依赖H+ 浓度或Ca2+ 浓度电导的主动转运过程，需要消耗能量。（2）具有pH依赖性、非耗能的Na+/H+ 交换转运系统。（3）谷胱甘肽（GSH）转运系统。由于小肠上皮细胞刷状缘和细胞浆富含肽酶和中性内肽酶，所以绝大部分小肽不能直接吸收入血，约10％的二肽、60％的三肽和几乎全部三肽以上的小肽需经刷状缘肽酶水解，最终形成游离氨基酸通过载体介导从底侧膜吸收入血；部分剩余的二肽、三肽可直接被转运入上皮细胞由细胞浆肽酶水解；只有极少量二肽或三肽如含有甘氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸的肽可不经肽酶水解直接吸收入血。 营养作用： 1．寡肽促进氨基酸吸收 2～3个氨基酸残基的小肽不但自身的氨基酸能够迅速吸收，而且对其它氨基酸或肽的转运有促进作用。这可能是因为寡肽吸收机制可以缓解氨基酸之间的吸收竞争。 2．提高蛋白质的沉积率 小肽在动物体蛋白质周转代谢中的作用，不仅表现在吸收上的优势，饲料蛋白质肽的释放量与其吸收进入循环的程度，也是影响组织蛋白质合成代谢的因素。 3．提高矿物元素利用率 小肽作为低分子配位体可以与矿物元素螯合，并以小肽的方式被吸收，提高矿物元素的吸收速度。在蛋鸡基础饲粮中添加肽制品后，蛋鸡的产蛋率、日产蛋量和饲料转化率显著提高，蛋壳强度有提高的倾向。 4．改善动物的生产性能 生长猪饲粮中添加少量的肽后，显著地提高了猪的日增重、蛋白质利用率和饲料转化率。很多研究结果都表明：以小肽形式为氮源时，整体蛋白质沉积高于相应氨基酸或完整蛋白质饲粮，且生产性能明显提高。 六． 维持需要的氨基酸占总需要的比例，猪是多少？家禽是多少？ 生长猪的氨基酸需要量中维持需要所占比例约为5%左右，主要取决于形成体蛋白的氨基酸需要。因此生长猪理想蛋白模式与其体组织中氨基酸组成非常接近。 与生长猪不同，蛋鸡的维持需要在总需要量中的比例较高，达20%左右，而且维持、增重和产蛋三部分的理想蛋白模式各不相同，因而蛋鸡相对于生长猪，其理想蛋白模式更大程度上取决于产蛋和维持需要。