Физиология животных. Приспособление и среда - Шмидт-Ниельсен К.
Скачать (прямая ссылка):
ПОТРЕБНОСТЬ В СПЕЦИФИЧЕСКИХ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВАХ
Пищевой рацион, доставляющий необходимое количество энергии, может быть совершенно неподходящим как источник «сырых материалов» для роста, а также для построения и поддержания клеточных структур и метаболического аппарата.
Питание 215
У большинства животных энергетические нужды могут быть полностью удовлетворены одной только глюкозой, но глюкоза ничего не дает с точки зрения других потребностей. Последние можно разделить на три основные категории: потребность в белках и аминокислотах, в витаминах и родственных им веществах и в минеральных веществах и редких элементах.
БЕЛКИ И АМИНОКИСЛОТЫ
Когда животное растет, белок непрерывно синтезируется и включается в структуры тела. Однако у взрослого организма количество белка остается более или менее постоянным на протяжении всей жизни. В связи с этим может показаться, что после достижения организмом его окончательных размеров получение белка с пищей становится менее существенным. Это не так: недостаточное снабжение белками ведет к серьезным расстройствам.
Почему так получается? Казалось бы, будучи однажды включены в состав некоторого органа (например, мышцы), белки должны оставаться там как часть неизменной структуры. Поэтому, когда биохимик Рудольф Шёнхеймер обнаружил, что белки тела постоянно разрушаются и синтезируются вновь, это явилось большой неожиданностью. Шёнхеймер вводил в рацион взрослых крыс аминокислоты, меченные тяжелым изотопом азота 15N, и эти аминокислоты неизменно оказывались включенными в тканевые белки. Таким образом было показано, что клеточные компоненты, которые ранее рассматривались как стабильные структуры, имеют высокую скорость оборота белков (Schoenheimer, 1964).
Не у всех белков скорость оборота одинакова. У человека, например, период полуобновления белков сыворотки крови — около 10 дней, а для структурных белков соединительных тканей это время значительно больше. После того как эти структурные белки сформированы, они остаются относительно стабильными по сравнению с белками таких метаболически активных тканей, как кровь, печень, мышцы и т. д.
Новый белок синтезируется из отдельных аминокислот, а не из частично расщепленных фрагментов других белковых молекул. У взрослого человека синтезируется и разрушается около 400 г белка в день, что намного превышает общее суточное потребление белков, которое в среднем варьирует в пределах от 100 до 150 г. Таким образом, в процессе синтеза используются не только аминокислоты пищи, но частично и те, которые получаются при расщеплении белка в организме.
Каждый организм содержит большое число различных белков —* структурных компонентов клетки, ферментов и т. п. При этом каждый вид животных или растений имеет белки, которые специфичны только для этого вида, и даже особи в пределах од-иого вида могут иметь белки с характерными отличиями. Напри-
216 Глава 5. Пища, топливо и энергия
мер, группы крови человека связаны с различиями в структуре некоторых белков крови.
В белках обычно встречается всего лишь около 20 различных аминокислот, но поскольку молекула белка может содержать от 100 и менее до многих тысяч аминокислот, практически нет предела числу различных белков, которые могут быть построены из этих 20 основных строительных блоков.
Обычно организм получает нужные ему аминокислоты с белками пищи, но их можно заменить химически чистыми аминокислотами, взятыми в подходящих соотношениях. Однако, нет надобности получать извне все эти 20 различных аминокислот. Часть из них может образовываться в организме из других аминокислот,, но есть такие, которые не могут синтезироваться организмом животного и должны поступать с пищей. Эти последние называются. незаменимыми аминокислотами.
Термины «заменимые» и «незаменимые» указывают лишь на то* должны ли эти аминокислоты обязательно содержаться в пище, но ничего не говорят о том, насколько они важны для организма. Заменимые аминокислоты на самом деле так же важны, как и другие структурные компоненты белков. Они даже, по-видимому, настолько важны, что рискованно полагаться на их содержание в пище, и организм не может обойтись без механизма для их синтеза.
Из 20 с небольшим обычных аминокислот для крыс незаменимыми являются 10 (табл. 5.4) (Rose, 1938). Исключение любой из них (кроме аргинина) вызывает глубокие расстройства. При
Таблица ЪЛ
Классификация аминокислот по отношению к пищевым потребностям крыс
Незаменимые
Заменимые
Лизин
Триптофан
Гистидин
Фенилаланин
Лейцин
Изолейцин Треонин Метнони H Валин Аргинин"
Глицин
Алании
Серии
Норлейцин
Аспарагиновая кислота
Глутамииовая
кислота
Пролин Цитруллин Тирозин Цистеин
') Аргинни может синтезироваться, но скорость его синтеза недостаточна для того, чтобы обеспечить нормальный рост.
отсутствии аргинина рост крыс замедляется, но аргинин все-таки может синтезироваться в организме, хотя и не так быстро, как это нужно для оптимального роста. У человека и других млекопитающих потребности такие же, за исключением того, что взрос-
