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TA的每日心情 | 堵心啊 2015-6-5 08:56 |
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簽到天數(shù): 61 天 [LV.6]常住居民II - 帖子
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本帖最后由 水寶寶 于 2015-6-11 08:52 編輯
(接上文)
蛋白質與氨基酸(2)
3. 必需氨基酸的功能和缺乏癥
3.1 賴氨酸Lys
賴氨酸是一種α-氨基酸,含有α和ε兩個氨基。賴氨酸通常參與氫健形成和起催化作用。在魚類和其它動物的體蛋白中,賴氨酸的含量非常豐富。在飼料原料中,魚粉和血粉的賴氨酸含量很高,但在植物蛋白源中的含量很低,尤其是谷物副產物,如玉米蛋白粉和小麥面筋蛋白。由于ε-氨基的活性強,賴氨酸對熱很敏感,也容易發(fā)生非酶促糖基化作用,也就是美拉德反應。這會導致賴氨酸的化學結構產生不可逆變化,并降低原料和飼料的賴氨酸利用率。正因如此,賴氨酸通常是飼料的第一限制性氨基酸,尤其是在植物蛋白含量高或蛋白源的加工條件比較嚴酷的飼料中。
賴氨酸缺乏除了降低生長和飼料效率外,還會影響健康,如導致虹鱒和鯉魚的背鰭和尾鰭腐爛(Ketola, 1983; Guillaume等, 1999)。
3.2 含硫氨基酸
3.2.1 蛋氨酸Met和半胱氨酸
蛋氨酸和半胱氨酸是兩種含硫氨基酸。蛋氨酸是非極性氨基酸,與其它疏水性氨基酸一樣,它可與其它疏水性配體(如脂肪)結合(Brosnan and Brosnan, 2006b)。半胱氨酸由于含有巰基,是一種親水性氨基酸。由于疏基的活性強,半胱氨酸成為許多蛋白質和酶類的結構和功能組成成分,并在許多蛋白中形成二硫鍵。半胱氨酸在外界很容易被氧化成胱氨酸(半胱氨酸-半胱氨酸),但機體也很容易把胱氨酸降解成兩個半胱氨酸分子。
L-蛋氨酸除了作為蛋白質的合成前體,還參與許多代謝反應,包括合成S-腺苷蛋氨酸SAM、L-半胱氨酸、谷胱甘肽、;撬帷⒘字D憠A及其它磷脂。S-腺苷蛋氨酸又參與形成肌酸、腎上腺素等等。L-蛋氨酸也是生糖氨基酸,可以參與合成D-葡萄糖和糖元。
蛋氨酸通過腺苷轉移酶轉化為S-腺苷蛋氨酸,S-腺苷蛋氨酸在許多轉甲基反應中都擔任甲基供體并被轉化為S-腺苷高半胱氨酸SAH。S-腺苷蛋氨酸是一種多功能的分子,在許多酶促反應中其功能僅次于ATP。S-腺苷高半胱氨酸可以在腺苷高半胱氨酸酶的催化下轉化為高半胱氨酸,高半胱氨酸又可重新生成蛋氨酸或合成半胱氨酸。高半胱氨酸可以通過蛋氨酸合成酶重新生成蛋氨酸,也可以通過甜菜堿-高半胱氨酸甲基轉移酶,把甘氨酸甜菜堿上的甲基轉移到高半胱氨酸上而甲基化生成蛋氨酸。因此,在一定程度上,甜菜堿和膽堿都可以作為甲基供體而節(jié)約蛋氨酸(Baker, 2006)。
Walton等(1982)表示當飼料中的半胱氨酸從0%增加到2%時,虹鱒對蛋氨酸的需要量會降低。Rumsey等(1983)和Cowey等(1992)在許多種其它魚類中也發(fā)現(xiàn)了相似的規(guī)律。當飼料中添加胱氨酸時,蛋氨酸的需要量也一樣會降低,這是因為胱氨酸可以替代蛋氨酸用于合成半胱氨酸及其衍生物。但半胱氨酸不能完全替代蛋氨酸以滿足魚類的需求(Brosnan and Brosnan, 2006b)。
由于蛋氨酸能轉化成半胱氨酸,飼料中半胱氨酸的水平會影響魚類對蛋氨酸的需求量,導致蛋氨酸的需求很難精確化。因此很多研究者以總含硫氨基酸(或蛋氨酸+半胱氨酸)的形式來表述需要量。如虹鱒的總含硫氨基酸需要量占飼料的0.8%~1.1%。在許多魚類中的研究表明,半胱氨酸可以替代40%~60%的蛋氨酸(Wilson, 2002),其中斑點叉尾鮰中可以替代60%(Harding等, 1977),藍羅非魚中可替代44%(Liou, 1989),虹鱒中可替代42%(Kim等, 1992a),紅鼓魚和雜交條紋鱸中可替代40%(Moon and Gatlin, 1991; Griffin等, 1992)。目前在好幾種魚類中的研究表明,半胱氨酸可以貢獻幾乎一半的含硫氨基酸用于蛋白質合成(NRC, 1993; Goff and Gatlin, 2004)。也有的研究表明魚飼料中半胱氨酸的含量在0.3%以內才能作為含硫氨基酸的有效供體,也就是說半胱氨酸的添加量超過該水平時對蛋氨酸將沒有節(jié)約作用(Kim等, 1992a; pack等, 1995)。因此,建議蛋氨酸和半胱氨酸都需在飼料中滿足需求量(Rodehutscord等, 1995a)。在生產實踐中,許多飼料原料中的半胱氨酸含量高于蛋氨酸,所以配方師主要關注的是蛋氨酸的需求。
飼料中蛋氨酸不足時,魚類的生長和飼料系數(shù)都會受影響。此外鮭科魚類,包括虹鱒、河鱒和三文魚飼料中蛋氨酸不足時也會出現(xiàn)白內障,兩三個月后晶狀體開始變得不透明。當然維生素B1、B2、A、鋅、色氨酸及組氨酸的缺乏也被報道會引起魚類的視覺問題。缺乏蛋氨酸會引起白內障的機理還不完全清楚,這可能與蛋氨酸參與合成谷胱甘肽有關。在年老的哺乳動物中,晶狀體中的蛋白結合態(tài)硫醇會被氧化破壞,而由蛋氨酸或甲基半胱氨酸參與合成的谷胱甘肽很可能保護晶狀體免受這種破壞。飼料中蛋氨酸含量過低時,晶狀體中被氧化的蛋氨酸無法還原,導致了白內障的發(fā)生。
在幾種主要的氨基酸中,蛋氨酸的毒性是最強的。飼料中蛋氨酸的添加量達到需要量的2~3倍時會影響哺乳動物的生長。虹鱒的生長也會被高蛋氨酸攝入量抑制。蛋氨酸的毒性可能與肝臟中積累S-腺苷蛋氨酸有關(Regina等, 1993)。在小鼠的實驗中發(fā)現(xiàn),飼料中添加甘氨酸和絲氨酸時,蛋氨酸的毒性會減弱。甘氨酸參與了過量S-腺苷蛋氨酸的代謝分解,而絲氨酸參與了高半胱氨酸生成半胱氨酸的轉巰基途徑。
3.2.2 蛋氨酸Met的同分異構體
目前,動物飼料中所用的蛋氨酸已實現(xiàn)工業(yè)化批量生產。但這種人工合成的蛋氨酸是D型和L型的混合物(DL-蛋氨酸)。大多數(shù)動物對D型和L型蛋氨酸的利用效率相似。D-蛋氨酸需要先在D-氨基酸氧化酶的作用下脫氨基,再重新氨基化形成L-蛋氨酸,然后再被動物體利用。虹鱒可以利用與L-蛋氨酸相等摩爾數(shù)的D-蛋氨酸。這種代謝途徑很可能在其它魚類及甲殼類動物中也一樣存在。
3.2.3 蛋氨酸羥基類似物(MHA)
2-羥基-4-甲硫基-丁酸(HMB)是一種蛋氨酸羥基類似物,該產品已實現(xiàn)商業(yè)化生產,并在動物飼料中廣泛使用。HMB與蛋氨酸的不同在于它在α碳原子位含有一個羥基,而非氨基。與人工合成的DL-蛋氨酸類似,HMB有一個不對稱的碳原子,因此也存在D型和L型的同分異構體。由于氨基被羥基替代,HMB實際上也是一種有機酸。HMB被動物體吸收后,很快在肝臟內轉化為L-蛋氨酸。
關于不同劑型的HMB(如鈣鹽形式和有機酸形式)的利用效率,在不同陸生禽類中都進行過多項研究。有關HMB和DL-蛋氨酸的生物利用效率的爭議很多(Jansman等, 2003)。大量畜禽動物中的實驗數(shù)據(jù)表明,在相同摩爾數(shù)的基礎上,HMB的生物效價大約是DL-蛋氨酸的75%~80%(Jansman等, 2003; Baker, 2006; Sauer等, 2008)。在不同魚類中的研究也表明HMB可以作為魚類的蛋氨酸源,但其效率低于DL-蛋氨酸(等摩爾數(shù)基礎上約75%~80%)。它們之間利用效率的差異可能在于這兩種物質的吸收機制不同,這種不同的吸收機制在畜禽動物中已進行過詳述(Drew等, 2003),但在魚類和甲殼類中還不清晰。
3.3 牛磺酸Tau
;撬崾且环N有機酸,也是膽汁的主要成分之一,在動物的小腸和肌肉組織中都有少量存在。;撬崾前腚装彼岬难苌,通過轉疏基途徑合成。嚴格意義上講,;撬岵⒉皇前被,因為它缺乏羧基。;撬岬闹饕δ馨ńY合膽汁酸、調節(jié)滲透壓、穩(wěn)定細胞膜和抗氧化等。;撬嵩谛‰闹锌砂l(fā)現(xiàn)其存在,但還未發(fā)現(xiàn)有氨;鵷RNA合成酶能特異性地識別;撬岵⑵溥B接入蛋白質中。
在有些動物中,;撬釋τ跐B透壓的調節(jié)非常重要。在海水魚和無脊椎動物中,它的含量與整個游離氨基酸庫總量幾乎等同。研究表明;撬嵩隰~類中的生物合成途徑具有種間特異性,在某些種群中;撬岬暮铣闪糠浅I。大量的研究表明,;撬釋τ诤Q笥佐~和幼蝦來說可能是條件必需氨基酸,如大菱鲆、海鱸、紅鼓魚、黃尾魚、軍曹魚和斑節(jié)對蝦,但在鯉魚和三文魚中卻不是。Gaylord等(2006)發(fā)現(xiàn)虹鱒飼料中添加;撬峥梢源碳どL。有證據(jù)表明在淡水魚的早期階段可能也需要;撬幔╖hang等, 2006)。當黃尾魚飼料中不加魚粉并使;撬峥偭吭0.1%以下時,牛磺酸的添加可以明顯減少幼魚的綠肝病發(fā)生率,這說明;撬岬娜狈赡苁沁@種病的發(fā)生原因。由于目前牛磺酸在不同飼料、不同魚種、不同環(huán)境下的添加效果的研究很少,所以牛磺酸的需求量也很難把握。
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