动物营养学,主讲：徐奇友 东北农业大学,第四章 蛋白质的营养,第一节 蛋白质的组成和作用一、蛋白质的组成结构 二、蛋白质的性质和分类三、蛋白质的营养生理作用 第二节 蛋白质的消化吸收一、非反刍动物蛋白质的消化吸收 二、反刍动物含氮化合物的消化和吸收第三节 蛋白质、氨基酸的代谢,第一节 蛋白质的组成和作用,蛋白质的组成和作用 蛋白质的性质和分类 蛋白质的营养生理作用,一、蛋白质的组成,（一）组成蛋白质的元素 蛋白质主要组成元素：碳、氢、氧、氮，还含有硫，少数含有磷、铁、铜和碘等元素。C：50.0%55.0% H: 6.5%7.3%O: 21.5%23.5% N: 15.5%18.0%S: 0.3%2.5% P: 0.0%1.5%Fe： 0 0.4%,一、蛋白质的组成,（一）组成蛋白质的元素 蛋白质含氮量按16%计算，变动幅度15.0%19.5%。 几种饲料特定蛋白质换算系数 玉米、荞麦 6.0 豆制品 6.0 小麦 5.7 油饼、坚果 5.3 豌豆 5.85 乳及乳制品 6.38 菜豆 6.17 蛋 6.68,一、蛋白质的组成,（二）氨基酸 蛋白质是由氨基酸构成的，蛋白质营养即氨基酸营养。 由于氨基酸数量、种类和排列顺序的变化组成各种不同的蛋白质 。,一、蛋白质的组成,（二）氨基酸 氨基酸的通式可表示为是由羧酸分子中-碳原子上的一个氢原子被氨基取代，由于其分子中既含有氨基（-NH2），又含有羧基（-COOH），故名氨基酸。 氨基酸两种构型： D型和L型。,一、蛋白质的组成,（二）氨基酸,一、蛋白质的组成,（二）氨基酸通常根据氨基酸所含有机基团（R侧链）的种类以及氨基、羧基的数目，按酸碱性进行分类，分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸 。,一、蛋白质的组成,（二）氨基酸,表42 氨基酸的分类及结构式,表42 氨基酸的分类及结构式,表42 氨基酸的分类及结构式,表42 氨基酸的分类及结构式,表42 氨基酸的分类及结构式,1.中性氨基酸 a.脂肪族氨基酸 甘氨酸 Gly CH2（NH2）COOH 丙氨酸 Ala CH3CH（NH2）COOH 丝氨酸 Ser HOCH2CH（NH2）COOH 苏氨酸Thr CH3CH（OH）CH（NH2）COOH 缬氨酸Val （CH3）2CHCH（NH2）COOH 亮氨酸Leu （CH3）2CHCH2CH（NH2）COOH 异亮氨酸 Ile CH3CH2CH（CH3）CH（NH2）COOH,（二）氨基酸,一、蛋白质的组成,b.芳香族氨基酸 苯丙氨酸 Phe C6H5CH2CH（NH2）COOH 酪氨酸 Tyr P-HOC6H4CH2CH（NH2）COOH c.含硫氨基酸 胱氨酸 Cys 半胱氨酸 蛋氨酸 Met CH3SCH2CH2CH（NH2）COOH,（二）氨基酸,一、蛋白质的组成,d.杂环状氨基酸 色氨酸 Trp 脯氨酸Pro 羟脯氨酸 2.酸性氨基酸 天门冬氨酸 Asp HOOCCH2CH（NH2）COOH 谷氨酸 Glu HOOCCH2CH2CH（NH2）COOH,（二）氨基酸,一、蛋白质的组成,3.碱性氨基酸 赖氨酸Lys NH2（CH2）4CH（NH2）COOH 精氨酸Arg NH2C（NH）NH（CH2）3CH（NH2）COOH 瓜氨酸 NH2CONH（CH2）3CH（NH2）COOH 组氨酸His,二、蛋白质的性质,（一）蛋白质的性质 具有两性，等电点易生成沉淀，可作为缓冲剂，维持蛋白质溶液形成渗透压。 蛋白质的变性即在紫外线、加热煮沸及用强酸、强碱、重金属盐或有机溶剂处理蛋白质时，可使其若干理化和生物学性质发生改变的现象。 具有胶体性质，在水中呈胶体溶液。,二、蛋白质的组成,（二）蛋白质的分类 纤维蛋白：胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白。 球蛋白： 清蛋白、球蛋白、谷蛋白、组蛋白、鱼蛋白。 结合蛋白：核蛋白、磷蛋白、金属蛋白、脂蛋白、色蛋白、及糖蛋白。,三、蛋白质的营养生理作用,蛋白质是构建机体组织细胞的主要原料 蛋白质是机体内功能物质的主要成份 蛋白质是组织更新、修补的主要原料 蛋白质可供能和转化为糖、脂肪,第二节 蛋白质的消化吸收,非反刍动物蛋白质的消化吸收 反刍动物含氮化合物的消化吸收,一、非反刍动物蛋白质的消化吸收,（一）消化吸收 单胃动物对饲料蛋白质的消化，主要是通过消化道分泌的各种蛋白酶对蛋白质的水解作用而实现的。,一、非反刍动物蛋白质的消化吸收,（一）消化吸收,一、非反刍动物蛋白质的消化吸收,（一）消化吸收 氨基酸吸收主要在小肠上2/3的部位进行。 小肠蛋白质吸收的主要功能单位即其粘膜表面分布的许多绒毛。 小肠的不同部位对氨基酸的吸收程度不同，大量的氨基酸是在十二指肠被吸收的，随着食糜沿肠道进一步移动，氨基酸的吸收程度亦随之降低。 分子量200左右简单的肽可吸收，超过1000不能吸收。 被吸收的氨基酸主要是经门脉到肝脏。,一、非反刍动物蛋白质的消化吸收,（二）影响蛋白质消化吸收的因素 动物因素 不同种类动物因各自消化生理特点，蛋白质消化吸收有差异；随年龄增加，动物消化功能不断完善，消化率则相应提高。,一、非反刍动物蛋白质的消化吸收,（二）影响蛋白质消化吸收的因素 饲粮因素饲料中的抗营养物质、饲粮的蛋白质水平、饲粮中的纤维成分、氨基酸之间的竞争与拮抗作用热损害：美拉德反应饲料的加工调制：饲料加工调制的方法很多，有物理的、化学的和微生物的方法。,二、反刍动物含氮化合物的消化和吸收,（一）消化吸收 1、饲料蛋白质在瘤胃中的降解 饲料蛋白质在瘤胃中的分解过程是一种酶解过程，这一过程主要是由微生物（细菌和纤毛原虫）蛋白水解酶来完成。它们产生的蛋白水解酶包括蛋白酶和肽酶两类。 蛋白质经微生物的作用降解成肽和氨基酸，其中多数氨基酸又进一步降解为有机酸、氨和二氧化碳。,二、反刍动物含氮化合物的消化和吸收,（一）消化吸收 1、饲料蛋白质在瘤胃中的降解 瘤胃中的氮素循环。 通过瘤胃而未经微生物消化分解的蛋白质通常称之为过瘤胃蛋白。,二、反刍动物含氮化合物的消化和吸收,（一）消化吸收瘤胃降解生成的肽，除部分被用于合成微生物蛋白外，也可直接通过瘤胃壁或瓣胃壁吸收，尤其是分子量小的二肽、三肽。 2、在真胃和小肠的消化吸收 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。3、盲肠和大肠 ：几乎完全不被吸收。,二、反刍动物含氮化合物的消化和吸收,（一）消化吸收3、微生物蛋白质的产量和质量 瘤胃内80%微生物可利用氨，其中26%仅能利用氨，55%可利用氨和氨基酸。 瘤胃微生物能合成足以维持正常生长和一定产奶量的的蛋白质，但前提是氮源和可发酵有机物比例适当，数量充足。 瘤胃微生物可提供必需氨基酸，其蛋白质消化率较高。,二、反刍动物含氮化合物的消化和吸收,（二）影响反刍动物对含氮化合物消化和吸收的因素 1、饲粮组成及降解速率 饲粮中含氮组分的降解速率。 饲粮中以碳水化合物形式存在的碳架的同步供给情况。 饲料被微生物侵袭的表面积大小、物质密度、蛋白质化学性质及其它物质的保护。,二、反刍动物含氮化合物的消化和吸收,（二）影响反刍动物对含氮化合物消化和吸收的因素2、蛋白质的热损害 人造木质素：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聚合物的反应，该反应生成的聚合物含有11%的氮，类似于木质素，完全不能被宿主或瘤胃微生物消化。因此，这种聚合物也称为“人造木质素”（artifact lignin） 。 人造木质素产生的条件：最适环境是70%的相对湿度和60的温度，时间越长，则情况越严重。,第三节 蛋白质、氨基酸的代谢,一般代谢 蛋白质代谢的动态平衡,一、一般代谢,（一）氨基酸的代谢氨基酸的来源有三方面： 一是饲粮的蛋白质在胃肠道消化、吸收，经循环而来（称为外源性氨基酸）； 二是由组织蛋白质经肽键水解释放的氨基酸，进入循环系统与从饲粮中来的氨基酸混合在一起转运而来； 三是经组织利用糖等非蛋白物质合成的非必需氨基酸。,一、一般代谢,（一）氨基酸的代谢氨基酸的主要去路也有三： 一是可用于合成组织蛋白质，供机体组织更新、生长，及形成产品的需要； 二是可作为合成各种重要的生物活性物质的原料； 三含氮部分如氨在肝脏中形成代谢废物尿素或尿酸排出体外，无氮部分则氧化分解为二氧化碳和水并释放出能量，或者转化为脂肪和糖作为能量贮备。,一、一般代谢,（一）氨基酸的代谢1、氨基酸的分解代谢 主要有转氨基、脱氨基及脱羧基反应。 参与转氨基主要酶：谷氨酸转氨酶、酮戊二酸转氨酶、谷氨酸丙酮酸转氨酶、 谷氨酸草酰乙酸转氨酶。 参与脱氨基主要酶：L-谷氨酸脱氢酶。 反应产物：酮酸、氨、胺化物和非必需氨基酸。,一、一般代谢,（一）氨基酸的代谢2、氨基酸的合成代谢 -酮酸氨基化生成 其他非必需氨基酸转化生成,丝氨酸,甘氨酸,必需氨基酸转化生成,酪氨酸,苯丙氨酸,一、一般代谢,（二）蛋白质的合成 场所：核糖体 基本原料：氨基酸 能量提供：ATP和GTP 蛋白质合成过程：以携带细胞核DNA遗传信息m RNA模板，以t RNA为运载工具，在核糖体内按m RNA特定核苷酸序列将氨基酸连接成多肽。 体内蛋白质的合成受多种因素调控。,二、蛋白质代谢的动态平衡,机体蛋白质是一个动态平衡体系，体蛋白质沉积是其合成和降解的结果。 不同组织蛋白更新速度不同。,老组织更新，更新的组织蛋白质降解成氨基酸，然后又重新合成组织蛋白质的过程称为蛋白质的周转代谢。,二、蛋白质代谢的动态平衡,蛋白质周转受年龄影响，其合成与分解受激素的调控。,第四节 蛋白质、氨基酸的质量与利用,必需、非必需及限制性氨基酸 蛋白质质量的评定方法,一、必需、非必需及限制性氨基酸,（一）必需氨基酸、半必需氨基酸及条件性必需氨基酸 1、必需氨基酸 即指动物自身不能合成或合成的量不能满足动物的需要，必须由饲粮提供的氨基酸。对成年动物，必需氨基酸有8种： 赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸生长家畜还有精氨酸和组氨酸雏鸡还有甘氨酸,一、必需、非必需及限制性氨基酸,（一）必需氨基酸、半必需氨基酸及条件性必需氨基酸,一、必需、非必需及限制性氨基酸,（一）必需氨基酸、半必需氨基酸及条件性必需氨基酸 2、半必需氨基酸 即指在一定条件下能代替或节省部分必需氨基酸的氨基酸。,胱氨酸、半胱氨酸,3、条件氨基酸则指在特定的情况下，必须由饲粮提供的氨基酸。,蛋氨酸,苯丙氨酸,酪氨酸,甘氨酸,丝氨酸,一、必需、非必需及限制性氨基酸,（二）非必需氨基酸 非必需氨基酸指可不由饲粮提供，动物体内的合成完全可以满足需要的氨基酸，并不是指动物在生长和维持生命的过程中不需要这些氨基酸。,一、必需、非必需及限制性氨基酸,（三）限制性氨基酸 即指一定饲料或饲粮所含必需氨基酸的量与动物所需的蛋白质必需氨基酸的量相比，比值低的氨基酸。由于这些氨基酸的不足，限制了其它必需和非必需氨基酸的利用。 用禾谷类及其它植物性饲料，第一限制性氨基酸：猪为赖氨酸，家禽为蛋氨酸。,一、必需、非必需及限制性氨基酸,（三）限制性氨基酸 限制性氨基酸则可根据氨基酸化学评分加以确认。氨基酸化学评分的计算公式如下：,一、必需、非必需及限制性氨基酸,（三）限制性氨基酸,二、饲粮氨基酸的平衡,（一）饲粮氨基酸含量的表示法 1、氨基酸占饲粮的百分比 即整个饲粮中各种氨基酸占饲粮风干物质的百分比。如Lys 0.85% 2、氨基酸占粗蛋白质的百分比 即饲粮中各氨基酸含量占饲粮粗蛋白质的百分比。,