12.1. VAI TRÒ CỦA PROTEIN TRONG QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI CHẤT Quá trình trao đổi protein chiếm vị trí chủ đạo trong bất kỳ quá trình sống nào, vì mọi hiện tượng sinh trưởng, phát dục của bất kỳ sinh vật nào cũng liên quan với quá trình trao đổi protein.
Trong cơ thể sống, protein có các vai trò chính sau đây: 12.1.1. Vai trò tạo hình
Đó là vai trò chính của sự chuyển hoá protein. Các chất protein khi vào đường tiêu hoá được các enzym phân giải thành các polypeptid và các acid amin. Những chất này được máu đưa tới các cơ quan tổng hợp nên các chất có hoạt tính sinh học cao như enzym, hormon, kháng thể... Đặc biệt là enzym có tầm quan trọng lớn vì nó xúc tác vô số các phản ứng sinh hoá học trong cơ thể.
Protein còn dễ dàng liên kết tạm thời với các chất có nguồn gốc khác nhau như lipid, glucid, các acid hữu cơ... Chúng có những tính chất hoàn toàn mới và rất quan trọng. Khi chúng phân giải thành chất cũ thường chúng có hoạt tính cao hơn để tham gia vào các phản ứng của cơ thể.
12.1.2. Vai trò xúc tác sinh học
Hầu hết các quá trình trao đổi chất đặc trưng đối với cơ thể sống đều được tiến hành dưới tác dụng xúc tác bởi những chất có hoạt tính sinh học đặc biệt, đó là các enzym. Mà như chúng ta đã biết bản chất hoá học của enzym là protein.
12.1.3. Vai trò điều hoà trao đổi chất
Một số peptid hoặc protein có khả năng tăng cường hoặc kìm hãm hoạt động của enzym, tham gia điều hoà tốc độ và sự cân bằng các quá trình sinh học trong cơ thể. Ví dụ các hormon glucagon và adrenalin tăng cường chuyển hoá glycogen thành glucose thông qua adenylatxyclase, AMP vòng và phosphorylase.
12.1.4. Vai trò vận chuyển các chất
Ví dụ hemoglobin vận chuyển khí, transferin vận chuyển sắt, cytocrom vận chuyển điện tử...
12.1.5. Vai trò co duỗi và vận động
Protein cấu trúc hình sợi tạo thành các tế bào cơ bắp, cơ trơn có khả năng co duỗi và giúp cho quá trình vận động.
12.1.6. Vai trò bảo vệ
Cơ thể sinh vật có khả năng tổng hợp những protein đặc hiệu (các kháng thể) chống lại các yếu tố ngoại lai như độc tố vi khuẩn (các kháng nguyên). Hoặc những protein của da, sừng, móng... cũng có tác dụng bảo vệ cơ thể.
12.1.7. Vai trò cung cấp năng lượng
Trong quá trình dị hoá một lượng đáng kể acid quân bị phân huỷ qua con đường oxy hoá cung cấp năng lượng cho cơ thể.
Cứ 1 gam protein khi oxy hoá cho 4,1kcal.
12.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA SỰTRAO ĐỔI PROTEIN Ở ĐỘNG VẬT Ở giới động vật bậc cao (người và vật nuôi) sự chuyển hoá protein có những đặc điểm sau đây:
12.2.1. Sự hấp thu đồng bộ
Sự hấp thu acid amin qua vách ống tiêu hoá đòi hỏi một tỷ lệ tương quan nhất định giữa các loại acid amin để đạt hiệu quả tối ưu về mặt dinh dưỡng. Nói cách khác, các acid amin có ảnh hưởng tương hỗ trong quá trình hấp thu và sử dụng ở mô bào.
Theo K.Uyliam, tương quan số lượng để có sự hấp thu tối ưu của các acid amin như sau: (Lấy lysin làm chuẩn 100%).
Lysin 100% Methionin và Cystein 34% Tryptophan 9% Histidin 33% Vang 12% Tyrosin và phenylalanin 78% Treonin 45% Leucin 85% Isoleucin 47%
Cho nên trong kỹ thuật chăn nuôi điều này có ý nghĩa ứng dụng quan trọng: cần nắm chắc tỷ lệ các acid amin trong khẩu phần để bổ sung những- acid amin còn thiếu, nhờ đó tăng tỷ lệ tiêu hoá và giá trị dinh dưỡng của thức ăn. Trong những acid amin thiếu hụt thường phải chú ý trước hết đến ly sin, methionin và tryptophan.
12.2.2. Tích luỹ protein có giới hạn
Giới thực vật và vi sinh vật có khả năng tiếp thu rộng rãi nguồn protein và acid amin cho sự phát triển khối lượng và phân bào liên tục.
Còn ở động vật, do khối lượng cơ thể chỉ phát triển đến một mức nhất định (đặc
trưng theo loài giống) nên đến tuổi trưởng thành cơ thể không có khả năng dự trữ protein. Lượng nhập vào thừa sẽ bị phân huỷ sang các dạng glucid hoặc lipid. Như vậy ở động vật tuỳ theo lứa tuổi, tuỳ theo trạng thái sinh lý mà có sự cân bằng nhất định trong việc thu và thải protein.
Người ta nghiên cứu sự cân bằng đó qua chỉ số Nitơ (azot) gọi là sự "cân bằng Nitơ". Có nghĩa là số Nitơ thu vào theo thức ăn và số Nitơ thải ra theo phân, nước tiểu, mồ hôi...Có 3 trạng thái cân bằng Nitơ:
- Cân bằng dương
Khi số Nitơ thu vào lớn hơn số Nitơ thải ra. Cân bằng dương thường gặp ở động vật non đang phát triển hoặc ở động vật đang phục hồi sau khi ốm.
- Cân bằng âm
Khi số Nitơ thu vào Ê hơn số Nitơ thải ra, chứng tỏ sự dị hoá mạnh hơn đồng hoá.
Thường gặp ở động vật già cỗi, ốm yếu. - Cân bằng đều
Số Nitơ thu vào và thải ra bằng nhau. Dạng này đặc trưng cho cơ thể trưởng thành, đã ngừng phát triển.
12.2.3. Lượng protein tối thiểu
Trong dinh dưỡng học, người ta thường chú ý tới chỉ tiêu này để điều chỉnh lượng protein cần phải có trong khẩu phần nhằm đảm bảo các nhu cầu sinh lý bình thường của cơ thể động vật
Mỗi một động vật cần lượng protein tối thiểu này khác nhau phụ thuộc vào loài, vào lứa tuổi và trạng thái sinh lý... Bình quân chỉ số này đao động trong khoảng trên dưới 1g cho 1kg khối lượng cơ thể.
Ví dụ: Cừu cần lg/1kg khối lượng trong một ngày đêm. Lợn cần 1g/kg khối lượng .
Bò nghỉ vắt sữa 0,6 - 0,7g/kg khối lượng. Bò vắt sữa 1g/kg khối lượng
Người cần 1,0 - 1 ,5g/kg khối lượng.
1.2.3. SỰ TIÊU HÓA VÀ HẤP THU PROTEIN 12.3.1. Sự tiêu hoá protein
Protein của động vật và thực vật đều có tính đặc hiệu riêng của mình. Vì vậy, muốn tiêu hoá hấp thu được, protein phải đưa về các phân tử đơn giảm không có tính đặc hiệu sinh học nữa. Chỉ với những thành phần này chúng mới được hấp thu qua
màng ruột vào máu mà không gây nên những dị ứng cho cơ thể.
ở miệng: không có sự tiêu hoá protein vì không có enzym protease phân giải. - ở dạ dày: Dịch vị có 2 chất cần cho sự tiêu hoá protein là enzym pepsin và HCI. Pepsin lúc đầu mới tiết ra thường ở dạng tiền enzym - pepsinogen. Nhưng nhờ có HG mà nó chuyển sang dạng hoạt động.
Ha còn có tác dụng làm cho protein trương phồng lên giúp cho enzym dễ tác động.
Enzym pepsin sẽ cắt mạch peptid được hình thành giữa nhóm quan của acid amin mạch vòng và nhóm carboxyl của acid amin dicarboxylic.
Ví dụ: Mạch nối giữa phenylalanin với acid aspartic hoặc acid glutamic.
Dưới tác dụng của pepsin, phân tử protein bị đứt thành các polypeptid chứa khoảng 4 -5 gốc acid amin.
Những protein được tiêu hoá là protein hoà tan trong nước, còn các protein của mô liên kết thì khó tiêu hoá (colagen, elastin). Lông và tóc thì hoàn toàn không tiêu hoá được.
ở ruột: Protein được tiêu hoá hoàn toàn biến thành các acid amin nhờ enzym của tuyến tụy và dịch ruột.
Enzym của tuyết tụy và dịch ruột tiết ra gồm có nhiều loại:
* Trypsin: Lúc đầu tiết ra ở dạng trypsinogen. Nhờ enzym enterokinase ở thành ruột mà trypsinogen biến thành trypsin.
Trypsin cắt mạch peptid thành lập nên bởi nhóm carboxyl của glycin (hoặc acid diamin) và nhóm quan của acid amin nào đó.
* Chimotrypsin: Cắt mạch peptid gần các acid amin mạch vòng.
Các polypeptid thấp phân tử sẽ được thuỷ phân tiếp tục nhờ các e~zym peptidase như: * Carboxypeptidase: Cắt mạch peptid gần nhóm COOH tự do.
* Aminopeptidase cắt mạch peptid gần nhóm NH2 tự do. * Dipeptidase cắt mạch dipeptid thành 2 acid amin.
* Prolinase cắt mạch peptid thành lập bởi thoăn và các acid amin khác. * Nuclease thuỷ phân acid nucleic.
Kết quả cuối cùng là protein được biến thành các acid amin. 12.3.2. Sự hấp thu acid amin
Protein nguyên thể không được hấp thu. Nếu tiêm protein trực tiếp vào máu thì sau một thời gian protein này được bài tiết ra ngoài theo nước tiểu, đồng thời trong máu xuất hiện một loại kháng thể đặc hiệu chống lại loại protein này. Nếu sau 10 - 12 giờ lại tiếp tục tiêm loại protein này vào cơ thể thì cơ thể sinh ra hiện tượng dị ứng, làm con vật choáng ngất và có thể chết.
Protein hấp thu được phải ở dạng acid amin tự do, nhờ vậy mà cơ thể không bị đe doạ bởi hiện tượng dị ứng nguy hiểm.
Riêng gia súc sơ sinh có khả năng hấp thu được protein như y-globulin từ sữa mẹ để hình thành kháng thể trong 7 ngày đầu, nhưng sau đó khả năng này mất đi.
12.4. SỰ CHUYỂN HÓA CỦA ACID AMIN
Hàng ngày trong cơ thể động vật luôn luôn có một lượng acid amin được đưa vào vòng chuyển hoá.
Ví dụ: Hàng ngày ở người có khoảng 100 g acid amin của thức ăn ngấm qua vách ruột và 20 g acid amin do sự phân huỷ protein của mô bào.
Các quá trình tổng hợp và phân giải protein được thực hiện qua nhiều phản ứng liên quan chặt chẽ với nhau như: Phản ứng khử quan
Phản ứng chuyển quan Phản ứng khử carboxyl... Ta lần lượt xét từng loại phản ứng trên.
12.4.1. Phản ứng khử quan của các acid amin
Khi cho acid amin qua gan cô lập người ta thu được các chất như cetoacid và amoniac. Phản ứng này xảy ra ở gan, thận và chiếm một vị trí quan trọng. Thông qua phản ứng khử quan, amoniac hình thành. Enzym xúc tác phản ứng khử quân là enzym oxydase.
Có hai loại oxydase:
- Oxydase nhóm ghép là FMN - xúc tác phản ứng khử nhún cho các acid nhún