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动物营养研究方法与实验技术 赵胜军 博士 2010.5.8 第八章蛋白质周转代谢及其测定 一、蛋白质的分配 1 营养分配 概念 是指营养物质在不同的组织间，按一定优先次序和比例进行的动态分配 营养物质在不同组织器官间的分配量的多少并不是完全取决于该组织器官的重量，而是同该组织的生物学功能密切相关 反刍家畜的胴体（肌肉、骨骼和脂肪组织）和皮肤合在一起占体重的80%-90%，但所需要的能量在50%以下 肝脏和门静脉回流内脏（PDV）一起构成的内脏组织，占整个体重的10%左右，但占整个身体能量供应的50% 随着外界环境的变化或动物自身的生理状态的变化，营养分配的优先次序和比例将发生相应的变化 2 蛋白质的分配 概念 主要是指蛋白质在不同组织间沉积量的分配 在正常状态下，成年牛和绵羊 肌肉蛋白质约占全身的50～60%； 皮肤占11～19% 内脏器官占30%左右 蛋白质分配特点 在骨骼、肌肉和脂肪组织中的分配 取决于蛋白的合成过程和降解过程， 呈现出双向、可逆的动态模式 在毛被生长、泌乳和妊娠过程中蛋白质的分配 一旦合成后就不能再被动员出来供体组织利用 蛋白质利用是单向、不可逆的非动态模式 二、蛋白质的周转 1 蛋白质周转代谢的有关概念 分域或代谢池 在生物系统中，某种物质如果以不同形式或在不同部位出现，并且能以可测量的速率从一种形式或部位过渡到另一种形式或部位，那么对于该物质来说，每一种形式或部位就构成了该物质各分离的部分，称之为分域或房室(compartment)，也可称做池或库(pool) 1 蛋白质周转代谢的有关概念 蛋白质代谢池 前体代谢池 在研究蛋白质周转代谢时，氨基酸作为组成蛋白质的基本结构物质，是供蛋白质合成所需要物质的源泉，被看作是前体代谢池； 目标代谢池 合成的组织蛋白则被看作是目标代谢池； 终产物(尾产物)代谢池 氨基酸彻底氧化后产生C02和尿素(尿酸)等含氮物，后二者被称为终产物(尾产物)代谢池 2 蛋白质周转的涵义 Waterlow(1978)用“蛋白质周转”(protein turnover)这一术语来描述蛋白质在体内的动态变化 它泛指在特定的代谢池内蛋白质被更新或被替代这一代谢过程 这一过程既可能是蛋白质合成或蛋白质降解，也可能是同一蛋白质在不同空间分布的转换 2 蛋白质周转的特点 外周组织蛋白质沉积量高，但周转速率低 内脏器官沉积量低但周转率高 肌肉、皮肤和内脏器官的蛋白质合成量占全身蛋白质合成总量的比例约为18%、20%和35～45% 2 蛋白质周转的特点 营养不良时 肌肉蛋白质降解释放出氨基酸，维持皮肤和其它器官的功能及羊毛的生长 营养水平提高时 肌肉和皮肤竞争利用氨基酸 所以从蛋白质周转角度来看，骨骼肌是体内的主要蛋白质贮备库，从而使其能积极参与机体的自我营养调控过程 刘世民（2000）认为 在低维持需要时，体重对产毛量的影响大于采食量的影响； 在高于维持需要时，体重的影响仍然存在，但采食量的影响占主导地位，约为体重影响的4倍 3 蛋白质周转的表示方法 在实际研究蛋白质周转中，真正被测定的是蛋白质合成或者蛋白质降解，其速率的快慢被转义为周转的快慢 蛋白质的合成速率一般有两种表达方法： 相对合成速率(fracti0nal synthesis rate。FSR) 给定蛋白质每天被更新或者被替代的百分率(％／d)，即每天蛋白质合成量除以代谢池中蛋白质含量； 绝对合成速率(absolute synthesis rate，ASR) 每天蛋白质合成的绝对量(g／d或kg／d)或每天单位体重(自然体重或代谢体重)蛋白质合成的绝对量(g／kg·d或g／kg~ ·d) 4 蛋白质周转代谢的测定原理 设定体内氨基酸来源 饲料摄入(Intake，I) 体蛋白质降解(Breakdown，B) 体内自身从头合成(N—Synthesis，N) 去向 氨基酸氧化、排除(Oxidation，O) 体蛋白质合成(Synthesis，S) 以及其他代谢途径(Metabolism，M） 4 蛋白质周转代谢的测定原理 在氨基酸达到稳态(Steady State)时，进入和流出的氨基酸量(Flux，F)相等 F=I+B+N=O+S+M 4 蛋白质周转代谢的测定原理 当示踪氨基酸为必需氨基酸时，N为零 氨基酸用于其他代谢途径相对于蛋白质合成和氧化分解的比例很小，M可忽略不计 Waterlow等(1978)将上式简化为：F=I+B=O+S。 氨基酸流率(F)可直接通过灌注示踪氨基酸来测定 蛋白质合成速率则必须在测定出氨基酸氧化速率后才能推算出来。 5 蛋白质周转代谢的测定方法 全身蛋白质周转代谢 恒速连续灌注[15N]甘氨酸法 恒速连续灌注[13C]亮氨酸法 组织器官蛋白质周转代谢 恒速连续灌注法