ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 60
Скачиваний: 0
1039
Ферменты (биокатализаторы)
Оо
СЛ
Подавляют системы, синтезирующие ферменты
Специфичные, действуют только на один фермент; это конкурентное инги бирование, при увеличе нии концентрации субст
рата процесс обратим
Схема 5
Классификация биологически активных веществ (БАВ)
|
|
|
|
|
|
Неферментного |
|
|
|
|
|
|
|
действия |
|
Активируют |
биохимиче |
Идущие на |
построение |
ферментов |
Влияющие на |
актив |
|
ские системы, синтези |
(пластические вещества): |
витамины, |
ность ферментов |
||||
рующие ферменты |
|
микроэлементы и др. |
|
|
|||
|
|
|
Ингибиторы |
|
|
Активаторы |
фермен |
|
|
|
|
---------------------- 1 |
тов (простые и слож- |
||
|
|
|
|
ные вещества) |
: катио- |
||
Препятствующие |
сое |
Тормозящие реакцию, |
|
I |
ны металлов, гормоны, |
||
Препятствующие рас- |
антибиотики и др. |
||||||
диняться ферменту с |
вступая |
в соединение |
паду фермент-суб- |
|
|
||
субстратом |
|
с субстратом или важ |
стратного комплекса |
|
|
||
|
|
ным компонентом |
|
|
|
|
|
|
|
|
реакции |
|
|
|
|
Неспецифичные инги биторы, действуют на различные ферменты: цианид, сероводород, люизит, мышьяк и др.
Специфичные, дейс-б- |
Неспецифичные |
вующие только на |
|
определенные ферменты |
|
Изменяющие конфор- |
Связующие звенья (мо- |
мацию (конфигурацию) |
стики) между субстра- |
ферментов |
том в ферментом |
ществ как биостимуляторов роста и продуктивности жи вотных.
В основе жизни животного находятся биохимические про цессы, которые осуществляются под влиянием ферментов. С повышением количества ферментов или их активности повы шается интенсивность обмена у животных. Если в организм попадают биологически активные вещества, которые активиру ют свойства существующих в организме ферментов, то такие вещества называются биостимуляторами. Возникает вопрос, если они не увеличивают количества ферментов в организме, то каким же образом они стимулируют их функцию?
Ответ на поставленный вопрос дает недавно открытое так
называемое явление аллостерии (от |
греческого аллос — дру |
|
гой, иной и стереоструктурпый, пространственный). |
Гипотеза |
|
аллостерического действия веществ |
выдвинута |
в 1963 г. |
Ж. Моно, Ж- П. Шанзе и Ф. Жакобом и в настоящее время получила целый ряд экспериментальных подтверждений.
Известно, что ферменты являются белковыми веществами с особой структурой, называемой активным центром, а у фер ментов, представляющих собою сложные белки (протеиды), активный комплекс их представляет собою различные небелко вые вещества, включающие главным образом витамины, ато мы металлов и другие соединения.
В целом молекула фермента состоит из двух частей — ак тивной и неактивной. С помощью активной части он вступает во взаимодействия с веществами катализируемой реакции (с так называемыми субстратами), а вещества, которые при соединяются не к активному центру данного фермента, к не активной части, называются аллостерическими эффекторами. Место же взаимодействия этих эффекторов носит название аллостерического центра или аллостерического рецептора. Так вот, по существующим в науке доказательствам вещества, от несенные к биостимуляторам, являются аллостерическими эф- ''фекторами, то есть они способны взаимодействовать не с ак тивной частью фермента, а с аллостерическим рецептором. Эти вещества не претерпевают изменений (как это происходит с метаболитами) под влиянием фермента, но сами влияют на работу фермента, изменяя при этом третичную структуру, кон формацию (архитектонику, конфигурацию) всей молекулы фермента, а через это и изменяют его активность. Процесс из менения активности фермента под влиянием аллостерических эффекторов получил название аллостерического действия ве ществ или аллостерического перехода.
Важнейшее значение имеет то, что в качестве аллостериче ских эффекторов выступают вещества, в химическом отноше нии не имеющие никакого сходства с субстратом (глюкозой, аминокислотой, глицерином, жирной кислотой, дисахаридом, полипептидом, амидом и т. п.). Как правило, аллостерические
эффекторы не имеют никакого отношения — ни химического, ни метаболического к самому субстрату данного фермента. Это могут быть низкомолекулярные вещества, различные про дукты ферментативной реакционной цепи, в которой фермент, подвергающийся аллостерическому действию, стоит где-то в самом начале или в конце цепи, и этот продукт никакого не имеет отношения к субстрату данного фермента. В других случаях это могут быть вещества, вообще не связанные с реак цией, в которой принимает участие данный фермент, И нако нец, что представляет совершенно особый интерес, в качестве аллостерических эффекторов выступают различные вещества, которые по своей химической природе являются малореактив ными соединениями в ферментных системах, однако последние оказываются чувствительными не путем химических форм уча стия, а аллостерическими рецепторами, в результате чего и происходит изменение активности фермента.
В связи с раскрытием аллостерического принципа регуля ции ферментативных реакций выяснилось, что один и тот же биостимулятор может влиять на целый ряд ферментов, совер шенно различных по своим функциям. Отсюда возникает новое толкование о целесообразности введения в силосы большого набора разнообразных биостимуляторов. Возможно, что при нахождении одного такого вещества (которое по своим био стимулирующим свойствам окажет влияние сразу на многие ферментативные реакции в организме животного) нужда в применении других биостимуляторов или их смеси отпадет полностью. Нет сомнений, что поисковые исследования в этом направлении необходимы как с точки зрения научных, так и практических интересов. При этом необходимо иметь в виду еще и тот факт, что проявление биостимулирующего эффекта веществ не связано с «законом действующих масс», а именно: активность биостимулятора не пропорциональна его концент рации в кормах и организме. Вследствие этого необходимо, чтобы в ткани животного поступало оптимальное количество биостимулятора, так как малые дозы его могут быть неэффек тивны, а большие — вредны и вместо активирования может произойти подавление (ингибирование) ферментативных про цессов обмена веществ.
Микроэлементами называются те химические элементы, со держание которых в организме животных не превышает 0,001 % к весу тела. Микроэлементов в растительных кормах много (около 60), но наиболее важны кобальт, медь, йод, марганец, молибден, селен, хром, барий и фтор. В кормлении животных в настоящее время нормируются медь, цинк, марганец, ко бальт и йод.
На территории нашей страны имеется несколько зон с опре деленным наличием в них микроэлементов. Это так называе мые биогеохимические зоны. В почвах разных зэн содержание
18
отдельных микроэлементов колеблется в больших пределах, в связи с чем содержание их в растительных кормах может быть различно. Кроме того, надо иметь в виду, что различные виды растений накапливают различный набор и различное количест во микроэлементов, содержание которых у растений изменяет ся также от фаз развития (вегетации) их.
Микроэлементы играют большую роль как биологически активные вещества в регуляции многих биохимических процес сов в организме животных, они влияют на их продуктивность. Многие микроэлементы являются строительным материалом для ферментов, они входят в структуру молекул этих веществ непосредственно или через витамины, которые в своем боль шинстве являются составной частью ферментов.
Такой микроэлемент как к о б а л ь т оказывает свое дейст вие через желудочно-кишечный тракт. Микроорганизмы, нахо дящиеся в желудочно-кишечном тракте, используют его для синтеза витамина В12. Таким образом, кобальтовая недоста точность означает не что иное как недостаточность витамина В12, который участвует в обмене веществ. Недостаточность это го микроэлемента устраняется внесением в корм солей кобаль та в виде сульфатов или карбонатов. Интересно отметить, и это очень важно, что кобальт активирует переваримость клет чатки растительных кормов. Медь оказывает существенное влияние на процесс биосинтеза гемоглобина. Она участвует в качестве составной части нескольких окислительных фермен тов— цитохромоксидазы (в ней — 0,09% меди), бета-меркап- топируваттранссульфуразы, переносящей серу, тирозиназы и др. Кроме того, сама медь имеет свойства окислителя. Одна ко надо учесть, что избыток меди угнетает действие липазы, пепсина, уреазы и диастазы. Имеются указания на связь меди с гормонами. Соли меди дают инсулиноподобный эффект и вы зывают увеличение тироксина в крови животных.
На потребность животных в меди влияет мо л и б д е н . Между ними существует антагонизм, который усиливается в присутствии сульфатов.
В отличие от других микроэлементов йод выполняет важ нейшую функцию, входя в структуру гормона тироксина (65%), наряду с этим он содержится также и в других тканях
исекретах, 50—60% йода щитовидной железы находится в ви де йодированных тирозннов (моно- и дииодтирозин) и тиронинов. Предполагается, что йодозамещенные тиронины (ди-, три-
итетрайодтиронины),стимулируют активность некоторых фер ментов.
Необходим для роста и воспроизводительных функций жи вотных и м а р г а н е ц . Его недостаточность в кормах вредна для животных. Из 13 реакций при обмене углеводов (при гли колизе) марганец участвует в 4 случаях, а из 11 реакций цикла Кребса 5 катализуются ионами марганца: он является кофак
188
тором многих ферментов. Марганец принимает участие и в ре акциях дыхания в митохондриях клеток. В организме живот ных марганец представлен в двухвалентной форме. Он активи рует пептидазы и аргиназу. Кроме того, этот микроэлемент связан с гормонами и витаминами. Он усиливает эффект дейст вия инсулина и витамина Bj.
Важное значение в обмене веществ имеет цинк. -Он входит в структуру фермента карбоангидразы, расщепляющей уголь ную кислоту на двуокись углерода и воду. В крови цинк содер жится в основном в эритроцитах. Кроме того, он активирует такие ферменты, как: фосфатаза, уриказа, карбоксипептидаза и разные дегидрогеназы. Цинк содержится в гормоне—инсули не, он усиливает эффект адреналина. Цинк действует на функ цию половых желез. Его много содержится в сперматозоидах и в секрете предстательной железы. В общем, цинка много там, где происходит интенсивный обмен.
При силосовании кормов испытывались различные препара ты и соединения микроэлементов главным образом для обога щения кормов тем элементом, которого не хватает в данной зоне. Расчеты дозировок, вносимых в корма при силосовании, проводят исходя из содержания микроэлементов в исходном кормовом сырье и норм потребностей в микроэлементах тех животных, которым будет скармливаться данный силос. Если силос предназначается для крупного рогатого скота, то надо иметь в виду, что в одном килограмме сухого вещества кормов, входящих в рацион этих животных, должно содержаться (мг) меди — 8—12, марганца — 40—60, кобальта— 1,0, йода — 0,1.
В качестве мнкроэлементных препаратов, вносимых в сило суемую массу, используются иногда консерванты или повыша ющие питательность силосов к о м п л е к с н ы е х и м и ч е с к и е д о б а в к и , содержащие в своем составе определенные коли чества необходимых для данного корма микроэлементов. Они применяются в той или иной форме как соли (хлористый ко бальт, сернокислый марганец, сернокислый цинк, сернокислая медь)..
Следует отметить, что научных и практических данных по силосованию кормов с препаратами микроэлементов накоплено еще недостаточно, однако те опыты, которые уже выполнены, свидетельствуют о необходимости углублять и расширять ис следования в этом направлении.
Эксперименты, выполненные Ю. И. Раецкой и 3. И. Зубри линой (1965) по использованию солей кобальта при силосова нии различных зеленых кормов (овес, вика, люпин, клевер,
кукуруза и др.), показали, |
что хлористый кобальт, внесенный |
в корма при силосовании |
в дозах 0,1—0,15 — 0,6—1,0 мг%, |
влияет на биосинтез витамина В12 в кормовой массе. Добавка кобальта в количестве 0,1 мг% к силосуемой люцерне значи тельно усиливает образование витамина ВJ2, а внесение его в
1R9