Charakter enzymów

Rhizophora_yngtreeWiele enzymów zostało wyizolowanych w postaci czystej, poznano też ich budowę. Są to białka o dużej masie cząsteczkowej i Skomplikowanej budowie. Cząsteczka białkowa może być trwale lub luźno związana z koenzymem. W roli koenzymów występuje wiele witamin z grupy rozpuszczalnych w wodzie. Koenzymy luźno związane z białkiem mogą współdziałać z wieloma białkami enzymatycznymi w reakcjach określonych typów. Wiele enzymów wymaga obecności jonów metali aktywujących ich działanie. Jony takie nazywane są aktywatorami. Białka enzymatyczne są wrażliwe na zmianę warunków środowiska. Denaturacja białka unieczynnia enzym. Może ona następować po zmianie temperatury, pH czy też stężenia jonów. W cząsteczce białka enzymu jest miejsce o swoistej budowie przestrzennej, tzw. centrum aktywne, które bierze bezpośredni udział w reakcjach. Zmiany w budowie tego centrum unieczynniają enzym, podczas gdy zmiany w cząsteczce poza centrum aktywnym mogą nie naruszać zdolności katalizowania reakcji. Warunkiem powstania reakcji jest zderzenie się ze sobą cząsteczek reagujących, przy czym zderzenie to musi nastąpić w odpowiednim układzie cząsteczek względem siebie oraz z wystarczającą siłą, aby dostarczyć energii do przebiegu reakcji. Enzym stwarza warunki ułatwiające działanie tych czynników. Odpowiednia konfiguracja centrum aktywnego powoduje przyciąganie i ukierunkowanie cząsteczek substratu w sposób umożliwiający zapoczątkowanie i przebieg reakcji. W przypadku współdziałania białka enzymu z koenzymem koenzym wiąże się z substratem i z białkiem enzymu. W obrębie tego układu następuje reakcja, np. odpowiednie przegrupowanie elektronów — w przypadku enzymów oksydoredukcyjnych.

Trawienie w jelicie grubym

protect-450592_640Głównym miejscem trawienia i wchłaniania składników pokarmowych jest jelito cienkie, zanim więc treść pokarmowa zostanie przesunięta do jelita ślepego i okrężnicy, większość składników paszy jest już strawiona i wchłonięta. W większości pasz znajduje się jednak pewna ilość związków, jak celuloza, hemiceluloza i lignina, niepodatnych na działanie enzymów wydzielanych do żołądka i jelita cienkiego. Wewnątrz komórek otoczonych celulozową błoną znajdują się także pewne ilości białka i rozpuszczalnych węglowodanów, które nie zostały dotąd strawione. Gruczoły śluzówki wyściełającej jelito grube wydzielają obficie mucyny, nie produkują natomiast żadnych enzymów. Trawienie zatem w jelicie grubym odbywa się głównie przy udziale enzymów wydzielanych przez drobnoustroje i tylko w nieznacznym stopniu — w wyniku działania enzymów przechodzących z treścią pokarmową z jelita cienkiego. Bakterie bytujące w jelicie ślepym i okrężnicy rozkładają przede wszystkim celulozę i inne cukrowce oraz białko pasz i białko pochodzenia endogennego, np. enzymy, mukoproteidy, złuszczony nabłonek. Bakterie celulolityczne rozkładają celulozę i inne wielocukrowce do lotnych kwasów tłuszczowych: octowego, propionowego i masłowego. Kwasy te są wchłaniane w jelicie grubym i wykorzystywane jako źródło energii. U świń około 40% podanego włókna surowego ulega strawieniu w jelicie grubym. U konia trawienie włókna surowego ma szczególne znaczenie, powstające bowiem w jego wyniku lotne kwasy tłuszczowe stanowią dla tego zwierzęcia poważne źródło energii. W trawieniu włókna u konia oprócz bakterii biorą udział także pierwotniaki. U drobiu jelito grube jest krótkie i nie ma większego znaczenia w trawieniu włókna, toteż ptaki trawią je znacznie gorzej niż inne zwierzęta gospodarskie.

Trawienie skrobii

Minnesota_Terrestrial_BiomesTrawienie skrobi, zapoczątkowane w jamie ustnej i żołądku, kontynuowane jest w jelicie cienkim przez a-amylazę, znajdującą się w soku trzustkowym. Wydzielana przez trzustkę amylaza hydrolizuje wiązania a-l,4-glukanowe i rozkłada skrobię do maltozy i niewielkich ilości glukozy. Maltoza jest następnie rozkładana przez maltazę do glukozy. Maltaza jest enzymem wydzielanym przez komórki śluzówki jelita i działa na ich powierzchni. Laktoza, obficie występująca w mleku, jest rozkładana do glukozy i galaktozy przez enzym laktazę, produkowany — podobnie jak maltaza — przez komórki śluzówki jelita cienkiego. Do tej grupy enzymów należy także sacharaza, hydrolizująca sacharozę do glukozy i fruktozy. Trawienie tłuszczów u nieprzeżuwaczy rozpoczyna się w jelicie cienkim po wymieszaniu treści pokarmowej z żółcią i sokiem trzustkowym, zawierającym lipazę — enzym hydrolizujący tłuszcze. Tłuszcze występujące w paszach są trudno rozpuszczalne w wodzie i dlatego są mało podatne na działanie enzymów lipolitycznych. Kwasy żółciowe obniżają napięcie powierzchniowe na granicy tłuszczu i wody i w tych warunkach kuleczki tłuszczu ulegają dyspersji, tworząc drobną emulsję. Lipaza trzustkowa, a także lipazy jelitowe atakują tłuszcze na powierzchni kuleczek, uwalniając kwasy tłuszczowe. Lipaza działa specyficznie na krańcowe grupy estrowe trójglicerydów i hydrolizuje je do monoglicerydów i wolnych kwasów tłuszczowych. U zwierząt przeżuwających tłuszcze pasz ulegają w żwaczu hydrolizie do wyższych kwasów tłuszczowych i glicerolu, przy udziale lipolitycznych enzymów drobnoustrojów. Glicerol rozkładany jest do lotnych kwasów tłuszczowych, głównie kwasu propionowego. Wyższe kwasy tłuszczowe przechodzą z treścią żwacza do trawieńca i jelita cienkiego bądź zostają włączone w przemianę materii drobnoustrojów. Wyższe nienasycone kwasy tłuszczowe zostają w żwaczu uwodorowane; np. występujący w paszach kwas linolenowy może przechodzić w kwas stearynowy i oleinowy.

Odmiany roślin i faza rozwoju

ecology-159139_640Stosując selekcję i krzyżowanie, można wyhodować odmiany roślin o szczególnie pożądanych właściwościach, np. zawierające więcej białka o lepszym składzie aminokwasowym bądź o większej zawartości skrobi, a mniejszej — włókna. Dzięki selekcji można także uzyskać odmiany zawierające mało lub całkowicie pozbawione substancji szkodliwych bądź trujących, np.: łubin o niskiej zawartości alkaloidów, nostrzyk — dikumarolu, a rzepak — glikozydów i kwasu erukowego. Przy ocenie wartości pokarmowej pasz należy uwzględniać różnice pomiędzy poszczególnymi odmianami roślin jednego gatunku. W ziarnie kukurydzy np. zawartość białka zależnie od odmiany waha się w granicach 7,7-15%, tłuszczu 3-6%, skrobi 60-85%. Podobnym wahaniom ulega skład aminokwasowy, zawartość poszczególnych składników mineralnych, witamin, suchej masy itp. Szczególnie duży wpływ na skład chemiczny i wartość pokarmową paszy ma faza rozwoju roślin w okresie ich zbioru. Dotyczy to przede wszystkim roślin przeznaczonych na siano, susz lub kiszonkę. W miarę wzrostu i rozwoju zmienia się skład chemiczny wszystkich roślin, wzajemny stosunek znajdujących się w nich składników pokarmowych oraz ich strawność, a tym samym wartość pokarmowa. Im młodsza roślina, tym więcej zawiera białka ogólnego, związków mineralnych, cukru, witamin oraz wody, natomiast mniej skrobi i włókna.

Wchłanianie składników pokarmowych

Daintree_RainforestSubstancje powstające w wyniku trawienia pasz wchłaniane są do krwi i chłonki, a następnie transportowane do wątroby. Tylko niewielka część składników jest wykorzystywana przez komórki błony śluzowej jelita. Głównym miejscem wchłaniania składników pokarmowych jest jelito cienkie, którego budowa morfologiczna jest najlepiej przystosowana do tej funkcji. Jego powierzchnia chłonna jest bardzo duża wskutek znajdujących się na niej fałdów oraz intensywnie unaczynionych kosmków i mikrokosmków. Tylko niektóre produkty trawienia, np. lotne kwasy tłuszczowe i amoniak, wchłaniane są w przedżołądkach zwierząt przeżuwających oraz w jelicie grubym zarówno przeżuwaczy, jak i nieprzeżuwaczy. Substancje znajdujące się w treści pokarmowej mogą być wchłaniane aktywnie lub biernie. Przez wchłanianie aktywne rozumie się przechodzenie związków w kierunku przeciwnym do ich stężenia, wbrew prawom dyfuzji Zachodzi ono przy udziale energii ze związków wysokoenergetycznych, takich jak ATP. Wchłanianie bierne zachodzi przez dyfuzję, przy czym ilość substancji wchłoniętej zależy od różnicy stężeń w świetle jelita i w płynach śródtkankowych lub we krwi. Z punktu widzenia właściwego wykorzystania składników pokarmowych ważne jest, aby wszystkie związki potrzebne do syntezy, np. białka lub tłuszczu, były wchłaniane i dostarczane do miejsc syntezy w tym samym czasie i we właściwych proporcjach.

Kwas masłowy

cloud-159142_640Kwas masłowy ulega przemianie w ścianie żwacza i przechodzi do krwi żyły wrotnej jako kwas p-hydroksymasłowy. Kwasy octowy i propionowy nie ulegają metabolizmowi w czasie wchłaniania ze żwacza i transportowane są do wątroby z krwią żyły wrotnej w nie zmienionej formie. Kwasy octowy i P-hydroksymasłowy są następnie przenoszone do różnych tkanek, gdzie służą za źródło energii oraz wykorzystywane są do syntezy kwasów tłuszczowych; np. kwas octowy może być wykorzystywany w gruczole mlecznym do syntezy tłuszczu mleka. Kwas propionowy ulega w wątrobie przemianie na glukozę. Glukoza jest częściowo przetwarzana na glikogen i w tej postaci magazynowana w wątrobie. Część glukozy jest pszenoszona z krwią obwodową do innych tkanek organizmu i służy tam za źródło energii, a w mięśniach także do syntezy niewielkiej ilości glikogenu. Głównym zadaniem glikogenu, jako substancji zapasowej, jest szybkie dostarczanie energii tam, gdzie ona jest potrzebna. Przemiana glikogenu wątroby na glukozę odgrywa ogromnie ważną rolę, wpływa bowiem na utrzymywanie poziomu glukozy we krwi na stosunkowo stałym poziomie w warunkach niedostatecznego jej wchłaniania. Również odwrotnie — synteza glikogenu z glukozy i magazynowanie go w wątrobie w czasie intensywnego wchłaniania glukozy, występującego w pierwszych godzinach po pobraniu paszy, zapobiega hiperglikemii, tzn. nadmiernemu stężeniu cukru we krwi, przekraczającemu jego poziom fizjologiczny. Zdolność wątroby do magazynowania glikogenu jest ograniczona, toteż przy żywieniu zwierząt dawkami o dużej zawartości węglowodanów, np. przy opasie, część glukozy wchłoniętej lub powstającej w wątrobie z kwasu Dropionowego zostaje zużyta do syntezy tłuszczu.

Stężenia enzymów

chong-723974_640Przy niskim stężeniu substratu w stosunku do stężenia enzymu szybkość reakcji wzrasta proporcjonalnie do wzrostu stężenia substratu. Przy wysokim jego stężeniu szybkość reakcji może osiągnąć wartość maksymalną. Jest to etap pełnego wysycenia cząsteczek enzymu przez substrat; przy jego nadmiarze szybkość reakcji będzie proporcjonalna do stężenia enzymu. Katalityczne działanie enzymów może być hamowane przez związki, które dzięki podobieństwu do substratu łączą się z enzymem, zapobiegając tworzeniu się normalnego kompleksu enzym-substrat. Jest to inhibicja reakcji enzymatycznej. Przykładem inhibicji enzymu jest działanie sulfonamidów na niektóre bakterie, syntetyzujące kwas foliowy z kwasu paraaminobenzoesowego. Podobny strukturalnie do tego kwasu sulfonamid tworzy kompleks z enzymem, zapobiegając syntezie kwasu foliowego. Ponieważ połączenie enzym-sulfonamid jest odwracalne, nadmiar kwasu paraaminobenzoesowego będzie usuwał inhibicję. Efekt działania inhibitora jest w tym wypadku zależny od proporcji stężenia substratu oraz inhibitora. Jest to tzw. inhibicja współzawodniczą. Jeżeli inhibitor łączy się w sposób nieodwracalny z enzymem, jest to inhibicja niewspółzawodnicza, a przebieg reakcji będzie zależał tylko od stężenia inhibitora. Przykładem jest inhibicja cyjankiem oksydazy cytochromowej w łańcuchu oddechowym.

Kwas mlekowy

A_wedge_of_starlings_-_geograph.org.uk_-_1069366Są różne rodzaje bakterii kwasu mlekowego. Do procesu kiszenia pożądane są ich szczepy rozwijające się zarówno w obecności tlenu, jak i bez tlenu, w środowisku lekko kwaśnym, zamierające przy pH około 3,8 i poniżej; optymalna temperatura — około 30°C. Bakterie kwasu octowego rozwijają się przy dostępie powietrza. Duża ilość tego kwasu w kiszonce jest niepożądana, gdyż pogarsza smak kiszonki, a prócz tego wskazuje na nieprawidłowy przebieg fermentacji, dostęp powietrza bowiem powoduje duże straty składników pokarmowych. Bakterie kwasu masłowego powodują bardzo niepożądaną fermentację, która przebiega w warunkach dużej wilgotności i niskiej kwasowości środowiska. Bakterie te rozkładają cukier, skrobię, celulozę, pektyny, a także kwas mlekowy, tworząc kwas masłowy i dwutlenek węgła. Taka fermentacja powoduje duże straty składników pokarmowych, a wskutek rozkładu kwasu mlekowego opóźnia szybkość zakiszania paszy. Obecność bakterii kwasu masłowego w kiszonkach jest tym bardziej niepożądana, że ich przetrwalniki przedostają się z kiszonki do mleka, czyniąc je nieprzydatnym do produkcji serów twardych. Bakterie kwasu masłowego nie wymagają tlenu do swego rozwoju. Najskuteczniejszym sposobem zapobiegania fermentacji masłowej w kiszonce jest zwiększenie zawartości suchej masy w zakiszanym materiale oraz stworzenie dobrych warunków dla rozwoju bakterii kwasu mlekowego przez szybkie obniżenie pH poniżej 4,5 i zapewnienie tzw. fermentacji zimnej, przebiegającej w temperaturze 25—30°C, gdyż optymalna dla bakterii kwasu masłowego wynosi 35—40°.

Podstawowe zagadnienia agrotechniki

Jednym z podstawowych zagadnień agrotechniki zbóż jest prawidłowy udział ich w strukturze zasiewów i związany z tym ściśle problem doboru właściwych przedplonów, w celu utrzymania zasad prawidłowego zmianowania. Przez wiele lat powszechnie panował pogląd, że zwiększenie w strukturze zasiewów udziału – roślin okopowych, przemysłowych, a także warzyw w uprawie polowej stanowi intensyfikację sposobu gospodarowania. Pogląd ten można uznać za w pełni słuszny na tym etapie rozwoju rolnictwa, na którym istnieje jeszcze dostatek siły roboczej i to stosunkowo taniej, są możliwości zwiększenia poziomu nawożenia mineralnego i stosowania nowych, bardziej wydajnych odmian roślin uprawnych, a jednocześnie brak jest możliwości wprowadzenia w szerszym zakresie mechanizacji prac w rolnictwie. Obecnie wobe7494344712_2b895532bc_zc systematycznego zmniejszania się siły roboczej, jaką .dysponuje rolnictwo, co jest zjawiskiem zachodzącym praktycznie we wszystkich krajach świata, jak również wzrastające koszty pracy ręcznej są powodem dość istotnej rewizji poprzednich poglądów. Procesy te ulegają przyspieszeniu w miarę coraz szybszego rozwoju mechanizacji, a nawet zapoczątkowania automatyzacji, co pozwala na wykonanie przy użyciu maszyn wielu czynności, które uprzednio można było wykonać tylko przy pomocy pracy ręcznej.

Pirydoksyna

5390287631_3dfcd79f5d_bKwas pantotenowy jest dwupeptydem zawierającym P-alaninę i kwas dwuhydroksydwumetylomasłowy. Wchodzi on w skład koenzymu A, zbudowanego z cząsteczki adenozynofosforanu połączonego z fosforanem kwasu pantotenowego, który z kolei poprzez wiązanie peptydowe ma przyłączoną cystaminę. Kwas pantotenowy jest syntetyzowany przez bakterie żwacza, a ponadto występuje powszechnie w paszach. Bogatym jego źródłem są: drożdże, otręby, śruta arachidowa i nasiona roślin motylkowych. Jest on odporny na długotrwałe przechowywanie w normalnej temperaturze otoczenia, natomiast ulega rozkładowi przy dłuższym ogrzewaniu w temperaturze ponad 100°C. Granulowanie mieszanek paszowych nie powoduje większych jego strat. Witamina B8 obejmuje 3 związki zawierające pierścień pirydynowy i wykazujące podobną aktywność biologiczną. Związki te w organizmie mogą się przekształcać. Są one dobrze rozpuszczalne w wodzie. Pirydoksyna jest odporna na ogrzewanie niezależnie od odczynu środowiska. Pozostałe 2 związki są mniej odporne. Biologicznie czynne są fosforanowe pochodne pirydoksalu i pirydoksaminy, działające jako koenzymy enzymów katalizujących reakcje transaminacji, dekarboksylacji i transsulfuracji oraz fosforylaz i transferaz przenoszących grupę formy Iową. Odgrywają prawdopodobnie rolę także we wchłanianiu aminokwasów z przewodu pokarmowego. Niedobór witaminy B, na ogół nie jest spotykany ze względu na jej powszechne występowanie w paszach. Niedobory wywołane doświadczalnie wykazują rozległy jej wpływ na przemianę aminokwasów, a przede wszystkim na wzrost.