PROTEİNLER ve METABOLİZMASI Prof.Dr. Sakine YALÇIN
Proteinler Proteinler, amino asitlerden oluşan yüksek molekül ağırlığına sahip organik bileşiklerdir Yapılarında Karbon (% 51-55), hidrojen (% 6-7), oksijen (% 21-23), azot (% 15-18) bazı proteinler kükürt, bazıları ise fosfor, demir, çinko, bakır içerir.
Protein Bitkilerin yaprak, sap, kök ve yumrularında protein miktarları az, tohumlarında protein miktarı yüksektir. kuru madde de çayır kuru otu % 9 arpa samanı % 3 şeker pancarı % 4 buğday, arpa, yulaf gibi tahıl taneleri % 10-14 Soya fasulyesi, bakla ve fiğ gibi baklagil taneleri % 25-38
AMİNO ASİTLER Proteinler; enzimler, asitler ya da alkaliler ile hidrolize olduğunda Amino asitler Bütün proteinler amino asitlerden oluşmuştur. Biyolojik maddelerden 200'den fazla amino asit izole edilmesine rağmen, sadece 25'i proteinlerin yapısında bulunur. Bazik nitelikte bir amino grubu (-NH 2 ) ile asit nitelikte karboksil kökü (-COOH)
Beslenme fizyolojisi bakımından amino asitlerin sınıflandırılması Esansiyel olmayan amino asitler (Endojen amino asitler) Organizmada sentezlenebildiklerinden rasyonda bulunmaları gerekli değildir. Organizmada uygun alfa-keto asitlerin bulunması halinde amino asitler ara metabolizmada transaminasyon Esansiyel amino asitler (Ekzojen amino asitler)bir kısım amino asitler için ara metabolizmada uygun alfa-ketoasitler bulunmadığından bu gibi amino asitlerin transaminasyon ile oluşumu mümkün değildir. Vücutta sentezlenemeyen bu amino asitlere esansiyel amino asitler adı verilir. Yarı esansiyel amino asitler (Yarı ekzojen amino asitler)bunlar bazı şartlar altında ihtiyaç duyulan amino asitlerdir. Organizmada üretilip sınırlı düzeyde sentezlenmektedirler.
Kükürtlü Amino Asitler Metiyonin, sistin, sistein Metiyonin esansiyel amino asittir. Sistin ve sistein metiyoninden sentezlenebildiği için esansiyel değildir. İki sistein molekülünden bir sistin molekülü oluşmaktadır. Rasyon yeterli düzeyde metiyonin kapsamadığı zaman sistin gereklidir. Diğer bir deyişle, metiyonin, sistinin tümü yerine geçebilir. Eğer rasyon kolin bakımından zengin ise, homosistin; metiyoninin yerine geçebilir.
Kükürtlü amino asitlerin fizyolojik fonksiyonları Kılların, tüylerin şekillenmesi ve büyümesinde Aktif metil grupları içeren metiyonin metil vericisidir. Esansiyel vücut unsurlarının oluşumunda, detoksifikasyon olaylarında, yağ transport ve metabolizmasında metil grupları gereklidir. İnorganik S ihtiyacı başlıca kükürtlü aa metabolizması ile Toksik karakterde bulunan metabolizma ürünlerinin etkilerini düzelterek bunları zehirli özellikten uzaklaştırırlar. Metiyonin organizmada esansiyel bir bileşik olan taurine dönüşmektedir. Karaciğer üzerine koruyucu bir etkisi Noksanlığında karaciğer dejenerasyonu, böbrek bozuklukları, kıl dökülmesi ve enfeksiyonlara karşı direnç azalması
AMİNO ASİT DENGESİZLİĞİ Amino asitler rasyonda uygun miktarlarda bulunmalıdır. Bir amino asidin yüksek düzeyde bulunması, bir başka amino asit üzerinde nisbi yetersizlik yaratabilmektedir. Bir amino asit bakımından yetersizlik ise diğer fazla olan amino asidin israfı anlamına gelmektedir. Bu duruma amino asit dengesizliği denir. minimum kanun
PROTEİN NİTELİĞİNDE OLMAYAN AZOTLU BİLEŞİKLER Bitkisel ve hayvansal dokularda gerçek protein yanında bir çok azotlu bileşikler vardır. azotlu lipidler aminler amidler pürin ve pirimidin bazları nitratlar çeşitli alkoloidler
TEK MİDELİLERDE PROTEİN SİNDİRİMİ VE METABOLİZMASI Proteinlerin sindirimi, midede ve ince barsağın üst bölümünde Enzimler başlıca mide mukozası, barsak mukozası ve pankreastan üretilir
Yem proteinlerini parçalayan enzimler proteinazlar Zimogen adı verilen inaktif ön madde olarak salgılanır Zimogenlerin aktif enzimlere dönüşümü Enzimatik bir işlem ile küçük bir peptidin ayrılması ile olur Pepsin Pepsinojen pepsin + peptid + HCl
ENDOPEPTİDAZLAR Pepsinojen (Zimojen) HCl Tripsinojen Enterokinaz Kimotripsinojen Tripsin EKZOPEPTİDAZLAR Karboksipeptidazlar Aminopeptidazlar Pepsin Tripsin Kimotripsin Protein Peptidler Dipeptidler + Amino asitler Dipeptidazlar Amino asitler Sindirim Kanalındaki Proteolitik Enzimler, Enzimlerin Oluşumu ve Aktivitesi
PROTEOLİTİK ENZİMLERİN AKTİVİTESİNİ ETKİLEYEN BESLENMEYE AİT FAKTÖRLER 1) Rasyonun protein düzeyi: 2) Yemlerde proteaz inhibitörlerinin bulunması: 3) Yemlerin yüksek derecede ısıya maruz bırakılması:
AMİNO ASİTLERİN METABOLİZMASI Amino asitlerden doku protein sentezi ile doku proteinlerinin amino asitlere parçalanma işlemi aynı anda oluşmaktadır. Organizmada kan serumunda amino asit konsantrasyonu devamlı olarak sabit tutulur. Kanda ve vücut sıvısında bulunan sabit amino asit konsantrasyonuna metabolik havuz adı verilir
DOKULAR Parçalanma Sentez Barsaklardan emilim Deaminasyon AMİNO ASİT HAVUZU Amino asitlerin sentezi (transaminasyon) Enzim ve hormonların sentezi Hayvan vücudunda amino asitlerin metabolizması
RUMİNANTLARDA PROTEİN SİNDİRİMİ VE METABOLİZMASI
Proteazlar Peptidazlar Proteinler Peptidler Amino asitler Deaminasyon Karbon iskeleti + NH 3 UYA + CO 2 + (NH 3 )
Alınan proteinin parçalanması Mikrobiyel protein biyosentezi Mikrobiyel proteinin Rumen içeriğindeki parçalanması amonyak Kana emilim Üre resiklusu Sindirim kanalının daha sonraki bölümlerine geçiş
RASYON Protein NPN Üre TÜKRÜK Protein NPN Üre Peptitler RUMEN aa Amonyak KARACİĞER Amonyak Aa Mikrobiyel protein Amonyak ABOMASUM ve Protein BARSAKLAR aa Üre Endojen azot Doku metabolizması İDRAR DOKULAR GÜBRE Sindirilemeyen rasyon proteini Metabolik dışkı azotu
Ruminantlarda Proteinlerin uğradığı değişiklikler 1) Rumende fermentasyon (parçalanma) A) Proteolitik enzimler proteinleri amino asitlere ve peptidlere parçalarlar-rumen sıvısında proteazlar, peptidazlar ve deaminazlar fazla miktarda bulunur B)Amino asitler ve peptidler amonyak ve karbon iskeletine fermente olur Rumen bakterileri gelişimleri için amonyak, amino asit ve peptidleri kullanırlar
2) İnce barsakta hidrolitik/enzimatik sindirim Rumenden geçen yem proteinleri ve mikrobiyel protein 3) Sindirilmeyen proteinin dışkıya geçişi
MP: metabolize olabilir protein: rumenden sonra sindirilen gerçek protein; yapısındaki amino asitler ince barsakta emilir RDP: rumende parçalanabilen protein RUP: rumende parçalanmayan protein
BCP: MCP: bakteriyel ham protein, mikrobiyel ham protein rumende oluşan rumen bakterilerindeki proteinin sindirim için ince barsağa geçişi % 80 gerçek protein, %80 sindirilebilirdir
Proteinin amaçları 1) Mikrobiyel gelişim ve sentezi için rasyon ile yeterli RDP sağlanması RDP eksikliği: mikrobiyel protein sentezinin azalmasına, karbonhidrat sindirimi, yem tüketimi ve sonuçta verimin azalmasına RDP fazlalığı: Dölverimi bozukluklarına, idrar ile azot atılımının artmasına
Proteinin amaçları 2) Verimin optimum olması için yeterli düzeyde RUP sağlanması Soya küspesi, mısır gluten unu
Proteinin amaçları 3) RUP ve sindirilen MCP dan yeterli kalitede amino asit sağlanması 4) Fazla düzeydeki RDP nin parçalanması ile rumende oluşan fazla amonyak kaybının minimuma indirilmesi
PROTEİNLERİN MİKROBİYEL PARÇALANMADAN KORUNMASI-1 Ruminant rasyonlarında kullanılan iyi kaliteli protein kaynakları rumende mikrobiyel fermantasyona uğrarlar. Fermantasyon süresince proteinlerin önemli bir kısmı peptitlere, amino asitlere ve sonunda amonyağa kadar parçalanır. Bu şekilde kaliteli proteinlerin rumende mikrobiyel proteine dönüşümleri sırasında % 55'lere varan kayıplar oluşabilmektedir.
PROTEİNLERİN MİKROBİYEL PARÇALANMADAN KORUNMASI-2 Bu durumda esansiyel amino asit dengesi ve sindirilebilirlik açısından protein kalitesinin yararı ortadan kalkmaktadır. Ancak bu tür proteinlerin rumen fermantasyonundan korunarak abomasum ve ince barsaklara geçmesi halinde özellikle hızlı gelişen genç hayvanları ve yüksek verimli süt ineklerini olumlu yönde etkilemektedir. Bu amaçla protein kaynakları (baklagil taneleri, küspeler vb.) ısı, formaldehit, tannik asit ve lignosülfanat ile muamele edilebilmektedir.
VÜCUTTAN AZOTUN ATILIMI Protein metabolizmasının son ürünleri türlere göre değişmektedir. Memelilerde protein metabolizmasının azotlu son ürünü, üre ile az miktarlarda amonyak, kreatinin, ürik asit ve diğer azotlu bileşiklerdir. Kanatlılarda ise son ürün başlıca ürik asit olup az miktarda da amonyaktır.