蛋白质在动物体之转换与能量效率

邱松山

国立中兴大学畜牧学研究所

一、前       言

　　蛋白质在动物体之细胞内不断的转换 ( turnover )，为构成能量流失之主要部分。因此，要使动物体得到最佳的生长速率，除了要提供足够的蛋白质 ( 或胺基酸 ) 外，能量之供应也是不可或缺的。但各种动物之蛋白质转换速率不尽相同，因此，对於吾人所提供之能量利用效率自亦相异。

二、动物体中蛋白质转换之功能

(一)作为特殊酵素，量改变时之所必须。由於动物摄入之受质流动径路特异，乃是受受质之利用率所影响。限制蛋白质转换速率之酵素活性，系以回馈系统来控制，此和预先存在之酵素有关系。后者，当不再需要时，则此酵素必须移去，并且，如需要时，则需快速增加酵素之浓度，酵素由一稳定状态中移去或蓄积之速率，和酵素分解之速率有关。转换很快之酵素，其浓度之改变亦很快，慢者则改变慢。

(二)当在饥饿之时，必须动用 ( Mobilization ) 蛋白质，以供作能量之来源。此为在饥饿时，体中所贮存之碳水化合物及脂肪被耗尽时，发现蛋白质组成物为主要之能量来源。

(三)需要用以被移去不完美 ( Faulty ) 或不正常 ( abnormal ) 之蛋白质，因而转换更新之。否则此不完美或不正常之蛋白质将影响细胞之功能。此所谓之不完美或不正常之蛋白质，乃由於蛋白质转录一转译时所产生者，以及由於转译后之改变所致之不正常。例如：由於过氧化反应 ( peroxidation  reaction ) 所产生者。

(四)作为细胞重建 ( restructuring ) 之所必需。主要由於特殊、有功能之细胞，其大小与形状进行变化所致，或由於功能需求之反应所必须，例如：肌肉或激素的刺激，或发育调节所参与。这种过程，需要改变细胞之骨干以及膜之组成物或特殊之细胞内酵素。( Schimke , 1977 )。

　

三、动物体蛋白质之合成速率

　　蛋白质合成与分解速率不同之选择性，乃是由於演化造成蛋白质上之胺基酸序列不同所致。例如：有些遗传之特定蛋白质，因基於其二级和三级之结构而易於被迅速的分解 ( Schimke , 1977 )。而各种动物之蛋白质合成速率，或由於遗传之因，或由於生理状况之不同因而差异很大。例如：生长中之动物，其代谢速率高於非生长之动物，因此，其蛋白质之合成速率以前者为高，因而，其生长速率亦较快 ( Millward  et  al. 1976 )。

表一为各种动物之蛋白质合成速率，以每一公斤肌肉之 0.75 次方表示目的是便於比较各种不同体重之动物，其蛋白质之合成情形。

表一      不同种别动物肌肉蛋白质之合成速率

( 摘自 Lindsay  &  Buttery , 1980 )

另，Millward 等人 ( 1976 ) 亦在一项报告中列出各种不同动物之蛋白质合成速率，如表二。

表二     各种动物之蛋白质合成速率

注：(a)、(b) 表资料来源不同。

( 摘自 Millward  et  al , 1976 )

由表一及表二可知，同种别之动物，其体重较小者有较高的蛋白质合成速率。

四、胺基酸在转换后之去路

前述，肌肉中之蛋白质乃不断的转换更新者，而经由转换後之胺基酸大致有以下之去路。

(一)支链之胺基酸被分解，经转胺、去胺或氧化作用，生成α 酮酸，再生成丙酮酸，进入血液而由肝脏进行葡萄糖之新生成作用 ( Gluconeogenesis )。

(二)部分的游离胺基酸重新被利用，以合成新的含氮化合物，如 Purine  base , cleatine 和 epinephrine。

(三)部分之胺基酸在分解过程中，以二氧化碳之形式而损失了碳骨架 ( Carbon  skeleton )，或是被作为组织之蓄积，如 Glycogen 和脂肪，此时，其所含之 N 以尿素之形成被排出 ( Munro  &   Crim , 1980 )。

五、蛋白质蓄积之能量效率

　　生长动动对於所摄食之代谢能，主要划分为二部分，一为产生热而损失，而另一部分则作为组织之增重，主要为蛋白质和脂肪。老鼠 ( rats ) 与猪只，其作为蛋白质及脂肪沉积之表面能量损失约为每公克 53 千焦耳 ( Webster , 1980 )。一般言之，单胃动物，如猪及老鼠 ( rats )，代谢能作为蛋白质及脂肪沉积之能量利用效率分别约为 45%和 75% ( Webster , 1980 )。表三为各种动物对於摄食超出维持需求量之作为生长之净效率 ( Net  efficiency )。显示，其超出维持需求之 ME 作为生长之净效率，自 0.59 到 0.92不等，因此，可以说有 8 ~ 40%之 ME 是以热之形式损失掉。Millward 等人 ( 1976 ) 亦估计，由能量蓄积时所产生之热生成量，如表四。表中依据 T. G., 碳水化合物，蛋白质之分子量加以计算，分别为 806、162、和 110，以及依据其每公克之热能含量分别为 39.6、17.5 和 18.1 千焦耳予以计算之。而 ATP 之生成乃假设其由日粮之碳水化合物而来，速率为 36 mole／mole   glucose 加以计算。由表四可知，蛋白质之转变成脂肪以及蛋白质之转换为蛋白质之部分，为主要之能量损失所在，分别为 0.31 及 0.15 KJ／KJ  deposited。

表三   摄食超过维持需求量之 ME时，作为生长之净放率

( 摘自 Millward  et   al , 1976 )

表四     由能量蓄积而来之热生成量

( 摘自 Millward  et  al , 1976 )

六、结        论

　　蛋白质在体内不断的转换，有其必要之功能，但在能量利用之观点而言，则为无益的循环 ( Futile  cycle )，Webster ( 1980 ) 指出，极为幼小的动物，其蛋白质和脂肪沉积之能量，表面效率极高，但 Van  Es ( 1980 ) 则指出单胃和反刍动物对於代谢能之作为蛋白质沉积之最大效率分别约为 85%和 80%，而乳牛，估计其 ME 以乳蛋白之形式沉积时，其能量之利用效率范围由 65% ~ 55%，蛋鸡，以蛋中蛋白质之形式沉积，则其效率估计约为 30% ~ 87.5%，而恒定生长之动物，能量作为组织蛋白质之方式沉积，其效率在 40% ~ 60%之间。显示出，在蛋白质之转换，以及蛋白质之沉积所耗之能量范围间，尚有很大的能量效率范围可供改善，因而用以增进效率及人类食物之来源，其改善之程度，则有赖吾人之更进一步之探讨以增进之。

饲料营养杂志第二册合订本

1987年元月号至1987年第12期

八七年．第十一期 ( 34 ~ 39 )

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