چکیده:
متابولسیم پروتئین در شبکه نتیجه ای از فعالیت متابولیکی میکروارگانیزم های شبکه ای می باشد. ساختمان پروتئین ، در تعیین حساسیت آن به پروتئازهای میکروبی، در نتیجه، قابلیت تجزیه پذیری آن فاکتوری کلیدی محسوب می شود.تجزیه شبکه ای پروتئین توسط PH وگونه غالب جمعیت میکروبی تحت تاثیر قرار می گیرد. همان طوری که با جیره های PH پر-علوفه ای در گله های شیری کاهش می یابد فعالیت شبکه ای پروتئولیتیک کاهش پیدا می کند، امادر جیره های پر-کنسانتره گاوهای نژاد گوشتی چنین نیست. تجمع نیتروژن اسید آمینه بعد از خوراک خوردن پیشنهاد می کند که برداشت اسید آمینه میکروارگانیسم های شبکه می تواند فاکتور محدودکننده تجزیه پروتئین در شبکه باشد.فزون بر آن ، اسید آمینه های متعددی از قبلی فنیل آلانین، لوسین، وایزولوسین، وجود دارندکه با سختی بیشتری نسبت به دیگر اسید آمینه ها توسط میکرو ارگانسیم های شبکه ساخته می شود. معمولی ترین برآورد بازده سنتز پروتئین میکروبی (EMPS) تعیین گرم های نیتروژن میکروبی به ازای هر واحد از انرژی تخمیر شده بیان می شود. اما ، EMPS قادر به برآورد. بازده برحسب نیتروژن قابل دسترسی برای برداشت توسط باکتری ها در شبکه نمی باشد. یک مقیاس جایگزین و ومکمل از سنتز پروتئین میکروبی، بازده مورد استفاده قرارداد نیتروژن (ENU) می باشد. در مقابل EMPS، ENU بخش خوبی برای تعریف کردن بازده برداشت نیتروژن توسط میکروب های شبکه می باشد. با به کاربردن ENU,EMPS ،&zwnj این نتیجه بدست آمد. که رشد بهینه باکتریایی در شبکه وقتی EMPS 29 گرم از نیتروژن باکتریایی بر هر کیلوگرم ماده آلی تخمیر شده است بدست می آید، و ENU 79% است، که اشاره دارد بر این که باکتریها در حدود 31/1 ضربدر نیتروژن قابل دسترسی در شبکه برای هر واحد از نیتروژن باکتریایی نیاز داشتند. از آنجایی که توزیع نتیروژن در بین سلولهای باکتریایی با سرعت تخمیر. نیتروژن اسید آمینه ای، تغییر پیدا می کند بجای آن کل نیتروژن باکتریایی برای توضیح بیان سنتز پروتئین میکروبی باید استفاده شود.
مقدمه
مدل های تغذیه ای برای خورانیدن پروتئین به گاوهای شیری از پایه CP به سیستم های پیچیده تر براساس پروتئین قابل تجزیه وغیرقابل تجزیه در شبکه رشد پیدا کرده است. ساختمان پایه ای همه مدل ها مطابق با ورودی های نتیروژن تامین شده توسط جیره، دوباره چرخیده (recycled) و با منشا داخلی است. پروتئین جیره ای،به پروتئین قابل تجزیه وغیرقابل تجزیه درشبکه همراه با RDP مرکب از نیتروژن غیرپروتئینی و نیتروژن پروتئین حقیقی تقسیم می شود. پروتئین حقیقی بهپرتیرها و اسید آمنیه تجزیه می شود و سرانجام به نیتروژن آمونیاکی درآمینه میشود یا به داخل پروتئین میکروبی وارد می شود.
NPN ترکیبی از نیتروژن موجود در RNA,DNA ، آمونیاک ،اسید آمینه ، و پیتیرهای کوچک همراه با نیتروژن حاصل از ببتیدها، اسید آمینه و آمونیاک در حال استفاده برای رشد میکروبی می باشد. خروجی شبکه، از نیتروژن آمونیاکی، پروتئین غیرقابل تجزیه( جیره ای یا با غشای داخلی)،و پروتئین میکروبی تشکیل می شود.
هنگامی که RDP جیره ای از مقدار مورد نیاز برای میکروارگانیزمهای شبکه ای زیادتر است، پروتئین به نیتروژن آمونیاکی تجزیه میشود، جذب می شود ، در کبد به اوره متابولیزه می شود، و در ادرار از دست می رود. در وضعیت های خوراک دادن گله های شیری معمولی، دستکاری تجزیه پروتئین درشبکه یا بازده استفاده از نیتروژن ENU در شبکه موثرترین راهکار برای کاهش اتلاف های نیتروژن می باشد. اتلاف های نیتروژن توسط افزایش دادن تجزیه پروتئین در شبکه و یا افزودن استفاده نیتروژن توسط میکروارگانیسم های شبکه ای ممکن است کاهش یابد.
سنتز پروتئین میکروبی در شبکه قسمت اعظم پروتئین عرضه شده به روده کوچک در نشخوارکننگان را فراهم می کند، که 50تا 80% از کل پروتئین قابل جذب را شامل می شود. کل مقدار پروتئین میکروبی جاری به سمت روده کوچک به فراهمی ماده مغزی و بازده استفاده از این مواد و مغزی توسط باکتریهای شبکه ای بستگی دارد. بنابراین، متابولسیم نیتروژن در شبکه می تواند به 2 اتفاق مجزا تقسیم شود: تجزیه پروتئین ، که منابع نیتروژن را برای باکتریها فراهم میکند و سنتز پروتئین میکروبی.
مرورهای جامع متعددی روی متابولیسم نیتروژن در شبکه موجود می باشد. این مقاله پیشرفت های جدید در متابولیسم پروتئین غیرقابل تجزیه در شبکه، با تاکید بر تجزیه پروتئین، سنتز پروتئین میکروبی، و بازده سنتز پروتئین میکروبی را به همراه تمرکز ویژه روی موضوعاتی که به طورمناسبی در مرورهای قبلی روی آنها تاکید نشده است مرور خواهد نمود. برای مثال، اکثر پژوهش ها رو طی غلظت آمونیاک در پروتئازهای مختلف برای تجزیه کامل پروتئین ضروری می باشد. سرعت و مقدار تجزیه پروتئینی که اتفاق می افتد به فعالیت پروتئولیتکی میکروفلورای شبکه ای ونوع پروتئین وابسته خواهد بود( حساسیت و قابلیت دسترسی پیوندهای پپتیدی).
پپتیدها و اسید آمینه های حاصل از فعالیت پروتئولیتیکی شبکه ای خارج سلولی به داخل سلولهای میکروبی انتقال داده میشود. پپتیدها میتواند بوسیله پپتیدازها دوباره به اسید آمینه تجزیه شوند و اسید آمینه می تواند به داخل پروتئین میکروبی وارد شود یا بیشتر به CO2,VFA و آمونیاک آمینه می شود.
سرنوشت پپتیدهای جذب شده و یکبار دیگر اسید آمینه به درون پروتئین میکروبی به فراهمی انرژی بستگی خواهد داشت (کربوهیدرات ها (CHO). اگر انرژی فراهم باشد، اسید آمینه ها ترانس آمینه خواهند شد یا به طور مستقیم برای سنتز پروتئین میکروبی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. اما وقتی که انرژی محدود است، اسید آمینه هادی آمینه خواهد شد، واسکلت کربنی آنها به VF8 تخمیر خواهد شد. برخی میکروارگانیزمهای فاقد مکانیسم های انتقال اسید آمینه ها از سیتوپلاسم به محیط خارجی سلولی هستند، وا سید آمینه های جذب شده زیادی باید بصورت آمونیاک از سیتوپلاسیم دفع شوند، اکثر پژوهش های ارزیابی تجزیه پروتئین درشبکه، با استفاده از تکنیک in situ انجام شده است، که فقط تجزیه پروتئین را اندازه گیری می کند، اما نه با استفاده از پپتیدها و اسید آمینه ها بوسیله باکتریهای شبکه ای. نوگت ومانگان (1981) دیدند که پپتیدها واسید آمینه ها پس از خورانیدن پروتئین ها تجمع پیدا نمی کند وپیشنهاد کردند که تجزیه پروتئین مرحله محدود کننده سرعت و بنابراین ، کلیدی در کنترل تجزیه پروتین بود. اما بدو در یک وهمکاران (1991) ثابت کردند که پروتئین های به سرعت تجزیه شونده ممکن است منجر به تجمع پپتیدها واسید آمینه ظرف 2 ساعت اول پس از خورانیدن شود، وپیشنهاد کردند که سرعتهای تجزیه پپتید ودی آمینه شدن نقش مهمی در کنترل تجزیه پروتئین بازی می کند. اخیرا، کاردوز و همکاران (2001) در مخمرهای به صورت مستمر کشت داده شده و دریافت کننده یک جیره معمولی گاوشیری، دریافتند که غلظت پپتیدها، اسیدهای آمینه، وآمونیاک در همان دامنه تا 8 ساعت پس از خوراک دادن بودند. آنها تجمع نیترون اسید آمینه ای را در2 و 4 ساعت پس از خوراک دادن گزارش نمودند (شکل 2) که پیشنهاد می کند برداشت اسیدآمینه می تواند فاکتور محدودکننده تجزیه پروتئین در شبکه باشد. بنابراین، دستکاری تجزیه پروتئین نه تنها بوسیله توریل تجزیه پروتئین بلکه همچنین از راه تغییرات در تجزیه پروتئین و دی آمینه شدن دست یافتنی می باشد. برای مثال، مونسین تولید آمونیاک را از راه جلوگیری از باکتریهای تولید کننده- آمونیاک-بالا کاهش می دهد، که یک گروه کوچک از باکتریهای شبکه ای که مسئول تولید اکثر آمویناک می باشند هستند. فرم وهمکاران (2004) نیز گزارش کرده اند که بازداری باکتریهای اصلی آمونیاک- تولید کننده شبکه متمرکز شده است با وجود این حقیقت که پپتیدها واسید آمینه ها در غلظت مشابه آمونیاک هستند. همچنین، سیستم های رایج خوراک دادن جنبه های اثرگذار روی تجزیه پروتئین از قبیل pll واثرات متقابل مواد مغزی رانادیده می گیرد، و به پایدار بودن محتوای پروتئین میکروبی، مستقل از وضعیت های در حال رشد توجه می کنند.
تجزیه شبکه ای پروتئین
اولین مرحله تجزیه پروتئین در شبکه شامل الصاق باکتریها به ذرات خوراکی، که بوسیله فعالیت پروتئازهای میکروبی متصل به سلول دنبال می شود می باشد( ). تقریبا 70 تا80 درصد از میکروارگانیزمهای شبکه ای به ذرات خوراک هضم نشده در شبکه متصل می شوند( )، و 30 تا 50 درصد آنها فعالیت پروتئولیتکی دارند ( ).تعداد زیادی از گونه های میکروبی مختلف از یک کنسرسیوم (ائتلاف) که به یک ذره خوراک متصل می شوند، به طور همزیستی برای تجزیه وتخمیر مواد مغزی، از جمله پروتئین فعالیت می کنند. فرآورده های حاصل از این فرآیند پپتدها وا سید آمینه می باشد. از آنجایی که تعداد پیوندهای مختلف در یک پروتئین منفرد زیاد می باشد، عمل سینرژیستیک (از قبیل prevotlla bryantil , prevotella ruminantium ) منجر به کاهش غلظت نیتروژن آمونیاکی درمخمرهای کشت مستمر میکروبهای شبکه ای می شود. مخمرهای کشت مستمر تعدادکمی پروتوز آ دارند، اما در invivo ، پروتوز وآن نقش مهمی در تجزیه پروتئین بازی می کند. مهمترین جنبه پروتوز آ توانایی آنها به بلعیدن مولکولهای بزرگ، پروتئین، CHO ، یا حتی باکتریهای شبکه ای می باشد ( ). به علاوه، پروتوز آ در تنظیم ترن آور نیتروژن باکتریایی در شبکه نقش بازی می کند و آنها پروتئین محلول را برای حمایت از رشد میکروبی فراهم می کند. از آنجایی که پروتوزوآ قادر به استفاده از نتیروژن آمونیاکی نیستند ( )، بخشی از پروتئن نامحلول قبلا بلع شده آخر به مایع شبکه در تشکیل پروتئین محلول برگردانده می شود ( ). این یکی از دلایل اصلی است که چرا defaunation غلظت نیتروژن آمونیاکی در شبکه را کاهش می دهد.
فاکتورهای موثر در تجزیه شبکه ای پروتئین
مهمترین عوامل اکثر گذار بر تجزیه شبکه ای پروتئین شامل نوع پروتئین، اثرات متقابل با دیگر مواد مغزی (به ویژه CHO در همان خوراک و در محتوای شبکه) و جمعیت غالب میکروبی (بسته به نوع جیره، سرعت عبور شبکه ای و PH شبکه ای) می باشد.
نوع پروتئین . محلول بودن پروتئین ها فاکتورگیری تعیین کننده حساسیت آنها به پروتازهای میکروبی و بنابراین تجزیه پذیری آنها می باشد. برای مثال، پرولامین ها ولگوتلین ها نامحلولند وبه آرامی تجزیه می شوند، در حالیکه گلوبولین ها محلولند و درشبکه به طور زیادی قابل تجزیه می باشند( ).اما، ساختمان پروتئین هم مهم است. برخی آلبومین ها محلولند اما دارا بودن پیوندهای دی سولفیدی، آنها راکمتر تجزیه پذیر در شبکه می سازد، که نشان می دهد فاکتورهای دیگری بجز محلولیت بر تجزیه پذیری شبکه ای پروتئین ها اثر می گذارد. حضور پیوندها در داخل وبین زنجیره های پروتئین (ساختمانی سوم وچهارم) نقش مهمی در تعیین تجزیه پذیری پروتئین بازی می کند. برای مثال، glycinin زیر واحد اسیدی( با پیوندهای دی سولفیدی محکم) glycinin اساسی، و پپتیدهای متعدد حاوی لوسین در گروه N پایانی در کنجاله سویا به طور روشنی به تجزیه مقاوم هستند( ). فزون بر آن پیوندهای ویژه پپتیدی به تجزیه شبکه ای نسبت به دیگر پیوندها مقاومتر هستند.برای مثال، دی پپلیتدهای تشکیل شده از پرولین-میتونین 5/2 &ndash برابر آهسته تر از دی پپتیدهای تشکیل یافته از متیونین- آلانین تجزیه می شوند( ). آ همچنین پیشنهاد شده است که پپتیدازها ود آمینازها ممکن است توسط فرآیندهای بازدارندگی محصول-پایانی تنظیم شوند. ول و همکاران (1997) مقادیر فزاینده ای از اسید آمینه های مختلف(75،150،300،600 میلی مول) را در شبکه تزریق کردند و متوجه شوند که وقتی مقدار تزریق شده زیاد شده تجزیه اسید آمینه کاهش پیدا کرد. تجزیه متیونین وهیستیدین به طور ویژه ای تحت تاثیر قرار گرفت که با مشاهدات ولدن وهمکاران (1998) و بچ وا سترن(1999) سازگار بود.
سرعت رقیق سازی شبکه ای
تجزیه پروتئین به طور معکوسی با سرعت عبور از شبکه رابطه دارند( ). (2001)NRC معادلاتی برای سرعت عبور علوفه های خشک ومرطوب وکنسانتره ها براساس DMI ، درصدفیبر، ونسبت کنسانتره به علوفه جیره را توسعه داده است .مطابق با (2001)NRC سرعت عبور دایچستا و در یک گاو مصرف کننده 18 کیلوگرم DM از یک جیره با نسبت 70 به 30 علوفه به کنسانتره برای علوفه های مرطوب از 49% به 57% در ساعت، برای علوفه های خشک از 4% به 46% به 57% در ساعت، برای علوفه های خشک از 4% به 46% در ساعت، و برای کنسانتره ها از 56% به 68% در ساعت افزایش می یابد وقتی همان گاو 26 کیلوگرم از DM از یک جیره با نسبت علوفه به کنسانتره 400 به 60 مصرف نماید. با یک سیلوی چاودار استاندارد، علف خشک یونجه، وکنجاله سویا، افزایش در سرعت عبور منجر به کاهش تجزیه پروتئین به ترتیب در 2/1،1/2،5/3 واحد درصد می شود. این تغییرات کوچک می باشند و فقط به صورت یک افزایش محجوب در جریان عرضه پروتئین جیره ای تجزیه ناپذیر به روده کوچک نمایان می شوند.
PH شبکه ای وسوسترا. PH بهینه آنزیمهای پروتئولیتیک از 5/5 تا 7 مطابق با به عقدیه کوپکتی ووالامن دامنه دارد؛ تجزیه پروتین در انتهای پایینتر محیط PH شبکه ای کاهش می یابد. کاردوز وهمکاران (2002,2000) پژوهش تخمیر کشت مستمر جریان 2 تایی برای مقایسه جیره های پرعلوفه ای در برابر پرکنسانتره در دامنه ای از PH 9/4 تا 7 انجام دادند وثابت کردند که هضم پروتئین در هر دو جیره ها وقتی که PH پایین می آید کم میشود.
اگر چه باکتریهای آمیلولیتک نسبت به باکتری های سلولاتیک تمایل به پروتئولیتیک تر بودن دارند( )، هم پروتئین در پژوهش هیا کاردوز و آو همکاران (2002,2000) هنگامی که جیره های پرکنسانتره به عنوان سوبستر برای میکروبها فراهم شد صرف نظر از PH بطور موافقی پایینتر داشتند. این نتایج نشان می دهدکه تجزیه پروتئین توسط PH ونوع جیره تحت تاثیر قرار می گیرد که ممکن است نوع غالب جمعیت میکروبی حاضر در شکمبه را دیکته کند. دوانت وهمکاران (2001) کنجاله سویا را در انکوباتور قرار دادند و کنجاله سویای فرآیند شده با حرارت در شکمبه گاوهای نژاد شیری خورنده یک جیره با نسبت 60 به 40 علوفه به کنسانتره یا در شکمبه گاوهای نژاد گوشتی خورنده یک جیره با نسبت 10 به 90 علوفه به کنسانتره برای بکاربردن تکنیک insitu قرار داده شد. نتایج اثبات کرد که تجزیه پروتئین با جیره نوع گاو گوشتی پایینتر بود ، با وجود این حقیقت که در هردو نوع از حیوانات PH > 6 بوئد ، نشان می دهد که کاهش تجزیه پروتئین فقط به علت اثر PH نمی باشد، بلکه همچنین وابسته به نوع سوبسترا در حال تخمیر یا جمعیت غالب میکروبی القاء شده توسط یک جیره مخصوص می باشد.
اثرات متقابل مواد مغزی اثر ترکیب شده PH و سوبسترا روی تجزیه شکمبه ای پروتئین شاید توسط جمعیت میکروبی غالب حاصل توضیح داده شود. بدیهی است که تجزیه پروتئین توسط عمل آنزیمهای پروتئولیتیک انجام می شود، اما مدرکی وجود دارد که از اهمیت فعالیتهای آنزیماتیک دیگر را روی تجزیه پروتئین حمایت می کند. آسومانی وهمکاران (1992) ثابت کردند که نشاسته در تجزیه پروتئین مداخله کند. آنها ذکر کردند که افزایش آمیلاز کل تجزیه شکمبه ای پروتئین حاصل از دانه های غلات را بین 6 و 20 واحد درصد افزایش می دهد همچنین اثرات مثبت آمیلازها روی تجزیه پروتئین توسط دیگران گزارش شده است( ). دبروز و بلانکارت (1993) دریافتند که تجزیه پروتئین متصل با NDF- توسط باکتریهای پروتئولیتک تنها بعد از آغاز دپلیمریزاسیون میکروبی سلولز، انجام گرفت. همچنین کان و آلن (1995) وقتی سلولازها به محیط تجزیه پروتئولیتیکی invitro اضافه شد یک افزایش در تجزیه پروتئین از 4/42 به 1/53 درصد را گزارش کردند. نتایج مشابهی توسط آبدلگادیر وهمکاران (1996) وقتی که علوفه ها قبلا با سلولاز فرآیند شده بودند قبل از اینکه یک تجزیه invitro را با پروتئاز sterptomys متحمل شوند بدست آمد. بسیاری از پروتئین های گیاهی در ماتریکس فیبری به دام افتاده اند که لازم است قبل از اینکه پروتئازها بتوانند برای تجزیه به پروتئین ها دسترسی پیدا کنند تجزیه شود. بنابراین، به نظر می رسد که تجزیه پروتئین در شکمبه نیازمند حضور آنزیمهای پروتئولیتک وغیرپروتئولیتیک می باشد، و برای حداکثر تجزیه پروتئین ترکیبی از فعالیت های آنزیمی ومیکروبی مورد نیاز می باشد. این حقیقت به روشنی در یک پژوهش توسط اندرس و استرن (1993) شرح داده شده است که وقتی PH از 3/6 به 9/5 سقوط کرد یک کاهش در هضم (digestion) NDF و CP مشاهده کردند. تعداد باکتریهای پروتئولیتیک توسط PH متاثر نمی شود، اما تعداد باکتریهای سلولاتیتک به حدود 50 درصد تنزل پیدا می کند (جدول 1) احتمال دارد که با یک جیره پر-کنسانتره حتی وقتی PH بالا است، باکتریهای غالب نشاسته-تجزیه کننده و هضم (digestion)کاهش تعداد باکتریهای سلولاتیک محدود شود، در نتیجه کاهش تجزیه پروتئین ( ).بنابراین ، اثر PH و یا سوبسترای در حال تخمیر شاید جمعیت غالب میکروبی را تحت تاثیر قرار دهد و تجزیه پروتئین را که معلول اثرات متقابل بین مواد مغزی است تغییر دهد. آن میتواند فرض شود که کاهش در باکتریهای سلوللایتیک به عنوان نتیجه یا پی آمد PH پایین منجر به کاهش در تجزیه فیبر، کاهش دسترسی باکتریهای پروتئولیتیک به پروتئین ها و به طور غیر مستقیم کاهش دادن تجزیه پروتئین شود.
سنتز پروتئین میکروبی
شبکه یک محیط پیچیده اشغال شده توسط گونه های میکروبی متفاوت می باشد، که هر کدام از آنها با احتیاجات غذایی ومتابولسیم های متفاوت می باشند. بنابراین، توجه به احتیاجات غذایی میکروارگانیسم های شبکه ای برای درک کرد متابولسیم نیتروژن در شکمبه و نیز عواملی که شاید آنرا تغییر دهند بسیار مهم است. نقش پروتوز آرومی متابولسیم شکمبه در جای دیگر مرور شده است ( ) و در عمق در این مرور مورد بحث قرار نخواهد گرفت . پروتوزآ می تواند حدود 40 درصد از بیوماس شکمبه را شامل شود( ) و درگیری مستقیمی در هضم پروتئین و CHO دارد. پروتوزآ توانایی تجزیه کربوهیدارات فیبری
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 35 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
