瘤胃素在反刍动物生产中的应用

反刍动物的胃称为复胃，由瘤胃、网胃（又称蜂巢胃）、瓣胃（又称重瓣胃）和皱胃（又称真胃）四部分组成。前三个胃的黏膜没有腺体组织，相当于单胃动物（猪）的无腺区，合称前胃；皱胃黏膜内分布有消化腺，其机能与单胃相似，所以又称真胃。牛、羊的四个胃在运动形式、消化、吸收机能上具有不同的作用和特点。反刍动物和单胃动物在消化生理方面的主要区别是前胃消化，它可以利用瘤胃微生物和纤毛虫来分解粗饲料，从而最大限度地利用粗饲料。

（1）瘤胃 牛、羊的瘤胃可以比作是一个巨大的生物发酵罐，具有贮藏、浸泡、软化粗饲料的作用。反刍动物瘤胃的体积最大，一般牛胃94.6升，羊胃23.4升，成年母牛瘤胃容积可达151升，能存136千克内容物。成年绵羊的瘤胃容积约24升，能容纳20千克左右的内容物。牛、羊的瘤胃中含有大量的细菌和纤毛虫，它们能消化饲料中的纤维素，为牛、羊提供所需能量的60%～70%。瘤胃具有恒定的微生物生存环境，比如温度、酸碱度、阴阳离子浓度等，为微生物的生长繁殖创造适宜条件。瘤胃的消化在反刍动物的营养中占有重要地位。牛、羊的瘤胃作用大致可分为以下几方面：

运动作用：在瘤胃运动作用下，使食糜与唾液充分混合，维持瘤胃内酸碱平衡；通过瘤胃运动将食糜向后推送入网胃继续进行消化和吸收。

消化作用：通过瘤胃发酵作用，使牛、羊将其他单胃动物难以利用的纤维物质分解为可被利用的挥发性脂肪酸（简称VFA，主要包括乙酸、丙酸和丁酸等）。经研究表明，羊所采食的干物质有40%～60%在瘤胃中消化，其中80%的碳水化合物、50%～60%的饲料粗纤维，50%～70%的有机物、8%～10%的粗脂肪也在瘤胃中消化。瘤胃中消化的能量占总消化能的40%～80%。牛所采食的粗饲料约50%～80%，精饲料65%～85%在瘤胃中被消化，40%～85%的干物质和大部分粗脂肪也在瘤胃消化。

吸收作用：瘤胃上皮细胞具有较强的吸收功能。瘤胃内的消化代谢产物（如挥发性脂肪酸、氨、氨基酸、无机盐类、可溶性糖类等）除一部分随食糜被排送至后段消化道吸收外，其余经瘤胃上皮吸收入血液，再经血液循环送至机体各部，满足机体组织的营养需要。瘤胃发酵产生的挥发性脂肪酸约有75%在瘤胃被吸收。另外，瘤胃上皮细胞具有很强的代谢作用（如丙酸代谢）。

合成作用：牛、羊瘤胃微生物除能利用饲料中原有的蛋白质，还可以利用非蛋白氮（如尿素）来合成营养价值较高的微生物体蛋白质，用以供给牛、羊蛋白质的需要。此外，还可以合成各种B族维生素、泛酸、生物素和维生素K等维生素，也可合成乳酸等物质。

（2）网胃 网胃与瘤胃共同参与饲料的发酵作用。网胃运动可将食糜由网胃移送至瓣胃，网胃的收缩对于维持牛、羊的反刍和逆呕具有重要作用。同时，网胃也是挥发性脂肪酸、氨等消化代谢产物的重要吸收部位。网胃靠近瘤胃，功能与瘤胃相似，能帮助食团逆呕和排出胃内的发酵气体。

（3）瓣胃 瓣胃内分布有许多页片（又称百页），对于来自网胃的食糜具有进一步研磨和筛滤作用；瓣胃对食糜中水分具有吸收作用，食糜中所含的VFA、无机盐等可在瓣胃上皮吸收。因此，瓣胃的功能是吸收食糜中的水分和少量营养。

（4）皱胃 皱胃黏膜内分布的消化腺能分泌各种消化酶和盐酸，其结构和功能与单胃动物相似，主要参与蛋白质、脂肪和碳水化合物的消化作用。皱胃上皮具有较强的吸收功能，在瘤胃内合成的微生物蛋白质即在这里被消化分解。因此，皱胃也称真胃，产生并容纳胃液和胃酸，也是菌体蛋白和过瘤胃蛋白被消化的部位。

（1）瘤胃有较强的消化作用

羊是反刍家畜，有瘤胃、网胃、瓣胃和真胃四个胃，总容积近30升，其中瘤胃的容积达20升以上。它承担着容纳食入的青、粗饲料，作为临时贮藏库，休息时反刍咀嚼。瘤胃中的温度为40℃，pH6～8，酸性，适合微生物生活繁殖，所以瘤胃中有大量的微生物。每毫升瘤胃胃液中，有细菌5亿～10亿个，原生动物5万～200万个。这些微生物与羊共生，从以下三方面加强了羊的消化作用。

①能分解粗纤维。羊能消化粗纤维50%～80%，牛也是50%～80%，而马为30%～50%，猪为10%～30%，鸡为0%～10%。瘤胃本身不产生纤维水解酶，而瘤胃内微生物能产生这种水解酶，可将纤维分解成淀粉等短链碳水化合物，从而被羊消化利用。并且在分解粗纤维过程中产生乙酸、丙酸和丁酸等低级脂肪酸。这些有机酸很重要，它们大部分再合成葡萄糖被吸收而参加体内代谢，成为热源。另外小部分和尿素分解后的氨合成氨基酸。这些有机酸还可维持瘤胃内的正常酸碱度（pH6～8），中和尿素分解形成的氨，不使羊中毒。试验证明，瘤胃中被消化的粗纤维干物质常占60%～65%。

②可把质量低的蛋白质（如玉米高粱中的蛋白质），甚至像尿素等非蛋白质结构的含氮物质，合成质量好、生物学价值高的“菌体蛋白”，进而被羊利用。

在干草粗料型的日粮中，绵羊一昼夜可合成30克的优质蛋白质，占其需要量的25%左右。

③依靠微生物可合成维生素B1、B2、B12和维生素K。所以在羊的饲养上可少供这几种维生素。

（2）其他消化道特点

羊的消化道特点不仅在于有四个胃，更特殊的是其小肠特别长，成年羊可达17～34米，相当于体长25～30倍。小肠是羊消化吸收的主要器官，小肠长，表面积大，意味着消化吸收力强。小肠内还有大量的蛋白酶、脂肪酶、糖化酶等消化酶，使饲料中的养分，可以充分被消化吸收。

（3）羔羊的消化特点

哺乳羔羊起消化作用的主要是第四胃，因为这时瘤胃微生物区系尚未形成，不能像成年羊那样大量利用粗饲料。所以和猪、鸡一样，对哺乳羔羊应补饲质量高的蛋白质和粗纤维少的优质青干草，以及8～9种必需氨基酸，并可添加抗生素饲料25克/日，可提高体重11%，节省饲料10%。而成年羊喂抗生素，能抑制微生物繁殖，降低粗纤维能力和肉的品质，故不宜采用。羊的肠胃结构见图（8-1）。

图8-1 羊的胃肠结构

1.食道 2.瘤胃 3.网胃 4.重瓣胃 5.真胃 6.十二指肠 7.胰腺 8.小肠 9.盲肠 10.大肠

草(纤维素) -------------------------------------- 1

→进入消化道被微生物消化成葡萄糖 ---------------- 2

→G被微生物转化为挥发性脂肪酸 ------------------- 3

→被牛吸收(淋巴循环)进入肝脏 -------------------- 4

→转氨基作用生成氨基酸 -------------------------- 5

→DNA中基因表达时蛋白质合成产生机体组织蛋白 ----- 6

→奶牛泌乳--------------------------------------- 7

就是这个思路

1.草中主要含有纤维素,还有果胶,无机灰分等

有纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，占植物界碳含量的50％以上。棉花的纤维素含量接近100％，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50％，还有10～30％的半纤维素和20～30％的木质素。此外，麻、麦秆、稻草、甘蔗渣等，都是纤维素的丰富来源。

纤维素是D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖，分子量约50000～2500000，相当于300～15000个葡萄糖基。分子式可写作（C6H10O5）n。

2.草被牛采食进入消化道被微生物消化成葡萄糖

瘤胃是反刍动物的第一胃。食草动物反刍时,食物从此处返回口中.瘤胃位于腹腔左侧，几乎占据整个左侧腹腔，在它前侧部是瘤胃前庭，经喷门与食道相通

瘤胃内容物：瘤胃水含量较高，平均可达85～90%；干物质含量较低，平均为10～15%

瘤胃PH值：比较稳定，在5.5～7.5之间

瘤胃温度：由微生物发酵产生，维持在38.5～40°C

瘤胃中含有纤毛虫等微生物将草降解,瘤胃微生物（liuweiweishengwu）共生在牛、羊、鹿和骆驼等反刍动物瘤胃中的细菌和原生动物等微生物的总称。数量极多。反刍动物可为它们提供纤维素等有机养料、无机养料和水分，并创造合适的温度和厌氧环境，而瘤胃微生物则可帮助反刍动物消化纤维素和合成大量菌体蛋白，最后进入皱胃（真胃）时，它们便被全部消化，又成为反刍动物的主要养料。瘤胃内容物中，通常每毫升约含1010个细菌和4×106个原生动物。经统计，如1头体重达300公斤的肉用牛，它的瘤胃容积约为40升，可含4×1014个细菌和4×1010个原生动物。瘤胃微生物除有细菌和原生动物外，还能见到酵母样微生物和噬菌体。常见到的细菌有纤维素消化菌〔如白色瘤胃球菌（Ruminococcusalbus）〕、半纤维素消化菌〔如居瘤胃拟杆菌（Bacteriodesruminocola）〕、淀粉分解菌〔如反刍月形单胞菌（Selenomonasruminantium）〕、产甲烷菌〔如反刍甲烷杆菌（Methanobacteri-umruminantium）〕等三四十种。常见到的原生动物主要是纤毛虫，纤毛虫体的大小约为40～200微米，数量一般为20～200万/毫升。种类可分为全毛虫和寡毛虫两大类。全毛虫有原口等毛虫（Isotichaprostma）、肠等毛虫（Isotichaintestinalis）、厚毛虫（Dasytricharuminantium）；寡毛虫有囊状内毛虫（Entodiniumbursa）、贪食内毛虫（E．vorax）、尖尾内毛虫（E．caudatum）、有齿双毛虫（Diplodiniumdenticulatum）、多泡双毛虫（Polyplastronmultivesticulatum）、家牛双毛虫（Eudiplodiniumtauricum）、细硬甲虫（Ostracodiniumgracile）、无尾前毛虫（Epidiniumecaudatum）和有尾头毛虫（Ophryoscolexcaudatus）等。

纤维素酶的组成与功能

纤维素酶根据其催化反应功能的不同可分为内切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan glucanohydrolase或endo-1,4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4），来自真菌的简称EG,来自细菌的简称Cen、外切葡聚糖酶（1,4-β-D-glucan cellobilhydrolase或exo-1,4-β-D-glucannase，EC.3.2.1.91），来自真菌的简称CBH,来自细菌的简称Cex) 和β-葡聚糖苷酶（β-1,4- glucosidase，EC.3.2.1.21）简称BG。内切葡聚糖酶随机切割纤维素多糖链内部的无定型区,产生不同长度的寡糖和新链的末端。外切葡聚糖酶作用于这些还原性和非还原性的纤维素多糖链的末端,释放葡萄糖或纤维二糖。β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖产生两分子的葡萄糖。真菌纤维素酶产量高、活性大，在畜牧业和饲料工作中主要应用真菌来源的纤维素酶。

纤维素酶降解纤维素的机理研究

纤维素酶反应和一般酶反应不一样，其最主要的区别在于纤维素酶是多组分酶系，且底物结构极其复杂。由于底物的水不溶性，纤维素酶的吸附作用代替了酶与底物形成的ES复合物过程。纤维素酶先特异性地吸附在底物纤维素上，然后在几种组分的协同作用下将纤维素分解成葡萄糖。

1950年，Reese等提出了C1-Cx假说，该假说认为必须以不同的酶协同作用，才能将纤维素彻底的水解为葡萄糖。协同作用一般认为是内切葡聚糖酶(C1酶)首先进攻纤维素的非结晶区，形成Cx所需的新的游离末端，然后由CX酶从多糖链的还原端或非还原端切下纤维二糖单位，最后由β-葡聚糖苷酶将纤维二糖水解成二个葡萄糖。不过，纤维素酶的协同作用顺序不是绝对的，随后的研究中发现，C1-Cx和β-葡聚糖苷酶必须同时存在才能水解天然纤维素。若先用C1酶作用结晶纤维素，然后除掉C1酶，再加入Cx酶，如此顺序作用却不能将结晶纤维素水解。

3.G被微生物转化为挥发性脂肪酸

秸秆类粗饲料主要在瘤胃内消化,代谢产物为挥发性脂肪酸(VFA).有认为水牛瘤胃内VFA水平较高是由于纤维素消化力较强

稻草纤维素消化率与TvFA浓度的关系:反自动物维持生命活动及生产的能量主要来自VFA“’。瘤胃是饲料消化和产生VFA的主要器官，瘤胃中产生的VFA可满足动物机体的大部分能量需要。本试验第一，二期水牛日粮中稻草占90一100肠，而稻草主要由细胞壁构成(85.9肠)，含有较多的纤维素(54.7肠)，因而瘤胃对纤维素的消化较大程度上决定着稻草的利用和产生VFA的数量。因此，纤维素在瘤胃中被消化的程度可作为稻草利用率的一项主要指标。但纤维素消化率的测定繁琐、费时，而瘤胃TVFA浓度可快速测定，若TVFA浓度与纤维素消化率之间存在相关性，便可依TVFA浓度估测纤维素的消化率，从而间接地估计

4.被牛吸收(淋巴循环)进入肝脏

VFA的肝脏代谢

进入门静脉的大多数VFA被肝脏吸收。除乙酸外,VFA在肝脏的吸收量占60~84%。因此门静脉VFA的净吸收量为80%~100%。通常穿过肝脏的乙酸有个净释放量(Reynolds,1995),但在绵羊和肉牛乙酸也有一个小的单向的吸收(Kristensenand Harmon,2004b)。在净基础上,肝脏丁酸的吸收不能解释乙酸的释放因为当考虑乙酰乙酸的吸收时3-羟基丁酸的释放比丁酸的吸收高得多。因此肝脏释放的大部分3-羟基丁酸一定是从血液吸收的脂肪酸如NEFA或酯化的脂肪酸(Bell,1980)。奶牛肝脏吸收丙酸门静脉净流量的0.93。然而,内脏中丙酸的净流量随门静脉的吸收增加而增加(Berthelot等,2002Majdoub等,2003)。短期的试验表明,瘤胃丁酸吸收量的增加可减少丙酸的肝脏排出。用阉牛试验发现,瘤胃丁酸吸收量增加使丙酸内脏释放量从0.08增加到0.22(Kristensen and Harmon,2004a)。丙酸是反刍动物生成葡萄糖的底物(Danfar等,1995)且丁酸吸收的突然增加可能不仅为生酮作用提供底物,而且通过从肝脏到外周组织转变丙酸的代谢也影响葡萄糖的动态平衡。肝脏葡萄糖的产量与饲料采食量(Reynold,1995)和产奶量(Danfar,1994)有关。然而,丙酸肝脏吸收量并不直接反映出肝脏葡萄糖的产量。给阉牛饲喂丙酸钠发现所增加的葡萄糖有不能挽回的损失率,虽然丙酸是生糖的,且可大量变成琥珀酸,但不是都生成葡萄糖(Steinhour and Bauman,1988),其转变效率只有0.4。无数研究报道,甚至当丙酸可利用性在处理间的差异与肝脏葡萄糖释放量是相当时,绵羊、阉牛或奶牛灌注或饲喂丙酸并不影响肝脏葡萄糖释放或葡萄糖不可挽回的损失(Kriste-nsen and Harmon,2004b Lemosquet等,2004)。肝脏中丙酸吸收量增加并不影响生糖氨基酸的吸收(Savary-Auzwloux等,2003)。肝脏糖库的变化也不能对此做出解释(Lemosquet等,2003)。Lemosquet等(2004)研究指出,在灌注14d期间,肝脏积累肝糖应该是多于14kg。因此,目前如果只估计生糖底物和葡萄糖的平衡,不可能说明肝脏中丙酸的吸收增加。如果所有丙酸被代谢成琥珀酸,通过丙酮酸脱氢酶催化丙酮酸脱羧形成乙酰CoA,由于肝脏中不可能有高水平的乙酰-CoA,从而激活丁酰酶并抑制丁酸脱氢酶,因此推测在肝脏中存在丙酸的另一条代谢途径,否则已存大量氨基酸并不能被现有奶牛肝脏营养平衡理论解释。在丁酸代谢中,肝脏的作用与丙酸的代谢有很大的区别。与丙酸相比,不仅丁酸的排出低,而且吸收的丁酸只有25%释放到门静脉。有人假设,丁酸在瘤胃上皮细胞代谢的主要原因是丁酸逃离肝脏,因此避免丙酰CoA和丁酰CoA的混合。把丙酸和丁酸的代谢分入

不同的组织,它可能保证在两种组织中更多的同质底物库。在某种程度上这种解释可说明在瘤胃上皮细胞中VFA的不同代谢,肝脏中代谢情况还不知道,但惊奇的是,肝脏对丙酸的亲合力高,对丁酸相对低,对比戊酸长的脂肪酸也高。甚至对非酮体奶牛,肝脏释放出的3-羟基丁酸也比丁酸多。尽管瘤胃上皮细胞代谢丁酸的3/4,但它只释放在内脏产生3-羟基丁酸的一半(Reynolds等,2003)。通过肝脏释放3-羟基丁酸的碳源是可能的,除丁酸外,从门静脉血吸收的还有乙酰乙酸(Lomax等,1983)和中长链脂肪酸(Bell等,1980)。综上所述,肝脏是丙酸、支链VFA和比丁酸长的脂肪酸代谢的最重要场所。乙酸由肝脏产生,丁酸主要由肠道上皮细胞代谢。以饲料评价体系为基础的营养成分中所有VFA的代谢尽管VFA占ME的大部分,但目前的饲料评价体系还不能清晰地说明VFA可利用性和代谢过程。然而,凭借多瘘管奶牛及已有VFA知识,要获得胃肠道VFA的组成和数量是可能的。对瘤胃发酵和复杂的中间代谢的认识还有待今后深入研究。在实际应用中,为了满意地描述VFA对反刍动物的利用性和营养成分供应及中间代谢的相互作用,采

用NBFE体系或者能测量或者能预测大量至关重要的瘤胃变量。由于反刍动物瘤胃发酵的复杂和这个体系的动态变化,一个有吸引力的策略可能是把NBFE体系建立在通过瘤胃感应器配备无线电传送在合适的时间预测和调控瘤胃参数模型的基础上(Sievers等,2004)。只要模型准确预测或调控VFA产量没有满意的答案,NBFE体系就不能描述以营养成分为基础ME的最大成分。还有在中间体系内,需要模拟营养供应变化所产生的代谢结果。只要我们不能确立肝脏的碳源,我们就会

忽视内部器官重要营养成分的交换,因此我们很难从血液到牛奶和肉途经中模拟主要营养成分的相互作用。

5.转氨基作用生成氨基酸

转氨基作用 指的是一种氨基酸alpha-氨基转移到一种alpha-酮酸上的过程。转氨基作用是氨基酸脱氨基作用的一种途径。其实可以看成是氨基酸的氨基与alpha-酮酸的酮基进行了交换。

结果是生成了一种非必需氨基酸和一种新的alpha-酮酸。反应由转氨酶和其辅酶磷酸吡哆醛催化。磷酸吡哆醛是维生素B6的衍生物。人体内最重要的转氨酶为谷丙转氨酶和谷草转氨酶。它们是肝炎诊断和预后的指标之一。

体内大部分氨基酸都可以参与转氨基作用，例外：赖氨酸，脯氨酸和羟脯氨酸。鸟氨酸(Ornithine)的δ-氨基也可通过转氨基作用被脱掉。

举例: alpha-酮戊二酸 + 丙氨酸 = 谷氨酸 + 丙酮酸 (反应可逆)

这样生物体内就可以自我合成某些氨基酸了。

转氨基作用 transamination 不经过氨，而把氨基从一个化合物转移到其他化合物上的反应过程。是布朗斯坦和克里茨曼（A．E．Braunstein与M．G．Kritzmann，1937）提出的。在生物体内通常为以磷酸吡哆醛为辅酶的转氨酶（氨基转移酶）所催化，此反应一般是可逆的，反应中间产物是磷酸吡哆胺。1）通常在α-氨基酸和α-酮酸之间发生α位的氨基转移。此反应是生物体内以谷氨酸、天冬氨酸为中心进行多种氨基酸的生物合成及氨基酸与糖或脂肪的中间代产物的相互转化的重要反应。在缺乏氨基酸氧化酶的高等动物中，首先进行转氨酶所催化的反应（Ⅰ），再以谷氨酸为媒介，在谷氨酸脱氢酶催化的反应（Ⅱ）中生成氨，在进行氨基酸氧化脱氨的同时，通过逆反应参与氨基酸的生物合成。也有以丙氨酸为氨基供体的转氨酶。

2）谷氨酸、天冬氨酸等的氨基酸的酰胺基也能直接作为氨基供体，但这时被转移的是α-氨基，而酰胺基则作为氨波游离出来。

3）在动物的肝脏、微生物中发现鸟氨酸、r-氨基丁酸、β-丙氨酸等的ω-氨基转移到α-酮酸的反应，在这种情况下，除α-酮酸外，醛类也能成为氨基受体。鸟氨酸特别在脯氨酸—鸟氨酸—谷氨酸的相互转化中起着重要的作用。

6.DNA中基因表达时蛋白质合成产生机体组织蛋白或者乳清蛋白

一、mRNA与遗传密码

1）. mRNA是蛋白质合成的直接模板

原核生物一个mRNA带有功能相关的几种蛋白质的编码信息，称多顺反子（几个基因的复本）；真核生物一个mRNA一般只带一种蛋白质的编码信息，称单顺反子。mRNA的生成要经加工，尤其是真核生物细胞，这就造成mRNA的序列和DNA序列间没有完整的一对一的关系。遗传密码（genetic code）是规定mRNA的核苷酸序列翻译成多肽链氨基酸序列的一套法则，也就是mRNA的核苷酸序列和多肽链氨基酸序列的共线性关系。

2）. 遗传密码是三联体密码

20世纪中叶，数学推算编码20种氨基酸所需的碱基最低数是3（43=64），密码子（codon）应是三联体（triplet），即mRNA的序列以三个核苷酸为一组。

1961年Crick及其同事通过研究噬菌体基因的移码突变推测三联体密码子是非重叠、无标点的。Nirenberg等用人工合成的mRNA在无细胞蛋白质合成系统中寻找氨基酸与三联体密码子的对应关系。Khorana和他的同事用化学合成结合酶促反应，合成含有2、3、4核苷酸重复序列的多聚核苷酸，以此为模板找出各氨基酸的密码子。技术上的突破来自人工合成的三核苷酸能与对应的氨酰-tRNA一起结合在核糖体上，由此确定绝大多数密码子。1966年全部64个密码子破译，其中AUG编码甲硫氨酸，又是起始密码；UAA、UAG、UGA3个是终止密码，不编码氨基酸；还有 61个编码一特定的氨基酸。

3）. 遗传密码特点：①连续性,指密码子必须按5′→3′方向三个一组读码框往下阅读，无标点、不重叠、不跳格。正确的读码框的确立是由核糖体识别在编码序列开头处的起始密码AUG；②简并性，是指同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象。编码同一氨基酸的密码子称为同义密码子，通常只在第3位碱基上不同，这样可减少有害突变。密码子第3位碱基与tRNA反密码子不严格遵从碱基配对规律（摆动碱基配对），如tRNA反密码子第一位的I（由A转变而来）可与mRNA密码子第3位碱基U、C、A形成配对，U可对应A、G，因而密码子第3个位置又称摆动位置；③通用性，即所有生物基本共用同一套遗传密码。线粒体以及少数生物基因组的密码子有变异（如在酵母、哺乳动物、果蝇中，AUA = Met而非Ile，UGA=Trp而非终止码。）

二、tRNA与氨基酸的转运

1）. tRNA是转运氨基酸的工具

具备倒L型三级结构的tRNA由氨酰合成酶催化氨基酸共价连结到3′端，形成氨酰-tRNA，需要 ATP。tRNA与蛋白质合成有关的位点至少有4个，即①3′端CCA上的氨基酸接受位点；②反密码子位点；③识别氨酰-tRNA合成酶位点；④核糖体识别位点。

2）. tRNA第二套密码系统

氨酰-tRNA合成酶具有绝对专一性，对L-氨基酸、tRNA两种底物能高度特异识别。大肠杆菌丙氨酸tRNA的氨基酸接受臂上的G3?U70碱基对决定负载Ala的专一性。精氨酸-tRNA（A20），异亮氨酸-tRNA（G5?G69），酵母苯丙氨酸-tRNA（G20,G34,A35,A36）。由于氨基酸和tRNA正确结合，而tRNA又和mRNA、核糖体准确配对，这就确保遗传信息传递的稳定。氨酰-tRNA合成酶与tRNA之间的相互作用和tRNA分子中某些碱基或碱基对决定着携带专一氨基酸的作用组成tRNA分子第二套密码系统。

三、核糖体与肽链装配

1）. 核糖体是合成蛋白质的部位（或称蛋白质合成的分子工厂）

1950年P.Zamecnik将放射性同位素标记的氨基酸注射到小鼠体内，经短时间后，取出肝脏，制成匀浆，离心，分成核、线粒体、微粒体及上清液组分，发现微粒体中的放射性强度最高，再处理微粒体，将核糖体从内质网中分离出，发现核糖体的放射强度比微粒体高7倍。

2）. 核糖体的组成和结构

有70S和80S两种，均由大小不同的两个亚基组成。70S核糖体存在于原核细胞和真核细胞的线粒体和叶绿体中，其30S小亚基含有一个16S rRNA和21种不同的蛋白质（称S蛋白），50S大亚基含有一个23S rRNA、5S rRNA和34种蛋白质（L蛋白）。80S核糖体存在于真核细胞，其40S小亚基含有一个18S rRNA和34种S蛋白，60S大亚基含有28S rRNA、5S rRNA、5.8S rRNA各一分子和49种L蛋白。在通常情况下，核糖体的大小亚基游离于细胞质基质中，只有当小亚基与mRNA结合后，大亚基才与小亚基结合形成完整的核糖体。

核糖体上有两个tRNA结合的位点：A位点是氨酰tRNA结合位，P位点是肽酰tRNA结合位。50S亚基上有一个GTP水解位点，为氨酰-tRNA移位提供能量；两亚基接触面空隙有结合mRNA的位点，还有与起始因子、延伸因子、释放因子及各种酶相结合的位点，mRNA和合成的新生多肽链通过外出孔进入膜腔。

除了以上提到的氨酰-tRNA合成酶和L蛋白、S蛋白外，重要的酶还有转肽酶、转位酶等；在肽链合成的起始、延伸和终止过程有许多蛋白因子参与。起始因子（initiation factors，IF），包括IF1、IF2、IF3；延伸因子（elongation factors，EF），有EF-T，EF-G；释放因子（release factors，RF），包括RF1、RF2。

7.奶牛泌乳

乳腺分泌乳汁称为泌乳。授乳给幼儿称为哺乳。泌乳是各种激素作用于巳发育的乳腺而引起的。乳腺的发育除营养条件外还需要雌性激素（动情素和孕激素）的作用，春期以后由于这些激素分泌增多，所以可加速乳腺发育。妊娠时，血中雌激素浓度增高，加上脑垂体激素的协同作用，乳腺的发育更加显著。分娩后，脑垂体前叶分泌的生乳素、促肾上腺皮质素、生长素等作用于已发育的乳腺，从而引起乳汁分泌。泌乳的维持需要吮乳刺激。通过神经经路，经丘脑下部作用于脑垂体前叶，促进上述激素分泌，同时使后叶释放催产素。催产素到达乳腺，使包围产生乳汁的乳腺胞细胞的肌上皮细胞收缩，以促进排乳。如果乳腺不将乳汁排出，则乳房内压升高，乳腺细胞的分泌机能将出现障碍。

牛奶营养成份

每100克牛奶含水分87克，蛋白质3.3克，脂肪4克，碳水化合物5克，钙120毫克，磷93毫克,铁0.2毫克,维生素A140国际单位,维生素B10.04毫克，维生素B20.13毫克，尼克酸0.2毫克，维生素C1毫克。可供热量69千卡

牛奶的化学成分很复杂，至少有100多种，主要成分由水、脂肪、磷脂、蛋白质、乳糖、无机盐等组成。一般牛奶的主要化学成分含量为：

水分：87.5%

脂肪：3.5%

蛋白质：3.4%

乳糖：4.6%

无机盐：0.7%

组成人体蛋白质的氨基酸有20种，其中有8种是人体本身不能合成的，这些氨基酸称为必需氨基酸。我们进食的蛋白质中如果包含了所有的必需氨基酸，这种蛋白质便叫作全蛋白。牛奶中的蛋白质便是全蛋白。

牛奶中的无机盐也称矿物质。牛奶中含有Ca2+、Mg2+、K+ 、Fe3+ 等阳离子和PO43-、SO42-、Cl-等阴离子；此外还有微量元素I、Cu、Zn、Mn等。这些元素绝大部分都对人体发育生长和代谢调节起着重要作用。钙是人体中含量最高的无机盐，是构成骨骼和牙齿的主要成分。人体中90%的钙集中在牙齿和骨骼上。儿童、青少年生长发育需要充足的钙，同样孕妇及成人、中老年人，也需要补充钙质，缺乏钙会影响牙齿和骨骼的正常发育，导致佝偻病。大自然中的钙是以化合态存在的，只有被动、植物吸收后形成具有生物活性的钙，才能更好地被人体所吸收利用。牛奶中含有丰富的活性钙，是人类最好的钙源之一，1升新鲜牛奶所含活性钙约1250毫克，居众多食物之首，约是大米的101倍、瘦牛肉的75倍、瘦猪肉的110倍，它不但含量高，而且牛奶中的乳糖能促进人体肠壁对钙的吸收，吸收率高达98%，从而调节体内钙的代谢，维持血清钙浓度，增进骨骼的钙化。吸收好对于补钙是尤其关键的。故"牛奶能补钙"这一说法是有其科学道理的。

对于中老年人来说，牛奶还有一大好处，就是，与许多动物性蛋白胆固醇较高相比，牛奶中胆固醇的含量较低，（牛奶：13毫克/100克；瘦肉：77毫克/100克）。值得一提的是，牛奶中某些成分还能抑制肝脏制造胆固醇的数量，使得牛奶还有降低胆固醇的作用。

瘤胃素是世界上被最广泛使用的畜禽专用的聚醚类离子载体抗生素，是欧盟唯一允许使用的肉牛促生长饲料添加剂。在美国、澳大利亚、巴西、墨西哥等国，瘤胃素也可应用于泌乳牛和干乳牛。瘤胃素作用机制及其应用技术被国外学者所广泛关注，但是，却并未被我国的学者所重视。

瘤胃素的作用。

瘤胃素是莫能菌素的商品名，是一种灰色链球菌的发酵产物。瘤胃素作为一种离子载体，在牛饲养上的主要作用是提高饲料的利用效率：既能减少瘤胃蛋白质的降解，使过瘤胃蛋白质的数量得到增加，又可提高到达胃的氨基酸数量，减少细菌氮进入胃，同时还可影响碳水化合物的代谢，抑制瘤胃内乙酸的产量，提高丙酸的比例，保证给牛提供更多的有效能。

瘤胃素的用量。

瘤胃素是一种抗菌素，使用不当会发生中毒，甚至导致牛死亡。放牧期安全用量：0～5，每头每天用100毫克，6天以后，每头每天用200毫克。舍饲育肥期安全用量：以精饲料为主时，每头每天用150～200毫克，以粗饲料为主时，每头每天用200毫克，舍饲育肥期内，每头每天最高使用量不得超过360毫克。

瘤胃素的用法。

使用瘤胃素可按每头每天的饲喂量掺入肉牛日粮中，充分拌匀后分次投喂。瘤胃素厂家直销：一五八一零一六四八零七，小周，也可制成预混料使用。方法是：取商品瘤胃素500克(每千克商品瘤胃素内含纯瘤胃素60克)，玉米粉200千克，充分搅拌均匀后，按量分次投喂。可一直用至出栏屠宰

当前, 我国奶牛营养研究在为增产提供关键技术的同时, 还必须重视改善牛奶质量和提高牛奶营养价值的研究, 因而乳脂成为所要关注的重点。乳脂的主要组成成分是甘油三酯, 可占到总乳脂量的95%左右, 但是脂肪酸种类很多, 可达400多种。脂肪酸碳链长度介于C4 到C18 之间其余5%主要是由磷脂、胆固醇、甘油二酯、甘油一酯和游离脂肪酸组成。脂肪酸作为人们普遍关心的乳脂成分, 得到了深入的研究, 其中最常见的便是共轭亚油酸( Conjugate Linoleic Acid, CLA) 。

1 关于乳脂降低的研究

乳脂是牛、羊乳中最容易受日粮影响的成分,通常表现为乳脂率的下降。Boussingault 早在1845年就报道乳牛饲喂低纤维和高淀粉甜菜日粮时乳脂率下降, 饲喂高谷物日粮或细粉碎干草或制粒干草均降低乳脂率, Carpino 等也加以证实。现已证明乳脂率的下降与瘤胃pH 的改变有关, 而且添加缓冲剂能够部分校正高精料造成的乳脂率下降。精料低纤维日粮诱导乳牛乳脂降低( Milk Fat Depression,MFD) 的同时, 脂肪酸的组成也发生改变, 而乳蛋白和乳糖等成分通常不发生改变。发生MFD 时从头合成的短链脂肪酸的比例明显减少。冯仰廉指出, 乳脂中碳链长度为C4 到C14 和部分C16 脂肪酸来源于乳腺组织的从头合成途径其余的C16 及所有的长链脂肪酸来源于日粮脂肪或体储脂肪。有关日粮因素引起乳牛发生MFD 的机理已提出了几种学说, 一些学者对此作了比较详细的论述。早期的理论有: 乙酸缺乏理论, β- 羟丁酸缺乏理论, 维生素B12/甲基丙二酸理论, 葡萄糖-胰岛素理论和反式脂肪酸理论, 但是这几种理论均未被国际学术界普遍接受。Bauman 等提出的瘤胃生物氢化理论认为, 脂肪酸中间代谢产物可有效地抑制乳脂合成。trans- 10, cis- 12CLA 是目前惟一证实的一种可有效地抑制乳脂合成的中间代谢产物。乳脂率和乳脂产量随trans- 10, cis- 12CLA 过瘤胃灌注剂量的增加而曲线性降低。研究证实trans- 10, cis- 12CLA 是通过抑制乳腺组织脂肪酸的从头合成途径来降低乳脂产量的。而Peterson和Ahnadi采用日粮诱导MFD 发生的研究表明, 乳腺组织中脂肪酸和甘油三酯合成反应均受抑制, 乳脂合成相关关键酶的基因表达丰度降低。

2 日粮因素对乳脂的影响

2.1 日粮碳水化合物对乳脂的影响

组成植物细胞壁的碳水化合物( 结构性碳水化合物, SC) 和细胞内容物中的碳水化合物( 非结构性碳水化合物, NSC) 是反刍动物饲粮的重要组成非纤维碳水化合物( NFC) 或非结构性碳水化合物( NSC) 主要成分为糖与淀粉, 是易发酵的碳水化合物组分, 释放能量快而结构性碳水化合物( SC)主要成分是纤维素、半纤维素、木质素等, 发酵速率与能量释放慢。研究发现NSC 要比NDF 降解快得多, NSC 的快速降解可能导致挥发性脂肪酸的积累, 使瘤胃pH 降低、渗透压升高。可发酵淀粉( DM) 含量高于50%干物质进食量时, 乳脂率降低,脂肪酸成分改变, 短链脂肪酸的比例降低, C18 脂肪酸的比例升高。粗纤维、酸性洗涤纤维( ADF) 和中性洗涤纤维( NDF) 是饲料常规分析中最常用的结构性碳水化合物分析指标, 其含量的不同对乳脂影响也有差异。饲喂高纤维日粮时, 瘤胃发酵产生高比例的乙酸能够提高乳脂率。李有观对国内外相关研究综合分析认为, 在干草+精饲料型日粮中,ADF 的含量变化( 相当干物质中的8.8%～23.1%) 能影响乳脂含量变化达76%。如果固定粗饲料, 增加精饲料, NDF 量的改变可使乳脂含量变化达到56%。

2.2 日粮中脂类对乳脂的影响

补饲脂肪饲料对乳脂率的影响最大, 而且不同研究的影响度差别很大, 这可能与脂肪补充量、脂肪种类等因素有关。鱼油对乳脂率的影响最严重,据报道, 补饲4%的鱼油使乳脂率降低20%以上,补饲5.3%的花生油、葵花籽油和亚麻油时, 乳脂率都低于2.5%。Dhiman 等报道, 乳脂率下降幅度与脂肪添加量有关, 2.2%亚麻酸处理组的乳脂率下降不足10%, 而4.4%的亚麻酸处理使乳脂率降低了将近30%, 补饲过多不饱和脂肪会干扰瘤胃发酵, 影响纤维消化。在绵羊中开展的研究发现, 亚麻油添加量达到10%会使结构性碳水化合物在瘤胃的降解率下降50%。伴随着纤维消化受到抑制, 瘤胃的甲烷、VFA 产量相应减少, 乙酸丙酸比也更低。日粮脂肪对非结构性碳水化合物的影响不大, 在纤维消化受到抑制的情况下, 瘤胃淀粉消化依然保持正常。日粮脂肪抑制纤维消化及瘤胃发酵的理论, 最受关注的是包被说和毒性说。包被理论认为, 饲料颗粒表面的脂肪层阻止了微生物及其酶与饲料纤维的接触, 从而抑制了纤维的消化。毒性说则认为脂肪酸对瘤胃微生物具有毒性,向纯培养物中添加脂肪酸抑制了微生物的生长和代谢。

2.3 CLA 对乳脂的影响

抑制脂肪沉积是CLA 的功能之一, 反式十八碳烯酸也可能抑制脂肪沉积, 此外, 真胃灌注CLA 使乳脂产量大幅度下降, 下降幅度在40%～50%, 这些研究使用的为几种CLA 异构体的混合物。Baumgard 等[ 6 ]则通过真胃灌注cis- 9, trans- 11和trans- 10, cis- 12 异构体研究了不同异构体对乳脂的影响, 发现cis- 9, trans- 11C18: 2 体对乳脂含量和产量没有影响, 而trans- 11, cis- 12C18: 2 使乳脂含量和产量分别下降了42%和44%。尽管乳脂CLA 的80%～90%为cis- 9, trans- 11 异构体, 但仍然存在少量trans- 10, cis- 12 异构体。Griinari 等准确分离和鉴定出牛奶中的反式十八碳烯酸异构体,发现乳脂含量只与一种含量较低的异构体trans- 10C18: 1 呈负相关。并指出trans- 10 C18: 1 浓度与CLA 或trans- 11 C18: 1 没有关联。进一步认为CLA对乳脂或体脂合成的影响是由于那些含有trans- 10双键的异构体造成的。

3 瘤胃生物氢化的研究

抑制奶牛乳脂合成减少的日粮具备以下两个条件, 一是日粮组成使瘤胃微生物区系组成发生变化二是日粮中应含有一定量的多不饱和脂肪酸作为瘤胃微生物氢化反应的底物。

3.1 生物氢化动力学

虽然有关高精料低纤维日粮对瘤胃微生物区系影响的研究已有很长的历史, 但对其中起氢化作用的微生物种群的影响的研究目前还很薄弱。有报道认为瘤胃细菌在氢化过程中起主要作用, 而瘤胃原虫的作用可能很小。长期以来, 一直认为瘤胃细菌中溶纤维丁酸弧菌( Butyrivibrio fibrisolvens) 具有生物氢化能力。然而, 随着研究的不断深入, 目前发现很多分离的瘤胃细菌能够生物氢化不饱和脂肪酸, 其过程要经过若干步生化反应, 没有任何一种细菌能够单独完成整个生物氢化过程。Kemp 和Lander 根据生物氢化反应的特点和产生的终产物将参与的瘤胃细菌分为A 和B 两组。A组细菌负责将亚油酸和α- 亚麻酸氢化为trans- 11C18: 1( TVA) B 组细菌则将TVA 进一步氢化为硬脂酸( C18: 0) 。高巍等推测, 这两组细菌只有附着在纤维颗粒上, 才能更加有效地进行反应底物的传递和代谢产物氢化的利用。由于纤维分解细菌是氢气的主要生产者, 而在高精料低纤维日粮条件下, 可供纤维分解菌附着并降解利用的纤维颗粒减少, 瘤胃pH 下降, 纤维分解菌活性减弱, 导致生物氢化的原料氢气供给不足, 这可能是不饱和脂肪酸氢化不完全的一个原因另一方面, 纤维颗粒上附着的细菌与瘤胃液相细菌菌群在生物氢化过程中的相对贡献率大小目前也不清楚。这些问题的研究有助于从瘤胃微生态学的层次上来认识瘤胃生物氢化过程的某些重要机制。

3.2 瘤胃氢化的意义及影响因素

Keweloh 等认为不饱和脂肪酸对瘤胃微生物有毒性, 氢化可以降低不饱和脂肪酸的毒性。因此,氢化在保护微生物免遭不饱和脂肪酸毒害方面起重要作用。有报道称瘤胃内脂肪的氢化主要是降低不饱和脂肪酸的活性。此外, 日粮不饱和脂肪酸只有氢化后才能被细菌充分利用。细菌脂肪主要是饱和脂肪, 生物氢化可将日粮不饱和脂肪酸转变成适当的形式和一定的比例进入细菌细胞而无需为长链脂肪酸的从头合成消耗能量。有报道认为, 由于C18: 3和C18: 2 氢化率、氢化程度大于trans- C18: 1,因此当日粮脂肪含有大量多不饱和脂肪酸时,trans- C18: 1吸收量增加。瘤胃trans- C18: 1量增加,氢化率降低, 结果导致更多的trans- C18: 1流入小肠。乳腺从血液中摄入的trans- C18: 1能抑制乳脂肪的合成, 降低乳脂率。Van Nevel 和Demeyer 用体外法研究了瘤胃液pH同大豆油脂降解和氢化间的关系, 当pH 值从6.8逐步降到5.2 时, 65%的脂肪分解被抑制, C18: 2和C18: 3不饱和脂肪酸在pH 值6.8 时的平均氢化率为96%, 而pH 值为5.2 时的平均氢化率是65%。Jouany 等研究发现当日粮精料水平大于70%( 以干物质为基础) 时, C18: 2或C18: 3不饱和脂肪酸的氢化率在35%～60%或50%～80%之间。

3.3 瘤胃氢化与乳脂

瘤胃对亚油酸的生物氢化是反刍动物乳脂中CLA主要来源之一, CLA 是生物氢化的中间体。大部分CLA 经过生物加氢过程, 最终变为硬脂酸。但在特定的条件下, 如日粮中亚油酸浓度较高时,抑制了trans- 11 C18: 1经生物加氢变成硬脂酸, 从而造成CLA 积累, CLA 合成增多。亚油酸和亚麻油酸在瘤胃微生物作用下氢化时, 也能发生位置异构化形成CLA, 当氢化不完全时, 一部分可过瘤胃而直接进入肠道被吸收, 用于乳脂合成及相关反应。不饱和脂肪酸的氢化程度是反映瘤胃微生物氢化反应随日粮组成等条件变化的一个指标。同时,该问题的阐述也是进一步研究高精料低纤维日粮减少乳脂合成生物学机理的一个基础性工作, 国内外迄今为止关于这方面的研究很少。

4 其他与乳脂有关的因素

饲粮Cu 可以影响奶牛的脂类代谢。它可能改变瘤胃氢化或者促进脂肪组织和乳腺组织中C18: 0

的脱饱和。Morales 等[14]的研究发现, 当饲粮中的Cu 耗尽2 个月后, 乳脂中的CLA 含量增加。Fellner 等用连续培养的瘤胃发酵罐发现, 添加离子载体会抑制脂肪酸的生物氢化, 导致瘤胃内容物中硬脂酸的减少和十八碳单烯酸的增加。一般的,放牧饲养可以增加乳脂中CLA 的含量。另外, 牧草的成熟度也会影响乳脂中的CLA含量, 饲喂早期生长阶段的牧草可以增加乳脂中的CLA 含量。有人发现限饲可以增加乳脂中的脂肪酸含量, 但有的试验结果正好相反。饲喂量不足会通过动员体脂储备来增加CLA 和trans- 11C18: 1的供应, 但这种CLA 的大量增加常常与能量负平衡相关联。此外, 乳脂的合成受乳腺组织△9 去饱

和酶活性调控。

瘤胃液pH呈逐渐降低。血清尿素氮是肾功能的指标之一，是除了蛋白质以外含有氮元素的一种化合物，主要通过肾脏代谢，当机体的肾功能不全，失代偿的时候，血清中的尿素氮就会升高，各种肾脏的病变。根据查询相关资料显示，生长期血清尿素氮浓度随饲粮能量水平的降低而升高是因为瘤胃液pH呈逐渐降低。瘤胃液乙酸含量逐渐升高，丙酸含量逐渐下降，总挥发性脂肪酸（TVFA）含量呈现上升趋势。