?

Log in

Previous Entry | Next Entry

Вопрос был задан вот тут.

Я несколько раз писал о том, что многоклеточные организмы вообще, и животные в особенности, стараются не заниматься по-настоящему сложной биохимией. Для очень сложных биохимических задач, как правило, используют субподрядчиков-бактерий.

Но даже и с не то чтобы сложными, а просто дорогостоящими задачами стараются по возможности не связываться.


На картинке (вот отсюда) обозначено, сколько биохимических шагов надо сделать для синтеза разных аминокислот. Те аминокислоты, от самостоятельного производства которых животные отказались, называются незаменимыми. Видно, что это как раз те аминокислоты, которые делать трудно.

Для нормальных функциональных белков нужен полный комплект аминокислот. Животные, которые отказались от их трудного производства, получают их из пищи. Растениям, разумеется, в пище их никто не даст, так что приходится делать самим. Но это не значит, что их производство дешево. Поэтому там, где можно на них сэкономить, они, конечно, экономят.

Сэкономить можно на запасных белках. В самом деле, зачем сейчас трудиться и делать трудоемкую операцию, если единственная функция данного белка - быть предназначенным в пищу зародышу, который и сам отлично умеет синтезировать незаменимые аминокислоты. Да в придачу некоторые из них - метионин и триптофан - помимо трудоемкости, еще и хуже всех хранятся на воздухе.

Поэтому в запасных белках, таких как глютен в пшеничном зерне или зеин в кукурузном, - некоторых незаменимых аминокислот мало или просто нет. Собственно, так когда-то и открыли незаменимые аминокислоты: кормили крыс исключительно зеином, и они умирали. А когда кормили запасным белком из молока - казеином - отлично жили.

Иными словами, белковая пища, которой питаются травоядные животные - зерна злаков - обеднена незаменимыми аминокислотами. Поэтому, чтобы набрать достаточное их количество, приходится накапливать избыток заменимых. Если есть избыток, то он идет на производство энергии.

Азот при этом лишний, и его надо выводить в удобной для выведения форме. Проще всего было бы в виде аммиака, и те, кто живет в воде и может делать это постоянно, так и поступают. Но аммиак - токсичен, так что те, кто живет на суше и не имеет избытка воды, выделяют либо в виде мочевины (млекопитающие), либо в виде мочевой кислоты (пресмыкающиеся, птицы, пауки, насекомые). Мочевую кислоту делать дороже, но можно выводить почти сухой порошок и сильно экономить воду.

Дорого обошлось животным давнее решение сэкономить на синтезе незаменимых аминокислот. Плата за это - очень дорогостоящая выделительная система. Почки - один из самых энергоёмких органов, наравне с мозгом и глазом.

Количество азота, выделяемого травоядными животными, определяется тем самым наличием незаменимых аминокислот. Соответственно, если их кормят белком, богатым незаменимыми аминокислотами - весь азот идет в белки, а не в мочевину.

Comments

( 9 comments — Leave a comment )
ben_tal
Oct. 12th, 2011 10:33 am (UTC)
а глаза энергоёмкий орган??! никогда-б не подумал...
ben_tal
Oct. 12th, 2011 10:35 am (UTC)
я подумал, что тебе будет интересно...
gufan_gufan
Oct. 12th, 2011 11:36 am (UTC)
То есть у хищных животных есть какие-то свои, особенные, причины для мочеиспускания?
idelsong
Oct. 12th, 2011 01:37 pm (UTC)
Конечно. У них вся диетв белковая, так что при этом азот надо куда-то убирать.
gufan_gufan
Oct. 12th, 2011 01:53 pm (UTC)
то есть разница, грубо говоря, в том, что травоядное будет травоясть, пока не накопит достаточно незаменимых аминокислот, попутно получая "горючее" с запасом, что-то сожжет или отложит в сало (и тогда выведет азот с мочой), что-то просто выбросит (?), а хищное будет есть, пока не окажется достаточно "горючего", а незаменимые аминокислоты при этом накопятся сами собой и даже лишние останутся? но выводить и там и там надо азот, который остается лишним после употребления чужих белков на дрова?
idelsong
Oct. 12th, 2011 02:19 pm (UTC)
Именно так. Мы в этом смысле - хищники.
shkrobius
Oct. 12th, 2011 09:46 pm (UTC)
This is not quite correct. The plants pursue the strategy of N starvation aiming at their grazers, chiefly aphids. Since the seed must be protein-rich (hence attracting animals) the next best defense of the grassy plant is to put as few essential aa's as possible (and, of course, add poisons). The reason for peeing is more general than aa deficit going all the way to inability of animals to store N, so the excess of aa needs be immediately catabolyzed. Note that even marine animals (that live under chronic N starvation in the ocean) do not store N, which is one of the great puzzles of animal metabolism.

It has to do with evolution of eumetazoans. Their linage originated during the period of anoxia. One view is that they originated as symbionts with unicel algae, much like the modern cnidarians (corals) and Convoluta roscoffensis. There is something to it, because some of proteins (e.g., our opsins) seem to come from the zooxanthelae. Perhaos it was a tradeoff: the animal excreted excess N from its prey and it was used by the algae that produced O2 and sugars for the animal. The development of this mutualism resulted in penalties for storing N and the genes (if there were any) were lost. Furthermore, all N-storing genes, with little exception originate from, specifically, cyanobacteria; other bacteria rather prefer division to storage. So, to inherit such genes, animals would need to be the descendants of eukaryons that internalized cyanobacteria. However, almost all of such eukaryons are either phototrophs or parasites (like apicomplexa). Parasites do not need to store N and phototrophs are not among our ancestors. Our closest relatives are fungi and DRIPS, which are parasites and tissue degraders. They do not need to store N either. Perhaps it was for these two reasons animals either lost or never acquired metabolism for N storage. Quite possibly, peeing was what we were originally for!
pingback_bot
Nov. 3rd, 2011 06:37 am (UTC)
Зачем травоядным животным нужно пѝсать?
User bigbaadabum referenced to your post from Зачем травоядным животным нужно пѝсать? saying: [...] Originally posted by at Зачем травоядным животным нужно пѝсать? [...]
( 9 comments — Leave a comment )

Profile

idelsong
hirsh_ben_arie

Tags

Powered by LiveJournal.com
Designed by Lilia Ahner