הקשר בין חלבונים, פפטידים וחומצות אמינו
חלבונים: מקרומולקולות פונקציונליות הנוצרות על ידי שרשר פוליפפטיד אחד או יותר המתקפלים למבנים תלת-ממדיים ספציפיים באמצעות סלילים, יריעות וכו'.
שרשראות פוליפפטידיות: מולקולות דמויות שרשרת המורכבות משתי חומצות אמינו או יותר המחוברות באמצעות קשרי פפטיד.
חומצות אמינו: אבני הבניין הבסיסיות של חלבונים; קיימים יותר מ-20 סוגים בטבע.
לסיכום, חלבונים מורכבים משרשראות פוליפפטיד, אשר בתורן מורכבות מחומצות אמינו.
תהליך עיכול וספיגה של חלבונים בבעלי חיים
טיפול מקדים דרך הפה: המזון מתפרק פיזית על ידי לעיסה בפה, מה שמגדיל את שטח הפנים לעיכול אנזימטי. מכיוון שבפה חסרים אנזימי עיכול, שלב זה נחשב לעיכול מכני.
פירוק ראשוני בקיבה:
לאחר שהחלבונים המפוצלים נכנסים לקיבה, חומצת הקיבה מפילה אותם מדנטורציה, וחושפת קשרי פפטיד. לאחר מכן, פפסין מפרק את החלבונים באופן אנזימטי לפוליפפטידים מולקולריים גדולים, אשר לאחר מכן נכנסים למעי הדק.
עיכול במעי הדק: טריפסין וכימוטריפסין במעי הדק מפרקים את הפוליפפטידים לפפטידים קטנים (דיפפטידים או טריפפטידים) וחומצות אמינו. אלה נספגים לאחר מכן לתאי המעי דרך מערכות הובלת חומצות אמינו או מערכת הובלת פפטידים קטנים.
בתזונת בעלי חיים, גם יסודות קורט המצומדים בחלבון וגם יסודות קורט המצומדים בפפטידים קטנים משפרים את הזמינות הביולוגית של יסודות קורט באמצעות קלציה, אך הם נבדלים באופן משמעותי במנגנוני הספיגה שלהם, ביציבות ובתרחישים המתאימים. להלן ניתוח השוואתי מארבעה היבטים: מנגנון ספיגה, מאפיינים מבניים, השפעות יישום ותרחישים מתאימים.
1. מנגנון ספיגה:
| מדד השוואה | יסודות קורט מצופים חלבונים | יסודות קורט קטנים המצויים בפפטידים |
|---|---|---|
| הַגדָרָה | כלאטים משתמשים בחלבונים מקרומולקולריים (למשל, חלבון צמחי שעבר הידרוליזה, חלבון מי גבינה) כנשאים. יוני מתכת (למשל, Fe²⁺, Zn²⁺) יוצרים קשרים קואורדינטיביים עם קבוצות הקרבוקסיל (-COOH) והאמינו (-NH₂) של שיירי חומצות האמינו. | משתמש בפפטידים קטנים (המורכבים מ-2-3 חומצות אמינו) כנשאים. יוני מתכת יוצרים כלאטים טבעתיים יציבים יותר בעלי חמישה או שישה חברים עם קבוצות אמינו, קבוצות קרבוקסיל וקבוצות שרשרת צדדיות. |
| נתיב ספיגה | דורשים פירוק על ידי פרוטאזות (למשל, טריפסין) במעי לפפטידים קטנים או חומצות אמינו, תוך שחרור יוני המתכת הקלאציוניים. יונים אלה נכנסים לאחר מכן לזרם הדם באמצעות דיפוזיה פסיבית או הובלה אקטיבית דרך תעלות יונים (למשל, DMT1, טרנספורטים ZIP/ZnT) על תאי אפיתל המעי. | ניתן לספוג ככלטים שלמים ישירות דרך נשא הפפטידים (PepT1) על גבי תאי אפיתל המעי. בתוך התא, יוני מתכת משתחררים על ידי אנזימים תוך תאיים. |
| מגבלות | אם פעילותם של אנזימי העיכול אינה מספקת (למשל, אצל בעלי חיים צעירים או תחת לחץ), יעילות פירוק החלבון נמוכה. דבר זה עלול להוביל לשיבוש מוקדם של מבנה הכלאט, מה שמאפשר ליוני מתכת להיקשר על ידי גורמים אנטי-תזונתיים כמו פיטאט, מה שמפחית את הניצול. | עוקף עיכוב תחרותי במעיים (למשל, מחומצה פיטית), והספיגה אינה תלויה בפעילות אנזימי עיכול. מתאים במיוחד לבעלי חיים צעירים עם מערכת עיכול לא בשלה או לבעלי חיים חולים/חלשים. |
2. מאפיינים מבניים ויציבות:
| מְאַפיֵן | יסודות קורט מצופים חלבונים | יסודות קורט קטנים המצויים בפפטידים |
|---|---|---|
| משקל מולקולרי | גדול (5,000~20,000 דאלאס) | קטן (200~500 דאל) |
| חוזק קשר כלאט | קשרים קואורדינטיביים מרובים, אך קונפורמציה מולקולרית מורכבת מובילה ליציבות מתונה בדרך כלל. | קונפורמציה פפטידית קצרה פשוטה מאפשרת היווצרות של מבני טבעת יציבים יותר. |
| יכולת נגד הפרעות | רגיש להשפעת חומצת קיבה ותנודות ב-pH של המעי. | עמידות חזקה יותר לחומצות ובסיסים; יציבות גבוהה יותר בסביבת המעי. |
3. אפקטים של יישום:
| מַד | כלאטים של חלבונים | צ'לטים פפטידיים קטנים |
|---|---|---|
| זמינות ביולוגית | תלוי בפעילות אנזימי עיכול. יעיל בבעלי חיים בוגרים בריאים, אך היעילות פוחתת משמעותית בבעלי חיים צעירים או לחוצים. | בשל דרך הספיגה הישירה והמבנה היציב, הזמינות הביולוגית של יסודות קורט גבוהה ב-10%~30% מזו של כלאטים של חלבונים. |
| יכולת הרחבה פונקציונלית | פונקציונליות חלשה יחסית, משמשת בעיקר כנשאית יסודות קורט. | פפטידים קטנים עצמם בעלי פונקציות כמו ויסות חיסוני ופעילות נוגדת חמצון, ומציעים השפעות סינרגטיות חזקות יותר עם יסודות קורט (למשל, פפטיד סלנומתיונין מספק גם תוספת סלניום וגם פונקציות נוגדות חמצון). |
4. תרחישים מתאימים ושיקולים כלכליים:
| מַד | יסודות קורט מצופים חלבונים | יסודות קורט קטנים המצויים בפפטידים |
|---|---|---|
| בעלי חיים מתאימים | בעלי חיים בוגרים בריאים (למשל, חזירים מחממים, תרנגולות מטילות) | בעלי חיים צעירים, בעלי חיים תחת לחץ, מינים ימיים בעלי תפוקה גבוהה |
| עֲלוּת | נמוך יותר (חומרי גלם זמינים בקלות, תהליך פשוט) | גבוה יותר (עלות גבוהה של סינתזה וטיהור של פפטידים קטנים) |
| השפעה סביבתית | חלקים שלא נספגו עלולים להיות מופרשים בצואה, דבר שעלול לזהם את הסביבה. | שיעור ניצול גבוה, סיכון נמוך יותר לזיהום סביבתי. |
תַקצִיר:
(1) עבור בעלי חיים עם דרישות גבוהות של יסודות קורט ויכולת עיכול חלשה (למשל, חזירונים, אפרוחים, זחלי שרימפס), או בעלי חיים הדורשים תיקון מהיר של ליקויים, מומלץ להשתמש בכלאטים פפטידיים קטנים כבחירה עדיפה.
(2) עבור קבוצות רגישות לעלויות בעלות תפקוד עיכול תקין (למשל, בעלי חיים ועופות בשלב גימור מאוחר), ניתן לבחור יסודות קורט המצויים בחלבון.
זמן פרסום: 14 בנובמבר 2025
