изучить обмен белков, использование азотистых веществ и интенсивность роста у бычков и свиней в период доращивания и откорма в связи с разной обеспеченностью метаболических процессов аминокислотами и энергией;

определить параметры биосинтеза, распада и отложения белков у растущих бычков и свиней разного генотипа в разные возрастные периоды при разных условиях кормления;

на основании полученных экспериментальных данных разработать способы повышения эффективности биоконверсии протеина корма в компоненты мяса, выявления животных с высоким потенциалом мясной продуктивности, а также рекомендации по совершенствованию протеинового и аминокислотного питания бычков и свиней.

Научная новизна. В процессе исследований получены новые экспериментальные данные о метаболизме белков в целом организме и мышечной ткани у бычков и свиней разного возраста и различного генотипа в связи с условиями питания, которые вносят существенный вклад в познание механизмов и факторов, участвующих в регуляции процессов формирования мясной продуктивности.

Предложен способ контроля энергетической обеспеченности растущих свиней на основе биохимических критериев, позволяющий оценить эффективность использования энергии для белкового синтеза (Патент на изобретение РФ № 2220569 от 10.10. 2004).

Показана возможность повышения интенсивности и эффективности синтеза белков в целом организме и мышечной ткани и соответственно - наращивания массы скелетной мускулатуры и улучшения качественного состава мяса животных за счет лучшей обеспеченности процессов метаболизма незаменимыми аминокислотами.

Впервые научно обоснован и апробирован способ повышения биоконверсии протеина корма в компоненты мяса и улучшения его качества за счет направленной (субстратной) регуляции метаболизма и процессов биосинтеза белков у бычков при их доращивании и откорме на основе использования разработанной комплексной кормовой добавки (Патент на изобретение РФ № 2292157 от 27.01.2007).

На основании установленной взаимосвязи между интенсивностью оборота мышечных белков (относительной скоростью деградации белков) и формированием массы скелетной мускулатуры предложен способ выявления бычков с высоким потенциалом мясной продуктивности (Положительное решение ФИПС на выдачу патента от 07. 03. 2007)

Установлена возможность регулирования темпов внутриклеточной деградации белков мышц и роста мышечной ткани при использовании кленбутерола.

Практическая значимость и реализация результатов работы. Представленные в работе количественные данные о механизмах и факторах, участвующих в регуляции метаболизма мышечных белков и формировании массы скелетной мускулатуры у бычков разных генотипов, использованы для совершенствования и адаптации системной модели роста с целью прогнозирования продуктивности скота, а также при разработке практических способов повышения эффективности биоконверсии протеина корма в компоненты мяса.

Усовершенствованы методы изучения количественных характеристик метаболизма мышечных белков, которые внедрены в практику исследовательской работы в ГНУ ВНИИФБиП с.-х. животных и могут быть применены в работе других научных учреждений.

Исследования количественных закономерностей белкового обмена и особенности формирования мясной продуктивности у молодняка крупного рогатого скота и свиней были направлены на решение практических задач совершенствования протеинового и аминокислотного питания. Уточнены нормы распадаемого и нераспадаемого протеина для бычков при интенсивном выращивании и откорме. Подобраны уравнения регрессии для расчета динамики отложения мышечной массы, белков и липидов у растущих бычков и свиней.

Параметры белкового обмена в зависимости от условий питания бычков и свиней могут быть использованы в научно-исследовательской работе для оценки адекватности системы питания физиологическим потребностям организма животных.

Изложенные в диссертации материалы использованы:

В «Рекомендациях по оптимизации энергетического и протеинового питания молодняка крупного рогатого скота при интенсивном выращивании и откорме» (2007).

В «Рекомендациях по повышению биоконверсии питательных веществ корма в продукцию и улучшению качества свинины» (2007).

В справочном пособии: «Сельскохозяйственные животные. Физиологические и биохимические параметры организма» (2002).

В проекте системы: «Биологические основы питания помесного молодняка свиней» (2000).

Получено 2 патента и 1 положительное решение ФИПС на выдачу патента.

Положения, выносимые на защиту:

Количественное формирование общего пула белков в организме растущих животных зависит от интенсивности их обновления.

Разработанный биохимический тест для определения интенсивности оборота белков в мышечной ткани позволяет прижизненно выявлять бычков с высоким потенциалом мясной продуктивности и может быть использован при разработке и реализации селекционных программ в племенном скотоводстве.

Интенсивность обновления белков, липидов и реутилизацию метаболического пула аминокислот в организме растущих животных можно корректировать путем ингибирования процессов распада белков и липогенеза, что обосновано результатами применения кленбутерола.

У интенсивно растущих животных одним из факторов, определяющих величину и интенсивность процессов синтеза, распада и отложения белков в целом организме и мышечной ткани и, соответственно, позволяющих в полной мере реализовать продуктивный потенциал, является обеспеченность метаболизма обменным белком и лимитирующими аминокислотами.

Повышение уровня доступных для усвоения аминокислот за счет оптимизации протеинового и аминокислотного питания бычков и свиней обеспечивает возможность направленно формировать качественный состав мяса животных.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на: заседаниях Ученого совета ГНУ ВНИИФБиП с.-х. животных (1991 – 2006 гг); 18-ом (Казань, 2001) и 19-ом (Екатеринбург, 2004) съездах физиологического общества им. И.П. Павлова; 2-й, 3-й и 4-й международных конференциях «Актуальные проблемы биологии в животноводстве» (Боровск, 1995, 2000, 2006); 2-й и 3-й международных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы зоотехнической науки и практики как основа улучшения продуктивных качеств и здоровья с.-х. животных» (Ставрополь, 2003, 2005); международной научно-практической конференции «Научные проблемы производства продукции животноводства и улучшения ее качества» (Брянск, 2004); международной научно-практической конференции РАСХН во Всероссийском научно-исследовательском институте мясного скотоводства (Оренбург, 2003); мiжнародноi конференцii, присв. 90-рiччю вiд дня нарож. проф. К.Б.Свечина.«Проблеми iндивiдуального розвитку сiльськогосподар-

ських тварин» (Киiв, 1997); Der funften Konferenz zu den Fragen der Physiologie des Stoffwechsels im Organismus des Menschen und der Tiere (Vilnus, 1994); научно-практической конференции «Новое в приготовлении и использовании комбикормов и балансирующих добавок» (Дубровицы, 2001); научной конференции, посв. 70-летию проф. А.Н. Кошарова. «Физиологические основы повышения продуктивности с.-х. животных» (Дивово, 1995); научной конференции «Научные исследования по животноводству за 1996-1999 годы» (НГСХА- Нижний Новгород, 2002); научной конференции, посв. 80-летию МВА им. К.И. Скрябина «Совершенствование племенных и продуктивных качеств животных и птиц» (Москва, 1999); научно - практической конференции «Биологические и технико-экономические проблемы в сельском хозяйстве» (Великие Луки, 1997, 2000); юбилейной научно-практической конференции «Актуальные проблемы технологии приготовления кормов и кормления сельскохозяйственных животных» (ВИЖ - Дубровицы, 2006).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертации опубликовано 52 работы, в том числе 8 в центральных рецензируемых периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК, 2 работы выполнены на уровне изобретения и защищены патентами РФ, в отношении 1 работы получено положительное решение на выдачу патента от 07. 03. 2007 г (список работ прилагается).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследований, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических предложений, списка литературы и приложений. Работа изложена на 400 страницах текста, содержит 126 таблиц и 44 рисунков. Список литературы включает 506 источников, в том числе 403 на иностранных языках.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В диссертационной работе обобщен экспериментальный материал 22-х опытов, проведенных в условиях вивария ГНУ ВНИИФБиП с.-х. животных, СХП «Родина» Калужской области и промышленном комплексе ЗАО «Кузнецовский комбинат» Московской области.

Представленная работа является самостоятельным разделом комплексных исследований, проведенных поэтапно совместно с сотрудниками ряда лабораторий ГНУ ВНИИФБиП с.-х. животных.

Экспериментальная работа проводилась с 1991 по 2006 гг на молодняке крупного рогатого скота холмогорской, черно-пестрой и герефордской пород и свиней крупной белой породы, двух- (дюрок * крупная белая, ландрас * крупная белая, Pic-402 * крупная белая) и трехпородных помесей (дюрок * крупная белая * крупная черная, гемпшир * крупная белая * ландрас).

С целью лучшего восприятия результатов проведенных исследований условия и схемы проведения опытов будут представлены в процессе изложения экспериментального материала.

Эксперименты проводили в соответствии с методическими рекомендациями академика Овсянникова А.И. (1976) методом групп, периодов в зависимости от поставленных целей и условий проведения опыта. Организацию и проведение балансовых опытов, а также контрольного убоя с последующей обваловкой туш проводили стандартными методами. Во всех опытах регулярно контролировали живую массу, интенсивность роста животных, потребление и оплату корма продукцией. В ходе проведения экспериментов проводили биопсию мышц и подкожного жира. Для проведения биохимических исследований отбирали образцы крови, печени, мышц, подкожной жировой ткани, мочи, кала и корма.

В ходе балансовых опытов скорость синтеза, распада и отложения общих белков тела определяли у бычков 4-месячного возраста и свиней в конце периода доращивания по методике Krawielitzki K. (1976) с использованием смеси меченых по азоту (15N) аминокислот (L-лейцин, DL-лизин, L-валин, L-аланин, L-фенилаланин, DL-триптофан, DL-метионин, L-серин, L-аргинин, глицин) и аммонийной соли ((15NН4)2 SO4). Смесь изотопов азота с обогащением от 50 до 95 % атомного избытка вводили с кормом в количестве 40 мг 15N на 1 кг живой массы животных. Для изотопного анализа из кормов, мышц, кала и мочи препаративно выделяли фракции азота на приборе Къельтек по методу Къельдаля. Измерение соотношения атомных масс 15N / 14N в азоте аминокислот проводили на масс-спектрометре МИ- 1201 с использованием счетчика ионов СИ-03. При этом показатели скорости распада общих белков тела вычисляли по разнице скорости синтеза и накопления белков.

В качестве интегральных показателей, характеризующих интенсивность и направленность метаболических процессов, была взята общая динамика скорости отложения мышечных белков и накопления мышечной ткани. Для этого расчета в начале и конце каждого периода опыта у животных определяли суточную экскрецию креатинина с мочой. На основании этих данных рассчитывали количество мышечной ткани и среднесуточную скорость её накопления. В образцах мышечной ткани, взятых путем биопсии, определяли концентрацию белков и по ней, с учетом количества мышечной ткани, рассчитывали интенсивность отложения мышечных белков. Определение в эти периоды суточной экскреции 3-метилгистидина с мочой позволило определить скорость распада мышечных белков и, с учетом скорости их отложения, установить параметры синтеза и оценить в целом эффективность процессов биосинтеза мышечных белков с использованием коэффициентов и формул, предлагаемых Goppinath R., Kitts W.D. (1984), Nishisawa N.Y. et al. (1979), Thompson M.G. et al. (1996) и разработанных нами. Интенсивность синтеза мышечных белков рассчитывали по сумме скоростей их распада и накопления. Концентрацию 3-метилгис-

тидина в моче определяли на аминокислотном анализаторе ААА-Т-339, содержание креатинина в моче химическим методом по реакции Яффе в щелочном пикрате (Лемперт М.Д., 1968).

Для характеристики метаболизма азотистых веществ были определены: содержание мочевины в плазме крови по Coulambe S.S., Fawreon G. (1963); концентрация свободных аминокислот в цельной и плазме крови, печени и длиннейшей мышце спины методом ионообменной хроматографии на аминокислотном анализаторе ААА-Т-339; содержание общих аминокислот в кормах и кале методом ионообменной хроматографии на аминокислотном анализаторе ААА-Т-339; активность аспартатаминотрансферазы (КФ 2.6.1.1.) и аланинаминотрансферазы (КФ 2.6.1.2.) в длиннейшей мышце спины и печени по Reitman S.J., Frankel S. (1967); активность кислых протеиназ (КФ 3.4.23.6.) в длиннейшей мышце спины по Press K., Porter R.R. (1960); активность щелочной фосфатазы (КФ 3.1.3.1.) в плазме крови по Кальницкому Б.Д. и др. (1988); активность креатинкиназы (КФ 2.7.3.2) в плазме крови по Холод В.М., Ермолаеву Г.Ф. (1988); содержание креатинина в плазме крови по Лемперт М.Д. (1968); содержание нуклеиновых кислот в скелетных мышцах по Shibko S. et al. (1967), Шевченко Н.А., Шевченко В.Г. (1984). Химический анализ мышечной ткани (сухое вещество, азот, липиды, зола) проводили по общепринятым методам (Лебедев П.Т., Усович А.Г., 1976). Препаративное выделение саркоплазматических, миофибриллярных и стромальных белков из мышц проводили по Helander E. (1957). В ходе опыта был проведен анализ кормов, кала и мочи на содержание сухого вещества по общепринятым методам и азота по Къельдалю на приборе Къельтек. Для экстракции общих липидов из крови, органов и тканей использовали метод Folch J. et al. (1957). Количество общих липидов определяли гравиметрическим методом (Скороход В.И., Стефаник М.Б., 1983).

Для характеристики интенсивности белкового синтеза в скелетных мышцах исследовали включение радиоактивного изотопа 14 С-лейцина [1 мкКи/мл L- /2-14С/ лейцина] в белки длиннейшей мышцы спины in vitro (Вовк С.И., Янович В.Г., 1988) у бычков и свиней. Совместно с Матющенко П.В. в подкожной жировой ткани определяли интенсивность процессов липогенеза методом инкубации срезов ткани с С14-ацетатом натрия (1 мкКи/мл 14 С-ацетата натрия) и интенсивность липолиза – по выделению в инкубационную среду НЭЖК (Duncombe W.G.,1962) и глицерола (Moore J.H., 1962) при инкубации срезов жировой ткани в отсутствие ацетата и глюкозы. Измерение удельной радиоактивности белков и липидов определяли на жидкостном сцинтилляционном счетчике РАК Бета фирмы «Бэкман».