海水动物生理学

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1、海洋动物生理学主讲人: 孙 忠相互认识孙忠 高级工程师现任浙江海洋学院海洋与渔业研究所浙江海洋水产研究所副所长电话：667333 E-mail：几句杂谈n专业定位：一级学科海洋学二级学科海洋生物学n浙江海洋学院的主要科研是以一级学科水产 学为主，本人也是从事水产学中海水增养殖 领域的。 n海洋动物生理学难教难学。但又是专业主干 课程，必须要考试。 n缺少必要的实验手段鱼类生理学实验技术和方法林浩然，刘晓春编著，广东高等教育出版 社,2006 绪 论一、地位 主要研究对象-鱼类；水产生物有：鱼、虾、贝、藻鱼虾贝螺头足类藻地位 是动物生理学和比较生理学的一个重要分 支； 是一门正在蓬勃发展的新兴学

2、科； 是研究海洋动物在不同环境条件下身体各 系统的生理功能特点和变化情况的学科； 以大量的试验为主要研究手段。二、与海洋渔业的关系 海洋渔业的发展促进了本学科研究的深入 开展； 本学科研究的深入在海洋渔业生产中得到 了广泛的应用； 现代渔业的发展离不开本学科的研究。三、与其它学科的关系 以相关学科的研究进展为理论支撑； 与其它学科的研究进展关系密切； 与环境保护、医药卫生、生物工程等学科 有着密切联系； 分子生物学的研究方法，在海洋动物生理 学的研究实验中越来越受到关注。第一章 营养生理自从发现了维生素和微量元素，阐明了必须氨基酸和脂肪酸以后，人们对动物的营养开始有了 实质性的了解。世界上的两

3、大危机是人口暴涨和资源短缺，养殖业正日益受到重视。食物是养殖生物生长的基础。为养殖生物提供生长所需的食物，就必须深入了解养殖生物的营 养需求。一、蛋白质u蛋白质是食物的重要成份。其基本功能有三方面：维持正常 的组织机能；补充损耗组织；形成新的蛋白质以维持机体的 生长。u氨基酸是组成蛋白质的基本成分。根据机体能否合成而区分 为必须氨基酸和非必须氨基酸。p 必须氨基酸l 确定 经典方法：用氨基酸齐全的饵料进行投喂实验，记录 机体的生长，然后将饵料中某种氨基酸去除，代之等量的纤 维素，将其生长情况与之比较。同位素标记法：给试验生物注射14C标记的葡萄糖，一定时间后取试验生物肌肉样品，分离组织蛋白并水

4、解，将组成蛋 白质的氨基酸分离提纯，并测定放射性程度。p必须氨基酸l 鱼类的必须氨基酸精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸。与其它高等脊椎 动物是相似的。 l 需要量试验方法以经典方法为基础，测定某种必须氨基酸时，设各种不同浓度组。以机体达到最佳生长状态的最低氨基 酸的量为需要量。 必须氨基酸的需要量因种类而异。 鱼类食物中如有足够酪氨酸的话，苯丙氨酸的量可降低。p蛋白质需要量蛋白质需要量是指机体达到最适生长时需要摄入的食物蛋白质含量。 l 蛋白质需要量蛋白质梯度饲料法：当食物蛋白质浓度由低到高增长时，机体的体重和体内蛋白质的含量随之增加；但 当达

5、到某一数值后，机体的体重和体内蛋白质的含量 就不再增加。 不同个体和年龄的变化 全价饵料的研究 饵料研究的进展发现p蛋白质的营养价值动物对蛋白质的利用程度与食物蛋白质的氨基酸组成、食物中的热能含量以及动物的生理状况有关。食物蛋白质越是能够满足机 体对必须氨基酸的需求，其利用率越高，营养价值也越高。 l 蛋白质利用效率的评价方法 蛋白质效率比（PER）：指机体摄入单位量的粗蛋白后所增加的体重。PER=增加的体重（g）/粗蛋白摄入量（g） 蛋白质净利用率（NPU）：指机体摄入单位量的氮后保留在体内的氮。NPU=B-Bk/I100% 蛋白质的生物学价值（BV）：指实际吸收的的蛋白质保留在体内的比例。

6、BV=NPU/TD100%TD为已知的实际消化率。p食物能量与蛋白质利用的关系l 蛋白质是有机体的氨基酸来源，是作为细胞的酶和细胞结构的 成份，同时，可作为能量的来源。如食物中能量不足，食物蛋 白就会当作能源被消耗。 l 研究表明：蛋白质效率比与蛋白质能量和食物总能量之比呈负 相关关系。蛋白质能量/食物总能量高时，蛋白质效率比就降低；反之升高。也就是说，当食物总能量一定时，降低食物中蛋 白质，能提高蛋白质的利用率；相反，食物中蛋白质过多，就 会降低其利用率。同样，蛋白质保持不变时，如食物总能量不 足，食物中的蛋白质就会用作能量来源，从而使利用率降低； 反之可提高蛋白质的利用率。 l 适当调整食

7、物中蛋白质能量在食物总能量中所占的比例，就能 最大程度地利用蛋白质。虹鳟鱼试验l 当食物中蛋白质含量为35%53%，总能量为 12561884千焦/100克时，鱼类的蛋白质保持量和蛋白质能量与食物总能量之比可用公式：N51.760.27P l 当食物总能量较高( 1884千焦/100克)时，其鱼类的蛋白质保持量和蛋白质能量与食物总能量之比可 用公式为：N68.98 0.69P鲶鱼试验l 热值为275千焦/100克的食物中，粗蛋白的含量为 24.1%时，最适于生长。 l 热值为1428千焦/100克的食物中，蛋白质含量为 28%32%时，生长最好。l 鱼体的蛋白质保持量和蛋白质能量与食物能量之

8、比的关系可用公式：N76.940.82P（热值为1130千焦/100克）N63.11 0.65P（热值为1428千焦/100克）p蛋白质的代谢l 蛋白质的合成目前主要研究蛋白质合成速率的调控。 鱼类的蛋白质合成速率明显受温度的影响。 鱼类蛋白质合成有“温度补偿作用”。l 氨基酸的分解 脱氨基：产生含氮的氨基部分和不含氮部分。前者可转化 为氮、尿酸或尿素而排出体外。 转氨基：在转氨酶的作用下，把氨基转移给其它化合物， 从而形成新的氨基酸。 脱羧基：经脱羧作用后形成胺类。p食物蛋白质的来源l动物性蛋白源鱼粉鱼粉是鱼类食物蛋白质的主要来源。制造鱼粉的鱼起来越少，寻找新的蛋白源。 l植物性蛋白源大豆细

9、菌和酵母蛋白二、脂 类l 食物脂类的基本功能为：作为代谢能量的来源；维持细胞膜的结构和完整性。 l脂类的营养研究主要集中在必需脂肪酸需 要量上。 p脂肪酸组成 l饱和脂肪酸 l不饱和脂肪酸（单不饱和脂肪酸和多不饱 和脂肪酸PUFA）l不饱和脂肪酸的分类n 不饱和脂肪酸共有59种，根据第一双键的位置分为四类： 亚麻酸：第一双键出现在第三位碳原子上，即3，共17 种，为多不饱和脂肪酸(PUFA)，属必需脂肪酸(EFA)。 亚油酸：第一双键出现在第六位碳原子上，即6，共21 种，为多不饱和脂肪酸(PUFA)，属必需脂肪酸(EFA) 。 油酸：第一双键出现在第九位碳原子上，即9，共12种 ，为单不饱和

10、脂肪酸，鱼类能够合成。 棕榈油酸：第一双键出现在第七位碳原子上，即7，共9 种，为单不饱和脂肪酸，鱼类能够合成。l鱼类脂肪酸组成的特点和差异鱼体脂肪酸的相对含量随种类、年龄、性别、温度等的变化而 改变，且受食物的影响。鱼类比陆生动物含有更多的3组脂肪 酸。 淡水鱼和海水鱼的差异性：3和6组含量差别较大，6/3 在淡水鱼中为0.370.1，而在海水鱼中为0.160.1。同样， 这种差异也出现在洄游性鱼类中。 温水性鱼类和冷水性鱼类的差异性：温水性鱼类的6/3较冷 水性鱼类高；冷水性鱼类的PUFA含量较高。 压力和深度对鱼类脂肪酸组成的影响：随着水压力的增加，鱼 体的中链饱和脂肪酸和长链PUFA减

11、少，蜡脂增加。 食物脂类对鱼体脂肪酸组成的影响：食物中6组脂肪酸含量高 时，鱼体的6和3的组成变化大；食物中3组脂肪酸含量高 时， 6和3的比例变化小。p必需脂肪酸的需要量由于鱼类生活环境的差异，对必需脂肪酸的需要量也会有差异。 l 对淡水鱼类的研究： 3组脂肪酸是必不可少的。 食物中的18:23或18:33在鱼体内仅能转变为同组的C- 20或C-22的PUFA。所以，20:33和22:33与18:33同 样具有EFA作用。20:53和22:63比18:33具有更高的 营养价值。 当食物中缺乏PUFA时，鱼体中20：39量就会增加。20： 39可作为PUFA缺乏的指标。l对海水鱼的研究 不能有

12、20:39/22:63来评价对必需脂肪酸的需 要情况。 食物中3组PUFA的生长比6组PUFA要好。且 3PUFA含量应占食物的0.8%以上。 在3组PUFA中，长链的3脂肪酸更为需要。p必需脂肪酸在鱼体的代谢和机能l 鱼类不能合成3或6组的脂肪酸，但能将9， 6和 3脂肪酸去饱和或延长碳链。 l 必需脂肪酸对鱼体的生长和生存的作用 能量的贮存和产生：通过-氧化作用产生能量。 作为机体构造的成分：是生物膜的主要成分。 增加酶的活性：用PUFA来激活酶的活性。 合成前列腺素：在鱼类用6组可以合成前列腺素；3组 也可能在前列腺素合成中起作用。 对其它脂类的作用： 3和6组PUFA能促使胆固醇的转变

13、和排泄，降低胆固醇。p食物中脂肪的适宜含量l在食物的主要成份中，脂肪的热值最高， 是增加总能量的最有效物质。 l提高脂肪含量可降低蛋白质的含量。 l食物中脂肪含量过高会影响鱼体脂肪含量 ，体脂含量过多，饲养的效果就不佳。三、 糖食物中的糖主要用作代谢的能源。 p 糖的利用 l 糖元的利用：鱼类利用淀粉的能力与食性有关，杂食性鱼 类比肉食性鱼类利用淀粉的能力强。鱼类利用糖元能力低 ，与磷酸化酶的量少有关。 l 纤维素的利用：植食性和草食性鱼类能够利用食物中的少 量的纤维素，分解纤维素的酶可能来自消化道中的微生物 。 l 葡萄糖的利用：鱼类利用葡萄糖的能力较低，这可能与鱼 体内分解葡萄糖的酶活性较

14、低有关。p糖异生作用通过其它物质的转变而成为葡萄糖和糖元的过程称为糖的异生作用。 l糖异生在维持血糖浓度中起重要作用。 l糖异生场所在肝脏和肾脏。 l糖异生的源料是氨基酸和三酰甘油。 l食物成分能明显影响糖异生作用。p食物中糖的适宜含量l适当提高食物中的糖含量，可代替部分作 为能源消耗的蛋白质，提高蛋白质的利用 率。 l糖含量过高会引起鱼类生长缓慢。 l鱼类营养学研究十分重视如何合理利用糖 类，来代替作为能源消耗的蛋白质。四、维生素l定义：具有机化学性质；在天然食物中以 极微量存在；在动物体内不能合成，只能 从食物中得到；食物中缺少它们时，动物 体会出现特殊的“缺乏症”。l维生素在动物代谢活动

15、中起着重要作用， 是机体保持健康和生长所必不可少的。p水溶性维生素 水溶性维生素在鱼的饵料中含量非常低。往往在鱼类摄食饵料前已大量溶失在水中。 水溶性维生素共有11种。包括有：维生素B1 、维生素B2、维生素B6 、泛酸、叶酸、维生 素C、胆碱、尼克酸、维生素H 、维生素B12、肌醇等。l维生素B1 维生素B1又称硫胺素，是焦磷酸硫胺素辅酶的组成部分，是糖类和脂类中间代谢所必须的成分，也有助于激活组织 的转羟乙醛酶。 维生素B1还可抑制胆碱脂酶的活性。有助于保持良好食欲、正常消化功能和生长等，也为维持神经组织正常机能所 必须的。 缺乏症表现为：神经障碍、食欲不振、生长缓慢、对外界 刺激的敏感性增强等。 需要量差异较大，一般为0.510mg/kg。 维生素B1分布于谷物的胚、酵母、动物肝脏和卵黄中。l维生素B2 维生素B2又称核黄素，在组织中以黄素单核苷酸（ FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）的形式起作 用。 FMN和FAD是黄素蛋白的辅基，在生物氧化过程起氢离子传递作用。 缺乏症表现为：白内障、皮肤充血、畏光、食欲不 振、食物转换率低、生长缓慢等，严重者可导致死 亡。 需要量一般为430mg/kg。 维生素B2多存在于酵母、谷物、动物的肝脏和乳汁中。l维生素B6 维生素B6包括吡哆醇和吡哆醛，在体内经磷酸化作用后变成磷酸吡哆醛，是氨基酸转氨酶和脱羧 酶