家蚕生物学课件 第三章 家蚕的营养、消化和代谢

第二节 营养物质的消化和吸收
• 所谓消化是指生物摄取食物，转变为生物 自身的营养的机能，分子量较大的食物成 分经物理的、化学的作用分解为小分子物 质，被消化管组织吸收后，同化为生物体 的组成成分。昆虫的消化管的形态和机能 应昆虫的食性特征而异。
一、消化酶
• 家蚕消化系统中具有强的消化酶活性，大致分 为消化液中的酶和中肠组织中的酶两大类。前者 最适PH为强碱性，是水解食物中的大分子营养物 质的酶，如蛋白酶、脂酶、淀粉酶、核酸酶等， 后者分布于中肠组织内，分解食物中的低分子量 物质及经消化液酶分解吸收的物质，最适pH为弱 酸性或中性，如寡聚糖分解酶、小分子量多肽分 解酶等。
a）蛋白酶 自1902年Sawamura首次报道消化液蛋白酶以
来已有许多研究，已基本查明其最适pH为11.2附近及基质 特异性、温度与活性的关系、蚕品种与活性的关系、同工 酶与遗传性等问题。
消化液中的类胰蛋白酶不能将食物中的蛋白质直接分解为 氨基酸。幼虫中肠上皮细胞内存在水解肽类的肽酶，包括 作用于肽链羧基端的羧基肽酶，作用于氨基端的氨基肽酶， 以及水解二肽的二肽酶，作用最适pH值为中性。桑叶中 的蛋白质经消化液中类胰蛋白酶水解为比较简单的肽，分 子量大约为600-4000（约10个氨基酸组成），这些肽类 由中肠上皮细胞内的肽酶继续水解而成为氨基酸。家蚕幼 虫由中肠进入血液的肽仅占游离氨基酸总量的20-25%， 说明在中肠上皮细胞内肽酶已将大部分肽水解为氨基酸。
b）脂肪酶 脂肪酶是加水分解酯键的酯酶中的一种，它 分解甘油三酯为脂肪酸与甘油。消化液中脂肪酶最适pH 值9.8，最适温度为40℃。在45℃中热处理60分钟，酶活 性减半。绝食一昼夜后，消化液对脂肪的分解作用显著增
大，但绝食二昼夜后，其作用力反而减小。消化液脂肪酶 在4、5龄期的作用力随幼虫成长而显著增强，5龄后半期 又减弱。此外，此酶的活性雄蚕高于雌蚕。
• 由于蚕体内不存在纤维素分解酶，所以桑叶中所含有的大 量纤维素不能被吸收利用。
d）核酸酶 家蚕消化液中存在高活性的核酸酶，起着消
化核酸的作用。此酶已被部分纯化，并探讨了酶学特征。 最适pH为10.3，核酸内切酶型。分解RNA及DNA时，不 具有糖专一性，因此认为与其他核酸酶不同。另外这种酶 对DNA或RNA的碱基也非专一性，最终产物是5′-末端有 磷酸基的低聚核苷酸；当以RNA为基质时，大部分产物是 二或三聚核苷酸。
碳水化合物（包括糖、寡聚糖、淀粉、糊精、纤维素等）（表3-2）,生 理作用：
•
作为能源在蚕体内消耗
•
用于合成贮藏性碳水化合物，如糖原、脂质、几丁质等。
•
利用形式：单糖、双糖均能吸收进入血液后直接利用，也可作为
贮藏物质贮藏于血液、脂肪体、肌肉等处。
•
桑叶中淀粉利用率低，纤维素则完全不能利用。怎样提高淀粉利
第三章 营养与代谢
蛋白质和氨基酸
• 桑叶中既有蛋白质，又有游离氨基酸。桑叶的 大分子蛋白质经中肠消化水解成氨基酸后，大 部分从消化管转入血液，由于血液循环，将其 输送到各组织器官，从而合成各组织器官的物 质。其主要作用为：
• 细胞分子结构中最重要的组成部分；
• 作为酶体系，与其他物质结合后具有调节体内 物质代谢的机能；
c）淀粉酶和糖酶 催化淀粉水解反应的酶称为淀粉酶。肠 液淀粉酶是由中肠的前部和中部的圆筒形细胞合成分泌的， 分泌出的淀粉酶颗粒密集在围食膜内侧，在围食膜表面作 一短暂停留后透过围食膜进入肠液（金胜，1980）。肠液 淀粉酶对直链淀粉的分解方式显示液化型淀粉酶的方式， 同时也有糖化型的性状。反应生成物主要是麦芽糖、淀粉 三糖和淀粉四糖。若延长反应时间，也有葡萄糖的产生。 淀粉酶的活性因蚕品种而异，中国品种的肠液淀粉酶活性 最高，日本种次之。而欧洲品系中某些品种几乎不存在淀 粉酶。淀粉酶活性的强弱受遗传基因的支配，活性强对活 性弱是显性。在同一品种中，雄蚕的淀粉酶活性比雌蚕稍 高。同一龄期里，眠蚕最低，起蚕后逐渐增强，盛食期最 强。在整个幼虫期，酶的作用力随龄而增，以5龄期最强。 营养不良或患蚕病可导致淀粉酶活性降低。
• 甾醇 • 脂肪：指甘油三酯（甘油+脂肪酸） • 蜡质、卵磷脂、脑磷脂
• 蚕与其他昆虫一样，体内不能生成甾醇，当饲料中缺乏甾 醇时第1龄中便全部死亡，所以甾醇是蚕的必需脂质。 （表3-4）
• 脂肪酸的营养效果以不饱和脂肪酸为好，如亚油酸、亚
麻酸等。（表3-5）
• 甾醇的需要量与脂肪酸的有无有关。脂肪酸可显著促进甾 醇的利用。（表3-6）
• 在某些情况下可供能。
根据应用人工饲料育的营养实验，氨基酸对蚕的营养作用可分为 以下五类（伊腾1972、1978）。 • 必需氨基酸（第一组）：在蚕体内不能合成，（即使合成，量也极 微），也就是说缺乏生物合成系。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、缬氨酸。 • 必需氨基酸（第二组）：通过氨基转移反应能在体内合成，但蚕体内 的合成量不足；另一方面，这种酸性氨基酸通过氨基转移反映将自身 的氨基转移给酮酸。天冬氨酸、谷氨酸。 • 半必需氨基酸：由精氨酸转变生成的，但其生成量不能满足蚕的需求 量。脯氨酸 • 非必需氨基酸（第一组）：在蚕体内的合成量多。丙氨酸、甘氨酸、 丝氨酸 • 非必需氨基酸（第二组）：分别以必需氨基酸为前体经转换而生成。 半胱氨酸、胱氨酸、酪氨酸、羟脯氨酸。
维生素
• 作为一类生物活性物质，主要作为辅酶或其他生物催
化剂的组成部分。是调节生理机能所不可缺少的，在代谢 中起重要作用。
无机盐
• 已知蚕必需的无机盐有K、P、Mg 、 Zn 、 Mn、 Ca 和 Fe等七种
水
• 水是构成蚕体物质中含量最多的成分。 占蚕体组成的75-90%。水在蚕体内主要作 为生化反应的溶剂，同时能保持体温的相 对稳定。
用率是生理上的研究课题之一。
•
饲料中只要有一种高效的碳水化合物，就可以满足蚕的生长发育

需要。其需要量与蛋白质或氨基酸的含量比有关，C/N比适当时，
蛋白质可以充分用于建成蚕体和合成丝蛋白，使蚕的生长良好，
提高蚕茧产量（表3-3）。
脂质
它既是构成蚕体的重要成分（结构物质）， 又是一种能量贮备物质（供能物质）。但 碳水化合物易于动用，而脂质不易动用； 其优点是供能强，贮藏能量多。如当蚕要 化蛹时，脂类物质贮藏多。