#биохимия #митохондрии #поросята #свиньи #ГМО Еще один интере | Мета-Ф

#биохимия #митохондрии #поросята #свиньи #ГМО

Еще один интересный факт из биохимии, объясняющий биологию свиней, связан с синтезом АТФ и тепла в митохондриях. Синтез АТФ происходит благодаря току протонов через фермент АТФ-синтазу по градиенту концентрации. Однако не вся энергия, заключенная в электрохимический протонный градиент, преобразуется в энергию химических связей АТФ. Часть протонов просачиваются через мембрану, в результате чего электрохимический потенциал рассеивается в виде тепла.

Это особенно выражено у млекопитающих, которые поддерживают постоянную температуру тела, что требуется для оптимального протекания биохимических реакций и отсутствия сильной зависимости от температуры окружающей среды. В мембранах митохондрий млекопитающих существует специальный белок — разобщающий белок 1 (uncoupling protein 1, UCP-1) или термогенин, который облегчает перенос протонов через мембрану митохондрий в обход АТФ-синтазы, что приводит к генерации тепла (отсюда название белка). Такой вид термогенеза особенно выражен в бурой жировой ткани, богатой митохондриями.

Считается, что предки современных свиней населяли тропические и субтропические зоны с более-менее стабильными высокими температурами и примерно 20 млн. лет назад утратили ген UCP-1, в результате чего была потеряна возможность термогенеза без сокращения мышц (т. е. без дрожи). Однако по мере расширения ареала свиньям пришлось искать альтернативы для замены утраченной функции термогенеза. В итоге отличаются очень большим помётом (числом детенышей) и являются единственными представителями копытных, которые вьют гнезда. В отсутствие UCP-1 поросята вынуждены сильно полагаться на другие источники тепла: гнезда, большое число сибсов и дрожательный термогенез. Смертность вследствие гипотермии достигает 20 %.

Данное обстоятельно имеет большое значение для сельского хозяйства, поскольку фермы вынуждены поддерживать высокие температуры для предупреждения болезней и гибели поросят. До 35 % затрат на энергию связано с обогревом ферм для создания поросятам комфортных условий. Более того, именно в связи с отсутствие UCP-1 свиньи накапливают большое количество сала в качестве термоизолятора, а большое количество сала приводит к меньшему количеству мяса в туше.

Недавно с использованием CRISPR ученые внедрили ген UCP-1 в эмбрионы свиней, что позволило значительно снизить энерготраты и увеличить выход менее жирного мяса, тем самым открыв возможность для более экономного свиноводства.

(Страйер, 9-е изд., 2019, глава 27)