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11/6/2010
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OS MINERAIS NO METABOLISMO
ANIMAL
Os minerais apresentam papelessencial para todos os organismosvivos.
Entre 80 e 85% dos minerais selocalizam no esqueleto, Ca e Pespecialmente .
O s Minerais no Metabolismo Animal
Constituintes (%) CélulasAnimais
CélulasVegetais
Água 60 75
Substâncias minerais 4,3 2,45
Substânciasorgânicas
Glicídios 6,2 18,0
Lipídios 11,7 0,5
Proteínas 17,8 4,0
O s Minerais no Metabolismo Animal
Minerais não são sintetizados peloorganismo e as principais funções são:
1. Componentes estruturais de órgãose tecidos.2. Constituintes de tecidos e fluidoscorporais.3. Catalisadores e/ou cofatores emsistemas hormonais e enzimáticos.
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Aparecem na célula sob duas formasbásicas:-imobilizada-Dissociada
Se apresentam na forma imobilizadacomo componentes de estruturasesqueléticas (cascas de ovos, ossos,etc.).
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Na forma dissociada ou ionizadaaparecem como:
Cálcio(Ca2+)
Componente de ossos e dentes.Ativador de enzimas (enzimasda coagulação).
Magnésio( Mg2+)
Faz parte da molécula de clorofila; necessário àfotossíntese.
Ferro(Fe2+)
Presente na hemoglobina e fundamental para otransporte de oxigênio.Componente de substâncias importantes narespiração e na fotossíntese (citocromos eferrodoxina).
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Na forma dissociada ou ionizadaaparecem como:
Sódio(Na+)
Tem concentração intracelular sempre mais baixa quelíquidos externos.O transporteativovia membrana plasmática, bombeiao sódio que penetra por difusão.Assegura a regulação osmótica do sangue com o K.
Potássio(K+)
É abundante dentro das células que fora delas.Por transporte ativo, a membrana plasmática absorveo potássio do meio externo.Íons sódio e potássio estão envolvidos nos fenômenoselétricos que ocorrem na membrana plasmática, naconcentração muscular e na condução nervosa.
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Na forma dissociada ou ionizadaaparecem como:
Fosfato(PO4
‐3)
Componente dos ossos e dentes.Componente do ATP, molécula energética dasatividades celulares.Parte integrante do DNA e RNA, no códigogenético.
Cloro(Cl‐)
Componente dos neurônios (transmissão deimpulsos nervosos ).Componente do suco gástrico.
Iodo(I‐) Entra na formação dehormônios tireoidianos.
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CLASSIFICAÇÃO
Macroelementos: Ca, P, Mg, Na, Cl, S, K.Microelementos: Cu, I, Fe, Mn, Se, Zn, Co, Ni, V, Cr, etc.
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Cofatores enzimáticos – moléculas ousubstâncias químicas orgânicas einorgânicas que necessárias às funçõescatalíticas.
Esses cofatores podem ser minerais evitaminas, principalmente, mas outroscompostos podem servir para estepropósito.
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Fração protéica inativa da enzima –APO ENZIMAApoenzima+cofator = HO LO ENZIMA
Cofatores metálicos estão presentes em25% das enzimas corporais e sãochamadas de metaloenzimas.
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CÁLCIO
Importância
Elemento mineral necessário em maiores quantidades nas dietas.
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CÁLCIOFunções
Formação do esqueleto: 99% está nos ossos e dentesPresente no sistema auditivo: ossos martelo, bigorna e estriboPresente no leite e na casca do ovoCoagulação: Pro-trombina + Cálcio = TrombinaEquilíbrio ácido-básico e pressão osmóticaProcesso de contração muscular
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O s Minerais no Metabolismo AnimalCoagulação sanguínea – papel do Ca
Cálcio orgânico:
- Cerca de 50% do cálcio corporalencontra-se na forma ionizada;- 40% estão ligados a proteínas(principalmente à albumina)- quase 10% circulam em complexos comfosfato e citrato.
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Cálcio Orgânico:
- Cálcio ligado a proteínas - não sofreinterferência de hormônios- Cálcio ionizado é regulada peloParatormônio e pela vitamina D,- Aumento no citrato ou do fosfatosanguineo pode alterar o cálcio ionizadona medida pois são formados sais com ocálcio ionizado.
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CálcioNíveis séricos de cálcio parapoedeiras com a idade.
Idade(Semanas)
Ca total no plasma (mg %)
Ca ionizado no plasma (mg %)
Fósforo inorgânico no plasma (mg %)
2 8,62 4,00 5,4418 9,72 4,87 4,5125 27,45 6,60 1,91
Fonte: Scott et al. (1982)
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Cálcio Orgânico:
O objetivo do sistema homeostático do cálcio é manter níveis constantes de cálcio ionizado no fluido extracelular para a necessidade de cálcio nas células, osso e excreção renal.
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Cálcio Orgânico:
O PTH e a vitamina D são sensíveis a alterações muito pequenas nos níveis de cálcio e regulam-no tanto no intestino como no osso e no rim.
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Cálcio Orgânico:Hidroxiapatita
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Animal Cálcio Orgânico: Hidroxiapatita
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http://patoral.umayor.cl/bioquimica_caries/bioquimica_caries.html
O cálcio apresenta-se nos ossos baixo aforma de hidroxiapatita (estruturacristalina que consiste de fosfato de cálcioque se arranja com uma matri z orgânicade proteína colagenosa para proporcionarforça e rigidez).
Os mesmos tipos de cris tais apresentam-senos dentes (esmalte e dentina) e o cálcionão está disponível com facilidade para osperíodos de deficiência.
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-O cálcio esquelético armazenado nosossos, distribui-se entre u m espaço nãointercambiável (es tável ) e do espaçorapidamente intercambiável, que participanas atividades metabólicas.
- O componente intercambiável éconsiderado reserva quando a ingestão decálcio é inadequada.
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- O Cálcioarmazena-seprincipalmentenos ossos longose se mobili zapara satisfazeras necessidadesde crescimento,gestação elactação.
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Osteoclastos - célula multinucleada quedegrada e reabsorve o osso.
OSTEOBLASTOS - sintetizam: Colagénoe Glicoproteína da matriz óssea
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Conteúdo da estrutura óssea
-95% do cálcio-90% do fósforo do organismo-50% do magnésio-33% do sódio
- Matriz óssea (90 a 95% de colágeno)- Colagéno - rico em: Glicina, Prolina eHidroxiprolina
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Ossos preenchidos com osso medular
Ossos normais em poedeiras
Tíbias de poedeiras normais (a) e preenchidas
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- Membranas externa e interna: 4% do peso da casca- Cone mamilar: 25% da espessura da casca- Camada em paliçada: 60 a 95% da casca- Cutícula: recobre a superfície do ovo.
O s Minerais no Metabolismo Animal O s Minerais no Metabolismo AnimalCasca do O vo
Cutícula
Camada em paliçadaCamada mamilarMembranas da casca
Interior
Bain et al. (2006)
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Postura
gema
albume
08:00 12:00 14:00
CASCA
08:00
24 a 26 horas
O s Minerais no Metabolismo AnimalFormação da Casca do O vo
Manhã Tarde
O s Minerais no Metabolismo AnimalFormação da Casca do O vo
Percentagem de ovos quebrados e trincados com diferentes granulometrias do calcário
0
2
4
6
8
10
38-41 42-45 46-49 50-53 54-5 7 58-61 62-65 66 -6 9Sem anas
Fino Médio Pedris co
Fonte: Jardim Filho (2002)
O s Minerais no Metabolismo AnimalFormação da Casca do O vo Regulação do conteúdo de cálcio
Efeitos biológicos do PTH: - intestino: aumento na produção renal de 1,25 vitamina D; -rins: reabsorção tubular de cálcio, fosfato e bicarbonato.
Efeitos biológicos da calcitonina: - nos rins: inibe reabsorção de fósforo; aumenta excreção renal de sódio e de cálcio, - nos ossos: inibe a reabsorção óssea.
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Regulação do conteúdo de cálcio
Efeitos biológicos da Vitamina D:- aumenta absorção de cálcio no intestino- estimula síntese de Calbindina (Proteínatransportadora de cálcio)-Estimula renovação celular óssea-Ativação de osteoclastos – reabsorção óssea-Osteólise osteocítica-Também estimula mineralização óssea
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Regulação do conteúdo de cálcio
Papel davitamina D
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Animal
Regulação do conteúdo
de cálcioPapel da
vitamina D
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FÓSFORO
Funções
Formação do tecido ósseo: 80% do P orgânicoPresente na composição dos dentesComponente dos fosfolipídiosEquilíbrio ácido-básicoEquilíbrio osmóticoMetabolismo energético: ATP, GTP
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FÓSFORO
Deposição mineral:
Tecido muscular: 2 -3 g/kgOssos: 50 – 100 g/kgTecido Nervoso: 4 g/kg
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Fonte: Bertechini (2002)
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Teores médios de cinzas, Ca e P ósseos de frangos de corte aos 27 dias recebendo fitase
*Dieta milho/farelo de soja com 0,35%PD
Pizzolante et al. (2000)
Fitase FTU Cinzas% Ca % P %500 46,28b 31,87b 16,22b750 47,34ab 33,29a 17,45a1000 48,00a 34,48a 17,84a
O s Minerais no Metabolismo AnimalFatores que alteram a absorção de Cálcio eFósforo
- Relação Ca:P normal de 2:1 (igual aoconteúdo ósseo), para poedeiras podechegar até 6 ou 6,5:1- Vitamina D3: relacionada à absorção decálcio- Elementos que afetam a disponibilidade:Ferro, oxalatos, fitatos- Hormônios circulantes: Estrogênio,calcitonina, tirocalcitonina
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Deficiência de cálcio e fósforo
- Raquitismo e osteoporose- Arqueamento- Tetania (contração muscular)- Apetite depravado- Problemas reprodutivos- Índices zootécnicos piorados
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Metabolismo do Magnésio
O magnésio é importante para a vida, tanto animal como vegetal. A clorofila é uma substância complexa de porfirina-magnésio que intervêm na fotossíntese.É elemento químico essencial para o homem e os animais.
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-A maior parte do magnésio noorganismo é encontrada nos ossos.- Tem importância na atividade decoenzimas e reações que dependem daATP.- Exerce papel estrutural, pois o Mg2+
tem função estabilizadora para aestrutura de cadeias de ADN e ARN.
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Metabolismo do Magnésio
Clorofila
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Metabolismo do Sódio
-O sódio tem papel importante nobalanço hídrico da água corporal.-Nos mamíferos, a diminuição dapressão arterial e da concentração desódio no sangue são detectadas pelosrins.
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Metabolismo do SódioAlteração na concentração sanguineade sódio resulta na produção derenina que atua:
Liberando aldosterona que diminuia excreção de sódio na urina e retémsódio e água.
Pela vasopressina que diminui aconcentração sanguínea de sódio eretém água corporal a nível renal.
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Metabolismo do SódioManutenção do potencial elétrico damembrana celular:- cátions de sódio são importantes paraa função dos neurônios e de outrascélulas animais.- é o principal cátion do líquidoextracelular (líquido corporal externoàs células) em concentração superiorao compartimento intracelular.
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Metabolismo do Potássio
-O íon K+ está presente nasextremidades dos cromossomos eestabiliza sua estrutura.
-O íon hexaidratado (igual ao íonmagnésio) estabiliza a estrutura doADN e ARN e compensa a carganegativa dos grupos fosfatos.
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Metabolismo do Sódio e do Potássio
Manutenção do potencial elétrico damembrana celular:Essa diferença de concentração se deveprincipalmente à existência da bombade sódio e potássio, e são esses doiseletrólitos os maiores responsáveispelo potencial de ação celular emanimais.
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Bomba de sódio (bomba de Na+/K+-ATPase ou bomba Na+/K+) -mecanismo que se localiza namembrana plasmática das célulasvivas.
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Bomba de sódio (bomba de Na+/K+-ATPase ou bomba Na+/K+)
Para manter o potencial elétrico dacélula, esta precisa de uma baixaconcentração de íons sódio e deelevada concentração de íons potássio,dentro da célula.
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Bomba de sódio (bomba de Na+/K+-ATPase ou bomba Na+/K+) –
Fora das células existe altaconcentração de sódio e baixaconcentração de potássio, pois existedifusão destes componentes através decanais iônicos existentes na membranacelular.
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Bomba de sódio (bomba de Na+/K+-ATPase ou bomba Na+/K+) –
Para manter as concentrações ideaisdos dois ions, a bomba de sódiobombeia sódio para fora da célula epotássio para dentro dela.
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Bomba de sódio (bomba de Na+/K+-ATPase ou bomba Na+/K+) –
Este transporte é realizado contra osgradientes de concentração dos doisions e ocorre graças à energia liberadapela clivagem de ATP (transporteativo).
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Bomba de Na+/K+-ATPaseO s Minerais no Metabolismo Animal O s Minerais no Metabolismo Animal
Metabolismo do Enxofre
Aminoácidos cisteína, metionina,homocisteína e taurina contém enxofre,formando as pontes de dissulfeto entre ospolipeptídeos, ligação de grandeimportância para a formação dasestruturas espaciais das proteínas.
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Metabolismo do Enxofre
− É constituinte de vitaminas− Participando da síntese do colágeno− Neutraliza compostos tóxicos− Atua no fígado na secreção da bílis.
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Metabolismo do Enxofre
Plantas absorvem enxofre do solo como íonsulfato.
Bactérias utili zam o sulfeto de hidrogênioda água como doadores de elétrons numprocesso similar a fotossíntese primitiva.
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Ferro
componentefundamentaldahemoglobina ealgumasen zimas dosistemarespiratório
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Metabolismo do Ferro
O íon Fe++ (ferroso) é absorvido noduodeno em pH ideal de 7,0.
No epitélio intestinal o Fe++ se associa aproteína apoferri tina para ser transportadoe dá origem à ferritina e o ferro se encontrana forma oxidada Fe+++ (férrico).
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A vitamina C reduz o ferro oxidado que nosangue associa-se com a transferrina quetransporta o ferro para os tecidos.
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Destinos do ferro no organismo:•70% vai para a hemoglobina na medulaóssea.•20% é armazenado no tecido epitelial(ferri tina), no tecido conjuntivo(hemossiderina) e no fígado, local em que éarmazenada em ambas as formas.•5% como peroxidases e catalases.•5% como mioglobinas e citocromos.•1% é excretado pela bile (1mg/dia).
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Def iciência de ferro:
Resultado de deficiência na alimentação leva aanemia hipocromica que pode ser ferropriva enão ferropriva:
- Não ferropriva: def iciência ocorre no transporte ou na absorção do ferro.- Ferropriva: def iciência ocorre na alimentação.
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Metabolismo do Zinco
- Atua no controle cerebral dos músculos.- Ajuda na respiração dos tecidos- Participa no metabolismo de proteínas ecarboidratos.-Provoca diminuição dos hormôniosmasculinos e favorece o diabetes.-Ajuda a manter o sistema imunológicosadio, facilita a cicatri zação e recuperaçãode lesões.
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Metabolismo do Zinco
-Intervém no de ácidos nucleicos-Estimula a atividade de mais de 100enzimas, como a superóxido dismutase.-Necessário para percepção do sabor eolfato.-Encontrado na insulina e em proteínasfuncionais.
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Metabolismo do Cobre
A absorção do cobre na dieta depende dealguns fatores como:- Conteúdo de fibras da dieta-Presença dos fitatos-Secreções que sequestram cobre e zinco.
A absorção de cobre ocorre no intestinodelgado pela mucosa por difusão facilitada.
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Metabolismo do Cobre
−Nas células intestinais e fígado, íons Cu++
se encontram unidos a metalotioneína commaior afinidade que o zinco.−A quantidade de cobre absorvida estáentre 25% e 60% do cobre ingerido.−90% do cobre absorvido se incorpora aceruloplasmina plasmática.−O resto se une a albumina, transcupreínae otras proteínas plasmáticas.
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Metabolismo do Iodo
− O iodo (I) é essencial para a formação detiroxina e de triiodotironina (T4 e T3)− Os hormônios tireoidianos essenciais paramanutenção do metabolismo normal emtodas as células.− Estes hormônios controlam todos ospassos metabólicos da oxidação celular.
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Funções dos hormônios tireoidianos1. Efeito sobre o metabolismo basal:aumenta em quase todas as célulasorgânicas até 60 a 100% acima do normal.
2. Efeito sobre o sistema cardiovascular:determina utili zação de oxigênio e liberaçãode produtos de degradação do metabolismonos tecidos em quantidade maior que anormal. Produz vasodilatação nos tecidos econseqüente aumento do fluxo sanguíneo.
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Funções dos hormônios tireoidianos
3. Efeito sobre a respiração: intensifica autilização de O2 e a formação de CO2.
4. Efeito sobre o trato gastrintestinal:aumentam o apetite e a ingestão dealimentos, a secreção dos sucos digestivos ea motilidade do tubo gastrintestinal.
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Funções dos hormônios tireoidianos
5. Efeito sobre o sistema nervoso central: aumenta ou diminui as ações do cérebro.
6. Efeito sobre a ação dos músculos: provoca vigorosa reação muscular; quando a quantidade de hormônio é excessiva, há fraqueza muscular pelo catabolismo excessivo das proteínas.
O s Minerais no Metabolismo AnimalFunções dos hormônios tireoidianos
7. Efeito na reprodução: falta de hormôniotireoidiano declina a libido e piora aqualidade do sêmen em touros, carneiros egaranhões. Incrementa a morte prematura ereabsorção fetal, abortos, natimortos,neonatos com baixo peso, fracos, sem pêlo eredu z taxa de crescimento e sobrevivência.Infertilidade ou esterilidade, irregularidadeou supressão do cio e baixa produção de leitepodem ser observadas.
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Metabolismo do Manganês
-Elemento essencial com funçõesestruturais e enzimáticas.-Desempenha papel fundamental nosprocessos fotossintéticos (produção de O2no fotossistema II)-Atua na degradação oxidativa de lignina(via as Mn-ligninases)-Age em diversas reações de hidrólise-Atua na proteção contra estresse oxidativo.
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Metabolismo do Selênio
É um micronutriente com diferentesfunções:-ação antioxidante, (neutrali za radicaislivres)-estimula o sistema imunológico-intervém no funcionamento da glândulatireóide.-Está no aminoácido selenocisteína.-
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Metabolismo do Selênio
-O selênio protege o coração-Reduz a viscosidade do sangue-Diminui o risco de formação de coágulos-Aumenta a proporção de coles terol HDLcom relação ao LDL.
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Metabolismo do Cromo
−Ainda não tem funções absolutamentecomprovadas.−Parti cipa do metabolismo dos lipídios edos hidratos de carbono, assim como emoutras funções biológicas.−Complexos do cromo parecem parti ciparda potenciali zação da ação da insulina,sendo, por isso, denominado de "fator detolerância à glicose”
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Metabolismo do Molibdênio
O molibdênio se encontra no chamadocofator de molibdênio (coMo) em diferentesoxotranserases, com a função de transferirátomos de oxigênio da água (H2O) que porsua vez produz a transferência de doiselétrons.
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Metabolismo do Molibdênio
Algumas enzimas contém Molibdênio comocofator:−xantina oxidase que oxida a xantina aácido úrico−aldeído oxidase que oxida aldeídos, assimcomo aminas e sulfetos no fígado−sulfito oxidase que oxida sulfitos no fígado−nitrato redutase, importante no ciclo donitrogênio nas plantas.
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Metabolismo do Molibdênio
−Também se pode encontrar um cofator deferro e molibdênio.−Enzimas nitrogenases intervém na fixaçãodo nitrogênio molecular atmosféri co nociclo de nitrogênio de bactérias e outrosmicro-organismos.
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Metabolismo do Vanádio
−Não está demonstrada sua essencialidade,mas compostos de vanádio imitam epotencializam a atividade da insulina.−Enzimas de algas que redu zem peróxidose halogenam substratos orgânicos.−Atua no processo de desenvolvimentoembrionário em aves e peixes.
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Composição dos elementos orgânicos e minerais do organismo animal
Elemento PercentualOxigênioCarbonoHidrogênioNitrogênio
65,0018,010,03,0
96,0
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Composição dos elementos orgânicos e minerais do organismo animal
Elemento PercentualCálcioFósforoPotássioEnxofreSódioCloroMagnésio
1,51,0
0,350,250,150,150,05
3,45
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Composição dos elementos orgânicos e minerais do organismo animal
Elemento PercentualFerroManganêsCobreIodo
0,0040,00030,00020,00004
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Mineral FunçãoMagnésio Constituinte dos ossos (70% do total)
Ativador enzimáticoReduz irritabilidade dos tecidos (atua naatividade neuromuscular)
Enxofre Componente da metionina, cistina, biotina,tiamina, coenzima A
Fonte: Ensminger & Olentine (1978) e Scott et al. (1982
Funções especificas de alguns minerais
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Mineral FunçãoSódio e Cloro Balanço ácido básico
Equilíbrio osmóticoContração muscularSíntese da bile (Na)Síntese de HCl gástrico (Cl)
Potássio Balanço ácido básicoEquilíbrio osmóticoAtividade muscularAtivador enzimático (metabolismo CHO)
Fonte: Ensminger & Olentine (1978) e Scott et al. (1982
Funções especificas de alguns minerais.
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Principais microminerais e suas funções.Mineral FunçãoZinco Desenvolvimento dos ossos e penas
Compõe enzimas (anidrase carbônica)Cobre Formação da hemoglobina
Ação catalisadoraDesenvolvimento e pigmentação dos pêlos ecabelos, DesenvolvimentoósseoAtua durante a gestação/lactação
Fonte: Ensminger & Olentine (1978) e Scott et al. (1982
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Principais microminerais e suas funções.
Mineral FunçãoManganês Compõe a matriz óssea
Metabolismo dos aminoácidos, ácidos graxos,colesterol e fosforilaçãooxidativa
Selênio Compõe enzima glutationa-peroxidaseAntioxidanteAtua no processo reprodutivo
Fonte: Ensminger & Olentine (1978) e Scott et al. (1982
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Principais microminerais e suas funções.
Mineral FunçãoIodo Hormônios da tireóideFerro Constituinte da hemoglobina
Transporte de oxigênio na célula (reações deoxidação orgânica)
Fonte: Ensminger & Olentine (1978) e Scott et al. (1982
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Mineral FunçãoCromo Metabolismo da glicose – síntese de insulinaCobalto Compõe a vitamina B12Flúor Proteção dos dentesMolibdênio Compõe a enzima xantina-oxidase (síntese
de ácido úrico)
Principais microminerais e suas funções.
Fonte: Ensminger & Olentine (1978) e Scott et al. (1982)
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Mineral FunçãoSilício Mineralização dos ossosNíquel Metabolismo de RNA
Componente da membrana celularVanádio Metabolismo dos lipídiosArsênio Produção de hemoglobina (não comprovado)
Principais microminerais e suas funções.
Fonte: Ensminger & Olentine (1978) e Scott et al. (1982
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BALANÇO DOS ELETRÓLITOS
- O metabolismo animal depende dahomeostase dos nutrientes.- Os minerais atuam basicamente como co-fatores ou ativadores enzimáticos- O sódio, o potássio e o cloro atuam paramanter o equilíbrio hidro-eletrolítico dacélula
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BALANÇO DOS ELETRÓLITOS
- As quantidades oferecidas nas rações,muitas vezes, não contribuem paraequilibrar esta situação.- Normalmen te o potássio se encontra emquantidades maiores que as necessidadesdos animais- Este desequilíbrio se reflete nodesempenho, principalmente em condiçõesde estresse de calor.
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BALANÇO DO S ELETRÓ LITO S
- O cloro presente nos alimentos e suplementos se encontra acima das necessidades dos animais- O sódio é atendido plenamente e o sal comum suplementar contém aproximadamente 40% de Na e 60% de Cl.
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BALANÇO DO S ELETRÓ LITO S
Isto requer o equilíbrio da quantidadede cátions e ânions consumidos pelosanimais, seguindo a fórmula propostapor Mongin (1981):
(Na+ + K+ +Ca++ + Mg++)–(Cl- + P-- + S--)Eq. eletrolítico (mEq/kg) =
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BALANÇO DO S ELETRÓ LITO S
Na prática, bons resultados são obtidos com a seguinte fórmula:
(Na+ + K+) – (Cl-)=Eq. eletrolítico (mEq/kg)
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BALANÇO DOS ELETRÓLITOS
Os valores considerados adequados são:
- Aves = 250 mEq/kg
- Suínos = 100 – 200 mEq/kg
- Ração milho – farelo de soja = 175 mEq/kg
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