NUTRIÇÃO DE RUMINANTES - …professor.pucgoias.edu.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/4383... · O Rúmen é uma câmara de fermentação estável (Temperatura, pressão osmótica,

AULAS DE NUTRIÇÃO DE RUMINANTES:

Princípios gerais.

O Rúmen é uma câmara de fermentação estável (Temperatura, pressão osmótica, equilíbrio iônico) capaz de fornecer substratos à microbiota (nutrientes do alimento recém-ingeridos e água) e, ainda remover os subprodutos da fermentação (AGV, células microbianas, resíduos não digeridos).

ANATOMIA E FISIOLOGIA DO TRATO GASTRITESTINAL

1) PRÉ-ESTÔMAGO

• Rúmen

• Retículo

• Omaso

2) ABOMASO (estômago verdadeiro)

3) INTESTINO DELGADO

• Duodeno

• Jejuno

• Ileo

4) INTESTINO GROSSO

• Ceco

• Colon

• Reto e canal anal

O bezerro nasce com o rúmen pouco desenvolvido. A ingestão de alimentos sólidos promove o desenvolvimento muscular e papilar do rúmen.

DESENVOLVIMENTO DOS PRÉ-ESTÔMAGOS

70-100 L

3-5 L 5-8 L

O trato digestivo de bovinos ocupa 3/4 da cavidade abdominal, preenchendo praticamente quase todo lado esquerdo e se extendendo para o lado direito.

O epitelio estratificado do rumen geralmente não se caracteriza por uma boa absorção. Contudo, é capaz de absorber eficientemente AGV, ácido láctico, eletrólitos e agua. A superficie do epitélio é muito extendida devido a formação de papilas bem vascularizadas.

As papilas ruminais têm papel fundamental na absorção dos ácidos graxos voláteis; são muito sensíveis à alteração do pH

DISTRIBUIÇÃO DOS SUBSTRATOS NO COMPARTIMENTO RUMINAL

MICROORGANISMOS RUMINAIS

Produzem enzimas altamente especializadas para digestão de Fibras Ambiente ruminal deve ser adequado ao crescimento bacteriano

(anaerobiose, pH, umidade e temperatura) Maior eficiência fermentativa com pH ruminal entre 6,2 e 7 As bactérias contêm 50-60% de proteína bruta

Transformam fontes de nitrogênio não protéico (ex. uréia) em proteína

microbiana de alta qualidade

Principal fonte de proteína a ser absorvida no intestino do animal

Necessário o aporte adequado de substratos para ótima atividade microbiana

Especificidade na degradação de carboidratos (fibrolíticas e amilolíticas)

Fontes de N: proteína verdadeira e nitrogênio não protéico

O formato de favos de mel do retículo é adaptado para a separação de partículas por tamanho e para ruminação. O retículo é uma “estrada de passagem” onde as partículas que entram e saem do rúmen são selecionadas. Somente partículas de menor tamanho (<1–2 mm) e com alta densidade (> 1.2 g/ml) vão para o terceiro estômago.

As pregas (lâminas) do omaso prendem a ingesta promovendo compactação para desidratação da mesma

antes da entrada no abomaso

Abomaso (promove a hidrólise ácida) Constituído pelas regiões esofágica, cárdia, fúndica, pilórica. Mucosa é retorcida em dobras. Hcl Pepsinogênio Quimiosinogênio

Intestino delgado: o Células absortivas – Enterócitos Membranas celulares: • Apical (glicocálix e muco) • Basolateral o Células secretoras de muco – Caliciformes o Células endócrinas *Criptas de Lieberkum (Processo mitótico) * Turnover celular na mucosa intestinal – 90 – 120h

INTESTINO GROSSO

Câmara de fermentação

Compreendem:

Ceco

Colon

• Células secretoras de muco - Células caliciformes

• Nestes compartimentos ocorrem:

Fermentação dos alimentos

Absorção dos produtos da fermentação, água e eletrólitos

RUMINAÇÃO

Ato de remastigar o bolo alimentar

Mastigação é dividida em 2 etapas:

Mastigação inicial – É rápida. Sua função é conferir ao alimento tamanho que permita a deglutição.

Ruminação – Ocorre entre 0,5 a 1,5h após a ingestão do alimento.

AMBIENTE RUMINAL

• Temperatura - 39 °C

• pH - 5,5 a 7,0

• Ausência de O2

• Motilidade

• Presença de microrganismo

DIETAS DE RUMINANTES

Fibrosos Concentrados Celulose etc Amido etc Bactéria Bactéria Celulolítica amilolítica (pH>6,2) (pH>5,5) CO2 CO2 Lactato 8H 8H Bactéria Propiano- metanogênica bactéria (pH>6,2) (pH>6,2)

AGV CH4 CH4 AGV Pr

Fonte: LEEK, (1993)

CARATCERÍSTICAS E PRODUÇÃO DE SALIVA

Glândulas salivares:

o Quantidade de saliva – Bovino: 60 – 180 L/dia

o pH da saliva – 8,2 – 8,4

Principais

• Parótida (alvéolos c/ células serosas)

• Submaxilar (alvéolos c/ células serosas e mucosas)

• Sublingual (alvéolos c/ células serosas e mucosas)

Secundárias

• Parietais (alvéolos c/ células serosas e mucosas)

MOTILIDADE DO TRATO GASTRINTESTINAL

Pré-estômagos:

o As paredes dos pré-estômagos são musculares e capazes de se movimentar.

Possuem ações sobre a ingesta (alimento):

• Empurrar o alimento de um local para outros

• Reter o alimento em um determinado local para a digestão e absorção

• Quebrar fisicamente o alimento para misturá-lo a secreções digestivas

MOTILIDADE DO TRATO GASTRINTESTINAL

Padrões de motilidade ruminorreticular:

Contrações primárias ou de mistura

Contrações secundárias ou de eructação

• Partículas pesadas e pequenas em tamanho têm uma alta velocidade de passagem (menor tempo de retenção no trato digestório) do que partículas mais leves.

• Densidade relativa e a motilidade ruminorreticular determinam o rítmo (fluxo) com que os materiais em forma de partículas se movimentam pelo TGI.

DIGESTÃO E ABSORÇÃO INTESTINAL DE CNE

1. Fase luminal (lúmen intestinal)

2. Fase membranosa B. em escova Citoplasma

3. N. absorvidos

α-Amilase α Dextrinas Amido Maltotriose Maltose Sacarose Lactose

α-Dextrinase Glicose + Glicose Maltase Sacarase Glicose + Frutose Galactose + Glicose Lactase

Glicose Frutose Galactose

Membrana da borda da escova Adaptado de Dukes (1993)

ENZIMAS DA FASE LUMINAL DA DIGESTÃO DE PROTEÍNAS

Enzima Ação Fonte Precursor Ativador

Pepsina Endopeptidase Abomaso Pepsinogênio HCL, pepsina

Quimiosina (renina) Endopeptidase Abomaso Quimiosinogênio ?

Tripsina Endopeptidase Pâncreas Tripsinogênio Enteroquinase, tripsina

Quimiotripsina Endopeptidase

Pâncreas Quimiotripsinogênio Tripsina

Elastase Endopeptidase

Pâncreas Pró-elastase Tripsina

Carboxipeptidase A Exopeptidase Pâncreas Pró- carboxipeptidase A Tripsina

Carboxipeptidase B

Exopeptidase Pâncreas Pró-carboxipeptidase B Tripsina

Adaptado de Cunninghan (1993).

VIAS DE TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR E OS MECANISMOS BÁSICOS DO TRANSPORTE (GUYTON, 2002).

DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNA

DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE LIPÍDIO

A digestão e absorção dos lipídios são divididos em 4 fases: Emulsificação Hidrólise Formação de micelas Absorção de micelas

FRACIONAMENTO DE ALIMENTOS

Os alimentos são compostos basicamente

por seis grupos de nutrientes:

Água

Proteínas

Lipídeos

Carboidratos

Minerais

Vitaminas


Os carboidratos presentes nas plantas podem-se dividir nos seguintes componentes:

Carboidratos pertencentes ao conteúdo celular: • Ácidos orgânicos • Monossacarídios e oligossacarídios • Polímeros de natureza amilácea • Frutanos (polímeros de frutose) – Inulina

Carboidratos estruturais ou pertencente à parede celular: • Substâncias pécticas (polímeros de ác. galacturônico,

arabinose e galactose) • Galactanos • Β-Glicanos • Hemicelulose • Celulose

FRAÇÕES DA FORRAGEM USANDO O MÉTODO VAN

SOEST

Fração Componentes Disponibilidade

nutricional

Conteúdo celular •Açúcares, amido e

pectina

•Carboidratos solúveis

•Proteína e nñp

•Lipídeos

•Outros solúveis

Completa

Completa

Alta

Alta

Alta

Parede celular

(FDN e FDA)

Hemicelulose

Celulose

Proteína danificada

pelo calor

Lignina

Sílica

Parcial

Parcial

Indigestível

Indigestível

Indigestível



• Extrato Não Nitrogenado

EÑN = 100 – PB – EE – FB – MM. • Sistema Detergente (FDN e FDA) (Van Soest)

FDN = MS – CC, ou seja: FDN = Hemicelulose + Celulose + Lignina. Hemicelulose = FDN – FDA FDA = Celulose + Lignina • Segundo Mertens (1997, 2002 e b) FDNfe

COMPOSIÇÃO QUÍMICO-BROMATOLÓGICA DOS ALIMENTOS (Valadares filho et. al . 2006)

Alimentos MS PB FDA FDN MM EE

Milho 87,6 9,1 4,1 14,0 1,5 4,1

Sorgo 87,9 9,5 6,3 14,2 1,8 3,0

Caroço de algodão 90,6 22,6 35,8 46,0 4,7 18,9

Farelo de soja 88,6 48,8 9,9 14,6 6,3 1,7

Casca de soja 92,3 10,9 40,5 64,3 4,4 0,9

Bagaço de cana in natura 74,8 1,7 56,1 74,5 1,2 -


CÁLCULO DA INGESTÃO DE MATÉRIA SECA

IMS (%) = 120/FDN

Exemplo:

IMS = 120/60 = 2,0%

Novilho de 400 kg de PV irá ingerir 8 kg de MS


CÁLCULO DA DIGESTIBILIDADE

DMS (%) = 88,0 – (FDA x 0,779)

Exemplo:

DMS = 88,0 – (40 x 0,779) = 56,84%

DMS = 88,0 – (30 x 0,779) = 64,63%


ABORDAGEM ADITIVA PARA A ESTIMATIVA DA DISPONIBILIDADE NUTRICIONAL

Principais limitações do uso do NDT:

• Mede a energia em Kg e não em unidades energéticas

• Não considera perda de energia por gases, incremento calórico, e o valor de energia da proteína

CONSUMO VOLUNTÁRIO

Introdução • é o peso em comida ingerido por um animal em um

determinado período de tempo durante o qual ele tem acesso livre (apresentado em kg de MS/animal/dia, % do peso vivo e P0,75.

Consumo de matéria seca

• Produção animal Valor nutritivo da dieta

Resposta do animal

CONSUMO VOLUNTÁRIO

Mecanismos básicos que regulam o consumo em ruminantes:

• Físicos

• Químicos e metabólicos

• Neuro-hormonais

• Ingestão de água

MECANISMOS FÍSICOS DE REGULAÇÃO DE CONSUMO VOLUNTÁRIO

Fatores físicos:

• Mecanorreceptores e receptores de tensão – Distensão é causada por volume e peso da digesta

Cinética da digestão

• Digestibilidade dos alimentos

Taxa de passagem

Tamanho e densidade da digesta da partícula

• Fluxo de partícula no RR Motilidade do retículo-rúmen

Taxa de saída do abomaso

• Processamento dos alimentos Mastigação

Ruminação

MECANISMO FÍSICO DE REGULAÇÃO DE CONSUMO VOLUNTÁRIO

Fonte: (Mertens, 1985, citado por Mertens, 1997).

A máxima ingestão de MS ocorre quando a ingestão regulada pelos requerimentos energéticos (le) é igual à ingestão limitada pela repleção ruminal (lf).

MECANISMO FÍSICO DE REGULAÇÃO DE CONSUMO VOLUNTÁRIO

Predição de consumo para gado de corte zebuíno

• CMS (k/d) =

-2,40011 + 0,02006 * PVM + 4,81946*GMD – 1,51758*GMD2

(Valadares filho et al. 2006)

• CMS = -2,7878 + 0,08789 PV0,75 + 5,0487GMD – 1,6835GMD2

(Nelore) (BR-CORTE, 2010)

• CMS = -2,6098 + 0,08844 PV0,75 + 4,4672GMD – 1,3579GMD2

(Mestiço) (BR-CORTE, 2010)

(NRC 1978) Vacas de 500 kg de peso vivo produzindo:

10 kg leite/dia consumo máximo de 2,3% do PV

20 kg leite/dia consumo máximo de 2,8% do PV

30 kg leite/dia consumo máximo de 3,4% do PV.

CONSUMO VOLUNTÁRIO DE MATÉRIA SECA

VACAS LEITEIRAS

(NRC 1989) Fórmula de estimativa do consumo de matéria seca que

considera o PV e a % de NDT da dieta:

CMS (kg/d) = (PV x 5,4) / 500 x {1- (%NDT/100)}.

(NRC 2001) considera o peso vivo a produção de leite e a % gordura :

CMS (kg/d) = (-4,69) + (0,0142 x PV) + (0,356 x kg leite) + (1,72 x %gordura).

A % de FDN da dieta deve influenciar o consumo, segundo

Mertens 1983 o consumo voluntário de matéria seca em

%PV deve ser 120/%FDN da dieta.

MICROBIOLOGIA DO RÚMEN

Requisitos para que espécies de microrganismos possam ser classificados como parte da microbiota ruminal:

Ser anaeróbio

Apresentar população mínima de 1000000 células/g de conteúdo ruminal fresco

Ter sido isolada pelo menos dez vezes em dois ou mais animais

Ter sido isolada em pelo menos duas diferentes localizações geográficas

Produzir subprodutos encontrados no rúmen


Bactérias geralmente contêm: 50% de proteína 20% de RNA 3% DNA 9% de lipídeos 8% de carboidratos.


Microbiota ruminal

Bactérias

• População + diversa no rúmen Nº de espécie

Capacidade metabólica

• Tamanho – 1 a 5 μm

• Densidade de bactéria no rúmen – 1010 célula/g de conteúdo ruminal.

• Nº total de espécies ruminais – 400 já foram isoladas dos tratos digestórios dos diferentes animais


Microbiota ruminal

Bactérias

• Mais de 20 espécies apresentam contagens superiores a 107 /g de conteúdo ruminal.

Aspectos a serem considerados sobre a persistência da diversidade das bactérias no rúmen:

• Elevada atividade metabólica das bactérias (algumas espécies geram em 30’ ou menos.

• Diversidade de nutrientes ingerida pelo animal hospedeiro, em diferentes formas físicas.

• Em milhões de anos de evolução, seleção de espécies adaptadas para o “máximo de rendimento bioquímico”.


Bactérias fermentadoras de carboidratos estruturais (celulolíticas ou fibrolíticas):

Principais espécies celulolíticas:

• Ruminococcus flavefaciens

• Ruminococcus albus

• Fibrobacter succinógenes

Principais produtos produzidos:

• Acetato, propionato, butirato, succinato, formato, CO2 e H2. Também são liberados etanol e lactato.

• Butyrivibrio fibisolvens – Fermenta tanto celulose quanto hemicelulose.


Bactérias fermentadoras de carboidratos não- estruturais (amilolíticas e pectinolíticas)

O amido é fermentado ppte por espécies do gênero Bacteroides.

Bacteróides amylophilus

• Utiliza amido

• Incapaz de utilizar glicose ou outros monossacarídeos

Streptococcus bovis

Selenomonas ruminantium

Microorganismos fermentadores de pectina

Lacnospira multiparus

Streptococcus bovis e outras espécies celulolíticas.


Lipolíticas

Grupo de organismos que hidrolisa lipídeos não é numeroso pelo fato do ambiente ruminal apresentar potencial de óxidoredução muito baixo.

Ribose

Anaerovibrio lipolytica Fonte de energia Frutose

Glicerol

Lactato

Acetato

• Substratos são fermentados Propionato

Co2

Propionato

Glicerol Succinato


Proteolíticas

Butyrivibrio amylophilus

Butyrivibrio ruminicula

Butyrivibrio sp

Selenomonas ruminantium

Fermentadoras estritas de aminoácidos

Peptostreptococcus sp

Clostridium aminophilum

Clostridium sticklandii

• Não utilizam carboidratos como fontes de energia para crescimento.

• Desaminam aminoácidos em taxas 20 vezes superiores às observadas em outras bactérias ruminais.

Obs: Quando taxa de desaminação excede a taxa de utilização da amônia para síntese microbiana, pode ocorrer perda de eficiência na conversão alimentar.


Anaeróbios facultativos

Lactobacillus sp

Streptococcus sp

Caraterísticas principais:

• Digerem células epiteliais mortas

• Apresentam atividades ureolíticas em ambiente situado na interfase entre tecido bem oxigenado e o conteúdo ruminal anaeróbico

• Compreendem mais de 1% da microbiota total

• Desempenham papel importante na manutenção de baixos níveis de O2 dissolvido no conteúdo ruminal


Archaea (metanogênicos)

Methanobrevibacter sp

Methanosarcina sp

Methanomicrobium sp

Methanobacterium sp

Aspectos gerais do CH4

• Principal dreno de H2

• Bovinos produzem até 17 litros de CH4/h

• Perda de energia oriunda do alimento de até 12% da energia bruta

• Os ruminantes são considerados como contribuintes na emissão de gases causadores de efeito estufa



Protozoários

Isotricha, Entodinium, Eodinium, Diplodinium e outros.

Tamanho – 20 a 200 μm (10 a 100 X maiores que bactérias

Apresentam organização interna complexa com estruturas similares:

• Boca

• Esôfago

• Estômago

• Reto

• Ânus

• Algumas espécies ocorre placa rígida (semelhante a um esqueleto)

População no conteúdo ruminal

• 104 e 106 protozoários/ml de conteúdo ruminal

• Em virtude do tamanho a concentração representa de 40 a 60% da biomassa microbiana


Fungos

Neocallimastix, Piromyces, Caecomyces e outros.

Mais de 8% da biomasa microbiana do rúmen é constituida por fungos.

Fermentam carboidratos estruturais.

São capazes de atacar os tecidos vasculares lignificados.

Participam ativamente no rompimento físico da fibra por meio de rizóides ou hifas


Dijkstra, J. (2002) – Nutrition Research Reviews.

ESTABELECIMENTO DE MICRORGANISMOS NO RÚMEN


ESTABELECIMENTO DE MICRORGANISMOS NO RÚMEN DE BEZERRO



Exigências dos microrganismos para seu adequado crescimento:

As bactérias celulolíticas necessitam ou são estimuladas pelos ácidos graxos isobutírico, isovalérico e 2-metilbutírico.

• Esses ácidos são providos no ambiente ruminal por bactérias que desaminam e descarboxilam valina, leucina e isoleucina.

Protozoários

• Requerimento semelhante ao das bactérias. • Sensíveis a flutuações de pH. • Alimentos em forma de partículas.

Fungos

• Crescimento é estimulado por aminoácidos, AGV e baixas

concentrações de ác. graxos de cadeia longa e por várias vitaminas.


COMPARAÇÃO ENTRE CONCENTRAÇÕES DE BACTÉRIAS RUMINAIS DE BOVINOS E OVINOS, OBTIDOS DE MESMOS ANIMAIS QUANDO

ALIMENTADOS COM DIETAS RICAS EM FORRAGENS OU CONCENTRADOS

Espécie Nº de animais Período de amostragem(horas após alimentação)

Nº de bactérias x 109/ml ou g de conteúdo ruminal

Forragem

Concentrado

Bovino 1 4 2,4 11,0

Bovino 2 16 11,0 18,6

Bovino 3 4 a 5 0,30 0,30 a 0,51

Ovino 3 0 5,6 21,0

Ovino 4 2 2,6 8,5

Adaptado de Dhority e Orpin (1997).

Rúmen

ALIMENTO

DEGRADAÇÃO

AGV MASSA

MICROBIANA

PASSAGEM ABSORÇÃO PASSAGEM

Representação esquemática dos processos metabólicos no rúmen. Adaptado de Dijstra et al. (2003)

METABOLISMO DE CARBOIDRATOS

Introdução

Ruminantes - CE representam 70 a 80% da ração.

Essencial Exigências de energia

Síntese de Pbmic

Produção de leite e carne

Saúde animal

Digestibilidade dos CE depende:

Características químicas Composição

Relação CE e conc. lignina

Características físicas (lag time e T. de digestão) Densidade

CTC

Poder tampão

Hidratação das partículas

Desenho esquemático da estrutura da parede da célula vegetal. Fonte: Raven et al., 2001.

Polissacarídeos (cel, Hemi e pectina) Proteínas Parede celular - matriz complexa Compostos fenólicos Água e minerais.


i

Conteúdo celular Ácidos orgânicos Açúcares Amido Lamela média Substâncias pécticas Beta glucanos



A Lignina da parede celular pode limitar a digestão dos carboidratos estruturais por três possíveis mecanismos:

Efeito tóxico de componentes da lignina aos microorganismos do rúmen (ácido p-cumárico)

Impedimento físico causado pela ligação lignina-polissacarídeo, que limita o acesso das enzimas fibrolíticas ao centro de reação de um carboidrato específico

Limitação da ação de enzimas hidrofílicas causada pela hidrofobicidade criada pelos polímeros de lignina

Nutricionalmente os carboidratos podem ser classificados em: Carboidrato fibrosos (CF) – Celulose e hemicelulose

Carboidrato não fibrosos (CNF) – Pectina, amido e açúcar




INFLUÊNCIA DA RELAÇÃO VOLUMOSO:CONCENTRADO SOBRE AS PROPORÇÕES MOLARES DE ÁCIDOS GRAXOS VOLÁTEIS EM BOVINOS

METABOLISMO RUMINAL DE AGV




PRINCIPAIS FATORES QUE AFETAM A DEGRADABILIDADE DA PAREDE CELULAR

Potencial digestível da parede celular

Tamanho de partícula

Fixação dos microrganismos

Interações microrganismos-substratos

Velocidade de passagem

Microrganismos e acidez

Compostos fenólicos (ácidos p-cumárico e ferúlico)

Efeito associativo

Limitações físicas e metabólicas

Açúcares solúveis

Amido


Exigências de fibra em rações para bovino

Efeitos de baixo teor de fibra na dieta:

• Redução do pH do rúmen • Queda no consumo de MS • Diminuição no teor de gordura do leite • Risco de ocorrência de distúrbios gastrintestinais

Fatores que afetam a concentração de fibra:

• Teor e tipo de carboidrato • Tamanho de partícula • % de fibra proveniente de forragem • Forma de fornecimento da ração • Quantidade e frequência de concentrado fornecido


Metabolismo dos carboidratos não estrutural Caracterização Ribose Aldeídos Arabinose Monossacarídeos Xilose Glicose Galactose Cetonas Frutose

Diferença de aldose e cetose – Grupo carbonila e nº de carbono

METABOLISMO DE CARBOIDRATOS NÃO ESTRUTURAL

Açúcares Monossacarídeos Dissacarídeos Oligossacarídeos

DEGRADABILIDADE RUMINAL E COMPOSIÇÃO DE AMIDO EM GRÃOS DE CEREAIS


Cereal Amido (%) Degradabilidade ruminal (%)

Grão de milho quebrado 70 50

Grão de milho moído 70 70

Grão de milho úmido 52 80

Grão de sorgo moído 62 40

Grão de trigo inteiro 65 70

Grão de cevada inteiro 58 80

Grão de aveia inteiro 38 70

Grão de arroz inteiro 68 60

Grão de triticale 58 -

61%

7%

O GRÃO DE MILHO CORTADO NA VERTICAL

11%


Anatomia do grão de milho e suas partes. Fonte: Paes, M. C. D.

5%

82%

11%

2%


Pipoca Duro Dentado Farináceo

Endosperma vítreo Endosperma farináceo Gérmen

CLASSIFICAÇÃO DOS NUTRIENTES PRESENTES EM ALIMENTOS

ALIMENTO

CARBOIDRATOS PB EE MM

FIBROSOS NÃO FIBROSOS

FDN

FDA HEMICELULOSE

CELULOSE

LIGNINA

DISPONIBILIDADE LENTA

FERMENTAÇÃO ACÉTICA (3-12%/h)

DISPONIBILIDADE RÁPIDA (10-50%/h):AMIDO (300%/h:AÇUCARES FERMENTAÇÃO PROPIÔNICA E LÁTICA

AMIDO E AÇUCARES

PECTINA

DISPONIBILIDADE RÁ- PIDA (30-50%/h) FER- MENTAÇÃO ACÉTICA

METABOLISMO DE PROTEÍNAS Introdução

Caracterização e funções das proteínas

Proteínas são moléculas orgânicas de alto peso moleculares mais abundantes e importantes nas células e perfazem 50% ou mais de seu peso seco.

Composição:

Todas contêm carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio

Quase todas contêm enxofre

Algumas contêm

• Fósforo

• Ferro

• Zinco

• Cobre

METABOLISMO DE PROTEÍNAS

Funções:

Catalisadores

Elementos estruturais (colágeno) e sistemas contráteis

Armazenamento (ferritina)

Veículos de transporte (hemoglobina)

Hormônios (insulina)

Anti-infecciosas (imunoglobulina)

Enzimáticas (lipases)

Nutricional (caseína)

Agentes protetores.


Aminoácidos Aminoácidos não-essenciais: São aqueles sintetizados pelo organismo animal. Alanina, asparagina, ácido aspártico, ácido glutâmico, serina. Aminoácidos essenciais: Não podem ser produzidos pelo organismo animal. Fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, histidina e valina.

Substituinte

http://pt.wikipedia.org/wiki/Alanina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Asparagina

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_asp%C3%A1rtico

http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_glut%C3%A2mico

http://pt.wikipedia.org/wiki/Serina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Fenilalanina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Isoleucina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Leucina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Lisina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Metionina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Treonina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Triptofano

http://pt.wikipedia.org/wiki/Histidina

http://pt.wikipedia.org/wiki/Valina

Classificação dos AAs quanto aos metabólitos produzidos: Cetogênico São degradados a acetil-coa ou acetoacetil-coa - Dão origem a corpos cetônicos (Leu e Lis). Glicogênico São degradados a piruvato, a-cetoglutarato, succinil-coa, fumarato ou oxaloacetato (Ala, Arg, Asp, Cis, Glu, Gli, His, Met, Pro, Ser, Thr eVal). Glicogênico e cetogênico - Phe, Trp, Ile e Tir.


Destino do esqueleto carbonado dos aminoácidos


METABOLISMO RUMINAL DE PROTEÍNA


DEGRADAÇÃO RUMINAL DE PROTEÍNAS



Fatores que afetam a degradação de proteína no rúmen:

Composição química e física da proteína

Relação entre NNP e proteína verdadeira

Estrutura tridimensional da molécula de proteína

Presença de ligações dissulfeto

Atividade proteolítica microbiana

Acesso microbiano a proteína

Tempo de retenção do alimento no rúmen

pH ruminal

Processamento do alimento

Temperatura ambiente


SÍNTESE HEPÁTICA DA URÉIA E RECICLAGEM DO NITROGÊNIO

Quantidade de N reciclado para o rúmen: 10 a 15% do N ingerido


Síntese de proteína microbiana (Pmic)

Importância da Pmic na nutrição de ruminantes

Proteína metabolizável no intestino de ruminantes

• Pmic do rúmen (representa 45 a 55% da PM de vacas leiteiras e 55 a 65% em bovinos de corte confinados com rações ricas em energia e mais de 65% em animais mantidos somente em pasto)

• PNDR de origem alimentar

• Proteína endógena


Síntese de proteína microbiana (Pmic)

Valor nutricional da Pmic

O valor nutricional da proteína metabolizável depende do perfil de AA

• Pmic tem um perfil de AAE excelente

Como otimizar a Pmic

• Uso eficiente da PDR

• Menor perda de amônia ruminal

• Menor excreção de uréia

• Menor necessidade de PNDR na ração

• Maior fluxo de PM com melhor perfil de AAE para o intestino


Exigências nutricionais dos microrganismos ruminais:

Valores de PDR na MS da ração para maximizar a síntese protéica:

10 a 13% de PDR

Cálculo de quantidade de Pmic - NRC (2001) e NRC (1996)

kg de Pmic = kg de NDT x 0,13 Kg de Pmic = kg de NDT x 0,12 BR-CORTE (2010) Kg de Pmic = Kg de PDR x 0,85 NRC (2001)



Minerais e vitaminas

Enxofre e Cobalto

Vitaminas do complexo B

Cinética e ambiente ruminal

Taxa de passagem

pH ruminal

• Obs: FDNfe – Redução de 1% no teor de fibra em dieta abaixo de 20% a eficiência microbiana cai 2,2%



Sincronização da degradação ruminal de energia e proteína:

Permite maximizar o uso da PDR.

Permite minimizar perdas de amônia através da parede ruminal.

METABOLISMO DE LIPÍDEOS Introdução

Os lipídeos estão localizados principalmente nas folhas e nas sementes dos vegetais:

Com glicerol simples:

• Fosfolipídeos e glicolipídeos (galactolipídeos (folhas)

• Triglicerídeos (sementes)

Sem glicerol

• Esfingolipídeos (Esfingosina + ác. Graxo + ác. Fosfórico)

• Ceras, carotenóides, clorofila, óleos essenciais, e outras substâncias solúveis (plantas).

• Esteróides

• Terpenos

As dietas dos ruminantes contêm entre 2 e 5% de lipídeos (1/2 são ácidos graxos)

METABOLISMO DE LIPÍDEOS

CLASSES E NOMENCLATURAS DE LIPÍDEOS

Principais características:

Comprimento da cadeia

Insaturação

Geometria da insaturação • cis ou trans

Ramificação • Iso ou ante iso

Família-n (ω)

Dieno conjugado (2 duplas ligações adjacentes sem ligação

metilênica)


FOSFOLIPÍDEO



Ácidos graxos são ácidos carboxílicos de cadeia alifática hidrofóbica.

Dividem-se em quatro categorias de acordo com o número de carbonos ou comprimento da cadeia.

Voláteis, com 2-4 carbonos.

Cadeia curta, com 6-10 carbonos.

Média, com 12-16 carbonos.

Longa, a partir de 16 carbonos.

NOME E CLASSIFICAÇÃO DE ALGUNS ÁCIDOS GRAXOS COMUNS

Ácidos Nome abreviado Série

Saturados

Capróico C6:0 -

Caprílico C8:0 -

Cáprico 10:0 -

Láurico C12:0 -

Mirístico C14:0 -

Palmítico C16:0 -

Esteárico C18:0 -

Araquídico C20:0 -

Behênico C22:0 -


CUVELIER et al. (2004); McDONALD et al. (2006)

NOME E CLASSIFICAÇÃO DE ALGUNS ÁCIDOS GRAXOS COMUNS

Ácidos Nome abreviado Série

Insaturados

Palmitoléico C16:1 cis 9 N7

Oléico C18:1 cis 9 N9

Linoléico C18:2 cis-9, cis 12 N6

Linolênico c18:3 cis-9, cis 12, cis 15 N3

Eicosapentaenóico C20:5cis-5,cis-8,cis-11,cis-14-cis17 N3

Docosahexaenóico C22:6cis-4,cis-7,cis-10,cis13-cis16-cis-19 N3


CUVELIER et al. (2004); McDONALD et al. (2006)

METABOLISMO DE LIPÍDEO

Motivos da adição de lipídeos às dietas de ruminante:

Aumentar a concentração energética em situações de elevada produção.

Reduzir o risco de acidose ruminal e a queda da gordura láctea em dietas pobres em forragens grosseiras.

Modificar os ácidos graxos que possam ser absorvidos.

Podem baratear o custo da dieta em determinadas circunstâncias.


FATORES QUE CONTRIBUEM PARA O AUMENTO DO USO DE GORDURA EM RAÇÕES DE BOVINOS

Disponibilidade comercial de gordura de boa qualidade.

Aumento de ingestão de energia quando a ingestão de MS é reduzida (aumento da eficiência de uso da energia bruta).

Aumento da eficiência líquida no uso de energia em decorrência de menor incremento calórico.

Aumento parcial da eficiência de produção de leite pela incorporação direta da gordura da dieta na gordura do leite.


FATORES QUE CONTRIBUEM PARA O AUMENTO DO USO DE GORDURA EM RAÇÕES DE BOVINOS

Substituição de CHO rapidamente fermentáveis por lipídeos possibilita otimização de consumo de forragem e fermentação ruminal (partição de nutrientes para secreção do leite).

Aumento da flexibilidade para o preparo da ração.

Utilização para modificar a composição de gordura do leite (ou tecido), para aumentar a aceitação do consumidor.

METABOLISMO DE ENERGIA Introdução

Energia não é considerada nutriente.

Maneiras de utilização de energia:

• Realização de trabalho (atividades dos músculos).

• Geração de calor (temperatura corporal e processos metabólicos)

A vida é um processo consumidor de energia:

Carboidratos

Proteínas Atuam como combustíveis para os processos vitais

Lipídeos dos seres vivos

Leis da termodinâmica e lei de Hess:

Afirmam que a energia não pode ser criada, não pode ser destruída, apenas transformada

METABOLISMO DE ENERGIA

Unidades

Joule – força de um newton que desloca seu ponto de aplicação em um metro.

Newton – unidade de força que imprime à massa de um quilograma a aceleração de um metro por segundo ao quadrado.

Caloria (cal) – representa a quantidade necessária de energia para elevar a temperatura de um grama de água de 16,5°C a 17,5°C em pressão atmosférica normal.


TABELA DE CONVERSÃO DAS UNIDADES MAIS COMUNS PARA EXPRESSAR ENERGIA

1 J 0,239 cal

1 cal 4,184 J

1 Quilocaloria (kcal) 1000 cal

1 kcal 4,184 Quilojoules (kj)

1 Megacaloria (Mcal) 1000 kcal

1 Mcal 4,184 Megajoules Adaptado de Lawrence e Fowler, (2002).


Unidade de tamanho metabólico

É útil na comparação de taxas metabólicas de animais em diferentes tamanhos corporais, uma vez que UTM é relativa a área de superfície corporal.

Assim, á área de superfície de dois corpos de forma e densidade similares, mas de diferentes tamanhos são proporcionais a ¾ de seus pesos.

• Consequentemente, taxas metabólicas seriam proporcionais ao peso elevado a 0,75 (kg0,75).

RELAÇÕES ENERGÉTICAS ENTRE VIAS CATABÓLICAS E ANABÓLICAS

Nutrientes liberadores de energia:

CHO, gorduras, proteínas

Produtos finais pobres em energia:

CO2, H20, NH3 Catabolismo

Macromoléculas celulares:

proteínas, CHO, lipídeos, ác. nucléicos

Moléculas precursoras:

AA, açúcares, ác. Graxos, bases nitrogenadas

Anabolismo

ADP+HPO2

NAD+

NADP+

FAD

ATP NADH

NADPH FADH2

Energia química

Adaptado - Lehninger (2002)


Fosfolipídeos Triacilgliceróis Amido Glicogênio Sacarose

Ace Co

Esteróides Ác. Biliares Est. de colesterol Vit. K Eicosanóides Triacilgliceróis Fosfolipídeos

til A

Catabolismo convergente (a) Anabolismo divergente (b)

Citrato Oxaloacetato

α cetoglutarato

CO2

CO2

Via cíclica (c)

VIAS METABÓLICAS NÃO LINEARES METABOLISMO DE ENERGIA

Adaptado - Lehninger (2002)

PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DE ROTAS BIOQUÍMICAS

Expressão mais simples da oxidação de um alimento:

Alimento + 02 + ADP + P = CO2 + H2O + ATP

Rendimento de ATP de uma molécula de glicose metabolizada no intestino delgado e no rúmen:

Int. delg. 36 ATP

1 mol de glicose Propionato*: 2 x 17 = 34 ATP

Rúmen Acetato: 2 x 10 = 20 ATP

Butirato: 1 x 25 = 25 ATP

* Prévia neoglicogênese


Energia consumida (EM)

Energia retida Proteína

e Gordura

Calor

R (retenção) = S (síntese) – D (degradação)

Di Marco et al. (2007)

NUTRIENTES, PRODUÇÃO DE CALOR E ATP

Nutrientes Kcal/mol ATP

Energia Kcal/mol

g/mol ATP/mol

Glicose 17,7 673 180 38

Ácido propiônico 20,4 367 74 18

Ácido acético 20,9 209 60 10

Ácido butírico 20,1 524 88 25

Proteínas 22,7 656 115 29

Ácido palmítico 18,6 2398 284 13


Di Marco et al. (2007)

Demanda por funções metabólicas (ATP): Trabalho fisiológico ou função de serviço Transporte de íons de Na+/K+ Biossíntese de proteínas e gorduras

Piruvato Piruvato

Acetil-CoA Acetil-CoA

Acetato Acetil-fosfato

Acetato

CoA

FAD

FADH2 Co

Pi

CoA

CoA

Co H

Formato

CH4

ROTAS DA SÍNTESE DE ACETATO NO RÚMEN

Resultam: 2 mol. de acetato 2 mol. de ATP


Malato Piruvato

Fumarato

Lactato Succinato

Acrilato

Propionato

NADH

NAD

CoA

H O

ROTAS DA SÍNTESE DE PROPIONATO NO RÚMEN


NADH NAD

2H CoA

Succinil-CoA

Metilmalonil-CoA Propionil-CoA

NADH NAD

H O

NADH NAD

CoA

CO


VALOR CALÓRICO DOS PRINCIPAIS PRODUTOS FINAIS GERADOS NO RÚMEN

Produtos Valor calórico (kcal/mol)

Ácido acético 209,4

Ácido propiônico 367,2

Ácido butírico 524,3

Metano 210,8 Adaptado de Czerkawski, (1986)


Partição da energia:

Energia bruta (EB).

ED = EB – EF

1kg de NDT = 4,41 Mcal de ED.

Para obtenção do valor de ED (Mcal/kg de MS) a partir do NDT basta multiplicar a %NDT do alimento ou ração por 0,0441.



EM = ED – EG – EU

EM = EB – EF – EG – EU

EM pode ser obtida de:

EM = ED x 0,82 ou

1 kg de NDT = 3,62 Mcal de EM.

Para obtenção do valor de EM (Mcal/kg de MS) a partir do NDT basta multiplicar % NDT por 0,0362.



Incremento calórico: é o aumento que ocorre na produção de calor do animal em (Kj) por cada unidade no consumo de EM em (Mj)

EL = EM – IC

EL = ED – EF – EG – EU – IC

ELm (Mcal/kg de MS) = 1,37EM – 0,138EM² + 0,0105EM³ – 1,12

ELg (Mcal/kg de MS) = 1,42EM – 0,174EM² + 0,0122EM³ – 1,65


Exemplo: Alimento com 55% de NDT.

Cálculo da EM, ELm e ELg.

ED (Mcal/kg de MS) = 55 x 0,0441 = 2,426

EM (Mcal/kg de MS) = 0,82 x ED = 0,82 x 2,426 = 1,99

ELm (Mcal/kg de MS) = 1,37EM – 0,138EM² + 0,0105EM³ – 1,12

ELm = 1,37 x 1,99 – 0,138 x 1,99² + 0,0105 x 1,99³ – 1,12

Elm = 2,73 – 0,138 x 3,96 + 0,0105 x 7,88 – 1,12

Elm = 2,73 – 0,55 + 0,08 – 1,12

ELm = 1,14 Mcal/kg de MS


Exemplo: Alimento com 55% de NDT.

ELg (Mcal/kg de MS) = 1,42EM – 0,174EM² +

0,0122EM³ – 1,65

ELg = 1,42 x 1,99 – 0,174 x 1,99² + 0,0122 x 1,99³ – 1,65

ELg = 2,83 – 0,69 + 0,10 – 1,65

ELg = 0,59 Mcal/kg de MS

ENERGIA

BRUTA

ENERGIA

DIGESTÍVEL

ENERGIA

METABOLIZÁVEL

ENERGIALÍQUIDA MANTENÇA

PRODUÇÃO

ENERGIA DAS FEZES

ENERGIA DA URINA

+ GASES (CH4)

ENERGIA DO

INCREMENTO

CALÓRICO


PARTIÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA DOS

ALIMENTOS

Produção de calor: Metabolismo basal Atividade voluntária Formação de produtos Digestão e absorção Regulação térmica Calor de fermentação Excreção

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