OS MINERAIS NO METABOLISMO - evz.ufg.br · 11/6/2010 2 Aparecem na célula sob duas formas básicas:-imobilizada-Dissociada Se apresentam na forma imobilizada como componentes de

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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


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.).


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).



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.



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.


Cofatores enzimáticos – moléculas ousubstâncias químicas orgânicas einorgânicas que necessárias às funçõescatalíticas.

Esses cofatores podem ser minerais evitaminas, principalmente, mas outroscompostos podem servir para estepropósito.


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.


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


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.


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)


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.


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

O s Minerais no Metabolismo

Animal Cálcio Orgânico: Hidroxiapatita


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.


-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


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


- 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


Regulação do conteúdo de cálcio

Papel davitamina D

O s Minerais no Metabolismo

Animal

Regulação do conteúdo

de cálcioPapel da

vitamina D


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


Fonte: Bertechini (2002)


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


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.


-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.


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.


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.


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.


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.


Bomba de sódio (bomba de Na+/K+-ATPase ou bomba Na+/K+) -mecanismo que se localiza namembrana plasmática das célulasvivas.


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.


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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Para manter as concentrações ideaisdos dois ions, a bomba de sódiobombeia sódio para fora da célula epotássio para dentro dela.



Este transporte é realizado contra osgradientes de concentração dos doisions e ocorre graças à energia liberadapela clivagem de ATP (transporteativo).


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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− É constituinte de vitaminas− Participando da síntese do colágeno− Neutraliza compostos tóxicos− Atua no fígado na secreção da bílis.



Plantas absorvem enxofre do solo como íonsulfato.

Bactérias utili zam o sulfeto de hidrogênioda água como doadores de elétrons numprocesso similar a fotossíntese primitiva.


Ferro

componentefundamentaldahemoglobina ealgumasen zimas dosistemarespiratório


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.


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).


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.-


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.


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.



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.



−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.


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



Elemento PercentualCálcioFósforoPotássioEnxofreSódioCloroMagnésio

1,51,0

0,350,250,150,150,05

3,45



Elemento PercentualFerroManganêsCobreIodo

0,0040,00030,00020,00004


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)


Funções especificas de alguns minerais.


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



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




Mineral FunçãoIodo Hormônios da tireóideFerro Constituinte da hemoglobina

Transporte de oxigênio na célula (reações deoxidação orgânica)



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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)


Fonte: Ensminger & Olentine (1978) e Scott et al. (1982)


Mineral FunçãoSilício Mineralização dos ossosNíquel Metabolismo de RNA

Componente da membrana celularVanádio Metabolismo dos lipídiosArsênio Produção de hemoglobina (não comprovado)




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



- 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.



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) =



Na prática, bons resultados são obtidos com a seguinte fórmula:

(Na+ + K+) – (Cl-)=Eq. eletrolítico (mEq/kg)



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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Fonte: Georgievskii (1982)

O s Minerais no Metabolismo AnimalInterrelação entre os minerais

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