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1 Curso Técnico em Zootecnia - Turma 2143 SEMINÁRIO DE FISIOLOGIA DOS RUMINANTES DIGESTÃO DE PROTEÍNAS, CARBOIDRATOS, E LIPÍDIOS. DISCENTE: HALANNA DENISE SOUZA SANTANA ORIENTADOR: RODOLFO DE MORAES PEIXOTO Petrolina-Pe, 2021 2 Curso Técnico em Zootecnia - Turma 2143 SEMINÁRIO DE FISIOLOGIA DOS RUMINANTES DIGESTÃO DE PROTEÍNAS, CARBOIDRATOS, E LIPÍDIOS. DISCENTE: HALANNA DENISE SOUZA SANTANA . Petrolina-Pe, 2021 SUMÁRIO Trabalho apresentado á turma técnica de Zootecnia do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Sertão Pernambucano, como requisito á conclusão da matéria de Fisiologia e Anatomia Animal, sob a orientação do Professor Rodolfo de Moraes Peixoto. 3 1. INTRODUÇÃO................................................................................ 3 2. DIGESTÃO DOS RUMINANTES.................................................... 4 2.1. PRINCIPAIS FATORES DA DIGESTÃO............................. 5 2.2. REPRESENTAÇÃO DE IMAGENS...................................... 6 2.3. REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA.................................. 7 3. DIGESTÃO DAS PROTEÍNAS....................................................... 8 3.1. PRINCIPAIS FUNÇÕES...................................................... 9 3.2. DIGESTÃO E ABSORÇÃO................................................ 10 3.3. COMO OCORREM............................................................. 11 4. DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS............................................ 12 4.1. PRINCIPAIS FUNÇÕES..................................................... 13 4.2. DIGESTÃO E ABSORÇÃO COMO ACORREM................................................................ 14 5. DIGESTÃO DOS LIPIDIOS.............................................................. 15 5.1. DIGESTÃO E ABSORÇÃO................................................... 16 5.2. COMO ACORREM................................................................. 17 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS.............................................................. 18 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS................................................. 19 4 INTRODUÇÃO O Presente Trabalho faz parte do seminário de Fisiologia do curso técnico em Zootecnia, e tem como objetivo falar sobre o processo de digestão dos animais ruminantes, ressaltando precisamente as incríveis atividades bioquímicas que ocorrem em cada fase, assim as etapas foram divididas da seguinte forma; Digestão das Proteínas, Digestão dos Carboidratos, e Digestão dos Lipídios. São objetivos deste trabalho, especificar as funções e interações dos agentes responsáveis por esse processo de digestão e absorção dos nutrientes, e direcionar quanto aos fatores positivos resultantes da eficiência dos mesmos, assim como, os fatores negativos resultantes da negligencia no manejo durante esse processo. Foi organizado em 4 partes fundamentais; Principais Fatores da Digestão/ Principais Funções/ Como Ocorre/ e Considerações Finais, sobre cada uma das etapas já citadas. Afim de, discorrer sobre esse tema tão extenso de forma abrangente e mais clara possível, foi utilizado um padrão de informação esquemática. No segundo capitulo Principais Fatores da Digestão, contém imagens ilustrativas representando o processo. No terceiro capitulo Digestão das Proteínas, representa-se por nome os agentes responsáveis pela absorção das proteínas. No quarto capitulo Digestão dos Carboidratos, mostra os agentes responsáveis pela absorção das proteínas e suas atividades, com ajuda de imagens. No quinto capitulo Digestão dos Lipídios, fala sobre todos agentes responsáveis pela absorção dos Lipídios, e com auxilio de imagens representa-se suas ações. No sexto capitulo consta impressões pessoais, que ressaltam á importância do conhecimento sobre esse processo. A metodologia utilizada foram pesquisas bibliográficas, enriquecido com algumas palestras e vídeo aulas de professores do ensino de pós-graduação em Zootecnia. 5 DIGESTÃO DOS RUMINATES Os animais Ruminantes são os Mamíferos Herbívoros, eles possuem estomago poligástrico que se divide em; Rúmen, Omaso, Abomaso e Retículo, por essa razão, eles conseguem fazer o processo de remastigação dos alimentos, a Ruminação. Essa característica é extremamente importante para que eles consigam comer o suficiente, e criar a energia necessária que mantem a grande massa corpórea que tem. Aparentemente esse processo acontece de maneira simples, mas não é. O processo ocorre da seguinte maneira; Começa pela mastigação do alimento, após a mastigação acontece a 1º deglutição, quando o alimento mastigado é enviado para o Rúmen. No Rúmen, microrganismos que vivem dentro do próprio órgão farão a fermentação desse alimento degradando-os, logo esse alimento vai para o Retículo para continuar a degradação que não pode ser feita na cavidade anterior, afim, de extrair e distribuir os nutrientes. Em seguida, o alimento que não pôde ser degradado nessas duas etapas, é regurgitado, volta para a boca, assim será remastigado, depois disso acontece a 2º deglutição e o alimento é enviado para o Omaso, que fará a seleção do alimento para que seja direcionado ao Abomaso. Esse, considerado o estomago verdadeiro, onde há ácido clorídrico e pepsinogênio e tem o pH fisiológico de 3, fazendo a digestão do substrato que já foi anteriormente degrado nos outros compartimentos, para que chegue até o intestino. Nesse processo de ruminação, a grande câmara de fermentação, o estomago poligástrico, conta com a ajuda de uma grande população de microbiana, que ajuda na produção de três nutrientes primordiais para a saúde do animal; Proteínas, Carboidratos, e Lipídios. Vamos falar sobre como tudo isso acontece. 6 PRINCIPAIS FATORES RESPONSÁVEIS PELA DIGESTÃO • Fatores mecânicos - mastigação, deglutição, regurgitação, motilidade gástrica e intestinal e defecação. • Fatores secretórios - atividades das glândulas digestivas. • Fatores químicos - enzimas, e substâncias químicas (ex: HCl), produzida pela mucosa gástrica. • Fatores microbianos - atividades secretoras dos microorganismos (bactérias, protozoários, fungos) presentes no estômago e intestino. 7 8 BOCA APREENSÃO MASTIGAÇÃO FATORES MECÂNICOS: FATORES SECRETÓRIOS: FATORES QUIMÍCOS: FATORES MICROBIANOS: DEGLUTIÇÃO FARINGE ESOFÂGO DIGESTÃO ESTOMÂGO INTESTINO INSTESTINO ABSORÇÃO DOS ALIMENTOS INSTESTINO (porcção final: ânus) EXPULSÃO DOS ALIMENTOS 9 PROTEÍNAS As proteínas são substâncias complexas, de natureza coloidal e peso molecular elevado, elas são constituídas por aminoácidos. Muitas encerram enxofre, algumas, ferro e fósforo, estes são produtos finais da hidrolise, quando as proteínas são fervidas durante muitas horas com ácidos fortes ou quando atuadas por enzimas próprias. Por tanto na digestão dá-se também o seu desdobramento até os aminoácidos, que são as unidades de absorção. A proteína forma o principal constituinte do organismo do animal, sendo, pois, indispensável para o crescimento, reprodução e a produção. A Degradação Ruminal da Proteína Fornece substrato para as bactérias fibrolíticas (NH3 e AGCR), bem como 1/3 dos compostos nitrogenados necessário às bactérias fermentadoras de CHO não estruturais, e Síntese de proteína microbiana (principal fonte de aminoácidos essenciais absorvido no ID para ruminantes). Entretanto os ruminantes apresentam exigências protéicas mais simples que os suínos e aves, isto se verifica porque as bactérias e outros microorganismos existentesno rúmen, no ceco e intestino grosso elaboram, a partir das formas mais simples de nitrogênio, as proteínas que constituem suas células. Posteriormente esses microorganismos morrem e são digeridos, sendo suas proteínas aproveitadas pelo organismo do animal, as quais proporcionam todos os aminoácidos essenciais. É por este motivo que para os ruminantes, a qualidade das proteínas de seus alimentos é considerada de menos importância; mesmo a uréia, que é um composto nitrogenado simples, poderá substituir parte das proteínas doa alimentos para bovinos. Os bezerros, contudo, durante as primeiras semanas de vida, em virtude de não apresentarem o rúmen ainda desenvolvido, necessitam receber proteínas de alta qualidade. Uma outra razão pela qual, para os ruminantes a qualidade da proteínas não tem muita importância, reside no fato deles se alimentarem principalmente de forragem volumosa (pastagem, fenos, silagens e verde), que apresentam proteínas de qualidade superior à dos cereais e subprodutos, que constituem a base da alimentação de suínos e aves. 10 PRINCIPAIS FUNÇÕES: • ESTRUTURAL; Formação dos tecidos: Os órgãos e a maioria dos tecidos são formados principalmente por substâncias protéicas, cuja função nenhuma outra substancia pode exercer. Além disso, pele, pêlos, penas, unhas, chifres e músculos são constituídos quase que exclusivamente de proteínas. Manutenção e reparo: As proteínas são necessárias, não somente para a construção dos tecidos novos, mas também para renovação dos mesmos, com necessidades que variam segundo o estagio de desenvolvimento e a categoria do animal dentro da espécie. • FONTE DE ENERGIA: As proteínas atuam como fonte de energia quando em excesso, ou quando faltam os carboidratos e gordura, que representam o material combustível do organismo. • REGULAÇÃO DO METABOLISMO; Secreções Glandulares: Muitos hormônios e enzimas são materiais protéicos ou contem resíduos de aminoácidos como parte essencial de sua estrutura. É o caso da pepsina e tripsina. A insulina possui, pelo menos, nove (9) aminoácidos. A tiroxina nada mais é do que um aminoácido iodado. A adrenalina tem como substância fundamental a tirosina. Desintoxicação do organismo: Durante o metabolismo há produção de ácido benzóico, que seria bastante tóxico para o próprio organismo se não houvesse uma combinação sua com a glicina produzindo o ácido hipurico, que não é tóxico. • MECÂNISMO DE DEFESA: A proteína desempenha uma importante função no mecanismo de defesa pela formação de anticorpos imunoglobulinas. • BALANÇO DE FLUÍDOS: A manutenção do equilíbrio ácido-base tem a participação das proteínas. A albumina sérica tem poder tamponante neste sistema. • GENÉTICA: Formação de nucleoproteínas. • TRANSPORTE: Hemoglobina, mioglobina e globulinas. 11 DIGESTÃO E ABSORÇÃO; Existem duas formas de digestão; ➢ MICOBRIANA NO RÚMEN ➢ ENZIMÁTICA NO ABOMASO NO INTESTINO MICROORGANISMOS QUE PARTICIPAM; BACTÉRIAS • Bacteroídes Amylophilus • Bacteroídes rumínicola • Selemona ruminatum • Butyribrio fibrisolvens • Succinovibrio sp • Borelia sp COMO OCORREM; • BACTÉRIAS; 50% atividade proteolíticas • PROTOZOÁRIOS Suco Gástrico Suco Pancreático / Enzimas Intestino 12 As proteínas oriundas da dieta são degradadas pelos microorganismos do rúmen até aminoácidos, que posteriormente serão reutilizados pelas bactérias para sintetizar suas próprias proteínas. A concentração e degradação ruminal das proteínas variam amplamente de acordo com o tipo de alimento ingerido; Plantas leguminosas apresentam maior teor protéico do que gramíneas, e proteínas de alimentos de origem vegetal são amplamente degradadas quando comparadas as de origem animal (McDonald, 1995). A ureia endógena e exógena é rapidamente hidrolisada no rúmen à amônia e dióxido de carbono através da ação de enzimas que são secretadas pelos microrganismos ruminais. Segundo Santos e Pedroso (2011) a amônia liberada é absorvida pelos microrganismos para síntese de aminoácidos e proteínas, necessários para seu crescimento e multiplicação. Entretanto, a velocidade de hidrolise da ureia excede à taxa de utilização de amônia para a síntese microbiana, devido à menor taxa de digestão e fermentação dos carboidratos pela microbiota em relação a hidrolise de ureia. De acordo com Santos (2006), nesse processo, a disponibilidade de energia, deve estar em proporção adequada, necessitando ser fornecida na ração uma fonte de carboidrato não fibroso (CNF), para que seja degradado em sincronização com a proteína e/ou ureia. Por consequência, a velocidade de degradação dos CNFs e das proteínas e/ou ureia tem impacto sobre a eficiência de fixação do nitrogênio pelos microrganismos. Portanto, quando ocorre excesso de amônia no rúmen, esta é levada ao fígado, onde é convertida em ureia na mitocôndria dos hepatócitos, através do “ciclo da ureia”, vai para a circulação sanguínea, uma parte é eliminada na urina e outra parte retorna ao rúmen através da saliva e principalmente via difusão pela parede ruminal. Esse constante processo é conhecido como reciclagem da ureia e garante um aporte de nitrogênio no rúmen para síntese de proteína microbiana, importante em rações deficientes em N ou em rações desbalanceadas em proteínas e carboidratos (VALADARES FILHO; OLIVEIRA, 2010). 13 CARBOIDRATOS A maior fonte de energia para os ruminantes são os carboidratos contidos nas pastagens, sendo os mais importantes a celulose, hemicelulose e frutose. O rúmen é responsável por 90 a 100% da digestão dos carboidratos solúveis e ácidos orgânicos, entre 60 e 90% da digestão da celulose e hemicelulose, dependendo do grau de lignificação da forragem. Dietas ricas em carboidratos estruturais, como as consumidas por ruminantes em pastejo, tendem a apresentar uma fermentação na qual a relação acético:propiônico é maior do que a observada com dietas ricas em amido e açúcares simples, como as utilizadas para animais em confinamento. As alterações na proporção molar dos AGV no líquido ruminal, decorrentes de práticas de manejo alimentar tais como a suplementação, tem sérias implicações sobre o ambiente ruminal (pH e amônia) e conseqüentemente sobre as bactérias que digerem a fibra contida nas forragens. 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 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 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 14DIGESTÃO E ABSORÇÃO, COMO OCORREM; Dentro do rúmen, os carboidratos são fragmentados em açúcares simples (hexoses) mediante a atividade das enzimas secretadas pelas bactérias celulolíticas (celulases). Estes açúcares resultantes são utilizados intracelularmente pelos microrganismos para produzir energia e outros substratos necessários a sua mantença e crescimento. Como resultado desta atividade metabólica, são geradas grandes quantidades de CO2, CH4 e AGV. Em ruminantes consumindo apenas volumoso, a fermentação ruminal origina misturas de AGV que molarmente apresentam as seguintes proporções: 60 a 72% de ácido acético, 15 a 23% de ácido propiônico e 12 a18% de ácido butírico, sendo que as variações observadas nestas proporções são decorrentes do tipo e qualidade de dieta. Aproximadamente 90% dos AGV produzidos são absorvidos por difusão através do rúmen- retículo e os 10% restantes são produzidos e absorvidos no ceco e intestinogrosso. Dos AGV, acético e propiônico são absorvidos sem sofrem 2 modificações e metabolizados no fígado. O ácido butírico quando absorvido na parede ruminal é transformado em β-hidroxibutirato, forma na qual é metabolizado pelo fígado. Os substratos alimentícios são submetidos à fermentação bacteriana. • Polissacarídeos são convertidos à suas subunidades básicas (monossacarídeos). • Glicose é convertida em ácidos graxos voláteis (ácido graxos com menos de 5 carbonos). 15 LIPÍDIOS Os lipídeos são compostos solúveis em solventes orgânicos como éter e clorofórmio e insolúveis em água, sua estrutura básica é um grupo glicerol (um açúcar de 3 carbonos) e três ácidos graxos. Na natureza são encontrados principalmente nas folhas e sementes dos vegetais, eles aumentam a capacidade de absorção de vitaminas lipossolúveis, desempenham o papel de fornecer energia as vacas e também atuam com 50% da gordura presente no leite. Os lipídeos, ao contrário dos carboidratos, não são fermentados no rúmen e, portanto, não produzem calor. Dessa forma podem ser adicionados à dieta como estratégia na redução do estresse térmico, principalmente no verão. Com isso se evitam problemas de acidose ruminal e balanço energético negativo principalmente no pós-parto e em casos de calor muito intenso. Mesmo com o baixo teor de gordura que os vegetais apresentam em uma dieta exclusiva a pasto, os ruminantes são capazes de suprir sua demanda por ácidos graxos essenciais. Os ácidos graxos presentes nas plantas contêm de 14 a 18 carbonos, no caso dos ruminantes os dois ácidos graxos que não são sintetizados no organismo e que precisam estar nos alimentos são: 18:2 n-6 (ácido linoleico) e 18:3 n-3 (ácido linolênico), pois não são sintetizados no organismo. 16 DIGESTÃO E ABSORÇÃO; A digestão e absorção dos lipídios são divididos em 4 fases: • Emulsificação • Hidrólise • Formação de micelas • Absorção de micelas 17 COMO OCORREM; Os lipídeos quando entram no rúmen fazendo parte dos constituintes vegetais terão sua liberação conforme vai ocorrendo o processo fermentativo dos demais componentes como carboidratos, proteínas e fibra. Como não sofrem processo de fermentação, poderá em algumas situações passarem sem grandes alterações pelo rúmen, mas grande parte destes sofrerá ação por parte das bactérias ruminais num processo chamado de hidrólise e outro 3 denominando biohidrogenação. Esses eventos ocorrem em sequência sendo primeiro a hidrólise e posteriormente a biohidrogenação. Os lipídeos que são liberados no rúmen a partir dos alimentos, estão na forma esterificados (ligações éster) tais como: triglicerídeos das sementes, fosfolipídeos e galactolipídeos das folhas vegetais. A partir dessa exposição ao meio eles são rapidamente hidrolisados por ação das enzimas lipases bacterianas e com pouca contribuição por parte dos protozoários do rúmen, fungos ou saliva e lipases das plantas. A hidrólise dos lipídeos é extracelular, e o glicerol e os açúcares que são liberados são rapidamente fermentados a ácidos graxos voláteis (AGV). Embora a extensão da hidrólise seja geralmente alta (>85%), um número de fatores que afetam a taxa e a extensão desse processo tem sido identificado. Como exemplo tem que a extensão da hidrólise é reduzida quando o nível dietético da gordura é aumentado, ou quando outros fatores como baixo pH ruminal e o uso de ionóforos inibem a atividade e o crescimento bacteriano. Portanto, a partir da liberação do glicerol estarão no líquido ruminal ácidos graxos de cadeia longatais como os ácidos graxos oléico, linoléico e linolênico A formação de micelas é essencial para a absorção dos lipídeos pelas células intestinais, para o qual é necessária a mistura de bile, secretada pelo fígado e pâncreas, com enzimas e bicarbonato. Assim, os fosfolipídeos são absorvidos e digeridos no intestino delgado. Os ácidos graxos presentes no intestino são provenientes na maioria da glicose sanguínea, se encontrando ligados ao glicerol para a formação de triglicerídeos. Tanto os triglicerídeos como o colesterol, alguns ácidos graxos livres e outras substancias lipídicas são recobertas por proteínas para a formação de lipoproteínas, também conhecidas por quilomicrons ou lipoproteínas de baixa densidade. Dentre as lipoproteínas estão os quilomícrons (QM) que transportam triglicerídeos do intestino para o fígado, lipoproteínas de muito baixa densidade conhecidas por VLDL que efetuam o transporte dos triglicerídeos do fígado para o tecido adiposo, lipoproteínas de baixa densidade (LDL) que levam o colesterol do fígado para as células do corpo, lipoproteínas de alta densidade (HDL) que recolhem o colesterol dos tecidos do corpo, e transportam de volta para o fígado e lipoproteínas de densidade intermediária (IDL) que atuam como intermediários entre VLDL e LDL. Para adentrar a corrente sanguínea as lipoproteínas entram nos vasos linfáticos seguindo para o ducto torácico onde se encontra a junção do sistema linfático e circulatório. Os lipídeos que são absorvidos entram na circulação sem uma prévia metabolização hepática, diferente do que ocorre na maioria dos outros nutrientes. 18 CONSIDERAÇÕES FINAIS; Compreende-se que o tema em discussão no presente trabalho, é extremamente complexo, e de difícil aprendizagem. O conteúdo é extenso, uma vez que falamos sobre a Digestão de Ruminantes, dentro dos passos da bioquímica, temos diversos componentes químicos e biológicos responsáveis por um processo que parece tão curto, visto superficialmente. Com tudo, toda a pesquisa sobre o tema, para trazer detalhes e exemplificações visuais desse processo, nos mostrou a dimensão do sistema fisiológico desses animais, e a importância desse tamanho conhecimento para o nosso trabalho dentro da Zootecnia. Todo o conhecimento adquirido durante o presente trabalho, nos faz entender que, a digestão e absorção desses nutrientes, são bases para se desenvolver de forma eficiente o manejo e projeto de nutrição dos animais. Desse modo, fica claro que, ainda se tem muito para ser pesquisado e estudado, afim de criar melhorias na produção e reprodução desses animais. 19 REFERÊNCIAS Sistema Digestório dos Ruminantes; Acessado em 04/11/21. Disponível em: https://www2.ibb.unesp.br/departamentos/Morfologia/material_didatico/Profa_Maeli/Aulas_ Bio/seminarios/seminario_ruminantes.pdf LOUREDO, Paula. Mundo dos Ruminantes: Acessado em 03/11/21. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/biologia/digestao-dos-ruminantes.htm Metabolismo Nitrogenado: Diferenças entre Ruminantes e Monogástricos. Acessado em 04/11/21. Disponível em: https://www.ufrgs.br/lacvet/site/wp- content/uploads/2015/07/nitrogenado_rumin_mono.pdf OIVEIRA, E. R. Digestão de lipídeos em ruminantes:Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2011. Disponível em: http://www.ufrgs.br/lacvet/restrito/pdf/elio_lipid_rumin.pdf .Acesso em 21/04/14. ALVES, J. P. Digestão em ruminantes: Agrônomo: USP São Paulo, 2014. Disponível em: https://www.slideplayer.com.br/slide/1222866/. Nutrição de Ruminantes, Principios gerais. Acessado dia 02 /11/21. Disponivel em: http://professor.pucgoias.edu.br http://www.ufrgs.br/lacvet/restrito/pdf/elio_lipid_rumin.pdf%20.Acesso%20em%2021/04/14 Nutrição%20de%20Ruminantes,%20Principios%20gerais.%20%20Acessado%20dia%2002%20/11/21.Disponivel%20em:%20http:/professor.pucgoias.edu.br Nutrição%20de%20Ruminantes,%20Principios%20gerais.%20%20Acessado%20dia%2002%20/11/21.Disponivel%20em:%20http:/professor.pucgoias.edu.br Nutrição%20de%20Ruminantes,%20Principios%20gerais.%20%20Acessado%20dia%2002%20/11/21.Disponivel%20em:%20http:/professor.pucgoias.edu.br Nutrição%20de%20Ruminantes,%20Principios%20gerais.%20%20Acessado%20dia%2002%20/11/21.Disponivel%20em:%20http:/professor.pucgoias.edu.br
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