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Universidade Federal do Ceará Centro de Ciências Agrárias Departamento de Zootecnia Profª. Dr.ª Francislene Silveira Sucupira NUTRIÇÃO DE NÃO RUMINANTES AULA 2 – CARBOIDRATOS OBJETIVOS • Compreender estrutura química, funções e classificação dos carboidratos; • Compreender influência da fibra para os animais; • Compreender as etapas do processo de digestão, abosrção e metabolismo de carboidratos em animais não ruminantes; • Compreender a influência das diferentes técnicas de processamento sobre a estrutura do amido. INTRODUÇÃO Denominados como: - Glicídeos; - Hidratos de carbono; - Açucares. Compostos por C, H e O; Biomoléculas mais abundantes; Principal componente da dieta: - Fonte de energia; Principais: Amido e Celulose Glicogênio. INTRODUÇÃO Amplamente distribuídos em plantas e animais, nos quais desempenham importantes funções estruturais e metabólicas: - Elementos estruturais, - Armazenamento de energia, - Reconhecimento celular e adesão intercelular. Compõem ácidos nucléicos: - Ribose e desoxirribose. DEFINIÇÃO São poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou moléculas que, por hidrólise, liberam esses compostos; Podem conter N, P ou S. Fórmula geral: Cn(CH2O)n em que: n > 3 Aldeído Cetona CLASSIFICAÇÃO Quanto ao grupo funcional: Quanto ao número de carbonos: CLASSIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO Quanto a função: - Carboidratos de armazenamento: Conteúdo celular; Reserva de energia; Reprodução, crescimento e sobrevivência. - Carboidratos estruturais: Parede celular das plantas; Suporte físico necessário ao crescimento; Proteção. CLASSIFICAÇÃO Quanto ao número de unidades básicas: - Monossacarídeos: - Oligossacarídeos: - Polissacarídeos: Mais de 20 unidades MONOSSACARÍDEOS Aldeídos ou cetonas com um ou mais grupos OH; Compostos por 5 ou + C Estrutura cíclica; Sintetizados a partir de precursores menores (CO2 e H2O) via fotossíntese; Açucares fundamentais; Extremamente hidrofílicos; São as unidades de formação de di polissacarídeos. MONOSSACARÍDEOS MONOSSACARÍDEOS Propriedades: - Solúveis em água; - Sólidos cristalinos; - Cor branca a translúcida; - Maioria apresenta sabor doce; - Agentes redutores; - Ligados a produção de energia. OXIDAÇÃO DE CARBOIDRATOS OLIGOSSACARÍDEOS - DISSACARÍDEOS Formados de dois monossacarídeos unidos entre si por meio de uma ligação covalente. Ligação glicosídica: Reação entre o carbono anomérico de um monossacarídeo e uma OH do monossacarídeo seguinte. Açúcar do leite Açúcar dos insetos Armazenamento de energia Açúcar das plantas Intermediário da Fotossíntese OLIGOSSACARÍDEOS - DISSACARÍDEOS POLISSACARÍDEOS Macromoléculas constituídas de monossacarídeos unidos entre si por ligações glicosídicas. Diferentes estruturas: - Tipos de monossacarídeos; - Tipos de ligações; - Grau de ramificação. Diferem das proteínas: - Pesos moleculares não definidos. POLISSACARÍDEOS Funções: - Armazenamento de energia; - Estrutura celular; - Matriz de conexão entre células. Principais Homopolissacarídeos: - Amido, Glicogênio, Celulose, Quitina e Dextranas. Principais Heteropolissacarídeos: - Hemicelulose e Peptidoglicano. Polissacarídeo formado por polímeros de glicose: Amilose(20 a 30%) e amilopectina (70 a 80%) (espécie). Principal forma de armazenamento de energia em plantas: Carboidrato de reserva em vegetais; Sintetizado no cloroplasto ; Armazenado no citosol; Abundante em tubérculos e sementes. Principal fonte de energia em organismos vivos. HOMOPOLISSACARÍDEOS - AMIDO Amilose X Amilopectina: Amilose D-glicose (α 1 4) Não-ramificadas Amilopectina D-glicose (α 1 4) Ramificadas (α 16) Estrutura varia conforme a espécie vegetal; Propriedades do amido: viscosidade, capacidade de hidratação e susceptibilidade as enzimas; Grânulos: redondo, lenticular, oval ou poligonal; Localização na célula: Diâmetro; Contém outras biomoléculas – Fração de não amido. HOMOPOLISSACARÍDEOS - AMIDO 1 R 24 a 30 unidades Características (forma, composição química e estrutura molecular) variam de acordo com a espécie; Distribuição (% de massa seca): Grãos de cereais: 40 a 90%; Grãos de leguminosas: 30 a 50%; Tubérculos: 65 a 85%; Frutas imaturas ou verdes: 40 a 70%. Importante: Varia de acordo com a adubação e tipo de adubo utilizado (Adubo natural, NPK, etc...). OBS: Indústria alimentícia - Propriedades funcionais dos alimentos: sopas, molhos de carne, Balas e pudins, molhos de salada. Compostos farmacêuticos e na elaboração de resinas e materiais biodegradáveis. HOMOPOLISSACARÍDEOS - AMIDO Amilose HOMOPOLISSACARÍDEOS - AMIDO Amilopectina HOMOPOLISSACARÍDEOS - AMIDO Tecidos de reserva Amiloplastos Plastídios que Armazenam Amido Tubérculos e sementes HOMOPOLISSACARÍDEOS - AMIDO Polissacarídeo formado por polímeros de glicose Semelhante a amilopectina; Mais ramificado (1 R 8 a 12 unidades); Mais compacto que o amido; Ligações do tipo α. Principal carboidrato de reserva em animais. Local de armazenamento: Fígado (7% peso úmido do órgão); Músculo esquelético. HOMOPOLISSACARÍDEOS - GLICOGÊNIO Porque o organismo não estoca glicose? HOMOPOLISSACARÍDEOS - GLICOGÊNIO Glicogênio Compacto Osmolaridade da célula Glicose Extensa PERIGO!!! Entrada de água Rompimento celular! Quantidade de partículas dissolvidas no solvente. Aumenta a pressão osmótica. HOMOPOLISSACARÍDEOS Exemplos: Homopolissacarídeos de reserva Presentes em bactérias e leveduras; Polissacarídeo formado por polímeros de glicose com ligações α (1 6); Ramificado: Ramificações α (13); Ramificações α (12) ou α (14). HOMOPOLISSACARÍDEOS - DEXTRANAS Homopolissacarídeo de glicose: Semelhante a amilose: Cadeia linear não-ramificada; Unidas por ligações β(14). Fibrosa, resistente e insolúvel em água. Estrutura da parede celular dos vegetais. Abundante em troncos, galhos e todas as partes lenhosas; Importância econômica: Produção de papel - Eucalipto HOMOPOLISSACARÍDEOS - CELULOSE Estrutura e propriedades específicas Insolúvel em água??? Cadeias retas e estendidas umas sobre as outras; Formação de pontes de hidrogênio inter e intra cadeias; Saturam capacidade de formação de + pontes de hidrogênio; Baixa qtde de H20; Insolubilidade em H20. Microfibrilas de celulose: Ligações do tipo β HOMOPOLISSACARÍDEOS - CELULOSE Exemplos: Homopolissacarídeos estruturais HOMOPOLISSACARÍDEOS - CELULOSE INTERAÇÃO ENTRE ≠ CADEIAS DE CELULOSE Estabilização promovida por pontes de H HOMOPOLISSACARÍDEOS - CELULOSE Organização da celulose nos vegetais HOMOPOLISSACARÍDEOS - CELULOSE Também chamadas de polioses; Fazem parte da parede celular interação com celulose e outros polímeros. Heteropolissacarídeo constituído por: - Mistura de pentoses e hexoses; - Proporções variadas; - Apresenta grupos metila e acetila. HETEROPOLISSACARÍDEOS - HEMICELULOSE HETEROPOLISSACARÍDEOS - HEMICELULOSE Estrutura típica da hemicelulose mostrando as diferentes ligações e compostos encontrados nas ramificações Ácidos urônicos: - São derivados de hexoses a partir de reações de transferência de grupos químicos ou por oxi-redução. - Oxidação do C6 da glicose, galactose ou manose – formam o ácido urônico correspondente: Glicurônico, galacturônico e manurônico. HETEROPOLISSACARÍDEOS - HEMICELULOSE HETEROPOLISSACARÍDEOS- HEMICELULOSE Fómulas de açucares componentes das hemiceluloses. FUNÇÕES CARBOIDRATOS FONTE DE ENERGIA CELULAR 1 grama de carboidrato = ~ 4,15 Kcal de EB 1 grama de lipídeo = ~ 9,40 Kcal de EB 1 grama de proteína = = ~ 5,65 Kcal de EB Fonte: Teixeira (2003); Bertechini (2012); Sakomura et al. (2014) ~ 75% DA NECESSIDADE ENERGÉTICA = PROVÊM DOS CARBOIDRATOS DESSES, 25% SÃO DE ENN E O RESTANTE (50%) DA FB PARA OS HERBÍVOROS PARA AVES, 72% SÃO DE ENN E O RESTANTE (3%) DE FB SUBSTÂNCIA DE RESERVA ENERGÉTICA AMIDO = VEGETAIS GLICOGÊNIO = ANIMAIS FUNÇÕES CARBOIDRATOS ESTRUTURAL CELULOSE = VEGETAIS QUITINA = ANIMAIS AMIDO = PARA OS NÃO RUMINANTES PRINCIPAL FONTE – RAÇÃO BALANCEADA FIBRA BRUTA (FB) = CELULOSE + HEMICELULOSE + LIGNINA = A DIGESTÃO (FERMENTAÇÃO) PODE OCORRER NO RÚMEN, NO CECO OU NO COLO INTESTINAL, ATRAVÉS DAS BACTÉRIAS QUE HOSPEDAM O ORGANISMO DOS ANIMAIS. Fonte: Teixeira (2003) CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS CARBOIDRATOS SOLÚVEIS = EXTRATO NÃO NITROGENADO (ENN) = DIG. ~ 60 -90% MONOSSACARÍDEOS, OLIGOSSACARÍDEOS E POLISSACARÍDEOS Fonte: Bertechini (2006) CARBOIDRATO INSOLÚVEL = FIBRA BRUTA (FB) = DIG. ~ 10 – 40% FDN = FIBRA EM DETERGENTE NEUTRO (CELULOSE + HEMICELULOSE + LIGNINA) FDA = FIBRA EM DETERGENTE ÁCIDO (CELULOSE + LIGNINA) CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS Fonte: Borges & Ferreira (2004) Celulose Hemiceluloses Lignina Pectinas Glucanas Galactomanas COELHOS E EQUINOS = HERBÍVOROS = DIGESTÃO FERMENTATIVA NO INT. GROSSO = MICROORGANISMOS RESULTAM EM MAIOR CAPACIDADE DE APROVEITAMENTO DOS ALIMENTOS FIBROSOS FIBRA - CARBOIDRATOS ESTRUTURAIS Fonte: Laflamme (1992) CARBOIDRATOS INSOLÚVEIS = FIBRA BRUTA = CARBOIDRATOS ESTRUTURAIS = CARBOIDRATOS INDIGESTÍVEIS CELULOSE CARBOIDRATOS INSOLÚVEIS = FIBRA BRUTA = CARBOIDRATOS ESTRUTURAIS = CARBOIDRATOS NÃO DIGESTÍVEIS Fonte: Laflamme (1992) Fontes ENN1 AMIDO1 FDN2 FDA2 Milho 72,08 62,30 11,40 3,42 Sorgo BT 71,05 60,50 10,03 5,90 Far. Trigo 53,50 30,50 40,59 13,85 Far. de Soja 45% 31,50 13,50 14,12 7,79 CONTEÚDO DE CARBOIDRATOS DE ALGUNS INGREDIENTES DE ORIGEM VEGETAL (%) Fonte: 1Tabelas AEC (1987), 2Rostagno et al. (2000), citados por Bertechini (2006) QUANTIDADE X QUALIDADE Alimento % FB % ENN Espécie Digestibilidade (%) FB ENN Milho 1,9 72 suínos aves 30 13 93 90 Trigo 2,5 69 suínos aves 45 9 79 89 Cevada 5,5 70 suínos aves 15 11 86 82 Aveia 11,3 60 suínos aves 11 7 79 69 Alfafa 33 35 suínos aves 21 1 66 34 DIGESTIBILIDADE DA FRAÇÃO FIBRA BRUTA E EXTRATIVO NÃO NITROGENADO DE DIVERSOS ALIMENTOS PARA SUÍNOS E AVES Fonte: Bertechini (2006) Fonte: Ewing (1947), citado por Bertechini (2006) IMPORTANTE AVALIAR A DIGESTIBILIDADE DAS FRAÇÕES CARBOIDRATOS NÃO DIGESTÍVEIS – FIBRA DIETÉTICA – FIBRA SOLÚVEL – CHAMADOS PNA’S FIBRA INSOLÚVEL GLUCANOS – CEVADA CELULOSE PECTINAS – FRUTAS HEMICELULOSE (PARTE É SOLÚVEL) ARABINOXILANOS – ARROZ LIGNINA GALACTOMANAS - LEGUMINOSAS --- Fonte: Borges & Ferreira (2004) SUBSTRATO PARA FERMENTAÇÃO NO CÓLON → PRODUÇÃO AGV’S → ENERGIA PARA O ANIMAL FIBRA SOLÚVEL FIBRA SOLÚVEL - BENEFÍCIOS AGV’S – HIPERTROFIA DA MUCOSA = MELHOR ABSORÇÃO (BUTIRATO = EFEITO ANTI-DIARRÉICO) AGV’S = REDUÇÃO PH = DIMINUIÇÃO BACTÉRIAS PATÓGENAS Fonte: Borges & Ferreira (2004) AUMENTA VISCOSIDADE = PASSAGEM INTESTINAL (+ LENTA) = TX PASSAGEM MENOR (MENOS ACELERADA) RETARDAM O ESVAZIAMENTO GÁSTRICO = CAUSANDO SACIEDADE E IMPACTO NA INGESTÃO REDUZEM COLESTEROL TOTAL E LDL EFEITO DELETÉRIO – DISTÚRBIOS INTESTINAIS GRANDE PRODUÇÃO DE GASES FIBRA SOLÚVEL - EXCESSO Fonte: Borges & Ferreira (2004) FERMENTAÇÃO EXAGERADA FLATULÊNCIA DIARRÉIA AUMENTO MASSA E VOLUME FEZES BENEFÍCIOS FERMENTAÇÃO PRECÁRIA NO CÓLON → SENDO EXCRETADAS → AUMENTAM A MASSA E O PESO DAS FEZES (CONSISTÊNCIA AO BOLO FECAL) FIBRA DIETÉTICA – FIBRA INSOLÚVEL NÃO VISCOSAS = PASSAGEM INTESTINAL (+ RÁPIDA) = TX PASSAGEM MAIOR (+ ACELERADA) ESTIMULA O PERISTALTISMO FERMENTAÇÃO BACTERIANA = ENERGIA PARA A MUCOSA AUMENTA A FREQUÊNCIA DE EVACUAÇÃO REDUÇÃO DE CONSTIPAÇÕES EXCESSO DE FIBRA INSOLÚVEL AÇÃO ABRASIVA NA PAREDE INTESTINAL INFLAMAÇÃO DA MUCOSA Fonte: Borges & Ferreira (2004) AUMENTA PERISTALTISMO REDUÇÃO NA ABSORÇÃO DE NUTRIENTES MENOR DIGESTIBILIDADE DOS NUTRIENTES REDUÇÃO DA ENERGIA = AUMENTO NO CONSUMO DIGESTÃO, ABSORÇÃO E METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS CARBOIDRATOS AÇÃO ENZIMÁTICA (1A ETAPA) CORRENTE SANGUÍNEA TECIDOS E ÓRGÃOS RESERVA / UTILIZAÇÃO Absorção METABOLISMO AÇÃO ENZIMÁTICA (2A ETAPA) BOCA PAPO* PROVENTRÍCULO MOELA INTESTINO DELGADO INTESTINO GROSSO ENZIMAS RESPONSÁVEIS ALFA AMILASE SALIVAR ALFA AMILASE PANCREÁTICA ENZIMAS MICROBIANAS BOCA INSIGNIFICANTE QUANTIDADE DE ALFA AMILASE SALIVAR (PTIALINA) = PRESENTE NA SALIVA PEQUENA PARTICIPAÇÃO NO PROCESSO DIGESTIVO DOS CARBOIDRATOS NAS AVES = ESSA INSIGNIFICANTE DIGESTÃO NÃO OCORRE NA BOCA E SIM NO PAPO ESTÔMAGO = PROVENTRÍCULO E MOELA ALFA AMILASE SALIVAR É INATIVADA COM PH ÁCIDO (~2,5) NAS AVES A INATIVAÇÃO OCORRE NO PROVENTRÍCULO NÃO HÁ DIGESTÃO DO AMIDO ÁCIDOS ORGÂNICOS NÃO TEM INFLUÊNCIA SOBRE ESTRUTURA DO AMIDO DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS Fonte: Teixeira (2003); Bertechini (2012); Sakomura et al. (2014) DIGESTÃO REALIZADA EM DUAS ETAPAS DIGESTÃO LUMINAL = FASE LUMINAL = ALFA AMILASE PANCREÁTICA DIGESTÃO MEMBRANOSA = FASE MEMBRANOSA = ENZIMAS MEMBRANA INTESTINO DELGADO OSMOLARIDADE = ESTÍMULO PARASSIMPÁTICO = SECREÇÃO PANCREÁTICA ALFA AMILASE PANCREÁTICA = LÚMEN INTESTINAL = PH 7,5 IDEAL PARA ATIVIDADE DA ENZIMA DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS Fonte: Bertechini (2012); Sakomura et al. (2014) 1a ETAPA DIGESTÃO LUMINAL ATUAÇÃO DE ENZIMAS PRODUZIDAS PELO PÂNCREAS = ALFA AMILASE PANCREÁTICA AMIDO = PRINCIPAL FONTE DE CARBOIDRATOS PARA OS NÃO RUMINANTES 80% - GLICOSE / 20% - FRUTOSE, GALACTOSE, LACTOSE AMILASE DEXTRINAS DEXTRINAS AMILASE MALTOSE MALTOTRIOSE MALTOSE MALTOTRIOSE ISOMALTOSE DEXTRINAS LIMITES Fonte: Bertechini (2012); Sakomura et al. (2014) ALFA AMILASE PANCREÁTICA = ATUA SOMENTE NA LIGAÇÕES ALFA 1- 4 COMO A AMILOPECTINA TEM LIGAÇÕES ALFA 1-6 = ORIGINAM TAMBÉM A ISOMALTASE E AS DEXTRINAS LIMITES MALTOSE = DISSACARÍDEO COM LIGAÇÕES ALFA 1- 4 MALTOTRIOSE = TRISSACARÍDEO COM LIGAÇÕES ALFA 1- 4 ISOMALTOSE = DISSACARÍDEO COM LIGAÇÕES ALFA 1- 6 DEXTRINAS LIMITES = OLIGOSSACARÍDEO COM LIGAÇÕES ALFA 1 - 4 E ALFA 1- 6 1a ETAPA DIGESTÃO LUMINAL 2a ETAPA DIGESTÃO MEMBRANOSA ATUAÇÃO DE ENZIMAS LOCALIZADAS NOS ENTERÓCITOS ENZIMAS ESPECÍFICAS PARA CADA POLISSACARÍDEO SACARASE-ISOMALTASE = ATUAM SOBRE A SACAROSE E ISOMALTOSE MALTASE = ATUAM SOBRE A MALTOSE SACARASE ISOMALTASE ETC TODOS OS POLISSACARÍDEOS SÃO DEGRADADOS A MONOSSACARÍDEOS !!! LACTOSE AMIDO SACAROSE SGLT1 = GASTANDO ENERGIA GLUT 5 = SEM GASTAR ENERGIA GLICOSE = PROTEÍNAS SGLT1 / GLUT 5 GALACTOSE = SGLT1 FRUTOSE = GLUT 5 ABSORÇÃO PARA O INTERIOR DO ENTERÓCITO Fonte: Champe & Harvey (1996); Sakomura et al. (2014) NECESSÁRIO PROTEÍNAS ESPECÍFICAS PRESENTES NA MEMBRANA SUPERFICIAL DOS ENTERÓCITOS CHAMADAS DE PROTEÍNAS TRANSPORTADORES TRANSMEMBRÂNICAS DIFUSÃO FACILITADA = SIMPLES DIFUSÃO ROTA DE ABSORÇÃO PASSAGEIRA PARA GLICOSE EM FUNÇÃO DO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO FAVORÁVEL ABSORÇÃO PRINCIPALMENTE FRUTOSE PROTEÍNAS RESPONSÁVEIS = GLUT 5 / GLUT 2 TRANSPORTE ATIVO ABSORÇÃO MESMO CONTRA O GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO ABSORÇÃO SÓDIO-DEPENDENTE ROTA DE ABSORÇÃO PARA GLICOSE E GALACTOSE PROTEÍNA RESPONSÁVEL = SGLT 1 ABSORÇÃO DOS CARBOIDRATOS - MONOSSACARÍDEOS - ENTERÓCITOS EXISTE 2 FORMAS DE ABSORÇÃO DIFUSÃO FACILITADA = SEM GASTAR ENERGIA TRANSPORTE ATIVO = COM GASTO ENERGÉTICO Fonte: Champe & Harvey (1996); Sakomura et al. (2014) PROTEÍNA TRANSPORTADORA TRANSMEMBRÂNICA = SGLT1 DOIS SÍTIOS DE ADESÃO 1 PARA O SÓDIO 1 PARA A GLICOSE O SÓDIO SE LIGA INICIALMENTE A GLICOSE POSTERIORMENTE A SGLT1 SOFRE ALTERAÇÃO ESTRUTURAL = VOLTANDO ABERTURA PARA O INTERIOR DO ENTERÓCITO LIBERA O SÓDIO = EM FAVOR DO SEU GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO LIBERA A GLICOSE = CONTRA SEU GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO A SGLT1 SOFRE ALTERAÇÃO ESTRUTURAL = VOLTANDO ABERTURA PARA FORA DO ENTERÓCITO Fonte: Champe & Harvey (1996); Sakomura et al. (2014) SGLT1 GLUT2 GLUT5 GLICOSE GALACTOSE FRUTOSE GLICOSE GLICOSE GALACTOSE FRUTOSE ABSORÇÃO DE GLICOSE NAS MICROVILOSIDADES (BORDA-EM-ESCOVA) DO INTESTINO DELGADO – TRANSPORTE ATIVO CORRENTE SANGUÍNEA TECIDOS E ÓRGÃOS RESERVA / UTILIZAÇÃO METABOLISMO APÓS A GLICOSE SER ABSORVIDA USADA PARA GERAR ENERGIA, CO2 E ÁGUA ARMAZENADA COMO GLICOGÊNIO TODAS AS CÉLULAS SÃO CAPAZES DE ARMAZENAR GLICOGÊNIO FÍGADO = ATÉ 5 – 8% DE SEU PESO EM GLICOGÊNIO MÚSCULO = ATÉ 1 – 3% DE SEU PESO NO FÍGADO = ENZIMAS ESPECÍFICAS = PARA CONVERTER GLICOSE, GALACTOSE E FRUTOSE EM GLICOGÊNIO NA NECESSIDADE ENERGÉTICA = DEGRADAÇÃO DO GLICOGÊNIO EM GLICOSE METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS Fonte: Dukes (1988); Gyton (1996) Glicose Gli6P Piruvato Acetil-CoA USO EXCLUSIVO DE GLICOSE COMO COMBUSTÍVEL NÃO CONTÉM DEPÓSITOS SIGNIFICATIVOS DE GLICOGÊNIO CK Fonte: Champe & Harvey (1996); Sakomura et al. (2014) METABOLISMO DE CARBOIDRATOS NO CÉREBRO CK METABOLISMO DE CARBOIDRATOS NO CÉREBRO JEJUM PROLONGADO = CÉREBRO SE ADAPTA AO USO DE CORPOS CETÔNICOS GERADOS NO FÍGADO A PARTIR DE ÁCIDOS GRAXOS: ACETOACETATO E -HIDROXIBUTIRATO APÓS DIAS DE JEJUM Fonte: Champe & Harvey (1996) ATP = 8 kcal NADH + H+ = 3 ATP’s FADH2 = 2 ATP’s GTP = 1 ATP FORMAS DE ENERGIA NADH ATP FADH2 Fonte: http://salabioquimica.blogspot.com/2017/06/nucleotideos-e-metabolismo-energetico.html GTP Fonte: Champe & Harvey (1996); Bertechini (2012) http://salabioquimica.blogspot.com/2017/06/nucleotideos-e-metabolismo-energetico.html http://salabioquimica.blogspot.com/2017/06/nucleotideos-e-metabolismo-energetico.html http://salabioquimica.blogspot.com/2017/06/nucleotideos-e-metabolismo-energetico.html http://salabioquimica.blogspot.com/2017/06/nucleotideos-e-metabolismo-energetico.html http://salabioquimica.blogspot.com/2017/06/nucleotideos-e-metabolismo-energetico.html http://salabioquimica.blogspot.com/2017/06/nucleotideos-e-metabolismo-energetico.html http://salabioquimica.blogspot.com/2017/06/nucleotideos-e-metabolismo-energetico.html VIA GLICOLÍTICA (GLICÓLISE) NADH= 3 ATP’s Total = 8 ATP’s Ciclo de Krebs PIRUVATO ATÉ ACETYL-CoA Total = 3 ATP’s X 2 = 6 ATP’s 3 ATP’s 3 ATP’s 3 ATP’s 1 ATP 2 ATP’s 3 ATP’s CICLO COMPLETO Total = 12 ATP’s X 2 = 24 ATP’s CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO, CICLO DE KREBS OU CICLO TRICARBOXÍLICO (TCA) Fonte: Champe & Harvey (1996); Bertechini (2012) GLICOSE ORIGINA 2 PIRUVATOS Total = 8 ATP’s PIRUVATO ATÉ ACETYL-CoA Total = 6 ATP’s OXIDAÇÃO DA GLICOSE Total = 8 + 6 + 24 = 38 ATP’s A GLICOSE 6-P = PODESER CONVERTIDA: • GLICOSE DISPONÍVEL • FORMAÇÃO DE GLICOGÊNIO NO FÍGADO FORMAÇÃO DE GLICOGÊNIO NO FÍGADO: • CONVERSÃO DA GLICOSE 6-P EM GLICOSE 1-P = ONDE POLIMERIZAR-SE EM GLICOGÊNIO METABOLISMO DOS CARBOIDRATOS PRINCIPAL FORÇA DIRECIONAL PARA A REALIZAÇÃO DOS PROCESSOS BIOQUÍMICOS = CONTRAÇÃO MM, BIOSSÍNTESE DE PROTEÍNAS E GORDURAS, ABSORÇÃO DOS NUTRIENTES, ETC. Fonte: Champe & Harvey (1996); Bertechini (2012) EXCESSO DE GLICOSE (SUPERIOR ÀQUELA QUE PODE SER ARMAZENADA COMO GLICOGÊNIO OU SER USADA PARA O METABOLISMO LOCAL DO HEPATÓCITO) CONVERSÃO DE TODO O EXCESSO DE GLICOSE A ÁCIDOS GRAXOS Fonte: Murray et al. (1994); Champe & Harvey (1996); Bertechini (2012) REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO GLICOSE NO SANGUE INSULINA HORMÔNIO (CÉL. ß DO PÂNCREAS) AUMENTA A TRANSFERÊNCIA DE GLICOSE PARA O INTERIOR DAS CÉLULAS DOS ÓRGÃOS ESTIMULA A SÍNTESE DE GLICOGÊNIO/GORDURAS INIBE DEGRADAÇÃO DE GORDURAS ESTIMULA PRODUÇÃO DE ENERGIA AÇÃO OPOSTA GLUCAGON - HORMÔNIO (CÉL. α DO PÂNCREAS) • ESTIMULA A DEGRADAÇÃO DE GLICOGÊNIO ADRENALINA - HORMÔNIO (GL. SUPRA-RENAIS) • INIBE A SÍNTESE DE GLICOGÊNIO Fonte: Champe & Harvey (1996) PÂNCREAS = (1) PARTE EXÓCRINA = OS ÁCINOS, QUE SECRETAM OS SUCOS DIGESTIVOS PARA O DUODENO; (2) PARTE ENDÓCRINA = HORMÔNIOS (ILHOTAS DE LANGERHANS) Fonte: Guyton (1997) ANATOMIA FISIOLÓGICA DO PÂNCREAS A.R. α ~ 25% β ~ 70% δ ~ 5% F = traços ESTRUTURAS OVÓIDES CONSTITUINTES DO PÂNCREAS ENDÓCRINO, FORMADAS POR 4 DIFERENTES TIPOS CELULARES: CÉLULA ALFA (Α) : GLUCAGON CÉLULA BETA (Β) : INSULINA CÉLULA DELTA (Δ): SOMATOSTATINA CÉLULAS F (PP): POLIPEPTÍDEO PANCREÁTICO Fonte: Harper (1994) ILHOTAS PANCREÁTICAS RELAÇÃO INSULINA/GLUCAGON: MANUTENÇÃO DA NORMOGLICEMIA INSULINA – HORMÔNIO PEPTÍDICO POLIPEPTÍDEO FORMADO POR DUAS CADEIAS DE AMINOÁCIDOS UNIDAS POR PONTES DISSULFETO Fonte: Champe & Harvey (1996) HORMÔNIO PROTÉICO SECRETADO PELAS CÉLULAS DO PÂNCREAS REGULADOR-CHAVE DO METABOLISMO ENERGÉTICO PROMOVE A ENTRADA DE GLICOSE NO MÚSCULO E TECIDO ADIPOSO INSULINA – REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO SINALISA O ESTADO ALIMENTAR: ESTIMULA A ESTOCAGEM DE GLICOGÊNIO E TRIACILGLICERÓIS. ESTIMULA A SÍNTESE DE GLICOGÊNIO NO MÚSCULO E FÍGADO ACELERA A GLICÓLISE NO FÍGADO PARA PRODUÇÃO DE ACETILCOA E ÁCIDOS GRAXOS ESTIMULA A SÍNTESE DE PROTEÍNAS E INIBE A DEGRADAÇÃO INTRACELULAR DE PROTEÍNAS Fonte: Champe & Harvey (1996) CAUSA CAPTAÇÃO ACENTUADA DE GLICOSE DO SANGUE PELAS CÉLULAS - FÍGADO (AUMENTA ATIVIDADE DA GLICOQUINASE) EFEITO DA INSULINA PROMOVENDO A CAPTAÇÃO, ARMAZENAMENTO E USO DA GLICOSE PELO FÍGADO AUMENTA A ATIVIDADE DAS ENZIMAS QUE PROMOVEM A SÍNTESE DO GLICOGÊNIO (GLICOGÊNIO SINTETASE) Fonte: Champe & Harvey (1996) 1O PASSO PARA A UTILIZAÇÃO DE GLICOSE CAPTAÇÃO DA GLICOSE LIVRE NO SANGUE E SUA TRANSFORMAÇÃO EM GLICOSE 6-P (FOSFORILAÇÃO) Glicose ------------------> Glicose 6-P Glicoquinase (fígado) VÁRIAS ROTAS EFEITO DA INSULINA PROMOVENDO A CAPTAÇÃO, ARMAZENAMENTO E USO DA GLICOSE PELO FÍGADO Fonte: Champe & Harvey (1996) GLUCAGON – HORMÔNIO PEPTÍDICO Fonte: Champe & Harvey (1996) Fonte: https://www.fciencias.com/2015/02/05/glucagon-molecula-da-semana/ https://www.fciencias.com/2015/02/05/glucagon-molecula-da-semana/ https://www.fciencias.com/2015/02/05/glucagon-molecula-da-semana/ https://www.fciencias.com/2015/02/05/glucagon-molecula-da-semana/ https://www.fciencias.com/2015/02/05/glucagon-molecula-da-semana/ https://www.fciencias.com/2015/02/05/glucagon-molecula-da-semana/ https://www.fciencias.com/2015/02/05/glucagon-molecula-da-semana/ https://www.fciencias.com/2015/02/05/glucagon-molecula-da-semana/ HORMÔNIO POLIPEPTÍDICO SECRETADO PELAS CÉLULAS DO PÂNCREAS EM RESPOSTA A BAIXO NÍVEL DE GLICOSE NO SANGUE ALVO PRINCIPAL: FÍGADO Fonte: Champe & Harvey (1996) ESTIMULA A GLICOGENÓLISE E INIBE A SÍNTESE DE GLICOGÊNIO, VIA AMPc INIBE A SÍNTESE DE ÁC. GRAXOS, DIMINUINDO A ATIVIDADE DA ACETILCOA CARBOXILASE ACELERA A GLICONEOGÊNESE E LIBERAÇÃO DE GLICOSE DO FÍGADO PARA O SANGUE NO TECIDO ADIPOSO, VIA AMPc = PROMOVE A LIPÓLISE GLUCAGON – REGULAÇÃOHORMONAL DO METABOLISMO CATECOLAMINA (EPINEFRINA = ADRENALINA) - SECRETADA PELA MEDULA ADRENAL EM RESPOSTA A BAIXOS NÍVEIS DE GLICOSE NO SANGUE ALVO PRINCIPAL: MÚSCULO ADRENALINA – REGULAÇÃO HORMONAL DO METABOLISMO Fonte: Champe & Harvey (1996) Fonte: https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 COMO O GLUCAGON, ESTIMULA MOBILIZAÇÃO DE GLICOGÊNIO E TRIACILGLICERÓIS INIBE ABSORÇÃO DE GLICOSE PELO MÚSCULO, QUE UTILIZA ÁC. GRAXOS COMO FONTE DE ENERGIA ESTIMULA A SECREÇÃO DE GLUCAGON E INIBE A SECREÇÃO DE INSULINA RESULTADO FINAL: AUMENTO DE GLICOSE NO SANGUE E DIMINUIÇÃO DO USO DE GLICOSE PELO MÚSCULO https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 https://pt.dreamstime.com/mol%C3%A9cula-da-epinefrina-adrenalina-%C3%A9-uma-hormona-neurotrans-image109624857 Após alimentação Jejum entre refeições CONTROLE DO NÍVEL SANGUÍNEO DE GLICOSE (Glicemia) PELO FÍGADO Fonte: Champe & Harvey (1996) CARBOIDRATO DIETA DIGESTÃO INTESTINO AÇÚCARES SIMPLES ABSORÇÃO MÚSCULO GLICOGÊNIO FÍGADO GLICOGÊNIO FÍGADO GORDURA ENERGIA CO2 + H2O NÃO DIGERIDO (FIBRA) INTESTINO GROSSO FERMENTAÇÃO ÁCIDOS GRAXOS VOLÁTEIS ABSORÇÃO INT. GROSSO RESÍDUO ELIMINADO Fonte: Bertechini (2012) DESTINOS METABÓLICOS DOS CARBOIDRATOS Boca Estômago Intestino Delgado Int. Grosso Absorção de Nutrientes Alimento Alimento Alimento Alimento Alimento Enzimas Endógenas Absorção de Nutrientes Excreção Excreção Microrganismos BAIXA DIGESTIBILIDADE (FERMENTAÇÃO) DOS CARBOIDRATOS INSOLÚVEIS (FIBRA) NAS AVES E SUÍNOS = OCORRE NO INTESTINO GROSSO = GERANDO UM POUCO DE ENERGIA PARA OS ANIMAIS OLIGOSSACARÍDEOS MONOSSACARÍDEOS MEIO EXTERNO CITOPLASMA GLICOSE Rota glicolítica de Embden- Meyerhof- Parnas PIRUVATO AGV’S Celulases FERMENTAÇÃO DAS FIBRAS – INT. GROSSO Fonte: Cunningham, 2004; Reece, 2006 AGV’S POLISSACARÍDEOS (CELULOSE, HEMICELULOSE) FERMENTAÇÃO DAS FIBRAS – INT. GROSSO Fonte: Cunningham (2004); Reece (2006); Nagaraja (2016) FERMENTAÇÃO DAS FIBRAS – INT. GROSSO Fonte: Hoffman (2003); Frape (2008) CONCENTRAÇÃO DE AGV’S CONCENTRAÇÃO DE AGV’S Fonte: Cunningham (2008) DIETA RICA EM AMIDO A P B DIETA RICA EM FIBRA A P B FRAÇÃO FIBROSA NESSE SEGMENTO = SUPRIMENTO SANGUÍNEO AO IG = PREVENINDO CÓLICA MOTILIDADE NO INTESTINO GROSSO DIETAS CONTENDO DE 12 A 14% FIBRA = MANUTENÇÃO DA ATIVIDADE = SAÚDE DO TRATO DIGESTÓRIO = SEM CÓLICAS 20% FDN ou 12% FDA (DIETA TOTAL) MÁX. 2 - 4g AMIDO / KgPV / REFEIÇÃO Fonte: BRANDI & FURTADO (2009); NRC (1989) FIBRA DIETÉTICA PARA COELHOS FIBRA DIETÉTICA PARA COELHOS TEORES DE FIBRA MA DIETA SOBRE A PRODUÇÃO DE CECÓTROFOS Fonte: Ferreira et al. (2009) FIBRA DIETÉTICA PARA COELHOS RECOMENDAÇÕES SOBRE NÍVEL DE FIBRA E AMIDO EM RAÇÕES PARA COELHOS Fonte: De Blas & Mateos (1997) EFEITO DO PROCESSAMENTO DAS RAÇÕES SOBRE O AMIDO Digestibilidade do amido: - Ingrediente – Amilose x amilopectina; - Técnicas de processamento. Processamento das rações: - Submeter o alimento a altas temperaturas e pressão; - Com presença ou ausência de água; - Períodos de tempo. Técnicas: - Peletização; - Extrusão; - Expansão. "A diferença entre os processamentos são o tamanho da partícula, aglomeração, misturas, tratamento por calor, pressão e mudanças nas estruturas do amido (McKinney & Teeter, 2003)". PELETIZAÇÃO EXTRUSÃO EXPANSÃO Ração farelada - granulada; Moagem; Mistura; Cozimento - adição de vapor de agua – 70 a 85°C; Compressão; Resfriamento. Cocção do alimento; Tratamento térmico - T°C, umidade e pressão; Pré-aquecimento - 140°C; Alimentação da máquina; Resfriamento Melhorar a qualidade do pellet; Tratamento térmico - T°C, umidade e pressão; T°C - 80 a 130°C; Umidade – 16 a 18%; Alimentação da máquina; Resfriamento. EFEITO DO PROCESSAMENTO DAS RAÇÕES SOBRE O AMIDO Vantagens do processamento: - Redução na seleção de partículas - desperdício e aproveitamento; - Desagregação de grânulos de amilose e amilopectina; - Melhor digestibilidade – Melhor desempenho - Gelatinização; - Impulsionam ação enzimática. – Técnica - digestibilidade – Amido resistente: - Amido de lenta digestão: Cristalizado. - Amido retrógrado: Gelatinizado. – OBS: Amido retrógrado - Passagem intacta pelo ID: - IG - fermentação. EFEITO DO PROCESSAMENTO DAS RAÇÕES SOBRE O AMIDO Gelatinização: Aquecimento em excesso de água - Pontes de H – estabilidade da estrutura do grão; - Rompimento - ligação com água; - Inchamento dos grãos - Rompimento - Estrutura cristalina e grânulos; - Amido cristalino – pasta viscoelástica. EFEITO DO PROCESSAMENTO DAS RAÇÕES SOBRE O AMIDO Cristalização: Aquecimento a seco - Aumento de TºC ou excesso de tempo no processamento; - Formação de pontes de H entre cadeias de amilase - expulsão da água; - Falhas no ajuste de TºC e UR; - TºC determinadas para processamento adequado; - Amilose – risco de retrogradação. Fonte de amido T° de gelatinização (°C) Milho 62 - 72 Sorgo 68 - 78 Trigo 58 - 64 Aveia 53 – 59 Arroz 68 - 78 Cevada 51 - 60 Centeio 57 - 70 Tabela 4 - Variação da T°C na qual a gelatinização do amido, de acordo com a origem EFEITO DO PROCESSAMENTO DAS RAÇÕES SOBRE O AMIDO "A principal diferença resultante dos processamentos é o grau de gelatinização, sendo maior no processo de extrusão, seguido pela expansão e por último a peletização. Como discutido anteriormente essa diferença é suficiente para alterar a digestibilidade do amido e assim a disponibilidade de energia, podendo trazer alguns benefícios para os animais". Lundblad et al. (2011). EFEITO DO PROCESSAMENTO DAS RAÇÕES SOBRE O AMIDO OBRIGADA!