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SLIDE – 1 - MORFOFISIOLOGIA DO TGI MORFOFISIOLOGIA DO TGI DAS DIFERENTES ESPÉCIES ANIMAIS Processos Digestivos nas Espécies Domésticas Digestão É a atividade do aparelho digestivo e de suas glândulas acessórias com a finalidade de preparar o alimento para a sua absorção. Processo que transforma substâncias complexas em substâncias mais simples. Absorção Passagem das substâncias mais simples do trato gastrintestinal para o sangue, com a finalidade de ser metabolizada. TIPOS DE DIGESTÃO Digestão Hidrolítica ✓Prevalece em animais carnívoros e naqueles que dependem muito do estômago. ✓Estes animais têm relativamente pouca fermentação e dependem de suas próprias enzimas para hidrolisar as macromoléculas. Digestão Fermentativa ✓Prevalece em animais herbívoros. ✓Dependem grandemente da digestão fermentativa que ocorre no TGI. ✓Digestão feita por microorganismos. ✓Para que ocorra eficientemente os animais possuem local amplo para fermentação. Etapas e Secreções do Processo de Digestão 1. Apreensão do Alimento → Formas de Apreensão 2. Mastigação Tem por objetivo aumentar a superfície de exposição do alimento para melhorar a ação das enzimas. 3. Secreções Salivares Produzidas pelas glândulas salivares → Três grupos: • Sublingual – secreção mista nos humanos (mucosa e serosa) • Submaxilar – secreção mista nos equinos e suínos • Parótida – secreção serosaApreensão do Alimento Formas de Apreensão -Mastigação -Digestão Tem por objetivo prosseguir com a preparação do alimento para a futura absorção. • Ovinos, Caprinos e coelhos – lábios, língua e incisivos • Bovinos – língua e palato duro (não tem incisivos superiores) • Equinos – dentes e lábios • Aves – bico Secreções Serosas •Secreções que contêm enzimas (α-amilase ou ptialina) e agem no desdobramento do amido. •Pequena ação pela pouca concentração das enzimas ou, em especial, pela pequena permanência do alimento na boca. Secreções Mucosas ▪Secreções que contêm muco. ▪São as mais importantes. ▪Tem as funções de lubrificação, proteção e transporte de alimento. Controle das Secreções ✓Fase Cefálica – estímulo pela visão, odor e imaginação. ✓Fase de Contato – Mecânico e Químico (sabor) = Ocorre quando o alimento entra em contato com a mucosa. SECREÇÕES: DIFERENÇAS ENTRE AS ESPÉCIES ▪ Equinos – secreção da glândula parótida não é contínua. ▪ Bovinos – secreção é contínua e fundamental pois tem função tamponante para manter o pH ruminal. Indispensável para a sobrevivência das bactérias. ▪ Aves Domésticas – Maioria possui somente secreção mucosa. ▪ Suínos e Homens– Secreção serosa muito importante. ▪ Cão, Gato, Ruminante, Herbívoros – Não têm amilase salivar. DIGESTÃO ENZIMÁTICA: MONOGÁSTRICOS Boca - a-amilase salivar, RNAase, DNAase, Lisozima peroxidase, mucinas. Estômago - HCl, Pepsina, mucinas Pâncreas - RNAase, DNAase, HCO3, lipases, proteases-( carboxipeptidase, tripsina, Quimotripsina), a-amilases Intestinos - Pepsinas, eletrólitos, mucus DIGESTÃO NOS RUMINANTES • Boca – minerais (bicarbonato e uréia), mucina. • Rúmen - Degradação microbiana e física do alimento, Síntese microbiana (bactérias, protozoários e fungos). • Abomaso. • Pâncreas- HCl, Pepsina, mucina- RNAase, DNAase I, DNAase II , Bicarbonato, lipases, proteases pancreáticas, a -amylases. • Intestinos - Trisina, DNAase macrófagos, fagócitos , eletrólitos, muco, macrófagos, fagócitos. SLIDE – 2 - COMPOSTOS INORGÂNICOS COMPOSTOS INORGÂNICOS ÁGUA E MINERAIS Importância da Água - Elemento vital e economicamente acessível - Perda de água pode ser fatal (>10% do peso corporal) Distribuição da Água no Corpo - 50% intracelular - 15% intersticial - 3-5% em rins, pulmões e trato gastrintestinal - Total: 68-70% do peso corporal Funções da Água 1. Constituinte celular: parte integrante das células 2. Reações metabólicas: solvente e elemento nas reações químicas 3. Secreção de hormônios e enzimas: envolvida na produção e transporte de hormônios e enzimas 4. Termorregulação: regulação da temperatura corporal através do suor e respiração 5. Equilíbrio ácido/base: manutenção do equilíbrio ácido/base no organismo 6. Solvente universal: capacidade de dissolver substâncias 7. Regulação da pressão osmótica: manutenção da pressão osmótica das células 8. Líquidos e fluídos corporais: componente dos líquidos e fluídos corporais (líquido amniótico, sinovial, etc.) 9. Digestão, absorção e transporte de nutrientes: envolvida no processo de digestão, absorção e transporte de nutrientes 10. Excreção de resíduos metabólicos: eliminação de resíduos metabólicos do organismo Classificação dos Minerais - Macrominerais: Cálcio, Fósforo, Magnésio, Potássio, Cloro, Sódio e Enxofre - Microminerais: Ferro, Zinco, Manganês, Iodo, Selênio, Cobre, Cobalto e Molibidênio Funções dos Minerais 1. Formação do tecido conectivo 2. Manutenção da homeostase dos fluídos orgânicos 3. Manutenção do equilíbrio da membrana celular 4. Catalisação de reações enzimáticas 5. Efeito sobre as funções das glândulas endócrinas 6. Efeito sobre a microbiota simbiótica do TGI 7. Participação no processo de absorção e transporte de nutrientes 8. Controle do equilíbrio ácido/base 9. Base da formação dos ossos e dentes Importância da Suplementação Mineral - Corrige deficiências e desequilíbrios na dieta dos animais - É essencial para o desempenho animal, pois o desempenho é limitado pelo nutriente que estiver em menor quantidade. Minerais e suas Funções 1. Cálcio: ossos, contração muscular, permeabilidade de membrana celular, coagulação sanguínea, transmissão de impulsos nervosos 2. Fósforo: ossos, utilização e transferência de energia (ATP), diferenciação de componente de DNA e RNA, balanço homeostático 3. Magnésio: ativação de enzimas, processo de glicólise, transmissão do código genético 4. Enxofre: componente de aminoácidos, vitaminas, mucopolissacarídeos, heparina, glutationa e coenzima-A 5. Sódio: pressão osmótica, balanço do controle de água, balanço ácido-base 6. Potássio: balanço ácido-base, regulação osmótica, contração muscular 7. Cobalto: componente da Vitamina B12 8. Cobre: componente de enzimas, especialmente do sistema imunológico 9. Ferro: componente de proteína do transporte de oxigênio 10. Iodo: fundamental para a síntese dos hormônios da tireoide 11. Manganês: atua como ativador de enzimas 12. Zinco: atua como ativador de enzimas 13. Selênio: componente da glutationa peroxidase 14. Cromo: relacionado à insulina, fator de tolerância da glicose e regulador do nível de colesterol Deficiências e Sintomas - Cada mineral tem deficiências e sintomas específicos, como: - Perda de apetite - Fraqueza muscular - Problemas reprodutivos - Deformações ósseas - Anemia - Problemas de crescimento e desenvolvimento SLIDE – 3 - CARBOIDRATOS SOLIVEIS CARBOIDRATOS Poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas São os nutrientes mais abundantes Fontes primárias de energia. Fórmula geral: Cn H2n On Principal carboidrato p/ monogástricos: GLICOSE Principal carboidrato p/ ruminantes: CELULOSE DAR ESPAÇO LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS • São ligações covalentes que ocorrem entre açúcares (carboidratos) e entre estes e outras moléculas. • São formadas por ligações entre os grupos álcool livre ou entre as hidroxilas das unidades individuais de monossacarídeos. • Permite a existência de múltiplos componentes fundamentais para a vida: formação de combustíveis de reserva, de elementos estruturais e informação celular transportando moléculas essenciais para a comunicação celular. • Glicosídeo é o termo usado para descrever qualquer açúcar cujo grupo anomérico seja substituído por um grupo-OR (O glicosídeos),-SR (tioglicosídeos),-SeR (selenoglicosídeos),-NR (N-glicosídeos ou glucosaminas) ou mesmo-CR (Glicosídeos C). • São formadas por ligações entre os grupos álcool livre ou entre as hidroxilas das unidadesindividuais de monossacarídeos. • Alguns polissacarídeos complexos apresentam ligações com pequenas moléculas ou grupos como amino, sulfato e acetil através de ligações glicosídicas formadas por uma reação de condensação, como os glicanos presentes na matriz extracelular (Glicocalix) • Asligações glicosídicas ocorrem em múltiplos contextos celulares: • Reações catalisadas por enzimas conhecidas como glicosiltransferases e destruídas por glicosidades. • Liga 2 moléculas de monossacarídeos através do carbono anomérico (hemiacetal) de uma molécula + o grupo hidroxila (grupo álcool) de outra, formando um acetal. Definição e Formação - Ligações covalentes entre açúcares (carboidratos) e entre estes e outras moléculas - Formadas por ligações entre os grupos álcool livre ou entre as hidroxilas das unidades individuais de monossacarídeos Funções e Importância - Permite a existência de múltiplos componentes fundamentais para a vida - Formação de combustíveis de reserva, de elementos estruturais e informação celular - Transportando moléculas essenciais para a comunicação celular Tipos de Glicosídeos - O-glicosídeos - Tioglicosídeos - Selenoglicosídeos - N-glicosídeos (ou glucosaminas) - Glicosídeos C Contextos Celulares - Reações catalisadas por enzimas conhecidas como glicosiltransferases - Destruídas por glicosidades - Ligações glicosídicas ocorrem em múltiplos contextos celulares, incluindo a matriz extracelular (Glicocalix) Ligações presentes: • entre esfingolípidos da membrana celular, • na formação de glicoproteínas e proteoglicanos, celulose, quitina, ágar, glicogênio, amido ... • Na glicosilação de proteínas (retículo endoplasmático e no complexo de Golgi, confere ação). 2 TIPOS • ligações glicosídicas (O-glicosílicas) entre monossacarídeos que constituem os oligo- e polissacarídeos; e • ligações glicosídicas SNS (N-glicosílicas) formando glicoproteínas ou glicolipídios (formando moléculas com carboidratos + proteínas ou lipídios na mesma cadeia) a) LIGAÇÕES O-GLICOSÍDICAS • Ocorrem entre os monossacarídeos • Formadas pela reação entre o grupo hidroxila de uma molécula + carbono anomérico de outra. • Duas formas isoméricas α ou β • Também pode adicionar uma porção glicídica a um peptídeo ou proteína em síntese b) LIGAÇÕES N-GLICOSÍLICAS • Mais comuns entre as proteínas glicosiladas. • Ocorrem principalmente no retículo endoplasmático e complexo de Golgi. • Formada entre o N (amida) na cadeia lateral dos resíduos de asparaginae o carbono anomérico do açúcarque se liga à cadeia peptídica. • Depende da presença da oligossacariltransferase. OUTRAS LIGAÇÕES MENOS COMUNS: c) S-GLICOSÍLICAS • Também ocorrem entre proteínas e carboidratos (Aas sulfurosos). • Inicialmente isolados de proteínas na urina e eritrócitos humanos ligados a oligossacarídeos de glicose. d) C-GLICOSÍLICAS • Observadas pela primeira vez como uma modificação pós-traducional (glicosilação). • Uma manose é ligada ao carbono da posição 2 do núcleo do Triptofano. CARBOIDRATOS SOLÚVEIS 1 - Monossacarídeos: • Carboidratos simples • Grande importância nutricional para células, sem importância dietética. ✓Trioses: C 3 H 6 O 3 : gliceraldeído, dihidroxiacetona. ✓Tetroses: C 4 H 8 O 4 : eritrose, eritrulose. ✓Pentoses: C 5 H 10 O 5 : xilose, ribose, arabinose, xilulose, ribulose. ✓Hexoses: C 6 H 12 O 6 : glicose, galactose, Manose, frutose, sorbose. ✓Heptoses: C 7 H 14 O 7 : sedoheptulose. São: aldeídos ou cetonas com 2 ou + grupos hidroxila. Ex: Galactose, Glicose e Frutose. Os monossacarídeos de 6 carbonos, têm 5 grupos hidroxila GLICOSE: Principal combustível para as células neurais. Figura: Efeito fisiológicos do nível baixo de glicose sanguínea em seres humanos. Os níveis de glicose sanguínea de 40 mg/ 100 mLou abaixo constituem hipoglicemia grave. FRUTOSE: Presente no mel e nas frutas. GALACTOSE: Componente da lactose (açúcar do leite). Convertida no fígado a glicose presente nas membranas celulares do tecido nervoso. ISOMERIA: Mesma fórmula molecular, mas fórmula estrutural (plana ou espacial) diferente. ➢Isomeria Estrutural ou Plana ➢Isomeria Espacial ou Estereoisomeria: •Geométrica (cis/trans) •Óptica (D/L) -OH na direita do C quiral: D -OH na esquerda do C quiral: L CARBOIDRATOS SOLÚVEIS 2 -Dissacarídeos: •Muito abundantes na natureza • Fornecem energia para metabolismo, após hidrólise à monossacarídeos (digestão). 3 - Trissacarídeos: • Rafinose (frutose + glicose + galactose) • Em geral, instáveis e encontrados apenas como intermediários dos ciclos metabólicos Polissacarídeos ➢Também chamados de glicanos, diferem uns dos outros na identidade das unidades de monossacarídeos repetidas. ✓Homopolissacarídeos: contêm somente uma espécie monomérica; ✓Heteropolissacarídeos: dois ou mais espécies diferentes. 4 - Polissacarídeos: • principal forma de reserva de energia dos animais e vegetais. • Carboidratos de reserva e fibras. Reserva⇒Vegetal: Amido ✓24 - 30 moléculas de glicose com ligações α 1,4 e α 1,6. ✓2 porções: ➢amilose: cadeia linear, ligações α 1,4 (15 – 20%) ➢amilopectina: cadeia ramificada, ligações α 1,4 e α 1,6 (80 – 85%) Reserva⇒Animal: Glicogênio (principalmente músculo e fígado) ✓manutenção da glicemia no jejum; ✓semelhante à amilopectina só que mais ramificada (6.000 à 30.000 glicoses) → remoção e prolongamento constantes. CARBOIDRATOS INSOLÚVEIS Polissacarídeos Insolúveis 1. Pectina: polímero de carboidratos na parede celular vegetal, hidrossolúvel e altamente fermentescível. 2. Quitina: homopolissacarídeo linear, principal componente dos exoesqueletos duros dos artrópodes. 3. Celulose: base da estrutura da parede celular vegetal, não digerida pelo organismo animal. 4. Hemicelulose: comportamento semelhante à celulose, mas menor importância em dietas de monogástricos. Funções dos Carboidratos 1. Fonte de energia: na dieta da maioria dos organismos. 2. Armazenamento de energia: em plantas e animais. 3. Componentes da membrana celular: em células animais e vegetais. 4. Componentes dos nucleotídeos: em ácidos nucléicos. Polímeros e Funções 1. Amido: armazenamento de energia em plantas. 2. Glicogênio: armazenamento de energia em células animais e bactérias. 3. Celulose: estrutural em plantas. 4. Quitina: estrutural em insetos, aranhas e crustáceos. 5. Dextrana: estrutural em bactérias. 6. Peptideoglicano: estrutural em bactérias. 7. Agarose: estrutural em algas. 8. Ácido hialurônico: estrutural em vertebrados, matriz extracelular da pele e tecido conectivo. Glicoconjugados 1. Proteoglicanos: macromoléculas da superfície celular ou da matriz extracelular, compostas por glicosaminoglicanos sulfatados unidos a uma proteína. 2. Glicoproteínas: proteínas unidas covalentemente a um ou mais oligossacarídeos. 3. Glicolipídeos: componentes da membrana plasmática cuja porção hidrofílica é um oligossacarídeo. Funções dos Glicoconjugados 1. Armazenadores de energia: amido, glicogênio, dextranos. 2. Componente estrutural: celulose, quitina, peptideoglicanos. 3. Transportadores de informação: polissacarídeos e oligossacarídeos. 4. Regulação da glicemia: insulina e glucagon. Regulação da Glicemia 1. Insulina: estimula a entrada da glicose nas células e no fígado (armazena como glicogênio). 2. Glucagon: age no fígado, estimulando-o a "quebrar" o glicogênio → recompõe glicemia sanguinea. 3. Hipoglicemia: sensação de fraqueza, tontura, desmaios quando o organismo fica muitas horas sem se alimentar. Diabetes Mellitus 1. Definição: doença metabólica em que se verificam níveis elevados de glicose no sangue durante um longo intervalo de tempo. 2. Tipos: - DM tipo 1: falta de produção ou produção insuficiente de insulina pelo pâncreas. - DM tipo 2: resistência à insulina → condição ondeas células do corpo não respondem à insulina de forma adequada. SLIDE – 4 - DEGRADAÇÃO DOS CARBOIDRATOS ESTRUTURAIS DEGRADAÇÃO DOS CARBOIDRATOS ESTRUTURAIS O trato digestivo de bovinos ocupa 3/4 da cavidade abdominal, preenchendo praticamente quase todo lado esquerdo e se estendendo para o lado direito. -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. RÚMEN -câmara de fermentação estável (Temperatura, pH, equilíbrio iônico) -fornece substratos à microbiota (nutrientes do alimento recém ingeridos e água) - Remoção dos subprodutos da fermentação (AGV, células microbianas, resíduos não digeridos). *O epitélio estratificado do rumen geralmente não se caracteriza por uma boa absorção. Contudo, é capaz de absorber eficientemente AGV, ácido láctico, eletrólitos e agua. *A superfície do epitélio é ampliada pela 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 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 Funções dos Microorganismos Ruminais - Transformam fontes de nitrogênio não protéico 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 Ambiente Ruminal - PROVA - Temperatura: 39 °C - pH: 5,5 a 7,0 - Umidade - Ausência de O2 (anaerobiose - Motilidade - Presença de microrganismo - Disponibilidade de substrato - Retirada dos produtos (AGVs e resíduos metabólicos) População Microbiana Ruminal - Bactérias (109 a 1010 células/ml; 60-90% biomassa) - Protozoários (106 células/ml; 10-50% biomassa) - Fungos (104 zoósporos/ml; < 8% biomassa) Tipos de Bactérias Ruminais 1. Fermentadoras de carboidratos estruturais: associam-se às fibras, degradam a parede celular dos vegetais. 2. Fermentadoras de carboidratos não-estruturais: associam-se às partículas de grãos de cereais ou grânulos de amido. 3. Proteolíticas: degradam proteínas. 4. Metanogênicas: produzem CH4 a partir de CO2 e H2. 5. Lácticas: crescem em condições de baixo pH. 6. Pectinolíticas: fermentam pectina. 7. Lipolíticas: hidrolisam triglicerídeos em glicerol e ácidos graxos. 8. Ureolíticas: hidrolisam uréia liberando amônia no rúmen. Eventos nutricionais importantes do rúmen - PROVA 1) Produção de Ac. Lático 2) Produção de AGVs 3) Produção de proteínas microbianas 4) Biohidrogenação dos AGIs em AGS Padrões de Motilidade Rumino-Reticular 1. Contrações primárias ou de mistura: misturam o conteúdo ruminal. 2. Contrações secundárias ou de eructação: ajudam a eliminar gases do rúmen. Fatores que Influenciam a Motilidade Rumino-Reticular 1. Densidade relativa: partículas mais densas têm uma maior velocidade de passagem. 2. Tamanho das partículas: partículas menores têm uma maior velocidade de passagem. 3. Motilidade rumino-reticular: determina o ritmo com que os materiais se movimentam pelo trato digestório. Função do Retículo 1. Separação de partículas: por tamanho e densidade. 2. Ruminação: o formato de favos de mel do retículo é adaptado para a ruminação. Abomaso 1. Hidrólise ácida: promove a digestão ácida. 2. Constituição: regiões esofágica, cárdia, fúndica e pilórica. 3. Mucosa: retorcida em dobras. 4. Secreções: HCl, pepsinogênio e quimiosinogênio. Ruminação 1. Definição: ato de remastigar o bolo alimentar. 2. Mastigação: dividida em duas etapas: mastigação inicial e ruminação. 3. Objetivo: melhorar o ataque microbiano às partículas da dieta. Representação esquemática dos processos metabólicos no rúmen. Classificação dos nutrientes presentes nos alimentos. CARBOIDRATOS DA DIETA Carboidratos Celulares • Ácidos orgânicos • Monossacarídios e oligossacarídios • Polímeros de natureza amilácea • Frutanos (polímeros de frutose) - Inulina Produção de Ácido Lático • Prejudica o equilíbrio de pH do ambiente ruminal • Dependente da quantidade de amido ingerido e uso de tamponantes artificiais • Principal efeito: acidificação do rúmen, modificando o perfil de microrganismos presentes e prejudicando a degradação dos nutrientes da dieta. Carboidratos Estruturais • Substâncias pécticas (polímeros de ác. galacturônico, arabinose e galactose) • Galactanos • Β-Glicanos • Hemicelulose • Celulose Destino dos AGVs - PROVA ° Acetato / Ac. Acético: -Principal AGV circulante (90-100%); -Utilizado diretamente pelas células do ruminante (convertido em Acetil-CoA) = energia corporal (muscular); -Destinado à produção de gordura (corporal e do leite) pelos adipócitos (pouco usado pelo fígado) ° Butirato / Ac. Butírico: -Principal fonte de energia da parede do rúmen; -Metabolização lipogênica (ß-oxidação); -Intensa interconversão a acetato (60-80% é convertido). ° Propionato / Ac. Propiônico: -Principal fonte de glicose do ruminante; -Metabolização pelo fígado (gliconeogênese); -Produzido a partir do amido (via lactato) ou a partir da fibra. Produção de Energia • Rendimento de ATP de uma molécula de glicose metabolizada no intestino delgado e no rúmen • No rúmen, a produção de energia também ocorre a partir da presença da fibra Degradação Rumina e Síntese de Proteína Microbiana • A degradação rumina leva à metabolização dos nutrientes e produção de outros compostos • A síntese de proteína microbiana é importante para a nutrição de ruminantes • A proteína microbiana representa 45-55% da proteína metabolizável em vacas leiteiras e 55- 65% em bovinos de corte confinados Metabolismo de Lipídeos • Os lipídeos estão localizados principalmente nas folhas e sementes • A microbiota do rúmen não utiliza os ácidos graxos insaturados, promovendo a biohidrogenação • Os ácidos graxos saturados são incorporados nas membranas dos microrganismos para multiplicação celular Lipídeos nas Dietas de Ruminantes • Aumentar a concentração energética em situações de elevada produção • Reduzir o risco de acidose ruminal e a queda da gordura láctea • Modificar os ácidos graxos que possam ser absorvidos • Baratear o custo da dieta em determinadas circunstâncias.