Aula 2 O rúmen e seus micróbios

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Rúmen: caracterização e 
microbiota 
EE 
gordura 
CNE 
grãos e sub-
produtos 
Minerais & 
Vitaminas 
FORRAGENS 
Uréia Grãos 
Minerais & 
Vitaminas 
Proteína Gordura 
Aditivos 
Alimentação do Ruminante 
• Ruminante = potencial para transformar 
capim em produtos de alto valor 
nutricional (carne & leite). 
 
COMO UMA VACA CONSEGUE 
DIGERIR CAPIM???? 
30.000.000.000.000.000 
microrganismos 
Teixeira, 2001 
Rúmen - Retículo 
SIMBIOSE MUTUALISTICA 
MICRORGANISMOS ANIMAL RUMINANTE 
CONTRATO ENTRE AS PARTES: 
Microrganismos X Ruminante 
Fornecer energia 
Fornecer proteína 
Inativar compostos tóxicos 
Fornecer ambiente 
de crescimento 
e comida 
COMO ????? 
2 a 3 Kg/dia passam para o ID 
Relembrando ... 
Rúmen - Retículo 
• Temperatura = 38 a 42º C 
• Redox = - 250 a - 450 mV 
• pH = 5,5 a 7,0 
• Fluxo lento e constante de ingesta 
• Umidade (MS = 10 a 18%) 
• Remoção constante de produtos 
• Gases (CO2, CH4, N2, H2, O2) 
• AGLANDULAR 
= 
Crescimento microbiano 
Fase LAG ou colonização* 
Fase LOG ou exponencial 
Fase estacionária 
Declínio 
T 
Aonde estão os microrganismos 
??? 
Gas 
Fase sólida 1 
Fase líquida 
 + 
 sólida 2 
• Parede do rúmen 
• Líquido ruminal (25%) 
• Aderidas a fração sólida (75%) 
• MISTURAR digesta + microrganismos 
 
• Mover digesta pelo orifício retículo-omasal 
 
• Contato dos produtos com as papilas 
 
• Possibilita a eructação 
 
Movimentação do Rúmen 
Ovinos: 1 a 2 mm 
Bovinos: 2 a 4 mm 
– 60 a 80 % CO2 
– 20 a 40 % CH4 
 
• Bovinos: 25 L/h 
• Ovinos: 2,5 L/h 
 
Ecossistema do rúmen 
 
–BACTÉRIAS (1010-1011 células/mL) 
 
– PROTOZOÁRIOS (104-106/mL) 
 
– FUNGOS (103-105 zoósporo/mL) 
 
(Kamra, 2005) 
Protozoários 
Fungos 
Bactérias 
Microrganismos ruminais: muitos ou poucos no mundo ??? 
Fungos Vírus Humanos na 
Terra 
 
Micoplasma Protistas 
Bactérias 
• Classificação: utilização de substratos ou 
características fermentativas 
 
Bactérias 
• Procariontes: 
– unicelulares 
– não possuem núcleo organizado 
– Não possuem DNA em cromossomos 
 
• Tamanho: de 0,5 a 5 μm 
 
“Crescimento” bacteriano 
BACTÉRIAS 
• Bactérias: 
– > 400 espécies diferentes (22 gêneros) 
• 63 espécies identificadas 
• 20 espécies em > proporção (107/g) 
– Atividade metabólica MUITO intensa (<30 min) 
– Principais responsáveis pela fermentação 
– Aderidas ao rúmen ou livres 
– Colonização do substrato após 1-2 min da 
entrada do alimento no rúmen 
– Predomínio de espécie de acordo com a dieta 
 
Classificação das Bactérias Ruminais 
Celulolíticas 
Hemicelulolíticas 
Amilolíticas 
Utilizadores de 
Açúcares Simples 
Utilizam 
Ácidos 
Proteolíticas 
Produtoras 
de Amônia 
Produtoras 
de Metano 
LIpolíticas 
BACTERIA 
MODELO DA DIGESTÃO DA PAREDE CELULAR 
Teixeira, 2005 
MODELO DA DIGESTÃO DA PAREDE CELULAR 
BACTERIA 
Teixeira, 2005 
MODELO DA DIGESTÃO DA PAREDE CELULAR 
BACTERIA 
Teixeira, 2005 
PROTEOLÍTICAS = utilizam aa como fonte de energia primária 
METANOGÊNICAS = retiram H do rúmen 
Hábito de crescimento de 
acordo com CHO fermentado: 
• Microrganismos que fermentam CELULOSE 
e HEMICELULOSE (carboidratos fibrosos), 
crescem lentamente e utilizam amônia para 
sintetizarem proteína 
 
RUSSELL et al. (1992) 
 
• Microrganismos que fermentam AÇÚCARES, 
AMIDO e PECTINA (carboidratos não 
fibrosos), crescem mais rapidamente e 
utilizam amônia, peptídeos e aminoácidos 
para sintetizarem proteína 
RUSSELL et al. (1992) 
 
Hábito de crescimento de 
acordo com CHO fermentado: 
Amilolíticas vs Celulolíticas 
• Fermentação RÁPIDA 
• AGV = Propionato 
• T = 0,25 a 4 h 
• A:P:B = 55:25:15 
• aa • Fermentação LENTA 
• AGV = Acetato + CH4 
• T = 18 h 
• pH = 6,2 a 6,8 
• A:P:B = 70:15:10 
• NNP 
Degradação ruminal de CHO 
Maximizar celulolíticas 
• > 1% N 
• Presença de CHO facilmente digestíveis 
• Minerais (8 a 15% S) 
• Proteína verdadeira 
Aderência 
• Bactéria se “gruda” à partícula de alimento 
– Contato bactéria - partícula 
– Adesão (glicocálix) 
– Reconhecimento da partícula (ligante) 
– Formação do biofilme 
 
• Aproximação de enzimas presentes na 
superfície externa da membrana das 
células bacterianas aos substratos 
Tempo de colonização 
Bactérias 
Partícula sendo degradada 
Processo de Digestão Bacteriana 
Manutenção Bacteriana 
• Primárias: 
– Amilolíticas 
– Celulolíticas 
 
• Secundárias: 
Composição das bactérias 
 proteína microbiana 
% da MS 
PB 62,5 
CHO 21,1 
EE 12,0 
Cinzas 4,4 
(Russel et al., 1992) 
PROTOZOÁRIOS DO RÚMEN 
Protozoários CILIADOS 
 
• Entodiniomorfos 
– Partículas insolúveis e suspensas 
– Dietas = forragens 
 
• Holotriquias 
– Partículas solúveis e grânulos de amido 
– Dietas = grãos/cereais 
“Faunados” 
Protozoários Ruminais 
• Não patogênicos 
 
• 10 a 100x maiores do que bactérias 
 
• Compõe 40 a 60% da biomassa microbiana 
 
• pH acima 6,5 (mto sensíveis a acidez) 
 
• Importantes mas NÃO ESSENCIAIS 
 
 
 
Protozoários 
• Utilizam Amido (estabillidade do pH) 
• São “proteínas” de alto valor biológico 
• Ajudam na digestão de celulose, amido, 
lipídios e proteínas 
• ↓ ácido lático (acidose) 
• ↓ susceptibilidade à diarreia e Cu 
 
• ↑ atividade proteolítica 
• ↑ atividade metanogênica 
• Predadores de bactérias 
 
Avaliação de Saúde Ruminal 
Animais à pasto recebendo suplementação múltipla (2007) 
Fungos 
• “NÃO ESSENCIAIS” 
 
• Função pouco estudada 
– estruturas foliares (cutina) 
– estrutura molecular (celulose cristalina) 
 
• Até 8% da biomassa ruminal 
 
↑ fibra dieta = ↑ fungos 
INCREMENTO NO CONSUMO VOLUNTÁRIO 
PELA INCORPORAÇÃO DE FUNGOS 
Consumo (g/d) Sem fungos Após inóculo
MO 628 877
FDA 264 373
Digestibilidade (%)
MO 50,3 57,3
FDA 46,5 55,0
Bactérias totais x 10
9 1,4 1,6
Protozoários x 10
5 3,0 4,8
(GORDON ET AL., 1993) 
Van Soest, 1994 
Atkin, 1986 
Principais produtos: acetato, lactato, 
succinato, CO2 e H2 
Convivência Harmônica ???????? 
Interações entre populações da 
microbiota ruminal 
• Predação 
– ↓ colonização = ↓ digestão da fibra 
– ↓ fluxo de N para ID 
 
• Competição 
– Propriedades quitinolíticas 
 
• Mutualismo 
 
• Antibiose 
– Produção de bactériocinas 
 
São microrganismos ruminais 
se ... 
1. Anaeróbico 
 
2. Isolado 10 x em 2 (ou mais) animais 
 
3. Isolado em 2 localidades geográficas ≠ 
 
4. Produzir subprodutos encontrados no 
rúmen 
É bom ser ruminante ??? 
VANTAGENS 
DESVANTAGENS 
Ruminante nasce ruminante?? 
Não há passagem de anticorpo através da 
placenta (exceção: primatas) 
 
 
“Contaminação” do 
recém nascido 
– Contato entre animais 
 
– Consumo de alimentos “contaminados” 
 
– Contaminação ambiental (fezes e aerossóis) 
 
Desenvolvimento dos Estômagos 
Desenvolvimento dos Estômagos 
Nascimento – 2 semanas 8 semanas 
Desenvolvimento dos Estômagos 
3 – 4 meses adulto 
Secreção no trato digestivo 
Dividi-se o desenvolvimento da 
digestão gástrica em 4 fases: 
 
1) Recém nascido (0 – 24 horas) 
 
2) Fase pré-ruminante (1 dia - 3 semanas) 
 
3) Fase de transição(3 - 8 semanas) 
 
4) Fase de pré-desmame e pós-desmame (> 8 semanas) 
 
Secreção no trato digestivo 
 
1) Fase de recém-nascido (0 a 24 horas) 
 
• Pré-estômagos são pequenos e não funcionam 
(39% do tamanho adulto) 
• Dieta = colostro 
 
• O pH alto no abomaso de neonato + carência de pepsina = 
conservação de proteínas 
 
• Ruminante recém nascido depende da absorção das 
imunoglobulinas do colostro para o fornecimento da 
imunidade passiva 
 
• Colostro = fator anti tripisina (intestino) 
Diagrama do estômago de bezerros ao nascer 
2) Fase pré-ruminante (1 dia a 3 semanas) 
 
 
►Alimento = leite + alimentos sólidos 
 
 
►O reflexo de sucção/leite = fechamento do 
sulco reticular 
 
 
► O ato de sugar + presença de leite no 
abomaso = enzimas proteolíticas, renina, 
quimiosina e HCl 
 
Secreção no trato digestivo 
Goteira esofágica 
• Goteira = “CALHA” 
GOTEIRA ESOFAGICA 
• Reflexo para contração de goteira se produz sempre que são 
ingeridos sais e proteínas do leite; 
Secreção no trato digestivo 
 
3) Fase transicional (3 a 8 semanas) 
 
• ↓ ingestão de leite 
 
• ↑ ingestão de alimentos fibrosos = secreção salivar e 
desenvolvimento rumino-reticular 
 
• Fermentação microbiana (fibra) = ↑ AGV = 
desenvolvimento das papilas rumino reticulares e 
folhas omasais 
 
• O pepsinogênio nas secreções abomasais 
 
Leite Leite e Grão Leite e Feno 
Desenvolvimento do Rumen com 
6 semanas de idade 
DESENVOLVIMENTO DESEJAVEL 
DE PAPILA RUMINAL (12 SEMANAS) 
Localização ruminal 
Inspeção do contorno 
abdominal 
Fonte: José R. Borges