Microbiologia do Rúmen

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Universidade Estadual do Oeste do Paraná – Unioeste 
Centro de Ciências Agrárias – C.C.A. 
Curso de Zootecnia 
Disciplina de Microbiologia 
 
Acadêmicos: Alexsandro Giacomini 
 Jéssica Gabi 
 Jéssica Zismann 
 Lucas Dall’Agnol 
 Mariana Larissa 
 
Microbiologia do Rúmen 
Marechal Cândido Rondon 
2014 1 
Introdução 
• As culturas de grãos e fibras possuem numa proporção de 5 
para 95%, nutrientes prontamente utilizáveis e resíduos. 
• Os animais poligástricos nascem não-ruminantes, e após 
aproximadamente um mês e meio, podem estar com o rúmen 
em funcionamento. 
 
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Rúmen 
• Apesar de uma vasta microbiota nos 
ruminantes, a única relação simbiótica é dos 
microrganismos no rúmen e o ruminante. 
• A diferença de velocidade de passagem dos 
alimentos pelo rúmen favorece a ação dos 
microrganismos sobre eles. 
– Os que estão na fase liquida, 6 a 9% MS – rápidos. 
– As grandes partículas, 14 a 18% MS – maior 
tempo. 
3 
• Ambiente do rúmen: 
– anaeróbio estrito (raras exceções); 
– temperatura constante favorável aos mesófilos; 
– pH entre 6 e 7. 
 
• As bactérias aderidas a parede do rúmen são em 
grande número anaeróbicas facultativas, com 
atividade ureolítica. 
• Quando o pH do rúmen é diminuído artificialmente 
pela adição de ácidos orgânicos, ocorre uma 
diminuição da digestão das fibras e do consumo da 
matéria seca. O que pode ser evitado com adição de 
bicarbonato de sódio. 
 
 
 
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• Bactérias celulolíticas: muito 
sensíveis ao pH ácido. 
• Bactérias amilolíticas: ácido 
tolerante. 
• As taxas de crescimento 
bacteriano ruminais diminuem 
com um decréscimo do pH. 
• Além do pH, endotoxinas 
também influenciam no estado 
geral do animal. 
 
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• A maior parte dos compostos nitrogenados 
ingeridos, é degradada pelos microrganismos do 
rúmen-reticulo, com o produto final - amônia. 
 
• A amônia por sua vez constitui a maior fonte de 
compostos nitrogenados para a síntese proteica 
microbiana. 
 
• “ 78% do nitrogênio das bactérias são derivados 
da amônia ruminal” PIGRIM at al. (1970). 
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Fluxo de Oxigênio no Rúmen 
• Grande quantidade de oxigênio penetra no rúmen 
através dos capilares da mucosa. Este oxigênio é tóxico 
para os microrganismos anaeróbicos estritos do rúmen. 
• Protozoários contribuem no controle do fluxo de 
oxigênio ruminal. 
• O consumo de oxigênio pela microbiota é de 4,4 
µmoles de oxigênio por minuto e por mililitro cúbico. 
• As espécies aerotolerantes removem o oxigênio do 
meio protegendo os microrganismos mais sensíveis. 
7 
Bactérias do Rúmen 
• As bactérias do rúmen degradam a celulose. 
• A celulose é um dos materiais orgânicos mais 
abundante na natureza e pode ser convertida 
em carboidratos solúveis. 
 
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Onze grupos de microrganismos podem ser 
encontrados no rúmen, classificados em função dos 
principais substratos que fermentam, a saber: 
 
1. Celulolíticas 
 
 
 
 
 
 
2. Hemicelulolíticas 
Ruminococcus albus Bacteroides ruminicola 9 
3. Pectinolíticas 
 
 
 
 
 
4. Amilolíticas 
 
 
 
 
 
5. Ureolíticas 
 
 
 
 
 
6. Metanogênicas 
 
Treponema 
Bacteroides amylophilus 
Selenomonas sp. 
Methanobacterium thermoautotrophicum 10 
7. Sacarolíticas: Treponema bryantii, Lactobacillus 
vitulinus, Lactiobacilos ruminus. 
8. Acetolíticas: Megasphaera elsdenii, Selenomonas 
ruminatium. 
9. Proteolíticas: Bacteroides amylophilus, 
Bacteroides ruminicola, Butyrivibrio fibrisolvens, 
Streptococcus boys. 
10. Amoniagênicas: Bacteroides ruminicola, 
Megasphera elsdenii, Selenomonas ruminatium. 
11. Lipolíticas: Anaerovibrio lipolytica, 
Butyrivibrio fibrisolvens, Treponema bryantii, 
Eubacterium sp., Fusocillus sp., Micrococcus sp. 
 
11 
• A fibra das plantas forrageiras e de palhadas é 
constituída por 40% de celulose, 35 a 48% de 
hemicelulose, pequenas quantidades de pectina 
e de lignina (variável). 
 
• A resistência da parede celular das plantas para 
degradação no rúmen, se relaciona com os 
diferentes tipos e quantidades de pontes de 
ligações cruzadas. 
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• Fibrobacter succinogenes - bactéria 
ruminal, com habilidade para degradar 
extensivamente a parede celular de 
plantas e várias formas de celulose 
cristalina. 
• A degradação da celulose cristalina é um 
processo complexo que requer a 
participação de pelo menos três enzimas 
com atividade celulítica. 
• Uma alimentação rica em grãos aumenta 
a densidade energética da dieta, mas 
interfere negativamente na digestão do 
material fibroso das plantas. 
 
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• Estimulantes salivares influenciam na diluição 
do conteúdo ruminal e no crescimento de 
microrganismos neste local. 
 
• A metanogênese é realizada por 
 arueebactérias metanogênicas 
 que habitam o trato digestivo. 
 
• As metanogênicas produzem a maior parte do 
metano formado nestes ecossistemas, através 
da utilização do H2 para reduzir CO2 a metano. 
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• A concentração do gás metano esta em função 
da produção de H2 pela microbiota não-
metanogênica presente no rúmen. 
• O metano sai do rúmen e é eliminado pela 
respiração dos ruminantes. 
 
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• O excesso de H2 proveniente da degradação de 
carboidratos inibe a continuidade do processo. 
• Isso indica que a digestão poderia estar 
prejudicada se no houvesse no interior do 
rúmen bactérias capazes de utilizar H2 e CO2 
produzidos em grande quantidade pelos 
Ruminococcus e Selenomonas. 
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Fase não-ruminante e transição para 
fase ruminante 
• O animal recém-nascido entra em contato com 
bactérias desde o seu nascimento. A origem das 
bactérias presentes nos seus intestinos podem ser: 
saliva da fêmea mãe, úbere e o leite, entre outros. 
• Os microrganismos aeróbios podem estar 
presentes em grande número no interior do 
rúmen, até 9 semanas de idade. 
• Animais que recebem uma dieta com alimentos 
fibrosos podem apresentar atividade celulíticas já 
na 4° a 6° semanas. 
 
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• Os grupos predominantes de bactérias no desenvolvimento 
do ruminante: 
– Nas três primeiras semanas de vida são típicas de animais 
jovens. 
– Na 6° semana encontram-se grupos de bactérias típicas de 
animais adultos. 
– A partir da 9° a 13° semanas as bactérias ruminais refletem a 
microbiota de um animal adulto. 
• No caso de ovinos, na 1ª semana já estão presentes: 
Streptococcus bovis, Bacteroides fragilis e Clostridium spp. 
 
• Os protozoários estabelecem-se nos animais após o primeiro 
contato com a saliva. 
• O ar aparece com outro veiculo de partículas contendo 
protozoários – então estes já estão presentes nas primeiras 
semanas de vida do animal. 
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Fase Ruminante 
• O aumento de compostos energéticos na 
ração de ruminantes, provenientes do 
fornecimento de grãos de cereais, melhora 
a performance destes animais. 
• Para manter o pH do rúmen constante, o 
que favorece a digestão das fibras pelo 
aumento do numero das bactérias 
celulolíticas, sugere o uso de solução 
tampão com sais inorgânicos. 
• A adição de culturas fúngicas pode 
aumentar em até 2 Kg/dia a produção de 
leite e aumentar a ingestão de matéria 
seca em até 12%. 
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Fungos do Rúmen 
• A grande maioria dos fungos é aeróbio, porém bolores 
anaeróbios também foram descritos no rúmen. 
• Os fungos anaeróbios estritos no rúmen representam 8% da 
biomassa microbiana nos animais que recebem dieta rica em 
fibras. 
• Os fungos anaeróbios do rúmen solubilizam a paredecelular das 
plantas. As celulases funcionam como um complexo enzimático, 
e as enzimas celulolíticas do rúmen requerem mais estudos. 
• Na degradação da celulose cristalina estão envolvidas 3 
enzimas: Endoglucanase, Exoglucanase e β-Glicosidase. A 
completa hidrolise da celulose é resultado sinérgico destas 3 
enzimas. 
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• O Neocallimastix frontalis é um 
fungo anaeróbio estrito 
encontrado no interior do rúmen, 
apresenta ciclo de vida alternado. 
• Esse fungo produz enzimas 
responsáveis pela degradação da 
planta, como: celulase, β-
glicosidase, xilanase, α-amilase. 
• Sua temperatura de crescimento 
de 37 a 39ºC e o pH entre 6 e 6,9, 
sendo que o ciclo de vida demora 
entre 24 e 32 h. 
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Protozoários do Rúmen 
• Os protozoários do rúmen foram os primeiros 
microrganismos a serem descritos neste nicho. Eles são 
maiores que as bactérias. 
• Representam 2% do peso do conteúdo ruminal, 40% do N 
total e 60% do produto final da fermentação. 
• Os protozoários flagelados somente aumentam em 
número de modo significativo quando os ciliados são 
removidos. 
• A maioria dos protozoários do rúmen são ciliados. Os 
ciliados pertencem a família Ophryoscolecidae e 
Isotrichidae. Os ciliados são principalmente de dois tipos: 
– Holotríqueos. 
– Entodinomorfos. 
 
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Ciliados: Holotríqueos e Entodinomorfos 
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• O papel dos protozoários no rúmen é bastante 
controverso. 
– Eles possuem uma atividade marcante do ponto de vista 
fermentativo. 
– Os ruminantes não precisam dos protozoários, uma vez que 
seu desenvolvimento não se altera em animais desfaunados. 
• Os protozoários tem tempo de retenção maior no 
rúmen quando comparados com as bactérias. Os 
protozoários ingerem as bactérias, transformando 
proteína bacteriana em proteína de protozoário. 
 
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• Uma dieta rica em material fibroso provoca uma diminuição 
no número de protozoários ruminais, enquanto uma dieta 
rica em açúcares favorece seu aumento. 
 
• Existe uma relação inversa entre o número de protozoários e 
bactérias na fase liquida ruminal. 
 
• O papel dos protozoários na fermentação parece ser 
semelhantes ao das bactérias: 
– Fermentar o material vegetal, reduzindo a pequenas cadeias 
ácidas. 
– Reproduzir-se. 
 
• A fermentação produz energia disponível para o animal, na 
passagem das células dos microrganismos para fora do 
rúmen. Os protozoários aparecem principalmente como 
produtores de acetato e butirato com traços de proprionato. 
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Micoplasmas do Rúmen 
• Anaeroplasma bactoclasticum e A. 
absctoclasticum são micoplasmas aeróbios 
estritos isolados de ruminantes, e apesar de 
exercerem uma atividade bacteriolítica sua 
função no rúmen, não está completamente 
esclarecida. 
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Bacteriófagos 
• São vírus bacterianos, que também foram 
isolados no interior do rúmen de bovinos e 
ovinos. Sua função e o significado de sua 
presença ainda não foram estudados. 
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Variação do número de espécies de 
microrganismos no rúmen 
• A mudança da microbiota, tanto qualitativo como 
quantitativo, pode ocorrer tanto em função de idade como 
da qualidade do material ingerido. 
• Os microrganismos presentes no 
interior do rúmen das diferentes 
espécies de ruminantes variam 
pouco, mesmo levando em conta o 
fator geográfico. 
 Exemplo que mostra a diferença: a 
intoxicação dos ruminantes que 
ingerem Leucaena leucocephala na 
Austrália; o mesmo não ocorre no 
Havai. 
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Aditivos 
• O PH ótimo do rúmen esta entre 6,2 e 6,5. 
Neste valor de pH ocorre uma melhor digestão 
ruminal do alimento e otimiza a síntese 
protéica. 
• Para manter o valor do PH , uma série de 
aditivos na ração podem ser utilizados. 
– Exemplo: Bicarbonato de sódio. 
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Nitrogênio 
• No rúmen, a amônia é o maior produto final da 
digestão do N proteico e não-proteico da dieta. A 
amônia pode então ser ressintetizada em proteína 
microbiana. 
• Muitas bactérias do rúmen preferem utilizar o N-
amoniacal. 
• Entre 20 e 40% da proteína microbiana é derivada 
de outras fontes que não amônia. 
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