Tópico 5 - Metabolismo de proteínas

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ZOO 613
Professor Jalison Lopes
Zootecnista-DSc
Metabolismo de proteínas
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� Fornecem os aminoácidos (AA) necessários para a manutenção das
funções vitais, reprodução, crescimento e lactação.
� Representam de 15 a 20% do corpo (metade na massa muscular).
� Processo de quebra das proteínas em AA ou pequenos peptídeos é
denominado de proteólise.
� Bactérias são consideradas os principais microrganismos
proteolíticos do rúmen.
Proteínas na nutrição de 
ruminantes
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� Ruminantes possuem a habilidade de sintetizar AA e proteínas
usando nitrogênio não protéico (NNP)
� Habilidade relacionada com a presença de microorganismos no rúmen.
� Possibilita usar várias fontes de N.
� Não-ruminantes precisam de AA pré-formados na sua dieta.
� Ruminantes possuem um mecanismo que possibilita a reutilização
do N
� Não ocorre em não-ruminantes.
Proteínas na nutrição de 
ruminantes
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Metas da nutrição protéica
� Garantir quantidades adequadas de proteína degradável no rúmen
(PDR) para obter máximo crescimento microbiano (objetivo
principal).
� � Fluxo de proteína microbiana para o intestino delgado (ID)
� � Suprimento de energia para animal (através do � AGVs)
� Obter a produtividade animal desejada com o mínimo de PB
dietética.
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Proteína Bruta
� A Proteína bruta (PB) dos alimentos contém N na forma
protéica e N na forma não protéica (NNP)
� PB = N x 6,25 (proteínas contém 16% de N em média)
� N na forma protéica ou Proteína verdadeira:
aminoácidos unidos através de ligações peptídicas
� NNP: AA livres, peptídeos, ácidos nucléicos, amidas,
aminas, amônia, nitrato, nitrito
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Proteína Bruta
� PB de gramíneas e leguminosas apresenta uma grande quantidade
de NNP
� NNP aumenta em forragens conservadas devido a proteólise:
� NNP = 10-15% em material fresco
� NNP = 15-25% em material fenado
� NNP = 30-65% no material ensilado
� Alimentos concentrados NNP≤ 12%
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Metabolismo da Proteína
� A PB é composta por uma fração degradável no rúmen (PDR) e
uma fração não degradável no rúmen (PNDR).
� Fração PDR da PB é quebrada por microrganismos ruminais
(principalmente bactérias).
� Ocorre a liberação de peptídeos, AA e amônia no rúmen.
� Estes compostos são utilizados para síntese de proteína
microbiana.
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PB ingerida 
(dietética)
NP
PNDR
NNP
AA
Peptídeos
Amônia
Célula 
bacteriana
ID
“Rúmen”
PDR
Ação enzimática 
bacteriana 
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Eventos que ocorrem dentro da célula bacteriana
A) Degradação dos peptídeos a AA livres
B) Incorporação de AA na proteína microbiana
C) Deaminação de AA a amônia e ácidos graxos de cadeia ramificada
(AGCR) para obtenção de energia
D) Utilização da amônia e AGCR para síntese de novos AA (principal forma 
de síntese de proteína bacteriana)
E) Difusão da amônia não utilizada para fora da célula
Metabolismo da Proteína
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� 80 % das bactérias podem utilizar amônia como única fonte de N
para crescer
� A População microbiana como um todo não exige fornecimento de AA
– Alimentação cruzada entre bactérias atende exigência
� Entretanto tem-se observado aumento no crescimento ou na eficiência
de síntese de proteína microbiana quando peptídeos e AA substituem
amônia e uréia como fonte de N
Metabolismo da Proteína
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“Mecanismo de ação de protozoários é diferente das bactérias”
� Bactérias: formam um complexo com as partículas dos alimentos
� Protozoários: ingerem as partículas (bactérias, fungos e pequenas
partículas de alimentos) que são digeridas e fornecem AA.
� Bactérias são suas principais fontes de proteína.
� Não são capazes de sintetizar AA a partir de amônia.
� Liberam grandes quantidades de peptídeos, AA e peptidases no fluido ruminal
(processos secretórios, autólise e morte).
� Contribuição de fungos para degradação de proteínas é considerada
insignificante (� população).
Metabolismo da Proteína
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Metabolismo da Proteína
� Proteína metabolizável (PM): proteína digestível pós-
ruminalmente, com seus componentes (AA) absorvidos pelo
intestino delgado.
� As fontes de proteína metabolizável para o ruminante são:
1º Proteína microbiana (principal)
2º PNDR (escape ou “by-pass”)
3º Proteína endógena (enzimas digestivas, células intestinais, 
etc...) 
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Metabolismo da Proteína
Proteína microbiana (Pmic)
� Sintetizada no rúmen como resultado da fermentação de carboidratos
na presença de PDR.
� Melhor fonte protéica disponível para a síntese de proteína no leite e
no tecido animal
� Perfil de AA mais próximo do ideal.
� Excelente perfil de lisina e metionina (AAE mais limitantes)
� � digestibilidade intestinal
� Pmic que chega ao intestino é basicamente de origem bacteriana (≥
90%)
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Presença de Proteína microbiana na PM em diferentes 
situações produtivas 
Metabolismo da Proteína
Situação produtiva % Pmic na PM
Vacas leiteiras de alta produção 45% a 55%
Bovinos confinados 55% a 65%
Bovinos a pasto 65%
Fonte: Santos (2006)
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Metabolismo da Proteína
Otimização da síntese de Pmic 
� Representa uso eficiente da PDR
� � perda de amônia ruminal
� � excreção de uréia
� � necessidade de PNDR na ração
� � fluxo de proteína metabolizável com melhor perfil de AAE para o
intestino.
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Metabolismo da Proteína
Otimização da síntese de Pmic
� � da quantidade de matéria orgânica fermentada no rúmen � � Produção
microbiana total no rúmen.
120 g de PDR/Kg de NDT (condições tropicais) 
� Microrganismos celulolíticos (fermentam CF) crescem mais lentamente e usam
amônia para sintetizar proteína microbiana.
� Microrganismos amilolíticos e pectinolíticos (fermentam CNF) crescem mais
rapidamente e usam, amônia, peptídeos e aminoácidos para sintetizar
proteína microbiana.
� Nível ótimo de amônia no rúmen para crescimento microbiano: 5 mg N-NH3/dL
de líquido ruminal é controverso.
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Metabolismo da Proteína
PNDR
� Fração da proteína dietética que escapa à degradação ruminal .
� Enquanto PDR supre exigências nutricionais dos microrganismos a
PNDR supre exigência nutricional do animal
� PNDR supre a deficiência quantitativa de alguns aminoácidos
essenciais (AAE) na proteína microbiana produzida no rúmen.
� Normalmente só se usa a PNDR para vacas de � produção (fontes são
caras).
� Pmic supre produção de até 4500 kg de leite por lactação.
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Metabolismo da Proteína
Santos (2006)
Fontes ricas em 
PDR
Fontes ricas em 
PNDR
Fontes 
Intermediárias
Grãos de soja
Farelo de soja
Farelo de amendoim
Farelo de girassol
Farelo de canola
Farelo de glúten-21 
(refinasil ou promil)
Farelo de glúten-60 
(protenose ou 
glutenose)
Resíduo de cervejaria
Farelo de soja tratado a 
���� temperatura ou 
quimicamente
Farelo de soja expeller
Grãos de soja tostados
Farinhas de peixe, carne 
e ossos, sangue e pena* 
Farelo de Algodão
* Proibidas atualmente devido a “doença da vaca louca”
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Metabolismo da Proteína
Teor de proteína bruta (PB), de proteína não degradável no rúmen
(PND), digestibilidade intestinal da PND (D) e concentração de
metionina, lisina e fenilalanina em alguns alimentos protéicos.
Pereira (2004)
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Metabolismo da Proteína
Proteção da proteína contra fermentação ruminal:
� Desejável quando a proteína dietética é de alta qualidade
� Formas de proteção:
� Uso de fonte naturalmente protegida (ex. PNDR da uréia é 0%,
farelo de soja 40% e milho 60%)
� Tostagem
� Tratamento com taninos
� Tratamento com formaldeído
� Uso de AA protegidos
� Uso de Ionóforos
� � concentrados na dieta (� Tx passagem e � pH ruminal)
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Origem da amônia presente
norúmen:
� Degradação da proteína 
verdadeira
� Degradação de NNP (uréia)
� Degradação das células 
microbianas mortas no rúmen
� N reciclado para o rúmen na 
forma de uréia (ciclo da uréia)
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Ciclo da uréia
� A amônia que não é utilizada pelos microorganismos e que não passa
para o omaso é absorvida pela parede ruminal e transportada para o
fígado.
� O fígado converte a amônia em uréia, a qual vai para a corrente
sanguínea (a amônia no plasma é tóxica para o ruminante) .
� Conversão da amônia em uréia custa 12 Kcal/g de N
� A uréia no sangue pode seguir as seguintes vias:
1) Retornar ao rúmen pela saliva ou mesmo pela parede ruminal
(mecanismo permite ao ruminante sobreviver em dieta com �
proteína)
2) Ser excretada na urina pelos rins.
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Ciclo da uréia
� Devido a alta atividade da urease, estima-se que a taxa de hidrólise
ruminal da uréia seja 4x superior à capacidade de utilização da NH3.
� A urease apresenta atividade máxima a 39ºC e melhor atividade na
faixa de pH de 7,0 a 9,0 (ótimo = 8,5)
� Urease é inativa em pH < 3,5 e pH > 9,5.
� A amônia é absorvida através da parede ruminal na sua forma não
ionizada (NH3)
� Na forma ionizada (NH4
+), a amônia não é absorvida
� � do pH favorece ionização da amônia � � absorção
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Ciclo da uréia
� Quando em altas concentrações a amônia é tóxica para o ruminante
� Indicações clínicas de intoxicação por amônia
�> 100 mg/dl de líquido ruminal
� pH ruminal > 8
�> 2 mg/dl de plasma sanguíneo
� Condições normais de criação intoxicação só acontece quando
quantidades elevadas de NNP (uréia) são ingeridas em curto espaço de
tempo.
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NIDN e NIDA
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� As frações de nitrogênio insolúvel em detergente neutro (NIDN) e ácido (NIDA)
correspondem as porções protéicas de grande interesse nutricional
� NIDA representa quanto do N está indisponível para o animal
� Suplementação protéica na época das águas para animais mantidos no pasto
pode ser justificada pelo fato de 30-40% do N das forrageiras tropicais estar
presente na forma de NIDA.
Reis (2007)
Importância do“Sincronismo” no fornecimento 
de proteína e energia
Eficiência da utilização de amônia pelos 
microrganismos para síntese protéica 
depende principalmente da 
disponibilidade de energia no rúmen 
(Matéria orgânica fermentável). 
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Influência do fornecimento de N sobre a quantidade de amônia no rúmen e
uréia no sangue nas horas após a alimentação em dietas não balanceadas
Van Soest (1994)
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Taxa de degradação da proteína > taxa de fermentação de
carboidratos, consequência:
� Perda de N na forma de amônia.
� Risco de intoxicação e morte causada por excesso de amônia.
� Gasto de energia para converter a amônia em uréia
� � fertilidade de machos e fêmeas (uréia no sangue > 20 mg/dL e
no leite > 19 mg/dL indicam possíveis problemas reprodutivos )
� � resposta imunológica
Taxa de degradação da proteína < taxa de fermentação de
carboidratos, consequência:
� � produção de proteína microbiana
� � digestibilidade da dieta seguida de � do consumo
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Efeito da suplementação de proteína na digestibilidade da
forragem (Van Soest, 1994) 29
Relação do consumo animal em função do conteúdo de proteína
bruta de forragens tropicais (Van Soest, 1994)
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Aminoácidos da 
corrente 
sanguínea
Proteína 
verdadeira: 
caseína, 
lactoglobulina, 
lactoalbunina
Fermentação 
ruminal Síntese 
de proteína 
microbiana (PDR)
Nitrogênio Uréico 
no Leite (NUL)
Proteína não 
degradada no 
rúmen (PNDR)Uréia da corrente 
sanguínea
Uréia 
sintetizada no 
fígado
Fermentação 
ruminal NH3 não 
utilizado pela 
microbiota
Origem da proteína no leite
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Manipulação do teor de proteína 
no leite
� ���� ingestão de energia através de fontes de CNF → ����
produção e % de proteína no leite (principal responsável).
� � Produção de propionato - � síntese de PM (chega mais aas na GM)
� AAs originados da PM deixam de ser usados como fonte de energia e
são usados para síntese protéica na GM.
� Bactérias produtoras de propionato possuem perfil de aas mais
adequado à síntese da proteína do leite.
� Variação pode ser de até 0,6 unidades percentuais
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Manipulação do teor de proteína 
no leite
� Quando as exigências são atendidas, o teor de PB da dieta
tem pouca influência no teor de proteína do leite!
� Dietas com PB adequada (≥ 15 % na MS) resposta à suplementação
protéica, irá depender de fornecimento de aas específicos
(manipulação dificultada devido a fermentação ruminal).
� Toda estratégia que permita otimizar a produção de proteína
microbiana, potencialmente irá corrigir ou melhorar seu teor no leite.
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Fim...
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