aulas de NUTRIÇÃO DE RUMINANTES

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AULAS DE NUTRIÇÃO DE RUMINANTES:
Princípios gerais.
O Rúmen é uma câmara de fermentação estável (Temperatura, pressão osmótica, equilíbrio iônico) capaz de fornecer substratos à microbiota (nutrientes do alimento recém-ingeridos e água) e, ainda remover os subprodutos da fermentação (AGV, células microbianas, resíduos não digeridos).
ANATOMIA E FISIOLOGIA DO TRATO GASTRITESTINAL
PRÉ-ESTÔMAGO
Rúmen
Retículo
Omaso
ABOMASO (estômago verdadeiro)
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.
DESENVOLVIMENTO DOS PRÉ-ESTÔMAGOS
70-100 L
3-5 L
5-8 L
O trato digestivo de bovinos ocupa 3/4 da cavidade abdominal, preenchendo praticamente quase todo lado esquerdo e se extendendo para o lado direito.
O	epitelio
estratificado	do	rumen	geralmente	não	se
caracteriza por uma boa absorção. Contudo, é capaz de absorber eficientemente AGV, ácido láctico, eletrólitos e agua. A superficie do epitélio é muito extendida devido a 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 altamente 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
Transformam fontes de nitrogênio não protéico (ex. uréia) 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
Especificidade na degradação de carboidratos (fibrolíticas e amilolíticas)
Fontes de N: proteína verdadeira e nitrogênio não protéico
O formato de favos de mel do retículo é adaptado para a separação de partículas por tamanho e para ruminação. O retículo é uma
“estrada de passagem” onde as partículas que entram e saem do rúmen são selecionadas. Somente partículas de menor tamanho (<1–2 mm) e com alta densidade (> 1.2 g/ml) vão para o terceiro estômago.
As pregas (lâminas) do omaso prendem a ingesta promovendo compactação para desidratação da mesma antes da entrada no abomaso
Abomaso (promove a hidrólise ácida)
Constituído pelas regiões	esofágica, cárdia, fúndica, pilórica.
Mucosa é retorcida em dobras. Hcl
Pepsinogênio
Quimiosinogênio
Intestino	delgado:
o Células absortivas – Enterócitos Membranas celulares:
Apical (glicocálix e muco)
Basolateral
Células secretoras de muco –
Caliciformes
Células endócrinas
*Criptas de Lieberkum (Processo
mitótico)
* Turnover celular na mucosa intestinal – 90 – 120h
INTESTINO GROSSO
Câmara de fermentação
Compreendem:
Ceco
Colon
Células secretoras de muco - Células caliciformes
Nestes compartimentos ocorrem:
Fermentação dos alimentos
Absorção dos produtos da fermentação, água e eletrólitos
RUMINAÇÃO
Ato de remastigar o bolo alimentar
Mastigação é dividida em 2 etapas:
Mastigação inicial – É rápida. Sua função é conferir ao alimento tamanho que permita a deglutição.
Ruminação – Ocorre entre 0,5 a 1,5h após a ingestão do alimento.
AMBIENTE RUMINAL
Temperatura - 39 °C
pH - 5,5 a 7,0
Ausência de O2
Motilidade
Presença de microrganismo
DIETAS DE RUMINANTES
Fibrosos
Concentrados
Celulose etc
Amido etc
Bactéria Celulolítica (pH>6,2)
Bactéria amilolítica (pH>5,5)
CO2
Lactato
CO2
8H
8H
Bactéria metanogênica (pH>6,2)
AGV	CH4
CH4
Propiano- bactéria (pH>6,2)
AGV	Pr
Fonte: LEEK, (1993)
CARATCERÍSTICAS E PRODUÇÃO DE SALIVA
Glândulas salivares:
o Quantidade de saliva – Bovino: 60 – 180 L/dia
o pH da saliva – 8,2 – 8,4
Principais
Parótida (alvéolos c/ células serosas)
Submaxilar (alvéolos c/ células serosas e mucosas)
Sublingual (alvéolos c/ células serosas e mucosas)
Secundárias
Parietais (alvéolos c/ células serosas e mucosas)
MOTILIDADE DO TRATO GASTRINTESTINAL
Pré-estômagos:
o As paredes dos pré-estômagos são musculares e capazes de se movimentar.
Possuem ações sobre a ingesta (alimento):
Empurrar o alimento de um local para outros
Reter o alimento em um determinado local para a digestão e absorção
Quebrar fisicamente o alimento para misturá-lo a secreções digestivas
MOTILIDADE DO TRATO GASTRINTESTINAL
Padrões de motilidade ruminorreticular:
Contrações primárias ou de mistura
Contrações secundárias ou de eructação
Partículas pesadas e pequenas em tamanho têm uma alta velocidade de passagem (menor tempo de retenção no trato digestório) do que partículas mais leves.
Densidade relativa e a motilidade ruminorreticular determinam o rítmo (fluxo) com que	os materiais em forma de partículas se movimentam pelo TGI.
DIGESTÃO E ABSORÇÃO INTESTINAL DE CNE
3. N. absorvidos
α Dextrinas
Amido
Maltotriose
Maltose
Sacarose
Lactose
1. Fase luminal (lúmen		2. Fase membranosa intestinal)	B. em escova	Citoplasma
α-Amilase	α-Dextrinase
Glicose
+
Glicose
Maltase
Sacarase
Glicose
+
Frutose
Galactose
+
Glicose
Lactase
Glicose Frutose Galactose
Membrana da borda da escova
Adaptado de Dukes (1993)
ENZIMAS DA FASE LUMINAL DA DIGESTÃO DE PROTEÍNAS
Enzima
Ação
Fonte
Precursor
Ativador
Pepsina
Endopeptidase
Abomaso
Pepsinogênio
HCL,pepsina
Quimiosina(renina)
Endopeptidase
Abomaso
Quimiosinogênio
?
Tripsina
Endopeptidase
Pâncreas
Tripsinogênio
Enteroquinase,
tripsina
Quimiotripsina
Endopeptidase
Pâncreas
Quimiotripsinogênio
Tripsina
Elastase
Endopeptidase
Pâncreas
Pró-elastase
Tripsina
CarboxipeptidaseA
Exopeptidase
Pâncreas
Pró- carboxipeptidaseA
Tripsina
CarboxipeptidaseB
Exopeptidase
Pâncreas
Pró-carboxipeptidaseB
Tripsina
Adaptado de Cunninghan (1993).
VIAS DE TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR E OS MECANISMOS BÁSICOS DO TRANSPORTE (GUYTON, 2002).
DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNA
DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE LIPÍDIO
A digestão e absorção dos lipídios são divididos em 4 fases:
Emulsificação
Hidrólise
Formação de micelas
Absorção de micelas
FRACIONAMENTO DE ALIMENTOS
Os	alimentos	são	compostos	basicamente por seis grupos de nutrientes:
Água
Proteínas
Lipídeos
Carboidratos
Minerais
Vitaminas
FRACIONAMENTO DE ALIMENTOS
Os carboidratos presentes nas plantas podem- se dividir nos seguintes componentes:
Carboidratos pertencentes ao conteúdo celular:
Ácidos orgânicos
Monossacarídios e oligossacarídios
Polímeros de natureza amilácea
Frutanos (polímeros de frutose) – Inulina
Carboidratos estruturais ou pertencente à parede celular:
Substâncias pécticas (polímeros de ác. galacturônico, arabinose e galactose)
Galactanos
Β-Glicanos
Hemicelulose
Celulose
FRAÇÕES DA FORRAGEM USANDO O MÉTODO VAN
SOEST
Fração
Componentes
Disponibilidadenutricional
Conteúdocelular
Açúcares,amido e pectina
Carboidratossolúveis
Proteína enñp
Lipídeos
Outrossolúveis
Completa CompletaAlta
AltaAlta
Paredecelular (FDN eFDA)
HemiceluloseCelulose
Proteínadanificada pelocalor
Lignina
Sílica
Parcial Parcial
IndigestívelIndigestívelIndigestível
FRACIONAMENTO DE ALIMENTOS
FRACIONAMENTO DE ALIMENTOS
Extrato Não Nitrogenado
EÑN = 100 – PB – EE – FB – MM.
Sistema Detergente (FDN e FDA) (Van Soest)
FDN = MS – CC, ou seja:
FDN = Hemicelulose + Celulose + Lignina. Hemicelulose = FDN – FDA
FDA = Celulose + Lignina
	Segundo Mertens (1997, 2002 e b) FDNfe
COMPOSIÇÃO QUÍMICO-BROMATOLÓGICA DOS ALIMENTOS (Valadares
filho et. al . 2006)
Alimentos
MS
PB
FDA
FDN
MM
EE
Milho
87,6
9,1
4,1
14,0
1,5
4,1
Sorgo
87,9
9,5
6,3
14,2
1,8
3,0
Caroço dealgodão
90,6
22,6
35,8
46,0
4,7
18,9
Farelo desoja
88,6
48,8
9,9
14,6
6,3
1,7
Casca desoja
92,3
10,9
40,564,3
4,4
0,9
Bagaço de canainnatura
74,8
1,7
56,1
74,5
1,2
-
FRACIONAMENTO DE ALIMENTOS
CÁLCULO DA INGESTÃO DE MATÉRIA SECA
IMS (%) = 120/FDN
Exemplo:
IMS = 120/60 = 2,0%
Novilho de 400 kg de PV irá ingerir 8 kg de MS
FRACIONAMENTO DE ALIMENTOS
CÁLCULO DA DIGESTIBILIDADE
DMS (%) = 88,0 – (FDA x 0,779)
Exemplo:
DMS = 88,0 – (40 x 0,779) = 56,84%
DMS = 88,0 – (30 x 0,779) = 64,63%
FRACIONAMENTO DE ALIMENTOS
ABORDAGEM ADITIVA PARA A ESTIMATIVA DA DISPONIBILIDADE NUTRICIONAL
Principais limitações do uso do NDT:
Mede a energia em Kg e não em unidades energéticas
Não considera perda de energia por gases, incremento calórico, e o valor de energia da proteína
CONSUMO VOLUNTÁRIO
Introdução
é o peso em comida ingerido por um animal em um determinado período de tempo durante o qual ele tem acesso livre (apresentado em kg de MS/animal/dia, % do peso vivo e P0,75.
Consumo de matéria seca
Produção animal
Valor nutritivo da dieta
Resposta do animal
CONSUMO VOLUNTÁRIO
Mecanismos básicos que regulam o consumo em ruminantes:
Físicos
Químicos e metabólicos
Neuro-hormonais
Ingestão de água
MECANISMOS FÍSICOS DE REGULAÇÃO DE CONSUMO VOLUNTÁRIO
Fatores físicos:
Mecanorreceptores e receptores de tensão – Distensão é causada por volume e peso da digesta
Cinética da digestão
Digestibilidade dos alimentos
Taxa de passagem
Fluxo de partícula no RR
Tamanho e densidade da digesta da partícula
Motilidade do retículo-rúmen
Taxa de saída do abomaso
Processamento dos alimentos	Mastigação
Ruminação
MECANISMO FÍSICO DE REGULAÇÃO DE CONSUMO VOLUNTÁRIO
A máxima ingestão de MS ocorre quando a ingestão regulada pelos requerimentos energéticos (le) é igual à ingestão limitada pela repleção ruminal (lf).
Fonte: (Mertens, 1985, citado por Mertens, 1997).
MECANISMO FÍSICO DE REGULAÇÃO DE CONSUMO VOLUNTÁRIO
Predição de consumo para gado de corte zebuíno
CMS (k/d) =
-2,40011 + 0,02006 * PVM + 4,81946*GMD – 1,51758*GMD2
(Valadares filho et al. 2006)
CMS = -2,7878 + 0,08789 PV0,75 + 5,0487GMD – 1,6835GMD2 (Nelore) (BR-CORTE, 2010)
CMS = -2,6098 + 0,08844 PV0,75 + 4,4672GMD – 1,3579GMD2 (Mestiço) (BR-CORTE, 2010)
(NRC 1978) Vacas de 500 kg de peso vivo produzindo:
10 kg leite/dia consumo máximo de 2,3% do PV 20 kg leite/dia consumo máximo de 2,8% do PV 30 kg leite/dia consumo máximo de 3,4% do PV.
CONSUMO VOLUNTÁRIO DE MATÉRIA SECA VACAS LEITEIRAS
(NRC 1989) Fórmula de estimativa do consumo de matéria seca que
considera o PV e a % de NDT da dieta:
CMS (kg/d) = (PV x 5,4) / 500 x {1- (%NDT/100)}.
(NRC 2001) considera o peso vivo a produção de leite e a % gordura :
CMS (kg/d) = (-4,69) + (0,0142 x PV) + (0,356 x kg leite) + (1,72 x %gordura).
A % de FDN da dieta deve influenciar o consumo, segundo
Mertens 1983 o consumo voluntário de matéria seca em
%PV deve ser 120/%FDN da dieta.
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Requisitos para que espécies de microrganismos possam ser classificados como parte da microbiota ruminal:
Ser anaeróbio
Apresentar população mínima de 1000000 células/g de conteúdo ruminal fresco
Ter sido isolada pelo menos dez vezes em dois ou mais animais
Ter sido isolada em pelo menos duas diferentes localizações geográficas
Produzir subprodutos encontrados no rúmen
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Bactérias geralmente contêm: 50% de proteína
20% de RNA
3% DNA
9% de lipídeos
8% de carboidratos.
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Microbiota ruminal
Bactérias
População + diversa no rúmen
Nº de espécie Capacidade metabólica
Tamanho – 1 a 5 μm
célula/g de
Densidade de bactéria no rúmen – 1010 conteúdo ruminal.
Nº total de espécies ruminais – 400 já foram isoladas dos tratos digestórios dos diferentes animais
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Microbiota ruminal
Bactérias
	Mais de 20 espécies apresentam contagens superiores a 107 /g de conteúdo ruminal.
	Aspectos a serem considerados sobre a persistência da diversidade das bactérias no rúmen:
Elevada atividade metabólica das bactérias (algumas espécies geram em 30’ ou menos.
Diversidade de nutrientes ingerida pelo animal hospedeiro, em diferentes formas físicas.
Em milhões de anos de evolução, seleção de espécies adaptadas para o “máximo de rendimento bioquímico”.
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Bactérias fermentadoras de carboidratos estruturais (celulolíticas ou fibrolíticas):
Principais espécies celulolíticas:
Ruminococcus flavefaciens
Ruminococcus albus
Fibrobacter succinógenes
Principais produtos produzidos:
Acetato, propionato, butirato, succinato, formato, CO2 e H2. Também são liberados etanol e lactato.
Butyrivibrio fibisolvens – Fermenta tanto celulose quanto hemicelulose.
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Bactérias fermentadoras de carboidratos não- estruturais (amilolíticas e pectinolíticas)
O amido é fermentado ppte por espécies do gênero
Bacteroides.
Bacteróides amylophilus
Utiliza amido
Incapaz de utilizar glicose ou outros monossacarídeos
Streptococcus bovis
Selenomonas ruminantium
Microorganismos fermentadores de pectina
Lacnospira multiparus
Streptococcus bovis e outras espécies celulolíticas.
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Lipolíticas
Grupo de organismos que hidrolisa lipídeos não é numeroso pelo fato do ambiente ruminal apresentar potencial de óxidoredução muito baixo.
Anaerovibrio lipolytica	Fonte de energia
Ribose Frutose Glicerol Lactato
Substratos são fermentados
Acetato Propionato Co2
Propionato Glicerol	Succinato
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Proteolíticas
Butyrivibrio amylophilus
Butyrivibrio ruminicula
Butyrivibrio sp
Selenomonas ruminantium
Fermentadoras estritas de aminoácidos
Peptostreptococcus sp
Clostridium aminophilum
Clostridium sticklandii
Não utilizam carboidratos como fontes de energia para crescimento.
Desaminam aminoácidos em taxas 20 vezes superiores às observadas em outras bactérias ruminais.
Obs: Quando taxa de desaminação excede a taxa de utilização da amônia para síntese microbiana, pode ocorrer perda de eficiência na conversão alimentar.
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Anaeróbios facultativos
Lactobacillus sp
Streptococcus sp
Caraterísticas principais:
Digerem células epiteliais mortas
Apresentam atividades ureolíticas em ambiente situado na interfase entre tecido bem oxigenado e o conteúdo ruminal anaeróbico
Compreendem mais de 1% da microbiota total
Desempenham papel importante na manutenção de baixos níveis de O2 dissolvido no conteúdo ruminal
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Archaea (metanogênicos)
Methanobrevibacter sp
Methanosarcina sp
Methanomicrobium sp
Methanobacterium sp
Aspectos gerais do CH4
Principal dreno de H2
Bovinos produzem até 17 litros de CH4/h
Perda de energia oriunda do alimento de até 12% da energia bruta
Os ruminantes são considerados como contribuintes na emissão de gases causadores de efeito estufa
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Protozoários
Isotricha,	Entodinium, Eodinium, Diplodinium e outros.
Tamanho – 20 a 200 μm (10 a 100 X maiores que bactérias
Apresentam organização interna complexa com estruturas
similares:
Boca
Esôfago
Estômago
Reto
Ânus
Algumas espécies ocorre placa rígida (semelhante a um esqueleto)
População no conteúdo ruminal
104 e 106 protozoários/ml de conteúdo ruminal
Em virtude do tamanho	a concentração representa de 40 a 60% da biomassa microbiana
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Fungos
Neocallimastix, Piromyces, Caecomyces e outros.
Mais	de	8%	da	biomasa	microbiana	do	rúmen	é constituida por fungos.
vasculares
Fermentam carboidratos estruturais.
	São	capazes	de	atacar	os	tecidos lignificados.
Participam	ativamente	no	rompimento	físico	da fibra por meio de rizóides ou hifas
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Dijkstra, J. (2002) – Nutrition Research Reviews.
ESTABELECIMENTO DE MICRORGANISMOS NO RÚMEN
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
ESTABELECIMENTO DE MICRORGANISMOS NO RÚMEN DE BEZERRO
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
Exigências dos microrganismos para seu adequado crescimento:
As bactérias celulolíticasnecessitam ou são estimuladas pelos ácidos graxos isobutírico, isovalérico e 2-metilbutírico.
Esses ácidos são providos no ambiente ruminal por bactérias que desaminam e descarboxilam valina, leucina e isoleucina.
Protozoários
Requerimento semelhante ao das bactérias.
Sensíveis a flutuações de pH.
Alimentos em forma de partículas.
Fungos
Crescimento é estimulado por aminoácidos, AGV e baixas concentrações de ác. graxos de cadeia longa e por várias vitaminas.
MICROBIOLOGIA DO RÚMEN
COMPARAÇÃOENTRECONCENTRAÇÕESDEBACTÉRIASRUMINAIS DEBOVINOSEOVINOS,OBTIDOSDE MESMOS ANIMAISQUANDOALIMENTADOSCOMDIETASRICAS EMFORRAGENSOU CONCENTRADOS
Espécie
Nºdeanimais
Períododeamostragem(horas apósalimentação)
Nº de bactériasx109/ml ougdeconteúdoruminal
Forragem
Concentrado
Bovino
1
4
2,4
11,0
Bovino
2
16
11,0
18,6
Bovino
3
4 a5
0,30
0,30a0,51
Ovino
3
0
5,6
21,0
Ovino
4
2
2,6
8,5
Adaptado de Dhority e Orpin (1997).
Rúmen
ALIMENTO
DEGRADAÇÃO
AGV
MASSA MICROBIANA
PASSAGEM	ABSORÇÃO	PASSAGEM
Representação esquemática dos processos metabólicos no rúmen.
Adaptado de Dijstra et al. (2003)
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
Introdução
Ruminantes - CE representam 70 a 80% da ração.
Essencial
Exigências de energia Síntese de Pbmic Produção de leite e carne Saúde animal
Digestibilidade dos CE depende:
Características químicas
Composição
Relação CE e conc. lignina
Características físicas (lag time e T. de digestão)
Densidade
CTC
Poder tampão
Hidratação das partículas
Desenho esquemático da estrutura da parede da célula vegetal.
Fonte: Raven et al., 2001.
Polissacarídeos	(cel, Hemi e pectina) Proteínas
Parede celular - matriz complexa Compostos fenólicos
Água e minerais.
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
i
Conteúdo celular	Ácidos orgânicos
Açúcares Amido
Lamela média
Substâncias pécticas Beta glucanos
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
A Lignina da parede celular pode limitar a digestão dos carboidratos estruturais por três possíveis mecanismos:
Efeito	tóxico	de	componentes	da	lignina	aos microorganismos do rúmen (ácido p-cumárico)
Impedimento físico causado pela ligação lignina- polissacarídeo, que limita o acesso das enzimas fibrolíticas ao centro de reação de um carboidrato específico
Limitação da ação de enzimas hidrofílicas causada pela hidrofobicidade criada pelos polímeros de lignina
Nutricionalmente os carboidratos podem ser classificados em:
Carboidrato fibrosos (CF) – Celulose e hemicelulose
Carboidrato não fibrosos (CNF) – Pectina, amido e açúcar
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
INFLUÊNCIA DA RELAÇÃO VOLUMOSO:CONCENTRADO SOBRE AS PROPORÇÕES MOLARES DE ÁCIDOS GRAXOS VOLÁTEIS EM BOVINOS
METABOLISMO RUMINAL	DE AGV
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
PRINCIPAIS FATORES QUE AFETAM A DEGRADABILIDADE DA PAREDE CELULAR
Potencial digestível da parede celular
Tamanho de partícula
Fixação dos microrganismos
Interações microrganismos-substratos
Velocidade de passagem
Microrganismos e acidez
Compostos fenólicos (ácidos p-cumárico e ferúlico)
Efeito associativo
Limitações físicas e metabólicas
Açúcares solúveis
Amido
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
Exigências de fibra em rações para bovino
Efeitos de baixo teor de fibra na dieta:
Redução do pH do rúmen
Queda no consumo de MS
Diminuição no teor de gordura do leite
Risco de ocorrência de distúrbios gastrintestinais
Fatores que afetam a concentração de fibra:
Teor e tipo de carboidrato
Tamanho de partícula
% de fibra proveniente de forragem
Forma de fornecimento da ração
Quantidade e frequência de concentrado fornecido
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS
Metabolismo dos carboidratos não estrutural
Caracterização
Aldeídos
Monossacarídeos
Ribose Arabinose Xilose Glicose Galactose
Cetonas
Frutose
Diferença de aldose e cetose – Grupo carbonila e nº de carbono
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS NÃO ESTRUTURAL
Açúcares
Monossacarídeos
Dissacarídeos
Oligossacarídeos
DEGRADABILIDADE RUMINAL E COMPOSIÇÃO DE AMIDO EM GRÃOS DE CEREAIS
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS NÃO ESTRUTURAL
Cereal
Amido(%)
Degradabilidaderuminal(%)
Grãodemilhoquebrado
70
50
Grãodemilhomoído
70
70
Grãodemilhoúmido
52
80
Grãodesorgomoído
62
40
Grãode trigointeiro
65
70
Grãodecevadainteiro
58
80
Grãodeaveia inteiro
38
70
Grãodearrozinteiro
68
60
Grãode triticale
58
-
61%
7%
O GRÃO DE MILHO CORTADO NA VERTICAL
11%
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS NÃO ESTRUTURAL
5%
82%
11%
2%
Anatomia do grão de milho e suas partes. Fonte: Paes, M. C. D.
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS NÃO ESTRUTURAL
Pipoca
Duro
Dentado
Farináceo
Endosperma vítreo
Endosperma farináceo
Gérmen
CLASSIFICAÇÃO DOS NUTRIENTES PRESENTES EM ALIMENTOS
ALIMENTO
CARBOIDRATOS
PB
EE
MM
FIBROSOS
NÃO FIBROSOS
FDN
FDA
HEMICELULOSE
CELULOSE
LIGNINA
DISPONIBILIDADE LENTA FERMENTAÇÃO ACÉTICA (3-12%/h)
DISPONIBILIDADE RÁPIDA (10-50%/h):AMIDO (300%/h:AÇUCARES FERMENTAÇÃO PROPIÔNICA E
LÁTICA
AMIDO E
AÇUCARES
PECTINA
DISPONIBILIDADE RÁ- PIDA (30-50%/h) FER- MENTAÇÃO ACÉTICA
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Introdução
Caracterização e funções das proteínas
Proteínas são moléculas orgânicas de alto peso moleculares mais abundantes e importantes nas células e perfazem 50% ou mais de seu peso seco.
Composição:
Todas contêm carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio
Quase todas contêm enxofre
Algumas contêm
Fósforo
Ferro
Zinco
Cobre
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Funções:
Catalisadores
Elementos estruturais (colágeno) e sistemas contráteis
Armazenamento (ferritina)
Veículos de transporte (hemoglobina)
Hormônios (insulina)
Anti-infecciosas (imunoglobulina)
Enzimáticas (lipases)
Nutricional (caseína)
Agentes protetores.
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Aminoácidos
Aminoácidos não-essenciais:
São aqueles sintetizados pelo organismo animal.
Alanina, asparagina, ácido aspártico, ácido glutâmico, serina.
Aminoácidos essenciais:
Não podem ser produzidos pelo organismo animal. Fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, histidina e valina.
Substituinte
Classificação	dos	AAs	quanto	aos	metabólitos produzidos:
Cetogênico
São	degradados	a	acetil-coa	ou	acetoacetil-coa	- Dão origem a corpos cetônicos (Leu e Lis).
Glicogênico
São degradados a piruvato, a-cetoglutarato, succinil-coa, fumarato ou oxaloacetato (Ala, Arg, Asp, Cis, Glu, Gli, His, Met, Pro, Ser, Thr eVal).
Glicogênico e cetogênico - Phe, Trp, Ile e Tir.
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Destino do esqueleto carbonado dos aminoácidos
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
METABOLISMO	RUMINAL	DE PROTEÍNA
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
DEGRADAÇÃO RUMINAL DE PROTEÍNAS
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Fatores que afetam a degradação de proteína no rúmen:
Composição química e física da proteína
Relação entre NNP e proteína verdadeira
Estrutura tridimensional da molécula de proteína
Presença de ligações dissulfeto
Atividade proteolítica microbiana
Acesso microbiano a proteína
Tempo de retenção do alimento no rúmen
pH ruminal
Processamento do alimento
Temperatura ambiente
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
SÍNTESE HEPÁTICA DA URÉIA E RECICLAGEM DO NITROGÊNIO
Quantidade de N reciclado para o rúmen:
10 a 15% do N ingerido
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Síntese de proteína microbiana (Pmic)
Importância da Pmic na nutrição de ruminantes
Proteína metabolizável no intestino de ruminantes
Pmic do rúmen (representa 45 a 55% da PM de vacas leiteiras e 55 a 65% em bovinos de corte confinados com rações ricas em energia e mais de 65% em animais mantidos somente em pasto)
PNDR de origem alimentar
Proteína endógena
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Síntese de proteína microbiana (Pmic)
Valor nutricional da Pmic
O valor nutricional da proteína metabolizável depende do perfilde AA
Pmic tem um perfil de AAE excelente
Como otimizar a Pmic
Uso eficiente da PDR
Menor perda de amônia ruminal
Menor excreção de uréia
Menor necessidade de PNDR na ração
Maior fluxo de PM com melhor perfil de AAE para o intestino
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Exigências nutricionais dos microrganismos ruminais:
Valores	de	PDR	na	MS	da	ração	para	maximizar	a síntese protéica:
10 a 13% de PDR
Cálculo de	quantidade de Pmic	- NRC (2001) e NRC (1996)
kg de Pmic = kg de NDT x 0,13
Kg de Pmic = kg de NDT x 0,12 BR-CORTE (2010) Kg de Pmic = Kg de PDR x 0,85 NRC (2001)
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Exigências nutricionais dos microrganismos ruminais:
Minerais e vitaminas
Enxofre e Cobalto
Vitaminas do complexo B
Cinética e ambiente ruminal
Taxa de passagem
pH ruminal
	Obs: FDNfe – Redução de 1% no teor de fibra em dieta abaixo de 20% a eficiência microbiana cai 2,2%
METABOLISMO DE PROTEÍNAS
Exigências nutricionais dos microrganismos ruminais:
Sincronização da degradação ruminal de energia e proteína:
Permite maximizar o uso da PDR.
Permite minimizar perdas de amônia através da parede ruminal.
METABOLISMO DE LIPÍDEOS
Introdução
Os lipídeos	estão localizados principalmente nas folhas e nas sementes dos vegetais:
Com glicerol simples:
Fosfolipídeos	e glicolipídeos (galactolipídeos (folhas)
Triglicerídeos (sementes)
Sem glicerol
Esfingolipídeos (Esfingosina + ác. Graxo + ác. Fosfórico)
Ceras, carotenóides, clorofila, óleos essenciais, e outras substâncias solúveis (plantas).
Esteróides
Terpenos
As	dietas	dos	ruminantes	contêm	entre	2	e	5%	de lipídeos (1/2 são ácidos graxos)
METABOLISMO DE LIPÍDEOS
CLASSES E NOMENCLATURAS DE LIPÍDEOS
Principais características:
Comprimento da cadeia
Insaturação
Geometria da insaturação
cis ou trans
Ramificação
Iso ou ante iso
Família-n (ω)
Dieno conjugado (2 duplas ligações adjacentes sem ligação metilênica)
METABOLISMO DE LIPÍDEOS
FOSFOLIPÍDEO
METABOLISMO DE LIPÍDEOS
METABOLISMO DE LIPÍDEOS
Ácidos graxos são ácidos carboxílicos de cadeia alifática hidrofóbica.
Dividem-se em quatro categorias de acordo com o número de carbonos ou comprimento da cadeia.
Voláteis, com 2-4 carbonos.
Cadeia curta, com 6-10 carbonos.
Média, com 12-16 carbonos.
Longa, a partir de 16 carbonos.
NOME E CLASSIFICAÇÃO DE ALGUNS ÁCIDOS GRAXOS COMUNS
Ácidos
Nomeabreviado
Série
Saturados
Capróico
C6:0
-
Caprílico
C8:0
-
Cáprico
10:0
-
Láurico
C12:0
-
Mirístico
C14:0
-
Palmítico
C16:0
-
Esteárico
C18:0
-
Araquídico
C20:0
-
Behênico
C22:0
-
METABOLISMO DE LIPÍDEOS
CUVELIER et al. (2004); McDONALD et al. (2006)
NOME E CLASSIFICAÇÃO DE ALGUNS ÁCIDOS GRAXOS COMUNS
Ácidos
Nomeabreviado
Série
Insaturados
Palmitoléico
C16:1 cis 9
N7
Oléico
C18:1 cis 9
N9
Linoléico
C18:2 cis-9, cis 12
N6
Linolênico
c18:3 cis-9, cis 12, cis15
N3
Eicosapentaenóico
C20:5cis-5,cis-8,cis-11,cis-14-cis17
N3
Docosahexaenóico
C22:6cis-4,cis-7,cis-10,cis13-cis16-cis-19
N3
METABOLISMO DE LIPÍDEOS
CUVELIER et al. (2004); McDONALD et al. (2006)
METABOLISMO DE LIPÍDEO
de	lipídeos	às	dietas	de
Motivos	da	adição ruminante:
energética	em
Aumentar	a	concentração situações de elevada produção.
Reduzir o risco de acidose ruminal e a queda da gordura láctea em dietas pobres em forragens grosseiras.
Modificar os ácidos graxos que possam ser absorvidos.
Podem baratear o custo da dieta em determinadas circunstâncias.
METABOLISMO DE LIPÍDEO
FATORESQUECONTRIBUEMPARAOAUMENTODOUSODE GORDURAEMRAÇÕESDEBOVINOS
Disponibilidadecomercialdegordurade boaqualidade.
Aumento deingestãodeenergiaquandoaingestão deMSéreduzida (aumentoda eficiênciadeuso daenergiabruta).
Aumentoda eficiêncialíquidano usode energiaemdecorrênciademenorincrementocalórico.
Aumentoparcial da eficiência deproduçãodeleite pela incorporaçãodiretadagorduradadietanagorduradoleite.
METABOLISMO DE LIPÍDEO
FATORESQUECONTRIBUEMPARAOAUMENTODOUSODE GORDURAEMRAÇÕESDEBOVINOS
Substituiçãode CHOrapidamentefermentáveispor lipídeospossibilita otimizaçãode consumo deforragemefermentaçãoruminal(partição denutrientespara secreçãodoleite).
Aumento daflexibilidadeparaopreparodaração.
Utilizaçãoparamodificaracomposiçãodegorduradoleite (ou tecido),paraaumentaraaceitação doconsumidor.
METABOLISMO DE ENERGIA
Introdução
Energia não é considerada nutriente.
Maneiras de utilização de energia:
Realização de trabalho (atividades dos músculos).
Geração de calor (temperatura corporal e processos metabólicos)
A vida é um processo consumidor de energia:
Carboidratos
Proteínas
Lipídeos
Atuam como combustíveis para os processos vitais dos seres vivos
Leis da termodinâmica e lei de Hess:
Afirmam que a energia não pode ser criada, não pode ser destruída, apenas transformada
METABOLISMO DE ENERGIA
Unidades
Joule	–	força	de	um	newton	que	desloca	seu ponto de aplicação em um metro.
Newton – unidade de força que imprime à massa de um quilograma a aceleração de um metro por segundo ao quadrado.
Caloria (cal) – representa a quantidade necessária de energia para elevar a temperatura de um grama de água de 16,5°C a 17,5°C em pressão atmosférica normal.
METABOLISMO DE ENERGIA
TABELADECONVERSÃODASUNIDADESMAISCOMUNSPARAEXPRESSARENERGIA
1J
0,239cal
1cal
4,184J
1Quilocaloria(kcal)
1000cal
1kcal
4,184 Quilojoules(kj)
1Megacaloria(Mcal)
1000kcal
1Mcal
4,184Megajoules
AdaptadodeLawrenceeFowler,(2002).
METABOLISMO DE ENERGIA
Unidade de tamanho metabólico
É útil na comparação de taxas metabólicas de animais em diferentes tamanhos corporais, uma vez que UTM é relativa a área de superfície corporal.
Assim, á área de superfície de dois corpos de forma e densidade similares, mas de diferentes tamanhos são proporcionais a ¾ de seus pesos.
Consequentemente, taxas metabólicas seriam proporcionais ao peso elevado a 0,75 (kg0,75).
RELAÇÕES ENERGÉTICAS ENTRE VIAS CATABÓLICAS E ANABÓLICAS
Nutrientes liberadores
de energia: CHO, gorduras, proteínas
Produtos finais pobres em energia: CO2, H20, NH3
Catabolismo
Macromoléculas celulares: proteínas, CHO,
lipídeos, ác. nucléicos
Moléculas precursoras:
AA, açúcares, ác.
Graxos, bases nitrogenadas
Anabolismo
ADP+HPO2 NAD+ NADP+ FAD
ATP NADH NADPH FADH2
Energia química
Adaptado - Lehninger (2002)
METABOLISMO DE ENERGIA
Fosfolipídeos Triacilgliceróis Amido Glicogênio Sacarose
Ace
Co
Esteróides Ác. Biliares
Est. de colesterol Vit. K Eicosanóides Triacilgliceróis Fosfolipídeos
til
A
Catabolismo convergente (a)	Anabolismo divergente (b)
Citrato
Oxaloacetato
α cetoglutarato
CO2
CO2
Via cíclica (c)
VIAS METABÓLICAS NÃO LINEARES
METABOLISMO DE ENERGIA
Adaptado - Lehninger (2002)
PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DE ROTAS BIOQUÍMICAS
Expressão mais simples da oxidação de um alimento:
Alimento + 02 + ADP + P = CO2 + H2O + ATP
glicose
Rendimento	de	ATP	de	uma	molécula	de metabolizada no intestino delgado e no rúmen:
Int. delg. 36 ATP
1 mol de glicose
Rúmen
Propionato*: 2 x 17 = 34 ATP
Acetato: 2 x 10 = 20 ATP
 Butirato: 1 x 25 = 25 ATP
* Prévia neoglicogênese
METABOLISMO DE ENERGIA
Energia consumida (EM)
Energia retida
Proteína e Gordura
Calor
R (retenção) = S (síntese) – D (degradação)
Di Marco et al. (2007)
NUTRIENTES, PRODUÇÃO DE CALOR E ATP
Nutrientes
Kcal/molATP
EnergiaKcal/mol
g/mol
ATP/mol
Glicose
17,7
673
180
38
Ácidopropiônico
20,4
367
74
18
Ácidoacético
20,9
209
60
10
Ácidobutírico
20,1
524
88
25
Proteínas
22,7
656
115
29
Ácidopalmítico
18,6
2398
284
13
METABOLISMO DE ENERGIA
Di Marco et al. (2007)
Demanda por funções metabólicas	(ATP):
Trabalho fisiológico ou função de serviço
Transporte de íons de Na+/K+
Biossíntese de proteínas e gorduras
Piruvato
Piruvato
Acetil-CoA
Acetil-CoA
Acetato
Acetil-fosfato
Acetato
CoA FAD
FADH2
Co
Pi
CoA
CoA
Co	H
Formato
CH
4
Resultam:
2 mol.de acetato 2 mol. de ATP
METABOLISMO DE ENERGIA
ROTAS DA SÍNTESE DE ACETATO NO RÚMEN
Malato
Piruvato
Fumarato
Lactato
Succinato
Acrilato
Propionato
NADH NAD
CoA
H O
NADH
 	NAD
2H
CoA
Succinil-CoA
Metilmalonil-CoA
Propionil
-CoA
METABOLISMO DE ENERGIA
ROTAS DA SÍNTESE DE PROPIONATO NO RÚMEN
NADH NAD
H O
NADH
NAD
CoA
CO
METABOLISMO DE ENERGIA
VALORCALÓRICODOSPRINCIPAISPRODUTOSFINAISGERADOSNORÚMEN
Produtos
Valorcalórico(kcal/mol)
Ácidoacético
209,4
Ácidopropiônico
367,2
Ácidobutírico
524,3
Metano
210,8
Adaptado de Czerkawski, (1986)
METABOLISMO DE ENERGIA
Partição da energia:
Energia bruta (EB).
ED = EB – EF
1kg de NDT = 4,41 Mcal de ED.
Para obtenção do valor de ED (Mcal/kg de MS) a partir do NDT basta multiplicar a %NDT do alimento ou ração por 0,0441.
METABOLISMO DE ENERGIA
Partição da energia:
EM = ED – EG – EU
EM = EB – EF – EG – EU
EM pode ser obtida de:
EM = ED x 0,82 ou
1 kg de NDT = 3,62 Mcal de EM.
Para obtenção do valor de EM (Mcal/kg de MS) a partir do NDT basta multiplicar % NDT por 0,0362.
METABOLISMO DE ENERGIA
Partição da energia:
Incremento calórico: é o aumento que ocorre na produção de calor do animal em (Kj) por cada unidade no consumo de EM em (Mj)
EL = EM – IC
EL = ED – EF – EG – EU – IC
ELm (Mcal/kg de MS) = 1,37EM – 0,138EM²
+ 0,0105EM³ – 1,12
ELg (Mcal/kg de MS) = 1,42EM – 0,174EM² + 0,0122EM³ – 1,65
METABOLISMO DE ENERGIA
Exemplo: Alimento com 55% de NDT.
Cálculo da EM, ELm e ELg.
ED (Mcal/kg de MS) = 55 x 0,0441 = 2,426
EM (Mcal/kg de MS) = 0,82 x ED = 0,82 x 2,426 = 1,99
ELm (Mcal/kg de MS) = 1,37EM – 0,138EM² +
0,0105EM³ – 1,12
ELm = 1,37 x 1,99 – 0,138 x 1,99² + 0,0105 x 1,99³ – 1,12
Elm = 2,73 – 0,138 x 3,96 + 0,0105 x 7,88 – 1,12
Elm = 2,73 – 0,55 + 0,08 – 1,12
ELm = 1,14 Mcal/kg de MS
METABOLISMO DE ENERGIA
Exemplo: Alimento com 55% de NDT.
ELg (Mcal/kg de MS) = 1,42EM – 0,174EM² + 0,0122EM³ – 1,65
ELg = 1,42 x 1,99 – 0,174 x 1,99² + 0,0122 x
1,99³ – 1,65
ELg = 2,83 – 0,69 + 0,10 – 1,65
ELg = 0,59 Mcal/kg de MS
ENERGIA BRUTA
ENERGIA DIGESTÍVEL
ENERGIA METABOLIZÁVEL
ENERGIALÍQUIDA
MANTENÇA PRODUÇÃO
ENERGIA DAS FEZES
ENERGIA DA URINA
+ GASES (CH4)
ENERGIA DO INCREMENTO CALÓRICO
METABOLISMO DE ENERGIA
PARTIÇÃO BIOLÓGICA DA ENERGIA DOS ALIMENTOS
Produção de calor:
Metabolismo basal
Atividade voluntária
Formação de produtos
Digestão e absorção
Regulação térmica
Calor de fermentação
Excreção