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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
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.
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
o Células secretoras de muco –
Caliciformes
o 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 Bactéria
Celulolítica amilolítica
(pH>6,2) (pH>5,5)
CO2 CO2 Lactato
8H 8H
Bactéria Propiano-
metanogênica bactéria
(pH>6,2) (pH>6,2)
AGV CH4 CH4 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
1. Fase luminal (lúmen
intestinal)
2. Fase membranosa
B. em escova Citoplasma
3. N.
absorvidos
α-Amilase
α Dextrinas
Amido Maltotriose
Maltose
Sacarose
Lactose
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
Carboxipeptidase A Exopeptidase Pâncreas Pró- carboxipeptidase A Tripsina
Carboxipeptidase B
Exopeptidase Pâncreas Pró-carboxipeptidase B 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:
EmulsificaçãoHidrólise
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 Disponibilidade
nutricional
Conteúdo celular •Açúcares, amido e
pectina
•Carboidratos solúveis
•Proteína e nñp
•Lipídeos
•Outros solúveis
Completa
Completa
Alta
Alta
Alta
Parede celular
(FDN e FDA)
Hemicelulose
Celulose
Proteína danificada
pelo calor
Lignina
Sílica
Parcial
Parcial
Indigestível
Indigestível
Indigestível
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 de algodão 90,6 22,6 35,8 46,0 4,7 18,9
Farelo de soja 88,6 48,8 9,9 14,6 6,3 1,7
Casca de soja 92,3 10,9 40,5 64,3 4,4 0,9
Bagaço de cana in natura 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
Tamanho e densidade da digesta da partícula
• Fluxo de partícula no RR Motilidade do retículo-rúmen
Taxa de saída do abomaso
• Processamento dos alimentos Mastigação
Ruminação
MECANISMO FÍSICO DE REGULAÇÃO DE CONSUMO
VOLUNTÁRIO
Fonte: (Mertens, 1985, citado por Mertens, 1997).
A máxima ingestão de MS ocorre quando a ingestão regulada pelos
requerimentos energéticos (le) é igual à ingestão limitada pela repleção
ruminal (lf).
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
• Densidade de bactéria no rúmen – 1010 célula/g de
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 ambienteruminal apresentar potencial de
óxidoredução muito baixo.
Ribose
Anaerovibrio lipolytica Fonte de energia Frutose
Glicerol
Lactato
Acetato
• Substratos são fermentados 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.
Fermentam carboidratos estruturais.
São capazes de atacar os tecidos vasculares
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 celulolíticas necessitam 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
COMPARAÇÃO ENTRE CONCENTRAÇÕES DE BACTÉRIAS RUMINAIS DE
BOVINOS E OVINOS, OBTIDOS DE MESMOS ANIMAIS QUANDO
ALIMENTADOS COM DIETAS RICAS EM FORRAGENS OU
CONCENTRADOS
Espécie Nº de animais Período de
amostragem(horas
após alimentação)
Nº de bactérias x 109/ml
ou g de conteúdo ruminal
Forragem
Concentrado
Bovino 1 4 2,4 11,0
Bovino 2 16 11,0 18,6
Bovino 3 4 a 5 0,30 0,30 a 0,51
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
Ribose
Aldeídos Arabinose
Monossacarídeos Xilose
Glicose
GalactoseCetonas 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 (%) Degradabilidade
ruminal (%)
Grão de milho quebrado 70 50
Grão de milho moído 70 70
Grão de milho úmido 52 80
Grão de sorgo moído 62 40
Grão de trigo inteiro 65 70
Grão de cevada inteiro 58 80
Grão de aveia inteiro 38 70
Grão de arroz inteiro 68 60
Grão de triticale 58 -
61%
7%
O GRÃO DE MILHO CORTADO NA VERTICAL
11%
METABOLISMO DE CARBOIDRATOS NÃO ESTRUTURAL
Anatomia do grão de milho e suas partes. Fonte: Paes, M. C. D.
5%
82%
11%
2%
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 perfil de 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 Nome abreviado 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 Nome abreviado 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, cis 15 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
Motivos da adição de lipídeos às dietas de
ruminante:
Aumentar a concentração energética em
situaçõesde 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
FATORES QUE CONTRIBUEM PARA O AUMENTO DO USO DE
GORDURA EM RAÇÕES DE BOVINOS
Disponibilidade comercial de gordura de boa qualidade.
Aumento de ingestão de energia quando a ingestão de
MS é reduzida (aumento da eficiência de uso da energia
bruta).
Aumento da eficiência líquida no uso de energia em
decorrência de menor incremento calórico.
Aumento parcial da eficiência de produção de leite pela
incorporação direta da gordura da dieta na gordura do leite.
METABOLISMO DE LIPÍDEO
FATORES QUE CONTRIBUEM PARA O AUMENTO DO USO DE
GORDURA EM RAÇÕES DE BOVINOS
Substituição de CHO rapidamente fermentáveis por
lipídeos possibilita otimização de consumo de forragem e
fermentação ruminal (partição de nutrientes para secreção
do leite).
Aumento da flexibilidade para o preparo da ração.
Utilização para modificar a composição de gordura do
leite (ou tecido), para aumentar a aceitação do consumidor.
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 Atuam como combustíveis para os processos vitais
Lipídeos 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
TABELA DE CONVERSÃO DAS UNIDADES MAIS COMUNS
PARA EXPRESSAR ENERGIA
1 J 0,239 cal
1 cal 4,184 J
1 Quilocaloria (kcal) 1000 cal
1 kcal 4,184 Quilojoules (kj)
1 Megacaloria (Mcal) 1000 kcal
1 Mcal 4,184 Megajoules
Adaptado de Lawrence e Fowler, (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
Rendimento de ATP de uma molécula de glicose
metabolizada no intestino delgado e no rúmen:
Int. delg. 36 ATP
1 mol de glicose Propionato*: 2 x 17 = 34 ATP
Rúmen 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/mol
ATP
Energia
Kcal/mol
g/mol ATP/mol
Glicose 17,7 673 180 38
Ácido propiônico 20,4 367 74 18
Ácido acético 20,9 209 60 10
Ácido butírico 20,1 524 88 25
Proteínas 22,7 656 115 29
Ácido palmítico 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
CH4
ROTAS DA SÍNTESE DE ACETATO NO RÚMEN
Resultam:
2 mol. de acetato
2 mol. de ATP
METABOLISMO DE ENERGIA
Malato
Piruvato
Fumarato
Lactato Succinato
Acrilato
Propionato
NADH
NAD
CoA
H O
ROTAS DA SÍNTESE DE PROPIONATO NO RÚMEN
METABOLISMO DE ENERGIA
NADH
NAD
2H
CoA
Succinil-CoA
Metilmalonil-CoA Propionil
-CoA
NADH
NAD
H O
NADH
NAD
CoA
CO
METABOLISMO DE ENERGIA
VALOR CALÓRICO DOS PRINCIPAIS PRODUTOS FINAIS
GERADOS NO RÚMEN
Produtos Valor calórico (kcal/mol)
Ácido acético 209,4
Ácido propiônico 367,2
Ácido butírico 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