Aula 5 - Metabolismo dos carboidratos

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NUTRIÇÃO ANIMAL
Metabolismo dos carboidratos
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Prof. Dr. Cláudio Henrique de Almeida Oliveira
Curso: Medicina Veterinária
Carboidratos
O termo derivado da terminologia
• “Hidratos de carbono”
São compostos por:
• Carbono
• Hidrogênio
• Oxigênio
–Encontrados em diversos alimentos.
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Carboidratos
Os CHO são sintetizados na natureza pelas plantas, através do
processo:
• Fotossíntese
–A partir do dióxido de carbono e água.
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Carboidratos
Com ajuda da energia solar, os vegetais verdes tomam o anidro
carbônico da atmosfera e a água do solo, produzindo:
• Carboidratos
• Através da seguinte reação:
–CO2 + H2O  6 HCHO + O2
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Dentre os seis grupos químicos dos nutrientes:
Carboidratos
• Representa na alimentação animal:
–70 a 80 % da dieta
–São fundamentais para atender as exigências dos animais
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 Principais Funções:
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 Principais Funções:
 Principais Fontes
• Amido  Carnívoros e onívoros 
• Celulose Ruminantes
• Amido e celulose  Herbívoros de estômagos simples
Substância de reserva energética
 Amido/celulose = vegetais
 Glicogênio = animais
 Principais Funções:
Fornece energia
• Cada grama fornece em média 4 Kcal.
Síntese de proteína microbiana
Produção de leite e de carne
Manutenção da saúde dos animais.
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Base da classificação
 Número de moléculas de açúcar no composto
• Monossacarídeos
–1 unidade de açúcar
• Oligossacarídeos
–di, tri, tetrassacarídeos
–Acima de 5 unid. de açúcar
Classificação quanto as características estruturais da planta:
Carboidratos estruturais (CE):
• Presentes na parede celular
–Celulose
Carboidratos não estruturais (CNE):
• Presentes no conteúdo celular
–açúcares, amido e a pectina.
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Classificação em termos nutricionais:
Carboidratos fibrosos (CF):
• Frações degradadas mais lentamente:
–Celulose e hemicelulose
• Ocupam espaço no trato gastrintestinal (TGI).
Carboidratos não fibrosos (CNF):
• Frações degradadas mais rapidamente:
–Açúcares, amido e a pectina.
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 Os ENN da dieta são constituídos:
Açucares e amido.
 A FB é composta:
Celulose
Hemicelulose
Lignina.
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Metabolismo dos carboidratos
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O Metabolismo dos carboidratos é o conjunto de reações
químicas que se processam no organismo visando:
Armazenamento e o consumo de energia para as atividades
biológicas dos animais.
O metabolismo pode ser dividido em duas "fases":
Catabolismo
Anabolismo
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O metabolismo pode ser dividido em duas "fases":
Catabolismo
• Etapa destrutiva, que implica quebra ou desdobramento
de moléculas com liberação de energia e eliminação de
substâncias de excreção.
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O metabolismo pode ser dividido em duas "fases":
Anabolismo
• Etapa construtiva, na qual os nutrientes são assimilados e
utilizados nas sínteses de novas substâncias indispensáveis:
–Crescimento
–Manutenção
–Produção
–Regeneração do organismo.
A energia liberada no catabolismo é utilizada nos processos de
anabolismo.18
Metabolismo de carboidratos em 
não ruminantes
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 Digestão
Os CHO da ração podem iniciar a degradação pela boca.
Posteriormente não serão digeridas no estômago:
• Ação do suco gástrico
No intestino delgado
–Encontra-se o principal sítio de digestão e absorção dos 
monossacarídeos.
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 1º fase da Digestão: Fase Luminal
A digestão da fase luminal resulta na formação de polímeros de
cadeia curta das macromoléculas originais.
 Embora o amido seja geralmente tratado como unidade simples,
na realidade existem duas formas químicas, conhecidas:
• Amilose
• Amilopectina.
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 1º fase da Digestão: Fase Luminal
Atuação de enzimas produzidas pelo pâncreas:
• Alfa amilase pancreática.
–Maior atuação no Duodeno
Amido – principal fonte de carboidratos para os monogástricos
• Amilose e Amilopectina
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1ª etapa – digestão luminal
 1º fase da Digestão: Fase Luminal
Alfa amilase pancreática – atua somente na ligação α (1→4)
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 1º fase da Digestão: Fase Luminal
Alfa amilase pancreática – atua somente na ligação α (1→4)
Como a amilopectina tem ligações α (1→6) – originam também
a isomaltase e as dextrinas limites.
• Maltose – dissacarídeo com ligações α (1→4)
• Maltriose – trissacarídeo com ligações α (1→4)
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α (1→4) α (1→6)
 1º fase da Digestão: Fase Luminal
Todos os produtos não serão mais hidrolisados no lúmen do TGI,
seguindo para a segunda etapa da digestão
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 2º fase da Digestão: Membranosa
Os di e trissacarídeos produzidos na digestão luminal dos
carboidratos não podem ser absorvidos pela mucosa intestinal.
Precisam ser degradados em monossacarídeos antes de serem
transportado para dentro das células epiteliais.
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 2º fase da Digestão: Membranosa
O processo de digestão se completa devido à ação hidrolítica
das enzimas de membrana.
• As enzimas da fase membranosa estão quimicamente ligadas
à membrana superficial do intestino (borda em escova)
• E o substrato deve entrar em contato com o epitélio antes
que a hidrólise possa ocorrer
• Os carboidratos são digeridos no momento em que entram
em contato com essas enzimas
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 2º fase da Digestão: Membranosa
A hidrólise da maltose e dextrina é realizada pelas enzimas 
entéricas:
• maltase e dextrinase.
Outras enzimas:
• Isomaltase (isomaltose)
• Sacarase (glicose e frutose)
• Lactase (lactose). 
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 2º fase da Digestão: Membranosa
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 2º fase da Digestão: Membranosa
A maioria dos produtos dessa fase nunca se difunde para fora do
ambiente superficial no sentido do lúmen intestinal.
• São absorvidos imediatamente pelas células epiteliais
adjacentes.
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2ª etapa – digestão membranosa
2ª etapa – digestão membranosa
Lúmen
Processo de Absorção
 Enterócitos
• Existe 2 formas de absorção
– Difusão facilitada
»Sem gasto de energia
– Transporte ativo
»Com gasto de energia
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Processo de Absorção
 Enterócitos
• Difusão facilitada – simples difusão
– Rota de absorção passageira para glicose
– Em função do gradiente de concentração
– Absorção principalmente frutose
– Proteínas responsáveis – GLUT 5 / GLUT 2
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Processo de Absorção
 Enterócitos
• Transporte ativo
– Absorção mesmo contra o gradiente de concentração
– Absorção sódio dependente
– Rota de absorção para glicose e galactose
– Proteína responsável – SGLT 1
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Processo de Absorção
 Enterócitos
• Produtos finais da digestão
– Glicose – Proteína SGLT 1/GLUT 5
– Galactose – SGLT 1
– Frutose – GLTU 5
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 SGLT 1 – GASTANDO ENERGIA
 GLUT 5 – SEM GASTO DE ENERGIA
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Metabolismo de carboidratos em 
ruminantes
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Em geral os microrganismos realizam primeiramente a digestão
de carboidratos:
Celulose, hemicelulose, pectina, amido e açucares.
Transformados em glicose
Convertidos a piruvato
Transformados em AGVs
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A população microbiana presente no rúmen/retículo:
Extremamente diversificada e constituída:
• Bactérias
• Protozoários
• Fungos
–Sendo as bactérias os mais numerosos:
»Organismos desta massa microbiana.
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O Sistema CNCPS (Sistema de Carboidratos e Proteínas Líquidas de Cornell)
divide o ecossistema dos microrganismos ruminais em dois
grupos:
Microrganismos que fermentam carboidratos não estruturais
Microrganismos que fermentam carboidratos estruturais
Esta separação reflete a diferença:
Utilização de N e eficiência no crescimento
Utilização da fonte de energia.42
Microrganismos que fermentam carboidratos não estruturais
As bactérias fermentadoras dos CNE:
• Streptococcus bovis
• Ruminobacter amylophilus
• Lactobacillus sp
–Utilizam amônia, peptídeos ou AA como fonte de N
–Podem produzir amônia
–Maior atividade de bactérias:
»Amilolíticas e/ou proteolíticas
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Microrganismos que fermentam carboidratos estruturais
As bactérias fermentadoras dos CE:
• Ruminococcus albus
• Ruminococcus flavefaciens
• Fibrobacter succinogenes
– Fermentam apenas carboidratos da parede celular
–Utilizamapenas amônia como fonte de N
–Não fermentam peptídeos ou aminoácidos
–Maior atividade de bactérias:
»Celulolíticas e sacarolíticas
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Assim, a fermentação de carboidratos no rúmen leva à
produção:
Ácidos graxos voláteis (Energia)
• Acetato, butirato e propionato
Precursores de gordura
• Ácido acético e butírico
Precussores de glicose
• Ácido propiônico
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Assim, a fermentação de carboidratos no rúmen leva à
produção:
Produção de calor
• Pode degradar parte dos nutrientes ingeridos
Liberação de gases
• Dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4)
Boa síntese de proteína microbiana
Manutenção da função ruminal.
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O tipo de substrato presente no rúmen influencia:
Desenvolvimento da população microbiana
Alterando os produtos gerados pela fermentação
Condições do ambiente ruminal
A depender da fonte de carboidrato presente na dieta, haverá:
Alterações no pH
Disponibilidade de energia e nitrogênio
• Afetando o desenvolvimento da microbiota ruminal.
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Animais consumindo dietas ricas:
Açúcares solúveis e amido
• Maiores concentrações de ácido propiônico no rúmen
Animais consumindo dietas ricas:
volumosos
• Maiores concentrações de ácido acético no rúmen
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Forragens: 65% acético; 25% de propiônico; 10% de butírico.
Grãos: 50% acético; 40% de propiônico; 10% de butírico.
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Polissacarídeos • convertidos 
Açúcares 
solúveis 
• perdem íons 
hidrogênio 
Piruvato 
• Acetato
• Propionato
• Butirato
• Ác. lático
Os AGVs são absorvidos por:
Difusão passiva pelas papilas ruminais.
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Os carboidratos não estruturais (CNEs) são fontes:
Concentradas de energia de rápida disponibilidade
Quando se pretende elevar o teor de energia das dietas
• Se aumenta a inclusão de fontes destes CHOs
–Pode levar a aumento no desempenho animal.
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Todavia, havendo intensa produção de ácidos graxos de cadeia
curta pela fermentação dos CNEs, pode levar:
Sobrecarga ao sistema tampão ruminal
Promovendo uma redução do pH ruminal
Afetando as bactérias celulolíticas
• São extremamente sensíveis a redução no pH abaixo de 6,0
• Cessam crescimento em pH abaixo de 5,5
 Assim, os CNEs podem reduzir a degradação da fibra
principalmente pela redução do pH ruminal.
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 Para que o efeito da fermentação dos CNE não venha a causar:
Problemas metabólicos
• É preciso que haja carboidratos estruturais (CE)
–Quantidade e no tipo que garanta a estimulação:
»Ruminação
»Salivação
»Motilidade ruminal.
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A propriedade de troca catiônica da fibra:
Também é importante na capacidade de tamponamento do
rúmen.
 Portanto, os carboidratos estruturais são importantes também
para:
Manutenção da saúde do animal.
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O desafio é usá-los de maneira a aproveitar sua energia
Sem atrapalhar a degradação do restante da dieta
• Particularmente da fibra.
Na verdade, em dietas fibrosas, a inclusão:
Pequenas quantidades de CNEs pode ser:
• Benéfica para a degradação da fibra
• Fornecendo energia que ajuda os microrganismos
–Diminuírem o tempo de colonização das partículas
fibrosas.
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Metabolismo dos carboidratos 
na mucosa intestinal
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Os carboidratos não estruturais
Que não foram degradados no rúmen
• São desdobrados pela α-amilase pancreática
–Produzindo  glicose
Essa glicose será utilizada:
Fonte de energia
• Manutenção
–Produção
–Reprodução
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Metabolismo dos carboidratos 
em equinos e coelhos
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Equinos e coelhos são animais que possuem microrganismos:
Ceco e no cólon capazes de fermentar os alimentos,
produzindo:
• Ácidos graxos voláteis (AGVs) como fontes de energia.
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 A atividade fermentativa no ceco e cólon ventral ocorre pela ação:
Bactérias e protozoários, sendo que, nestas regiões
• Não há eliminação de enzimas, mas apenas de muco.
 Principais microrganismos do IG: ceco > cólon
Bactérias celulolíticas
• Ruminococcus spp. e Fibrobacter succinogenes
bactérias fibrolíticas
Clostridium sp., Ruminococcus sp., Butyrivibrio sp. e Eubacterium sp.
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O teor de fibra bruta das refeições deve estar acima de 8 a 10%:
Teores reduzidos podem:
• Atrapalhar a motilidade gastrointestinal
• Causar diarreias
–Pois o teor de fibra está diretamente relacionado com
distúrbios digestivos nestes animais.
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As partículas de alimentos (CHO) que escapam da fermentação do
intestino delgado podem ser degradada:
Intestino grosso, gerando:
• Ácidos graxos voláteis (AGVs)
• Representando um importante
suprimento de energia
para o animal
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Obrigado pela atenção!!!
64 Contato: claudiohao@hotmail.com 
https://www.youtube.com/watch?v=ucrEGVXrDAw