Bioquímica dos Ruminantes

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A evolução dos ruminantes fez com que 
eles desenvolvessem características 
anatômicas e simbióticas, como o 
surgimento do rúmen devido o fato de ser 
uma presa fácil o órgão auxiliou no 
consumo “rápido” e em grande quantidade 
para evitar ataques de predadores. Essas 
características possuem vantagens e 
desvantagens. 
 
 Vantagens: utilizar eficientemente 
carboidratos fibrosos como fonte de 
energia e compostos nitrogenados não 
proteicos como fonte de proteína. 
 Desvantagens: produção de metano 
(perda de energia e poluição ambiental) e 
perda de aminoácidos (fermentação da 
proteína). 
 
A celulose e outros polissacarídeos PCV 
(parede celular vegetal) possuem maior 
fonte potencial de energia para 
ruminantes. A degradação de alguns 
constituintes da parede celular pelos 
ruminantes é consequência da simbiose 
entre o animal ruminante e os 
microrganismos ruminas que possuem 
enzimas que quebram ligações β de 
carboidratos de parede celular vegetal. 
 
Possui baixa concentração de oxigênio 
(anaeróbico), constância de pH (6,0 a 7,0) e 
constância de temperatura (38°C a 42°C), 
suprimento continuo de sólidos e líquidos, 
ou seja, presença de substratos e de 
atividade fermentativa e remoção dos 
produtos da fermentação é feito por 
aproveitamento pelo animal ou por 
manutenção das características ideais para 
fermentação. 
 
Utilizam fontes de nitrogênio não proteico 
de aminoácidos, sintetizam vitaminas do 
complexo B e K e sintetizam enzimas 
capazes de degradar carboidratos fibrosos 
(CF) e pectina, ou seja, degradam celulose, 
hemicelulose e pectina. 
No rúmen é onde encontra as enzimas 
microbianas que degradam celulose e 
hemicelulose, a principal forma de energia 
de ruminantes adultos são os AGV’s (ácido 
graxo volátil), já do bezerro é a glicose 
(pré-ruminante). 
 
 Bactérias: 1010 células/g de conteúdo 
ruminal, cerca de 60 a 90% da biomassa 
microbiana. 
 Protozoários: 106 células/g de 
conteúdo ruminal, maioria ciliados e 
representam de 10 a 50% da biomassa 
microbiana total. 
 Fungos: 102 a 104 células/g de 
conteúdo ruminal, estritamente 
anaeróbicos, até 8% da biomassa 
microbiana total. 
 Metanogênicas/Archaea: distintas 
filogeneticamente das bactérias, 
diferenciam por serem quimitróficas e pela 
estrutura da parede celular, os lipídios de 
membrana são éteres de glicerol em vez de 
ésteres de glicerol. São os microrganismos 
mais estritamente anaeróbicos do rúmen e 
produzem metano a partir do CO2 e H2, 0,5 
a 3,0% do total de microrganismos do 
rúmen e cerca de 20% das metanogênicas 
vivem na superfície dos protozoários. 
 
 
População mais diversa do rúmen, 
tamanho de 1 a 5 5 µm, sendo mais de 20 
espécies que apresentam contagens 
superiores a 107 células/g de conteúdo 
ruminal, realizam digestão enzimática de 
carboidratos e proteínas, síntese de vitK e 
complexo B e síntese de aminoácidos a 
partir NNP. 
Grupos Substratos Produtos 
 
 
Celulolíticas 
Celulose, 
amido, 
maltose, 
sacarose e 
glicose 
Formato, 
acetato, 
butirato, 
lactato... 
Hemicelulolítica
s 
Hemicelulos
e e pectinas 
AGV 
 
Amilolíticas 
 
Amido, 
dissacarídeo
s 
Formato, 
acetato, 
butirato, 
lactato... 
Lipolíticas Lipídeos Acetato, 
propionato
, CO2 
Proteolíticas Aminoácidos Amônia e 
AGV 
Archaea H+, CO2 Metano 
 
Auxiliam na digestão da fibra e da proteína, 
geralmente estão aderidos às partículas 
alimentares de grande tamanho 
(manutenção no rúmen por mais tempo), o 
tempo médio de vida dos protozoários é de 
24 horas, a aderência é essencial para sua 
vida, utilizam bactérias como fontes de 
aminoácidos e também utilizam outras 
fontes. 
É adquirido através do contato com o 
animal faunado. 
 Protozoários Holotrichia: 103 a 104 
células/mL em animais consumindo 
forragens, cerca de 30% ou mais dos 
protozoários ciliados do rúmen, seu 
principal substrato é os carboidratos 
solúveis e é predado por grandes 
protozoários. 
 Protozoários Entodinomorfos: 105 a 
106 células/mL em animais consumindo 
quantidade moderada de grãos, 
encontrados em estreita associação com as 
partículas de alimento e a sua 
concentração no líquido ruminal não indica 
numero real, usam carboidratos solúveis 
pobremente e engolfam rapidamente 
grânulos de amido. 
 
Degradam os carboidratos fibrosos e são 
capazes de acessar os tecidos vasculares 
lignificados, participam ativamente no 
rompimento físico da fibra por meio de 
rizoides ou hifas, durante o processo de 
degradação das forragens. 
 
 
O desenvolvimento do rúmen como 
câmara de fermentação inicia-se no animal 
recém-nascido e tem grande influencia da 
dieta e do subsequente controle da 
fermentação, por meio de processos 
fisiológicos integrados com a nutrição do 
hospedeiro. 
O contato do recém-nascido com 
microrganismos ruminais se da 
principalmente pelo contato com animais 
adultos (mãe), ingestão de alimentos 
contaminados, cochos, bebedouros e ar. 
–
 
Ocorre para degradação das moléculas, o 
primeiro passo é a aderência da célula 
bacteriana, protozoário e fungo a partícula 
de alimento o segundo passo é a 
aproximação das enzimas presentes na 
superfície externa da membrana dos 
microrganismos aos substratos e assim a 
população de bactérias aderentes crescerá 
sobre o substrato. 
 
–
 
São ácidos fracos com 1 a 7 átomos de 
carbono e atendem 60-80% das exigências 
diárias de energia ruminante, cerca de 75% 
da energia dos carboidratos é para 
produção de AGV e os 25% se divide para o 
crescimento e manutenção microbiana e 
são perdidos na forma de CH4. 
 
 Glicose (6C) = 2Acetatos (2C) + 2CO2 + 
 8H Glicose (6C) = Butirato (4C) + 2CO2 
 + 4H Glicose (6C) = 2Propionato (3C) – 
2H 
A fermentação causa um excesso de 
hidrogênio no meio CO2 tendo a 
necessidade de retirar o H+ e regenerar os 
cofatores (NAD+ →NADH). 
 
Archaeas metanogênicas 
 CO2 + 8H = CH4 + 2H2O 
Eliminação de 6-12% da energia ingerida 
(perda de energia) gerando preocupação 
ambiental (gases do efeito estufa). 
 
Possui uma variação de compostos que 
variam de determinantes primários como 
natureza da ração e origem química dos 
CHOs 
 
Os produtos finais da fermentação são: 
AGV, lactato e gases (CO2 e CH4). 
 
A quantidade e proporção dos produtos 
finais depende da espécie bacteriana, 
concentração de NADH e H2 na célula que 
ambas dependem da dieta ingerida. 
 
É o produto mais oxidado e sua formação 
resulta em máximo rendimento para a 
bactéria. 
1mol de glicose → 2 piruvato → 2 acetatos 
+ 4mol de ATP (microbiota) + 4H 
 
 
 
Pode ocorrer por duas vias: 
 Via do succinato: 1mol de glicose → 2 
piruvato → 2 propionato + 4mol de ATP 
(microbiota) – 2H 
 Via do acrilato: 1mol de glicose → 2 
piruvato → 2 lactatos → 2 propionato + 2 
mol de ATP (microbiota) – 2H 
 
1 mol de glicose → 2 piruvato → 2 Acetil-
CoA → 1 butirato + 3 mol de ATP 
(microbiota) + 2 H 
 
 
Lactato não é um AGV e ele recicla o 
NADH. A Streptococcus bovis é a principal 
produtora e é resistente a queda de pH. 
O ácido lactato é o mais forte (pK = 3,1) 
entre os AGV (pK = 4,8). 
Isômero D (metabolizado mais lentamente 
e mais tóxico) e L (condições normais 85%) 
quando o pH está abaixo de 5 existe 
predominância isômero D e crescimento 
Megasphaera elsdenni é inibido. 
 
 
Ocorre nas papilas ruminais, transporte da 
parede do rúmen para a corrente 
sanguínea. 
 
Os locais de utilização dos AGV’s são: 
 
 
 
É realizado pelo suco pancreático, suco 
biliar e as enzimas: α-amilase pancreática, 
maltase, isomaltase, trelase, lactase e 
sacarase, duas ultimas citadas são 
limitadas nos ruminantes. 
 
– 
É onde ocorre a digestão do amido, 
celulosee hemicelulose a absorção de 
AGV’s e a formação do bolo fecal e 
excreção.