AMBIENTE RUMINAL E MICROBIOLOGIA DO RÚMEN

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Erica Marques 
AMBIENTE RUMINAL E MICROBIOLOGIA 
DO RÚMEN 
 
Sub-ordem ​ruminantia​: 
● Giraffidae 
● Tragulidae 
● Antilocapridae 
● Cervidae 
● Bovidae 
- Bisão 
- Búfalo 
- Ovinos 
- Caprinos 
- Iaques 
- Gazelas 
 
OBS: os componentes da sub-ordem ​Tylopoda possuem todos os compartimentos como os 
ruminantes, porém não fazem a ruminação, que é a regurgitação do bolo alimentar. 
 
 
 
 
O ruminante possui uma relação simbiótica com a população microbiana, o animal depende 
da microbiota e a microbiota depende do animal, um sem o outro não sobrevive. Por esse 
motivo é importante saber sobre as exigências das bactérias do rúmen, para poder fazer 
uma nutrição eficiente. 
 
O crescimento microbiano favorece o animal e a microbiota, para que a microbiota cresça é 
preciso um ambiente ideal, proporcionado pelo animal. O animal se beneficia pelos ácidos 
 
 
graxos voláteis (lixo da bactéria), e o aproveita como substrato de energia. A proteína 
microbiana é a própria bactéria morta que sai do rúmen e é digerida no abomaso. Se não 
houver crescimento bacteriano de forma eficiente, pode haver desnutrição proteica para o 
ruminante. 
 
Vantagens e desvantagens da digestão microbiana 
VANTAGENS 
● Utilização de alimentos fibrosos (não concorrem com a alimentação de outros 
animais). 
 
● Síntese de vitaminas do complexo B e K (um animal ruminante não precisa ser 
suplementado com essas vitaminas, pois a própria microbiota vai fazer a síntese 
delas. Porém, é necessário fornecer os precursores, por exemplo, o cobalto que vai 
ser importante na síntese de vitamina b12 (quando ingerimos a carne, ingerimos a 
vitamina b12). 
● Síntese de aminoácidos a partir de NNP (nitrogênio não protéico, como a ureia). Se 
animais monogástricos ingerem NNP ele será tóxico a depender da quantidade, pois 
cai no sistema porta, problema que não possui os ruminantes, pois as bactérias 
pegam esses radicais nitrogenados e usam para o seu próprio crescimento, 
transformando esses compostos não protéicos em aminoácidos. 
 
DESVANTAGENS 
● Perda de energia na forma de metano (o metano é um produto da bactéria, ele não é 
perdido para a atmosfera, e sim fixado de novo). 
● Perda de aminoácidos dietéticos a partir da fermentação (as bactérias transformam 
aminoácidos em outros aminoácidos) 
● Tipo de dieta pode restringir o crescimento ou a atividade de certos microrganismos. 
 
Características do rúmen 
● Meio anaeróbico (bactérias anaeróbias facultativas, o oxigênio é eliminado via 
eructação). 
 
 
OBS: geralmente por conta do conteúdo ruminal não sobra muito espaço para a 
circulação do oxigênio no rúmen, por esse motivo é um meio anaeróbico. 
 
● Presença simbiótica de microrganismos (bactérias, protozoários, fungos). 
● Constância de pH (5,5-7,0) e temperatura (35-42⁰C). 
● O animal faz com que essa colonia de bacterias tenha um suprimento contínuo de 
solidos e liquidos (importante para o crescimento). 
● Presença constante de água e saliva torna o ambiente aquoso. 
● Produtos da fermentação são removidos. 
 
● Ambiente anaeróbio: baixo teor de oxigênio, alto teor de hidrogênio, ambiente 
predominantemente com carga negativa (ambiente reduzido). 
● No ambiente anaeróbico falta oxigênio, e o NADH não consegue entregar o oxigênio 
dele na CTE, dessa forma, não ocorre cascata. Logo, o metabolismo criar outros 
mecanismos de regenerar o NAD. 
● Quando se tem muito CO2 e muito e muito hidrogênio (acumulação de NADH), 
ocorre a formação de metano e água. 
● Além da formação de metano e água, pode ocorrer também a formação de ácidos 
graxos saturados. Logo, a bactéria do rúmen tem a capacidade de transformar uma 
gordura poli insaturada em gordura saturada, pois ela quebra as ligações duplas e 
triplas e põe o hidrogênio proveniente do NADH. Por esse motivo, a gordura animal 
é saturada (manteiga, carne bovina, carne caprina, etc). 
● Não é vantajoso fornecer óleos poli insaturados (óleo de soja, óleo de linhaça, etc) 
para os ruminantes, pois as bactérias vão transformar em gordura saturada. 
 
● O oxigênio é tóxico para as bactérias anaeróbicas: as bactérias não podem 
combater o oxigênio reativo. 
 
● O oxigênio possui algumas variações, o oxigênio molecular possui seus elétrons 
completos, e possui os radicais que possuem seus elétrons incompletos. Como está 
faltando elétrons, ele fica reativo e se liga causando lise na célula (radicais livres). 
● As nossas células produzem algumas enzimas que combatem as espécies reativas 
de oxigênio como a catalase e superóxido dismutase neutralizam os radicais de 
oxigênio, etc. As bactérias do rúmen não produzem essas enzimas que produzimos, 
logo elas não conseguem se defender dos radicais livres (ocorre dano oxidativo). 
● Toda vez que a cadeia transportadora de elétrons ocorre ela libera radicais livres. Ou 
seja, quanto mais se come, mais se produz radicais livres. 
Microbiologia ruminal 
BACTÉRIAS 
● Constituem a maior parte da biomassa microbiana ruminal: 60-90%. 
● Rápido tempo de duplicação (30 min). 
● Maior diversidade entre a microbiota ruminal. 
● Mais de 400 espécies já foram isoladas. 
● Mais de 20 espécies apresentam concentração superior a 107/g de conteúdo 
ruminal. 
● Espécies Gram – (80-90%) e Gram + (10-20%). 
 
 
 
 
 
 
Classificação em função do substrato ou produto final: 
● Fermentadoras de carboidratos estruturais (fibrosos): 
- Celulolíticas ou fibrolíticas: ​Ruminococcus albus​, ​Ruminococcus flavefaciens​, 
Fibrobacter succinogenes​. 
- Taxa de crescimento mais lenta. 
- Hidrolisam celulose por meio de complexos enzimáticos (celulases). 
- Digestão da parede celular. 
● Fermentadoras de amido (carboidratos não estruturais): 
- Amilolíticas: ​Bacteroides amylophilus​, ​Streptococcus bovis e ​Ruminobacter 
amylophilus​. 
- Utilizam amido e carboidratos solúveis (dextrina e frutosanas). 
- Taxa de crescimento mais elevada. 
- Substrato é solúvel! 
● Lipolíticas: 
- Os ruminantes possuem pouca gordura em sua dieta desfavorecendo essa 
bactéria. 
- Não são favorecidas no rúmen. 
● Ureolíticas: 
- Encontram-se aderidas ao epitélio ruminal e hidrolisam uréia liberando 
amônia. 
- Importante papel na captura de O2 ruminal. 
- As bactérias ureolíticas ficam grudadas na parede do rúmen. Já as outras 
bactérias ficam aderidas ao alimento. 
- São anaeróbias facultativas. 
- Ex: ​Enterococcus faecium​. 
● Metanogênicas: 
- São do grupo Archaea, ausência de parede celular. Produzem metano a 
partir de H2 e CO2. 
- Ao utilizarem o H2 presente no meio, são fundamentais para a regeneração 
de cofatores, como NAD+ e NADP+. 
 
- Pegam o hidrogênio e o CO2 e formam o metano (regenerar os NAD+). 
- Ex: ​Methanobacterium​ sp. e ​Methanobrevibacter​ sp. 
● Proteolíticas (aminolíticas). 
● Pectinolíticas. 
● Láticas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O amido é degradado mais rápido, a fibra é degradada mais lentamente. Apesar de uma ser 
mais rápida e a outra mais lenta, as duas vão chegar ao mesmo objetivo, que é produzir 
AGVS e biomassa bacteriana. 
 
 
Distribuição das bactérias no rúmen: 
● Livres no fluído ruminal. 
● Associadas às células epiteliais 
descamadas (descamação ocasionada pela 
motilidade, choque do rúmen com a fibra). 
● Associadas com as partículas de 
alimentos (75%). 
 
 
Colonização e degradação das partículas: 
● Tecidos forrageiros são protegidos por uma cutícula resistente à digestão = sílica.● Adentram por orifícios pré-formados como estômatos, partes danificadas na parede 
celular ou partes já aderidas por fungos. 
● Começam a degradar de dentro para fora. 
● Mesofilo é a parte mais digestível (possui mais celulose e hemicelulose). 
● Começam a se aderir às partículas e começam a fazer o desaparecimento dessa 
partícula, sobrando somente os restos. 
PROTOZOÁRIOS 
● Unicelulares e anaeróbicos. 
● Tamanho de 20 a 200μm (10 a 100X maior do que as bactérias). 
● Apresenta estrutura interna complexa, com estruturas que se assemelham à boca, 
esôfago, estômago, reto e ânus. 
● Uma das grandes diferenças da bactéria para o protozoário é a forma como eles 
colonizam a partícula. A bactéria fica do lado de fora da partícula cuspindo enzimas 
em cima do fragmento. Já os protozoários engolfam a partícula e digere ela dentro 
das estruturas internas dele (sistema digestório rudimentar). As vezes o protozoário 
pode fagocitar a partícula com bactérias, sendo assim essas bactérias viram fonte de 
proteína para o protozoário. 
● População ruminal: 40% a 60% da biomassa microbiana total do rúmen. 
● Alto tempo de duplicação (24h). 
● Se alimentam de amido (diminuem a carga osmótica do amido no rúmen, ajuda ao 
PH não cair bruscamente. Se o amido estivesse perdido no líquido ruminal, a 
bactéria ia começar a degradar rapidamente produzindo muitos AGVS, assim ia cair 
o ph do rúmen. Quando o protozoário engolfa o amido, ele protege, assim a 
degradação é mais lenta). 
● Apresentam ​quimiotactismo​ (andam atrás da partícula) (a bactéria não possui): 
- Se movimentam no rúmen estimulados pela presença de substrato (açúcares 
ou glicoproteínas) em uma região específica. 
- Localizam-se normalmente na porção ventral do rúmen (pois preferem 
partículas mais pequenas). 
FUNGOS 
● Apresentam parede celular. 
 
● Acumulam glicogênio. 
● Atua na fermentação de açúcares solúveis e amido, e degradação de proteína. 
● Papel importante, mas não essencial. 
● Representam 8% da biomassa microbiana nos animais que recebem dieta rica em 
fibras. 
● Estão envolvidos na degradação de complexos entre lignina e celulose (importantes 
para o rompimento físico da fibra, permitindo o acesso das bactérias). 
● O fungo possui duas fases de vida (vegetativa e reprodutiva). Na fase vegetativa é o 
momento que ele vai germinar na partícula, emitindo rizóides, e depois que se 
estabelecer vai entrar na fase reprodutiva. Na fase reprodutiva há emissão de 
zoósporos, eles vão amadurecer e são liberados para novos substratos. Dessa 
forma o zoósporo chega na partícula de comida e emite seus rizóides. Com o 
crescimento do fungo, ele começa a fragmentar essa partícula, abrindo portas para a 
entrada das bactérias que colonizam o interior da partícula. 
● O fungo prefere partículas de baixa digestibilidade (partículas que demoram mais 
para serem digeridas), por conta da demora do seu ciclo de vida (pega partículas 
que as bactérias e protozoários não querem). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fatores que controlam a população microbiana 
DISPONIBILIDADE DE SUBSTRATO 
● A disponibilidade de substrato altera a população: quanto mais concentrado na dieta 
o ph vai ter uma tendência a cair, atrapalhando a colonização das bactérias (assim a 
degradação da fibra cai). 
● Quando o ph está alto favorece as bactérias celulolíticas, quando está baixo 
favorece as amilolíticas. 
● Dieta rica em fibras: população de fungos é mais abundante. 
● Fungos, protozoários e bactérias gram+ possuem maior sensibilidade ao Ph baixo. 
● Lise de protozoários: liberação de amido no fluido ruminal. 
OBS: geralmente as bactérias celulolíticas são gram +, e as amilolíticas gram - (não é 
regra). 
Produção da biomassa microbiana