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Bioquímica de la digestión en rumiantes

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Mariano Sebastián Pino

on 12 June 2016

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Transcript of Bioquímica de la digestión en rumiantes

Bioquímica de la digestión en rumiantes
Facultad de Ciencias Veterinarias-UNNE
MV. Mariano Pino
Rumiantes: bovinos, ovinos, caprinos y cérvidos. La rumia consiste en la regurgitación de material semidigerido, remasticación (que lo desmenuza) y adición de saliva.
Sistema digestivo de rumiantes
Rumen
70% de la cavidad abdominal y 30% del peso vivo

Se divide en 4 compartimientos:

Retículo (redecilla)
Rumen (panza)
Omaso (librillo)
Abomaso (cuajar o estómago verdadero)
Glúcidos más frecuentes en vegetales
Almidón: Glúcido de reserva. Ampliamente distribuidos en los vegetales.
Celulosa: Glúcido estructural. 43-80% en vegetales
Pectinas: Heteropolisacárido. Se puede combinar con celulosa (pectina insoluble) o libre (pectina soluble)
Proteínas
El contenido proteico de los pastos depende de muchos factores (de 8 a 16%).

En general son de bajo valor biológico.

La mayor parte de las proteínas que llegan al intestino del rumiante son propias del soma bacteriano
Lípidos
La cantidad de lípidos ingerida es muy pequeña en relación a los glúcidos (de 0,5 a 1%).

Fundamentalmente son galactoglicéridos (glicerol + 2 ácidos grasos + Galactosa).

Aumenta al incluir forraje seco, leguminosas o granos.
Hemicelulosa: Heteropolisacárido ramificado formado por xilosa, arabinosa, glucosa, manosa, etc.
Procesos digestivos
Boca
Masticación:
Primera masticación o masticación rápida y luego una segunda masticación del contenido de los "preestómagos".
Saliva: Producto de las glándulas salivales.
Vacas adultas: 100-150 litros por día
Ovinos: 8,5-12,5 litros por día
Función: Buffer (agua, fosfatos, bicarbonato, etc), lubricación, excretora, fuente de NNP (Nitrógeno no proteico).
Rumen
Conforma una cámara que mantiene un ambiente favorable para la fermentación anaeróbica.
El contenido ruminal se dispone en 4 capas o estratos.
Capacidad total de 80-200 litros en bovinos, relacionada al peso y la talla del animal
Microorganismos ruminales
Bacterias: 50% de la biomasa. Imprescindibles para la vida del rumiante. Se las agrupan de acuerdo al sustrato sobre el que actúan.
Hongos: 8% de la biomasa. Importante actividad celulolítica.
Protozoarios: 20-40% de la biomasa. Representan la microfauna ruminal. Moderan la fermentación amilolítica (la consumen) y engloban el almidón evitando la fermentación ruminal (fuente directa de glucosa).
"Al alimentar a los rumiantes primero estamos alimentando a los microorganismos ruminales"
Condiciones para el correcto desarrollo de los microorganismo:
Aporte de nutrientes
Digestión de Glúcidos
Bacterias:
Celulolíticas: Fermentan celulosa, hemicelulosa y pectinas.

Amilolíticas: Fermentan almidón
celulosa nativa
celulosa soluble
celodextrina de alto PM
celodextrina de bajo PM
Celulasas C1 y Cx
celobiosa
celobiasa
fosforilasa
Vía fosforolítica
Glucosa 1 P + glucosa
Vía hidrolítica
2 glucosas
Pi
Glucosa 6 P
Hexoquinasa + 2 ATP
Hexoquinasa + ATP
isomerasa
Almidones
Almidón soluble
Amilo dextrina
Eritro dextrina
Acro dextrina
alfa y beta amilasas
Maltosa
maltasa
2 glucosas
Hexoquinasa + 2 ATP
2 glucosa 6 P
Digestión de proteínas
La proteína vegetal es de baja calidad y ronda el 16%
Para que se libere la proteína vegetal debe haber una buena trituración.
La digestión microbiana es de alrededor de 43-90%
La proteína no atacada por los microorganismos pasan a al cuajar e intestino delgado donde son atacadas por las enzimas propias del animal
La proteína microbiana esta contituída por AA procedentes de la hidrólisis de la proteína vegetal y en gran parte por AA de nueva formación (muy alto valor biológico)
Digestión de proteínas
Proteínas dietarias
endopeptidasas
péptidos
peptidasas
aminoácidos
proteína microbiana
Bacterias proteolíticas
piruvato
catabolismo
(energía)
Ciclo rumino-hepático de la urea
NH3
1. Los microorganismos metabolizan los AA produciendo NH3 que es liberado al líquido ruminal.
2. El NH3 es absorbido por la pared ruminal y vía sanguínea pasa al hígado del rumiante
3. Se produce el ciclo de la urea o de Krebs-Heinselet.
"El rumiante aprovecha la urea producida usándola como fuente de nitrógeno para los microorganismos ruminales".
4. La urea vuelve al rumen a través de la sangre (25%) o la saliva (40%).
5. La urea en rumen es atacada por ureasas bacterianas y transformada en NH3. Este es absorbido y aprovechado por las bacterias como fuente de N para la síntesis de AA cerrando el ciclo
Digestión de lípidos
Las grasas de los alimentos sufren una hidrólisis por la flora microbiana lipolítica en dos etapas:
En forrajes predominan los galactoglicéridos.
1) liberación de AG por hidrólisis de la función éster.
2) liberación de la galactosa.
Los ácidos grasos insaturados dan AG saturados por el ambiente reductor del rumen (ventajas: mayor producción de ATP y menor cantidad de metano).
El glicerol puede ser convertido en glucosa---AGV (propionato); síntesis de TAG; catabolismo para producción de energía
Destino de la glucosa en las bacterias
Glucosa
glucólisis
degradación anaeróbica
piruvato
formación de ácidos grasos volátiles
ácido acético
ácido propiónico
ácido butírico
Utilización de los AGV en los rumiantes
60% de los AGV. Atraviesa la pared ruminal pasando a la sangre. En hígado, adipocito, glándula mamaria y músculo en transformado en AcetilCoA.
19%. Se produce fundamentalmente por la vía del ácido acrílico. Atraviesa la pared ruminal pasando a sangre. En hígado y músculos es oxidado aeróbicamente para dar CO2 y H2O. Es el único potencialmente glucogénico.
Es absorbida y convertido en hígado en betahidroxibutirato y distribuído por la circulación general.
Absorción de los AGV
Se absorben por dos mecanismos dependiendo de su estado de disociación:
No disociado
liposoluble
difusión simple
Disociado
menos liposoluble
difusión facilitada (cotransportado con bicarbonato)
ácido láctico
Gases
Debido a la fermentación ruminal se producen y eliminan (a través del eructo) diferentes gases.
gases de efecto invernadero
Absorción de nutrientes
La absorción de glúcidos en el intestino delgado de los rumiantes se produce en forma libre o dentro de los protozoarios.
Interviene la amilasa pancreática
Absorción por cotransporte de Na+
Glúcidos:
Proteínas:
A diferencia de los monogástricos, la absorción de AA y péptidos pequeños se realiza en el íleon. Los aminoácidos esenciales son aportados por las proteínas microbianas en condiciones de mantenimiento.
Lípidos:
Al ID llegan ácidos grasos saturados forman micelas interviniendo las sales biliares y son absorbidas. Con menos de 14 C pasan a la circulación general. Con más carbonos son reesterificados como TAG
RESUMEN
"Al alimentar a los rumiantes, primero estamos alimentando a los microorganismos ruminales"
Los microorganismos fermentan la glucosa para obtener energía y producen AGV como desecho que es aprovechado por los rumiantes para la producción de energía.
Los microorganismos producen proteína de alto valor biológico.
Pueden aprovechar NH3 (ciclo rumino-hepático) como fuente de Nitrógeno.
El rumen debe conservar las condiciones adecuadas para un normal desarrollo de la microorganismos ruminales.
La mayor parte de la glucosa consumida por los rumiantes es convertida en AGV en el rumen. La cantidad que llega intacta al intestino es limitada.
Debido a esto la actividad gluconeogénica es muy elevada empleando como fuente propionato, lactato, AA y glicerol.
Anaerobiosis
pH
Presión osmótica
Temperatura
Eliminación de los productos de desecho
Celulosa
Sacarolíticas: Fermentan azúcares vegetales

Lactolíticas: Metabolizan el lactato
En granos predominan los triacilgliceroles.
Resumen ciclo rumino hepático
NH3
NH3
Ciclo de la urea
en hígado
sangre
saliva
Anexo
Formación de ácido acético:
Vía del ácido fórmico
Vía fosforoclástica

COOH
|
C=O
|
CH3
CO~SCoA
|
CH3
OH
|
CO-O-P=O
| |
| OH
CH3
COOH
|
CH3
Ácido pirúvico
CO2
CoASH
Complejo fosforoclástico deshidrogenasa
PPT-Fe++-FAD
AcetilCoA
CoASH
Pi
Fosfatotranscetilasa
Acetil fosfato
ADP
ATP
Acetoquinasa
Ácido Acético
VÍA FOSFOROCLÁSTICA
Formación de ácido propiónico
Vía del ácido acrílico
COOH
|
C=O
|
CH3
Lactato deshidrogenasa
Piruvato
COOH
|
H-C-OH
|
CH3
Lactato
CO~SCoA
|
H-C-OH
|
CH3
Lactil CoA
CO~SCoA
|
C-H
||
CH2
AcridilCoA
CO~SCoA
|
CH2
|
CH3
Propionil CoA
COOH
|
CH2
|
CH3
Ácido Propiónico
CoASH
NADH+H
NAD
AcetilCoA transferasa
CoASH
LactilCoA deshidratasa
H2O
NADPH+H
NADP
AcridilCoA deshidrogenasa
AcetilCoA transferasa
Vía del oxaloacetato-succinato
Bibliografía
1. CHURCH, D. C.: Fisiología digestiva y nutrición de los rumiantes, Vol. 1, 2 y 3, Acribia, Zaragoza, España, 1983.
2. KOLB, GURTHER, KETZ, SCHRODER y SEIDEL. Fisiología Veterinaria. 2°Ed. española. Zaragoza, Acribia, 1976.
3. MAIDANA, S. Bioquímica de la digestión ruminal. 1° Ed. Resistencia, Moro, 1982.
4. RELLING, A.; MATTIOLI, G. Fisiología digestiva y metabólica de los rumiantes. Editorial EDULP, Universidad Nacional de La Plata, 2002.
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