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FACULTAD DE MEDICINA VETERINARIA Y ZOOTECNIAPRINCIPIOS DE NUTRICION EN RUMIANTESDr. Francisco I. Juarez Lagunes
IntroduccinAlimentacin Rumiante: forrajeFresco, henificado, ensilado40 - 80% MS forrajes: FibraCelulosa, hemicelulosa, ligninaEficiencia por especieMicrobiota: bacterias y protozoariosGram (-): forrajesGram (+): cereales (granos)ProtozoariosHongosFermentacin: AGV y Proteina Microbiana
RUMEN
GeneralidadesRumen: representa 15 20% PVBovino: 120 220 ltsOveja / Cabra: 8 12 lts
RumenEl ms grande de los preestmagos.Saculado por pilares musculares.Numerosas papilas.Almacn y mezcla de alimento.Ambiente anaerobio para flora ruminal.Poza de fermentacin por excelencia.
RetculoSaco craneoventral del rumen.Epitelio reticular en forma de celdas con numerosas papilas.Receptculo para objetos pesados ingeridos.Conectado al omaso por el orificio retculo-omasal (vlvula que retiene partculas alimenticias en el rumen hasta tener un dimetro de 1 a 2 mm).
OmasoRecibe partculas de alimento masticadas y digeridas por microorganismos.Esfrico.Anchos pliegues longitudinales u hojas en su interior, con pequeas papilas. Absorbe agua y electrolitos de los alimentos.Retiene partculas de materia entre sus hojas.
Condiciones Ruminales.....Microorganismos
Microorganismos ruminales....un mundo dentro del animal
Cuntos son muchos.....Bacterias...1 a 10 mil millones/mL de lquido ruminalProtozoarios...20 a 200 mil/mL de lquido ruminal200 a 1100 mg/100 mL de lquido ruminal300 a 1600 mg/100 mL de lquido ruminalx100x350x3000x5000
Fibra en la Alimentacin del Ganado
Qu es la fibra y como medirlaImportancia de la fibra Fibra fsicamente efectiva Fuentes de fibra de subproductos que no son forrajes
Qu es la fibra
Importancia de la fibra en rumiantes.....
- Estmulo para la motilidad ruminalMezclado de sustratos y microorganismosImportancia de la fibra - Estmulo para rumiaRegurgitacinRemasticacinReinsalivacinRedeglucin- Formacin de una red ruminal de fibras largasSoporte para partculas pequeas para mejor utilizacin
GasesForraje del daGranos y Forraje del da anteriorEstratificacin Ruminal.....
Fibra fsicamente efectiva
Fibra efectiva.....- Estmulo para motilidad ruminal y rumia- Mantenimiento del % de grasa en leche- Formacin de una red ruminal de fibras largas
- Poco estmulo para motilidad ruminal y rumia- Disminucin del % de grasa en leche- Nula formacin de una red ruminal de fibras largasInsuficiente fibra efectiva.....- Disminucin del pH del lquido ruminal- Disminucin de productividad
Distribucin de partculas de forrajes
Distribucin de partculas de subproductos considerados como fuentes de fibra no forrajera
Microorganismos Ruminales.....
Gram (+)Gram (-)
Gram (+)Gram (-)Fibrobacter spp., Butyrivibrio spp.Lactobacillus spp., Methanobacterium spp.Ruminococcus spp., Streptococcus spp. AcetatoLactatoMetanoH+ Bacteroides spp., Megasphera spp.Selenomonas spp., SuccinomonasSuccinivibrio spp. AcetatoPropionatoSuccinato
Origen y SignificanciaImportantes:ActicoPropinicoButricoFermentacin:Rumen retculoIntestinoHgadoAcetato:Acetil CoAAcetilenoFosfato de acetilo
Origen y SignificanciaPropionato:SuccinatoAcrilatoButirato:AcetatoPiruvatoglutamatoInterconversinAcetato : propionato : butiratoForraje: 65 : 20 :10 a 70 : 20 : 10Concentrado: 45 : 40 : 15 a 50 : 40 :10 pHSntesis de protena
cido acticocido propinicocido butrico Protenas Valina IsobutiratoLeucina Isovalerato Isoleucina 2-metilbutirato Substratos para la fermentacin ruminal
Todos los carbohidratos y protenas de la dieta. CarbohidratosAminocidos=
ALMIDN, AZCAR, FIBRA PROTENAS
Pptidos
Aminocidos
Microorganismos
AGVCO2CH4
+ NH3
Rutas de degradacin ruminal de carbohidratos y protenas
CELULOSA
PECTINA HEMICELULOSA
ALMIDN
AZCARES SOLUBLES
Pentosas
HexosasCiclo de la pentosa
Va de Embden-Meyerhof
Piruvato
Formato
Va del acrilato
Acetil CoA
CO2 + H2
Va del succinato
Metano
ACETATOBUTIRATO
PROPIONATO
Principales vas del metabolismo de los carbohidratos en el rumen
Cambios en la proporcin forraje:concentrado de la dieta = influyen en la cantidad y porcentaje de AGVs producidos en rumen.
AGVs: gran influencia en la produccin de leche, porcentaje de grasa lctea, eficiencia de la conversin de alimento a leche y valor relativo de una racin para produccin de leche contrario al depsito de grasa.
CELULOSA HEMICELULOSA PECTINAS ALMIDONES Y AZCARES
Metano
Pentosas cidos
urnicos
Hexosas
Ciclo de las
Pentosas
cido pirvico
Rutas para la hidrlisis de los polisacridos alimenticios en el rumen
Formacin de acetato y butirato va piruvato: acetil CoA como intermediario.
Formacin de propionato: va del succinato y la va alterna del acrilato.
La fermentacin de 1 mol de carbohidrato origina 2 moles de acetato, 2 moles de propionato o 1 mol de butirato:
Hexosa 2 piruvato + 4[H]* + 2ATP2 piruvato + 2H2O 2 acetato + 2CO2 + 2H2 + 2ATP2 piruvato + 8[H] 2 propionato + 2H2O + 2ATP2 piruvato + 4[H] butirato + 2H2 + 2CO2 + 2ATPCO2 + H2 CH4 + 2H2O + ATP
*[H] = coenzimas reducidas
A partir del piruvato, y por diferentes reacciones, se forman los distintos AGVs que caracterizan la fermentacin ruminal.
PIRUVATO
CO2 + H2
Formiato Acetil CoA
Oxalacetato Lactato
Acetil CoA
Acetil CoA
CO2
4H ACETATO
CoA
CO2 H2 Acetil-P Malonil CoA
Propionil CoA
Lactil CoA
Acetacetil CoA
Succinato H2O
CoA 2H
Acrilil CoA
CH4 ACETATO
PROPIONATO
2H
B-hidroxibutiril CoA
Succinil CoA
Propionil CoA
H2O
ACETATO
Crotonil CoA
Metilmalonil CoA Acetil CoA
2H
Butiril CoA
PROPIONATO
ACETATO
Acetil CoA
BUTIRATO
Vas de produccin de AGVs a partir del piruvato
Absorcin RuminalPapilas de rumen retculo:Difusin pasiva (mayormente)Difusin facilitadaDeterminada por:[ ] en fluido ruminalpH (bajo)Tamao de la cadena de AGVOrden: butirato, propionato, acetatoAbsorcin:76% rumen retculo19% omaso abomaso 5% intestinos
Absorcin RuminalAc70
Prop20
But1020105501014 ( OH but)Fuido RuminalPared RuminalSangrePortal
Metabolismo Heptico AGVMayor parte en hgadoPropionato:GlucosaLactatoButirato: hidroxibutiratoAcetato: sin biotranformacin
Ac70
Prop20
But10Rumen Sangre Hgado Sangre portalperifrica50
10
1
4GlucosaCO2 OH butAcetatoGlucosa OH but
ACETATO
CuerposAcetil CoA
BUTIRATOcetnicos
Grasa
Citrato
Glicerol
(AcCoA)
Piruvato
Oxalacetato
PEP
SuccinatoCO2
Glucosa
PROPIONATO
Protena Aminocidos
Principales vas para el metabolismo de los AGVs
Ciclo de Krebs
AcetatoMnima utilizacin en el hgado.Oxidado en casi todos los tejidos del cuerpo para generar ATP.Principal fuente de acetil CoA para la lipognesis en el tejido adiposo y heptico de los rumiantes. De gran importancia para la produccin de los cidos grasos de cadena corta de la leche. Hasta 40% es utilizado en el metabolismo mamario. Un 30% del acetato tomado por la glndula es oxidado y la mayor parte del resto es incorporada a los cidos grasos C4 a C16.
ATP + CoA
ACETATO
Acetil CoA
Aceto Acetil CoA
Malonil CoA
Citrato
3,3 hidroximetilglutaril CoA cidos grasos
Ciclo de Krebs
cido mevalnico
Cuerpos cetnicos CO2
Esteroles (colesterol)
Metabolismo del acetato
Propionato
Parte metabolizado a lactato y el resto pasa a la circulacin portal para ser metabolizado en el hgado a glucosa o ser oxidado a CO2.
El lactato producido por la pared ruminal es tomado por el hgado para sntesis de glucosa.
Propionato: principal substrato para la gluconeognesis, que es crtica para el rumiante porque es mnima la cantidad de glucosa que se absorbe como tal en el intestino delgado.
Propionato: necesario para produccin de leche en cantidad, debido a la generacin de glucosa.
MITOCONDRIA
PROPIONATO
Propionil CoA
Metil malonil CoA
CO2
Oxalacetato
Succinil CoA
cido mlico cido fumrico
cido succnico
cido mlico
Oxalacetato
Fosfoenol piruvato D-glucosa
CITOPLASMA
Va metablica de utilizacin del propionato en el hgado del rumiante
Butirato
Metabolizado en su mayor en el epitelio ruminal a cuerpos cetnicos, principalmente acetoacetato y (D-) -hidroxibutirato, los cuales son interconvertidos en el hgado. Cuerpos cetnicos: importante fuente de energa al ser oxidados en la mayora de los tejidos del organismo, principalmente cuando las reservas de energa necesitan ser movilizadas de la grasa corporal (subnutricin o situaciones de gran demanda de energa).
El 80% de los cuerpos cetnicos circulantes provienen de la produccin ruminal de butirato y una pequea a partir de los cidos grasos de cadena larga en el hgado.
3-HIDROXIBUTIRATO
ACETOACETATO
Succinil CoA
cido succnico
Acetoacetil CoA
2 acetil CoA
Oxaloacetato
Ciclo de Krebs
CO2
Va de oxidacin de los cuerpos cetnicos
Metabolismo Heptico AGVPrincipal fuente de glucosa:PropionatoCiclo de Krebs (Ac. tricarboxlicos)17 molculas de ATP Propionato no transformadoEmbden Meyerhof18 molculas de ATP hidroxibutiratoCiclo de Krebs (Ac. tricarboxlicos)27 molculas de ATP
GlucosaSntesis de Ac. grasos de cadena larga a partir de glucosaPiruvato
Acetil CoA OAACicloTCACitratoMitocondriaAc. grasos de cadena larga NADPHOAAAcetil CoACitosol
Metabolismo Post Heptico AGV Principal AGV derivado polisacridos:AcetatoNula hepato bio transformacinFuente de energa varios tejidosCiclo de Krebs (10 molculas ATP)Metabolizado:Msculos: esqueltico y cardiacoRinGlndula mamariaTejido AdiposoPrincipal fuente de Ac. grasos de cadena larga:Tejido adiposoGrasa de la leche
Principales rutas metablicas Acetato
Sntesis de Ac. grasos de cadena larga a partir de acetatoGlucosaPiruvato
Acetil CoA OAACitratoMitocondriaCicloATCAc. grasos de cadena largaOAAAcetil CoAAcetatoCitosolX
Metabolismo Post Heptico AGV Acetato transformado Acetil CoA
Disponibilidad tisular de acetatoDifusin simple (depende [ ])[ ] sangunea depende [ ] lquido ruminalATPADP
COMPOSICIN DE CIDOS GRASOS DE ALGUNOS INGREDIENTES NUTRICIONALES PARA ANIMALES
Por BiohidrogenacinBacteria CelulolticaButyrivibrio fibrisolvens9-desaturasa Por SntesisIsomerizacin enzimtica
BIOHIDROGENACIN EN RUMENGrasa de la dietaCis-9, cis-12 C18:2 (Acido Linoleico)
Cis-9, trans11 C18:2(Acido Rumnico)
Trans-11 C18:1 (Acido Vaccnico)
C 18:0 (Acido Esterico)
Utilizacin de Lpidos en condiciones normalesAlimento HIGADO Lipolisis completa (-oxidacin)Tejido AdiposoLipoprotenas (cidos Grasos)Acetil Coenzima-ACO2, AguaEnergaEnergaGLUCOSAGluconeognesisOxaloacetatoPROPIONATOT. Sanguneo
Metabolismo de Lpidos en Vacas FrescasConsumo AlimentoBalance Energtico NegativoPropionato HIGADOMovilizacin de Tejido Adiposocidos GrasosLipolisis Incompleta (-oxidacin)Acetil Coenzima A
CO2, AguaEnergaEnergaOxaloacetatoXXT. SanguneoXGLUCOSAPROPIONATOX
Metabolismo de Lpidos en Vacas Frescas HIGADOMovilizacin de Tejido Adiposocidos GrasosCETOSISLipolisis Incompleta (-oxidacin)Acetil Coenzima A
CO2, AguaEnergaEnergaOxaloacetatoXXT. Sanguneoacetoacetato -OH butiratoXGLUCOSAPROPIONATOXConsumo AlimentoBalance Energtico NegativoPropionato
DESATURACIN EN TEJIDOC18:0
Delta-9 desaturasa
cis-9 C18:1
trans-11 C18:1
Delta-9 desaturasa
cis-9, trans-11 C18:2 CLA
CLA content of various foods
RESULTADOS DE CONTENIDO DE CLA EN CARNE COMERCIAL EN VERACRUZ
FACTORES DIETARIOS QUE INCREMENTAN CLA EN LECHE