Microbiologia ruminal.ppt

rumen

1. FACULTAD DE MEDICINA
VETERINARIA Y ZOOTECNIA
PRINCIPIOS DE NUTRICION EN RUMIANTES
Dr. Francisco I. Juarez Lagunes

2. Introducción
•Alimentación Rumiante: forraje
•Fresco, henificado, ensilado
•40 -80% MS forrajes: Fibra
•Celulosa, hemicelulosa, lignina
•Eficiencia por especie
•Microbiota: bacterias y protozoarios
•Gram (-): forrajes
•Gram (+): cereales (granos)
•Protozoarios
•Hongos
•Fermentación: AGV y Proteina Microbiana

3. RUMEN

4. Generalidades
•Rumen: representa 15 –20% PV
•Bovino: 120 –220 lts
•Oveja / Cabra: 8 –12 lts
EspecieCap. (%)
Rumen –
Retículo (%)
Omaso
(%)
Abomaso
(%)
Bovino 71 69 8 23
Oveja /
Cabra
67 64 25 11

5. Rumen
•El más grande de los preestómagos.
•Saculadoporpilaresmusculares.
•Numerosaspapilas.
•Almacénymezcladealimento.
•Ambienteanaerobioparafloraruminal.
•Pozadefermentaciónporexcelencia.

6. Retículo
•Sacocraneoventraldelrumen.
•Epitelioreticularenformadeceldasconnumerosaspapilas.
•Receptáculoparaobjetospesadosingeridos.
•Conectadoalomasoporelorificioretículo-omasal(válvulaqueretiene
partículasalimenticiasenelrumenhastatenerundiámetrode1a2mm).

7. Omaso
•Recibepartículasdealimentomasticadasydigeridaspormicroorganismos.
•Esférico.
•Anchospliegueslongitudinalesuhojasensuinterior,conpequeñaspapilas.
•Absorbeaguayelectrolitosdelosalimentos.
•Retienepartículasdemateriaentresushojas.

8. Condiciones Ruminales.....
Microorganismos
Motilidad
Temperatura Medio Acuoso
Sustrato
Anaerobiosis
pH

9. Microorganismos ruminales....un mundo dentro
del animal

10. Cuántos son muchos.....
Bacterias...1 a 10 mil millones/mL
de líquido ruminal
Protozoarios...20 a 200 mil/mL de
líquido ruminal
200 a 1100 mg/100 mL de líquido
ruminal
300 a 1600 mg/100 mL de líquido
ruminal
x100 x350 x3000 x5000

11. Fibra en la Alimentación del
Ganado

12. Qué es la
fibra y como
medirla
Importancia de
la fibra
Fibra físicamente
efectiva
Fuentes de fibra
de subproductos
que no son
forrajes

13. Qué es la
fibra
Pared Celular
Contenido
Celular
Contenido celular
Proteínas, Lípidos,
Ácidos orgánicos
Azúcares, Almidón
Fructanas
Pared celular
Hemicelulosa
Celulosa
Lignina
Placa intermedia
Pectina
beta-glucanos

14. Importancia de la fibra en rumiantes.....

15. Importancia
de la fibra
-Estímulo para la
motilidad ruminal
Mezclado de sustratos y
microorganismos
-Estímulo para rumia
Regurgitación
Remasticación
Reinsalivación
Redeglución
-Formación de una red
ruminal de fibras largas
Soporte para partículas
pequeñas para mejor
utilización

16. Gases
Forraje del día
Granos y Forraje del
día anterior
Estratificación Ruminal.....

17. Fibra
físicamente
efectiva

18. Fibra efectiva.....
-Estímulo para
motilidad ruminal y
rumia
-Mantenimiento del %
de grasa en leche
-Formación de una red
ruminal de fibras largas

19. -Poco estímulo para
motilidad ruminal y
rumia
-Disminución del %
de grasa en leche
-Nula formación de una
red ruminal de fibras
largas
Insuficiente fibra efectiva.....
-Disminución del pH
del líquido ruminal
-Disminución de
productividad

20. Ingrediente FDN
(% de
MS)
Fracción
retenida en
criba de 1.18
mm
Heno de pasto
Heno de leguminosa
Ensilado de leguminosa, picado
grueso
Ensilado de leguminosa, picado
fino
Ensilado de maíz
65
50
50
50
51
0.98
0.92
0.82
0.67
0.81
Distribución de partículas de forrajes

21. Ingrediente Tamaño
promedi
o mm
Fracción
retenida en
criba de 1.18
mm
Pulpadecítricos
Olotedemaízmolido
Salvadodemaíz
Salvadodetrigo
Granodecervecería
Cáscaradecacahuatemolida
Granosecodedestilería
Cáscara de soya molida
2.59
1.23
0.96
0.86
0.69
0.59
0.49
0.45
0.76
0.56
0.36
0.33
0.18
0.12
0.04
0.03
Distribución de partículas de subproductos
considerados como fuentes de fibra no forrajera

22. Microorganismos Ruminales.....

23. flagelo
pilus
pared
celular
cápsula
ribosomasnucleoide
membrana
plasmática
Gram (+) Gram (-)

24. Gram (+) Gram (-)
Fibrobacter spp., Butyrivibrio spp.
Lactobacillus spp., Methanobacterium spp.
Ruminococcus spp., Streptococcus spp.
Acetato
Lactato
Metano
H
+
Bacteroides spp., Megasphera spp.
Selenomonas spp., Succinomonas
Succinivibrio spp.
Acetato
Propionato
Succinato

25. Origen y Significancia
•Importantes:
•Acético
•Propiónico
•Butírico
•Fermentación:
•Rumen –retículo
•Intestino
•Hígado
•Acetato:
•Acetil CoA
•Acetileno
•Fosfato de acetilo

26. Origen y Significancia
•Propionato:
•Succinato
•Acrilato
•Butirato:
•Acetato
•Piruvato
•glutamato
•Interconversión
•Acetato : propionato : butirato
•Forraje: 65 : 20 :10 a 70 : 20 : 10
•Concentrado: 45 : 40 : 15 a 50 : 40 :10
•pH
•Síntesis de proteína

27. Ácido acético
Ácido propiónico
Ácido butírico
Proteínas
Valina Isobutirato
Leucina Isovalerato
Isoleucina 2-metilbutirato
Substratos para la fermentación ruminal
•Todos los carbohidratos y proteínas de la dieta.
Carbohidratos
Aminoácidos
=

28. ALMIDÓN, AZÚCAR, FIBRA PROTEÍNAS
Péptidos
Aminoácidos
Microorganismos
AGVCO2CH4 + NH3
Rutas de degradación ruminal de carbohidratos y proteínas

29. CELULOSA PECTINA HEMICELULOSA
ALMIDÓN
AZÚCARES SOLUBLES
Pentosas
Hexosas Ciclo de la pentosa
Vía de Embden-Meyerhof
Piruvato
Formato
Vía del acrilato
Acetil CoA
CO2 + H2 Vía del succinato
Metano ACETATOBUTIRATO PROPIONATO
Principales vías del metabolismo de los carbohidratos en el rumen

30. •Cambiosenlaproporción
forraje:concentradodeladieta=
influyenenlacantidadyporcentaje
deAGVsproducidosenrumen.
•AGVs:graninfluenciaenla
produccióndeleche,porcentajede
grasaláctea,eficienciadela
conversióndealimentoalechey
valorrelativodeunaraciónpara
produccióndelechecontrarioal
depósitodegrasa.

31. CELULOSA HEMICELULOSA PECTINAS ALMIDONES Y AZÚCARES
Metano
Pentosas Ácidos
urónicos
Hexosas
Ciclo de las
Pentosas
Ácido pirúvico
Rutas para la hidrólisis de los polisacáridos alimenticios en el rumen

32. •Formacióndeacetatoybutiratovíapiruvato:acetilCoAcomo
intermediario.
•Formacióndepropionato:víadelsuccinatoylavíaalternadelacrilato.
•Lafermentaciónde1moldecarbohidratoorigina2molesdeacetato,2
molesdepropionatoo1moldebutirato:
Hexosa 2piruvato+4[H]*+2ATP
2piruvato+2H
2O 2acetato+2CO
2+2H
2+2ATP
2piruvato+8[H] 2propionato+2H
2O+2ATP
2piruvato+4[H] butirato+2H
2+2CO
2+2ATP
CO
2+H
2 CH
4+2H
2O+ATP
*[H] = coenzimas reducidas

33. A partir del piruvato, y por diferentes reacciones, se forman los distintos AGVs que caracterizan la fermentación
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
Vías de producción de AGVs a partir del piruvato

34. Absorción Ruminal
•Papilas de
rumen –
retículo:
•Difusión pasiva
(mayormente)
•Difusión
facilitada
•Determinada
por:
•[ ] en fluido
ruminal
•pH (bajo)
•Tamaño de la
cadena de AGV
•Orden: butirato,
propionato,
acetato
•Absorción:
•76% rumen –
retículo
•19% omaso –
abomaso
•5% intestinos

35. Ac70
Prop20
But10
20
10
5
50
10
1
4 (OH but)
Fuido Ruminal Pared
Ruminal
Sangre
Portal
Absorción Ruminal

36. Metabolismo Hepático AGV
•Mayor parte en hígado
•Propionato:
•Glucosa
•Lactato
•Butirato:
•hidroxibutirato
•Acetato: sin biotranformación

37. Ac 70
Prop20
But10
Rumen Sangre Hígado Sangre
portal periférica
50
10
1
4
Glucosa
CO
2
OH but
Acetato
Glucosa
OH but

38. ACETATO
Cuerpos Acetil CoA
BUTIRATO cetónicos
Grasa
Citrato
Glicerol (AcCoA)
Piruvato
Oxalacetato
PEP
SuccinatoCO2
Glucosa
PROPIONATO
Proteína Aminoácidos
Principales vías para el metabolismo de los AGVs

39. Ciclo de Krebs

40. Acetato
•Mínimautilizaciónenelhígado.
•OxidadoencasitodoslostejidosdelcuerpoparagenerarATP.
•PrincipalfuentedeacetilCoAparalalipogénesiseneltejidoadiposoy
hepáticodelosrumiantes.
•Degranimportanciaparalaproduccióndelosácidosgrasosdecadena
cortadelaleche.
•Hasta40%esutilizadoenelmetabolismomamario.
•Un30%delacetatotomadoporlaglándulaesoxidadoylamayorparte
delrestoesincorporadaalosácidosgrasosC4aC16.

41. ATP + CoA
ACETATO Acetil CoA
Aceto Acetil CoA Malonil CoA Citrato
3,3 hidroximetilglutaril CoA Ácidos grasos Ciclo de Krebs
Ácido mevalónicoCuerpos cetónicos CO2
Esteroles (colesterol)
Metabolismo del acetato

42. Propionato
•Partemetabolizadoalactatoyelrestopasaalacirculación
portalparasermetabolizadoenelhígadoaglucosaoser
oxidadoaCO
2.
•Ellactatoproducidoporlaparedruminalestomadoporel
hígadoparasíntesisdeglucosa.
•Propionato:principalsubstratoparalagluconeogénesis,que
escríticaparaelrumianteporqueesmínimalacantidadde
glucosaqueseabsorbecomotalenelintestinodelgado.
•Propionato:necesarioparaproduccióndelecheencantidad,
debidoalageneracióndeglucosa.

43. MITOCONDRIA
PROPIONATO Propionil CoA Metil malonil CoA
CO2
Oxalacetato Succinil CoA
Ácido málico Ácido fumárico Ácido succínico
Ácido málico
Oxalacetato Fosfoenol piruvato D-glucosa
CITOPLASMA
Vía metabólica de utilización del propionato en el hígado del rumiante

44. Butirato
•Metabolizadoensumayorenelepitelioruminalacuerposcetónicos,
principalmenteacetoacetatoy(D-)-hidroxibutirato,loscualesson
interconvertidosenelhígado.
•Cuerposcetónicos:importantefuentedeenergíaalseroxidadosen
lamayoríadelostejidosdelorganismo,principalmentecuandolas
reservasdeenergíanecesitansermovilizadasdelagrasacorporal
(subnutriciónosituacionesdegrandemandadeenergía).
•El80%deloscuerposcetónicoscirculantesprovienendela
producciónruminaldebutiratoyunapequeñaapartirdelosácidos
grasosdecadenalargaenelhígado.

45. 3-HIDROXIBUTIRATO
ACETOACETATO
Succinil CoA
Ácido succínico
Acetoacetil CoA
2 acetil CoA
Oxaloacetato
Ciclo de Krebs
CO2
Vía de oxidación de los cuerpos cetónicos

46. Metabolismo Hepático AGV
•Principal fuente de glucosa:
•Propionato
•Ciclo de Krebs (Ac. tricarboxílicos)
•17 moléculas de ATP
•Propionato no transformado
•Embden –Meyerhof
•18 moléculas de ATP
•hidroxibutirato
•Ciclo de Krebs (Ac. tricarboxílicos)
•27 moléculas de ATP

47. Glucosa
Síntesis de Ac. grasos de cadena
larga a partir de glucosa
Piruvato
Acetil CoA
OAA
Ciclo
TCACitrato
Mitocondria
Ac. grasos de cadena larga
NADPH
OAA
Acetil CoA
Citosol

48. Metabolismo Post –Hepático AGV
•Principal AGV derivado polisacáridos:
•Acetato
•Nula hepato –bio –transformación
•Fuente de energía varios tejidos
•Ciclo de Krebs (10 moléculas ATP)
•Metabolizado:
•Músculos: esquelético y cardiaco
•Riñón
•Glándula mamaria
•Tejido Adiposo
•Principal fuente de Ac. grasos de cadena
larga:
•Tejido adiposo
•Grasa de la leche

49. Principales rutas
metabólicas Acetato
Tejido Destino Metabólico
Músculo EsqueléticoCO
2+ H
2O
Músculo Cardiaco CO
2+ H
2O
Riñón CO
2+ H
2O
Tejido Adiposo
Ac. grasos cadena
larga, triglicéridos
Glándula Mamaria
Ac. grasos cadena
larga, grasa en leche

50. Síntesis de Ac. grasos de cadena
larga a partir de acetato
Glucosa
Piruvato
Acetil CoA
OAA
Citrato
Mitocondria
Ciclo
ATC
Ac. grasos de cadena larga
OAA
Acetil CoA
Acetato
Citosol
X

51. Metabolismo Post –Hepático AGV
•Acetato
transformado
Acetil CoA
•Disponibilidad
tisular de acetato
•Difusión simple
(depende [ ])
•[ ] sanguínea
depende [ ] líquido
ruminal
ATP ADP

52. COMPOSICIÓN DE ÁCIDOS GRASOS DE ALGUNOS
INGREDIENTES NUTRICIONALES PARA ANIMALES
IngredienteÁc Graso
%
Mirístico
14:0
Palmítico
16:0
Palmitoléico
16:1
Esteárico
18:0
Oleico
18:1
Linoleico
18:2
Linolénico
18:3
Sorgo 2.3 - 20.0 5.2 1.031.640.2 2.0
Sebo 99.8 - - - 18.839.7 4.5 1.0
Aceite
Palma
100 1.5 42.0 - 4.043.0 9.5 -
Aceite
Soya
100 T * 10.7 T 3.922.850.8 6.8
Pasto - 1.1 16.0 2.5 2.0 3.4 13.1 61.3

53. Por Biohidrogenación
Bacteria Celulolítica
Butyrivibrio fibrisolvens

9
-desaturasa
Por Síntesis
Isomerización enzimática

54. BIOHIDROGENACIÓN EN RUMEN
Grasa de la dieta
Cis-9, cis-12 C18:2 (Acido Linoleico)
Cis-9, trans11 C18:2(Acido Ruménico)
Trans-11 C18:1 (Acido Vaccénico)
C 18:0 (Acido Esteárico)

55. HIGADO
Lipolisis completa (-oxidación)
Utilización de Lípidos en
condiciones normales
Alimento Tejido Adiposo
Lipoproteínas
(Ácidos Grasos)
Acetil Coenzima-A
CO
2, Agua
Energía
EnergíaGLUCOSA
Gluconeogénesis
Oxaloacetato
PROPIONATO
T. Sanguíneo

56. Consumo Alimento
Balance Energético
Negativo
Propionato
HIGADO
Metabolismo de Lípidos
en Vacas Frescas
Movilización de Tejido
Adiposo
Ácidos Grasos
Lipolisis Incompleta
(-oxidación)
Acetil Coenzima A
CO
2, Agua
Energía
EnergíaOxaloacetatoX X
T. Sanguíneo
X
GLUCOSA
PROPIONATO
X

57. HIGADO
Metabolismo de Lípidos
en Vacas Frescas
Movilización de Tejido
Adiposo
Ácidos Grasos
CETOSIS
Lipolisis Incompleta
(-oxidación)
Acetil Coenzima A
CO
2, Agua
Energía
EnergíaOxaloacetatoX X
T. Sanguíneo
acetoacetato
-OH butirato
X
GLUCOSA
PROPIONATO
X
Consumo Alimento
Balance Energético
Negativo
Propionato

58. DESATURACIÓN EN TEJIDO
C18:0
Delta-9 desaturasa
cis-9 C18:1
trans-11 C18:1
Delta-9 desaturasa
cis-9, trans-11 C18:2 CLA

59. CLA content of various foods
Foodstuff Total CLA content
(mg/g fat)
Dairy products
Homogenized milk
Butter fat
Mozzarella cheese
Plain yogurt
Ice cream
Meat
Ground feed
Lamb
Pork
Chicken
Salmon
Ground turkey
5.5
4.7
4.9
4.8
3.6
4.3
5.6
0.6
0.9
0.3
2.5

60. RESULTADOS DE CONTENIDO DE CLA
EN CARNE COMERCIAL EN VERACRUZ
MUESTRA CLA
mg/g grasa
Molida Popular 12.33
Bisteck de aguayon 14.54
Bisteck para asar 4.86
Sabanita especial 11.64
Borrego 16.85

61. FACTORES DIETARIOS QUE
INCREMENTAN CLA EN LECHE
Grasas insaturadas
Grasas insaturadas con sales de
calcio
Semillas de oleaginosas procesadas
Aceite de pescado
Algas marinas
Pasturas
Suplementos con CLA