Carbohidratos 2

Carbohidratos- 2

Digestión- Absorción y MetabolismoAplicación Práctica

DIGESTION DE LOS CARBOHIDRATOS EN LOS MONOGÁTRICOS(VS. RUMIANTES)

Esófago Estómago I. delgado Ciego Colon

Monosacáridos AGv

AGvMonosacáridos

AGv

Monogástricos

Rumiantes

Carbohidratos

LUZ INTESTINALDigestión

MUCOSAINTESTINAL

Absorción

Digestión y Absorción en los Monogástricos

Enzimas: α-amilasa (α-1,4) almidón

oligosacaridasaβ-galactosidasa lactosaα-glucosidasa maltosa

dextrinasacarosa

*Inactivas sobreCelulosa, HemicelulosaPectinasΒ-glucanosArabinoxilanos

Glucosa Lactato

Glucosa LactatoFructosa LactatoFructosa Glucosa

Na+

ATP ADP

C6 Na+

Transporteactivo

Carbohidratos

EDAD

Duodeno-yeyuno proximal

Absorción relativa a la glucosa de diferentes monosacáridos(Wilson, 1962)

Galactosa Glucosa Fructosa Xilosa Arabinosa

122 100 67 -- --90 100 35 -- --

82 100 -- -- 60

97 100 62 57 49

HombreGatoConejoPeces

Compartentransportador

Carbohidratos

AMILOSA

CELULOSA

• Fermentación microbiana:– Celulasas; hemicelulasas; pectinasas, …– Producción y Absorción de AGV:

• Acético: energía• Propiónico: en el higado – glucosa: energía• Butírico: energía (colonocitos)

Sustratos disponibles; flujo de la digesta; pH,..

Bacteroides; Bifidobacterias; Enterococcus; Clostridium; Escherichia; Lactobacillus; Streptococcus; Fibrobacter,….

Metabolismo energético de la glucosa

Digestión intestinal

PANCREAS MUSCULO

HIGADO

TEJIDOADIPOSO

EritrocitoTej. NerviosoFeto

INSULINA

GLUCAGON

G6P Glucógeno

EnergíaCO2

Lactato

G6P GlucógenoAcetil-CoA

ATP CO2

Aas

Tejidos glucodependientes

G6P

Acetil-CoA

Acidos grasos libresAGAGAG

Ac. G. libres

Carbohidratos

GLUCOSA (C6)

2 X Piruvato

Glucolisis Gluconeogénesis

EnAnaerobiosiscitoplasma

Lactato (C3)Acetil-CoA

Citrato (C6)Isocitrato (C6)

Oxalsuccinato(C6)

a-KGA (C5)

Succinil-CoA (C4)

Oxalacetato (C4)

Malato (C4)

Fumarato (C4)

Succinato

O2

38 ATP

Grasa

Carbohidratos C6

2H

Aas

En presencia de O2mitocondria

CO2

Ciclo Coriglucosa

La glucosa como fuente de energía• La vía glucolítica (1 mol glucosa a 2 moles de piruvato)

8 ATP• 1 mol Piruvato a acetil CoA = 3 ATP

2 x 3= 6 ATP• 1 mol Acetil CoA a CO2 y agua = 12 ATP

2 x 12 = 24 ATP

TOTAL 38 ATP

38 x 12,43 (ATP) = 472 Kcal/molMol glucosa = 686 KcalEFICIENCIA 472/686 = 0,69 (69% eficiencia)

Resto = producción de calor (ineficiencia)

Mecanismos de control del metabolismo de los Carbohidratos

• Control celular• Control extracelular: Hormonas

– Insulina– Glucagón– Hormona del crecimiento– Adrenalina– Cortisol

En la práctica…..

Ganado Porcino:

Nivel de Tolerancia: lechónUtilización de fuentes de fibra:Cerda gestante

Aves:

Utilización de enzimas exógenos

LECHÓN

Limitaciones Térmicas

Limitaciones Energéticas

“Limitaciones” EnzimáticasLimitaciones Férricas

Limitaciones Inmunológicas

LECHON LACTANTE: limitaciones enzimáticas

LECHE TIENE:carbohidratos: lactosaproteínas: caseínas, ...grasa

LECHON TIENE: LACTASASPROTEASASLIPASAS,...

NO TIENE SUFICIENTE:AMILASASSACARASASPEPSINA,...

LECHE NO TIENE:almidónsacarosaproteínas vegetales

pH gástrico: 3-4

Evolución con la Edad de la Actividad Enzimática en el ganado porcinoA

ctiv

idad

enz

imát

ica

Act

ivid

ad e

nzim

átic

aA

ctiv

idad

enz

imát

ica

Act

ivid

ad e

nzim

átic

a

LACTASA

Recien nacidos

2 meses

adultos

SACARASA4 sem

2 sem

Rec. nacido

MALTASA

1 año

2 años

1 mes1 mes

1 año

2 añosAMILASA

Carbohidratos

Digestión de los carbohidratos en el PORCINO

- Ingredientes de elevada calidad- Aceptable capacidad de digerir PNA

Digestiónenzimática

C6 Lactato

AGv

Digestiónmicrobiana5-30% Energía

21d 56d

20-30% Derivados Lacteos30-35% Almidón cocido*caro

TRANSICIÓN

Inclusión de almidón

Si se incrementa la FIBRA en la dieta:- el contenido energéticoInsoluble: tº de retención

humedad – volumen de las hecesexcreción de sales biliares

Fermentable: la producción y absorción de AGv

Carbohidratos

Bienestar Animal en Cerdas⇒Estereotipias indican un problema de

bienestar

Causas: Interacción entre:

Hambre crónicaHambre crónica

Restricción de conducta

Falta de saciedad por:Poco volumen ingestaDéficit energético

Nivel de Fibra- Cerda GestanteBaja Media Alta

Fibra Bruta, % 3,3 10,6 18,1FND, % 13,5 25,7 39,4

****

91416Agua, l/día522416Duración, min.67120152Velocidad, g/min.

Consumo:

**291324363Tiempo de pie, min./día

144154Frecuencia estereotipias

70 min. ⇒ E=14.9 kJ/min/cerda ⇒ 240 kcal/día = 25 kg pienso/cerda/año (Ramonet et al., 1999)

Ventajas del Uso de Dietas Altas en Fibra:

Conseguir una mayor saciedad por:

Incremento en volumen de la raciónDisminuye la velocidad de consumo (20%)Aumento de la duración de la comida (x 2)Regulación metabólica:

Menor nivel de Glucosa e Insulina, pero mayor persistenciaMayor concentración de AGV

Reduce las estereotipias (entre 7 y 50%)

Digestión de los carbohidratos en la Aves

DigestiónEnzimatica

Sales biliares

Digestiónmicrobianaescasa

Carbohidratos

osmolaridad(retención de líquidos)

viscosidad

humedad heces

digestibilidad de la Grasa, N

β-glucanos

Arabinoxilanos

CebadaAvena

TrigoCenteno

TMR(3-4h)

β-glucanos

Arabinoxilanos

β-glucanasas

Arabinoxilanasas

UTILIZACIÓN DE ENZIMAS en el pienso

Valor nutritivo de losingredientes ( IC)

Niveles de incorporaciónde trigo y cebada

viscosidad

humedad heces

retención energíay Nitrógeno

MEJORASCarbohidratos

Perros y Gatos

Características de las heces y patrón de defecaciónDietas clínicas

Carbohidratos

Intolerancia a la lactosa

- crias:5 – 6g lactosa/Kg PV/día

- adultos:1-2 g/KgPV/día (perros)1 g/Kg PV/día (gatos)

Intolerancia secundaria a la lactosa /Carbohidratos:procesos infecciosos : Parvovirus,…

Enteropatía Gluten (Setter irlandés) / proteína del trigo

FIBRA DIETARIA: implicaciones

• Carbohidratos y Restricción calórica: alimentos “light”

• Apoyo Dietético a problemas Renales

• Carbohidratos y Diabetes- índices de glucemia

Animales de compañía

Glucose Balance: Dietary Effects

• Rate of glucose absorption increased– Large meals– High digestible carbohydrates

Glucose absorbed into

cells

Glucose from food or gluconeogenesis

Glucose Balance: Dietary Effects

• Rate of glucose absorption decreased– Fiber– Small meals– Dietary protein

Glucose absorbed into

cells

Glucose from food or gluconeogeneis

Proteina

Aminoácidos

Enzimas

Utilizados por el organismo

Urea(Residuo en torrente sanguíneo)

OrinaRIÑONExceso

• Lesión renal– Incapacidad de filtrar toda la urea y otros

Xtos de desecho - AZOTEMIA– Altos niveles de urea causan signos de enfermedad renal (vómitos, pérdida de peso,...)- Incapacidad de eliminar Fósforo,...- Intento compensación: poliuria/polidipsia

X

Enfermedad renalEnfermedad renal

Apoyo Dietético a problemas Renales

I.D. Ciego Colon

NH3

N heces

Fermentación CHO ProteolisisAutolisis microbianaDesaminaciones

A CHO muy fermentables(pectinas)

Nmicrobiano

Nheces

Norina

B CHO moderadamente ferm.(pulpa remolacha)

Nmicrobiano

Nheces

Norina

Carbohidratos

Visión dinámica de la digestión

Fracción no digestible

Fracción potencialmenteDigestibleF(tº)

2

1

Tiempo de retención

* Edad* Nivel de alimentación* Cantidad de fibra* Ralentizadores del tránsito

- +

- +

Acción directa•Enzimas endógenos

•Enzimas microbianos(ejem: a-galactosidasas)

Acción indirecta•PNAs (trigo, cebada)

•Enzimas microbianos(b-glucanasas, Arabinoxilanasas)

Carbohidratos

Clasificación de los herbivoros(Van Soest, 1982)

A.- Por sus hábitos alimenticiosRUMIANTES NO RUMIANTES

“Exquisitos” Ciervo /Jirafa Conejo“Intermedios”

* Ramoneadores” Cabra* Pastoreadores” Oveja

“Comedores de Forraje”* Pasto fresco Vaca Hipopótamo* Forraje general Alce Caballo/ Cebra* Zonas secas Camello Canguro

B.- Según su ESTRATEGIA DIGESTIVA

“Fermentadores Pregástricos”* No Rumiantes Canguro/ Hamster* Rumiantes Vacuno/ Ovino/ Caprino

“Fermentadores en I.G.”* Ciego Conejo* Colon Caballo

Carbohidratos

Digestion de la Fibra Dietética.Capacidad de Digestión de la Fibra

Tiempo de Fermentación (h)

Dig

estió

n de

la f

ibra

(%

)

100

50

AVES CERDO EQUIDOS RUMIANTES

Verduras

Leguminosas

Gramíneas

Paja

12 24 36 48 60

Carbohidratos

Actividad Digestiva en el Rumiante

ABSORCIÓN DEENERGÍA

64% 24% 12%

AGv

Saliva

8-10% PV

FERMENTACIÓN

PartículasLargas

Medianas

PequeñasRUMIA

AdhesiónM.O.(10-20%MS)

Bacterias

CelulolíticasHemicelulolíticasAmilolíticasPectinolíticasFerment. AzucaresProteolíticasFerment. secundarios

ProtozoosFlageladosCiliados

Carbohidratos

Rumen: fermenta 80% MS cereales; 75% MS forrajes

Hidrólisis y Fermentación Microbiana

Celulosa Pectinas HemicelulosaAlmidónAzuc. Solubles Pentosas

Hexosas Extracelular

Intracelular

Piruvato (2x C3)

Formiato Acetil CoA

CO2 + H2 Acetato Butirato Propionato(2x C2) (1x C4) (2x C3)

Metano

Carbohidratos

C6 2C2+2CO2+4H2 ; C6+ 2H2 2C3; C6 C4+ 2CO2 + 2H2

Destino AGV Absorbidos

• Producción de ATP• Síntesis de grasa• Síntesis de Glucosa

• Difusión pasiva (rumen> omaso y abomaso)• Velocidad absorcion: C4>C3>C2

ABSORCIÓN AGV

Metabolismo energético de los Acidos Grasos Volátiles

Fermentaciónmicrobiana

HIGADO

TEJIDOADIPOSO

G6P GlucógenoAcetil-CoA

ATP CO2

AasAcetil-CoA

Acidos grasos libresAGAGAG

Carbohidratos

Propiónico

AcéticoButíricoβ−hidroxibutirato

Glucosa

Lipogenesis

Gluconeogenesis

Rendimientos energéticos de la Fermentación Microbiana y deLa oxidación de sus productos

Fermentación anaerobia Absorción Utilización Oxidativa

% Aprox. Rendimiento

Hexosa Piruvato 2 Acetato (C2) 65 10 ATP/C2(20 ATP/C6)

2 Propionato (C3) 25 18 ATP/C3(36 ATP/C6)

1 Butirato (C4) 10 25 ATP/C4(25 ATP/C6)

Eficiencia Comparada 65-70%

Hexosa (C6) Oxidación completa 38 ATP

Metano17-18%

Aprox 75%

Carbohidratos

24-25 ATP

• Producción de metano:

55 C6 62 C2+ 25 C3 + 1C4 + 85 CO2 + 125 H2CO2 + 4 H2 CH4 + 2 H2O

1 C6 1,18C2 + 0,45 C3 + 0,18 C4 + 0,56 CH4 + 0,98 CO2 1,15 H2O

Consecuencias positivas del rumen: capacita la digestión de material fibroso

Consecuencias negativas: conlleva una ineficiencia energética importantela liberación de metano

Producción de C2 y C4 > C3

FND (CHO estructurales)/ bajos N.A. ,…

Actividad α-amilasa muy baja

CaGlucosa Ac. Láctico

Aas

AGv

AGvP

Vit. Hidrosolubles

NH3

ESTOMAGO INT. DELGADO INT. GRUESO

(1-5 h) ( 30´-1h) (> 30 h)

N microbiano

<20 % cerdo

Digestión de los carbohidratos en los equidos

Digestibilidad de PNA Equidos < RumiantesTº retención Equidos < RumiantesIngestión Equidos > Rumiantes

Carbohidratos

Hg-Rñ

Vitaminas B

70% acético20% propiónico10% butírico

Actividad α-amilasa muy baja

Digestión de los carbohidratos en los equidosCarbohidratos

pH

ACIDOSIS

Ac. Láctico

Almidón

agua

colitis

Catabolismo N

NH3 + aminas

alergias

acidosis metabólica

endotoxemia

laminitisAlmidon: 0,35-0,4% del PV y tomaAvena > Sorgo > Maiz > CebadaForraje antes (1-2h) que el concentrado

Digestión de los carbohidratos en los conejos

Carbohidratos

CiegoContenido 110-140 gpH aprox. 6

EstómagoContenido 90-100gpH aprox. 2,2

Valvula ileo-cecal

colonduodeno-yeyuno-ileonAGV H. blandas

Carbohidratos

CiegoContenido 110-140 gpH aprox. 6

EstómagoContenido 90-100gpH aprox. 2,2

Válvula ileo-cecal

Colonproximalduodeno-yeyuno-ileon

Cecotrofia: ingestión heces blandasCapacidad digerir la fibra < caballos < rumiantes

AGV: acético > butírico >propiónicoAlmidón: < 20% (cierta restricción de cereales en fórmula)

AGV H. blandas

Digestión de los carbohidratos en los conejos

Eficiencia comparada en la utilización de los alimentos

Cereales Leguminosas Gramíneas Paja

10 20 35 50 70 90

Efic

ienc

ia r

elat

iva

FND en la dieta

No rumiante

Rumiante

EquidosPanda

Ingestión x aprovechamiento

Carbohidratos