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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