Bioquímica da Ruminação

Bioquímica da Ruminação

1. Características Anatômicas dos Ruminantes

   • Ação de ruminar: regurgitar e remastigar o alimento para melhor digestão
   • Capazes de adquirir nutrientes de alimentos à base de plantas, realizando a fermentação em um estômago especializado, com o auxílio de uma microbiota ruminal
     • Estômago dividido em quatro compartimentos
       • Rúmen: possui uma microbiota anaeróbia, responsável por digerir carboidratos, proteínas e lipídeos vegetais por meio da fermentação. Possui um arranjo papilar para aumentar a sua superfície de contato e é no rúmen onde ocorre a maior parte da produção e absorção de ácidos graxos.
         • Os ácidos graxos voláteis são esqueletos com até seis carbonos e grupos hidroxila. São extremamente hidrossolúveis e voláteis quando estão protonados.
           • Os principais ácidos graxos voláteis produzidos no rúmen são o acetato, proprionato e butirato
       • Réticulo: nele ocorre a formação do bolo alimentar. Possui uma estrutura de colméia(arranjos poligonais)
       • Omasso: possui aparência de dobras. Responsável pela redução do tamanho das partículas e absorção de água e ácidos voláteis
       • Abomasso: considerado o estômago verdadeiro. Possui enzimas proteolíticas para digestão de proteínas. Diminuição do pH de 6 para 2,5, o que promove a desnaturação de proteínas, eliminação de patógenos e solubilização de minerais.

2. Microrganismos do Rúmen

   • Protozoários: unicelulares, ingestão de bactérias e partículas de alimentos, digestão de carboidratos, proteínas e lipídeos
   • Fungos: digestão de fibra recalcitrante(celulases e amilases)
   • Bactérias
     • Bactérias Celulolíticas: digestão da celulose presente em volumosos, pH ideal 6 à 7. Produção de acetato, proprionato, butirato e CO2
     • Bactérias Aminolíticas: digestão de amido presente em grãos, pH ideal 5 à 6. Produção de proprionato, butirato e lactato
     • Bactérias Metanogênicas: geração de metano pela redução de CO2 em CH4, utilizando H2 produzido pelas bactérias

3. Metabolismo de Carboidratos

   • A degradação de todos os carboidratos pelas bactérias ruminais origina um produto comum: o piruvato. Este elemento é o principal precursor de todos ácidos graxos voláteis
     • A celulose é o principal carboidrato estrutural das plantas. Ela é um homopolissacarídeo
     • Todos os monossacarídeos entram na via glicolítica diretamente como glicose ou como intermediários através de transformações prévias.
       • A transformação de monossacarídeos em piruvato gera poder redutor que posteriormente será utilizado para reduzir CO2 em CH4

4. Metabolismo de Proteínas

   • As proteínas são degradadas pelas enzimas proteases deforma progressiva até se tornarem apenas suas biomoléculas constitucionais, os aminoácidos
     • Os aminoácidos podem tanto formar a proteína microbiana do rúmen como podem produzir ácidos graxos por meio de sua desaminação
       • A desaminação dos aminoácidos produz alfacetoácidos, que se comportam como ácidos graxos voláteis de cadeia ramificada
         • Nesse processo ocorre a produção de amônia que possivelmente será secretada na saliva, no rúmen ou no intestino grosso e em seguida, usada para a síntese de proteína microbiana
   • Os ruminantes são capazes de consumir e digerir nitrogênio não proteico, como sais de amônia e uréia
     • Sua captação ocorre pela formação de glutamina, a partir de glutamato catalisado pela enzima glutamina sintetase

5. Metablismo de Lipídeos

   • Os lipídeos correspondem a uma pequena parcela da dieta dos rumiantes. Se em excesso, podem comprometer a microbiota ruminal. Sua principal fonte é os triacilglicerídeos presentes em sementes ou os galactolipídeos presentes nas folhas.
     • A maioria dos lipídeos vegetais consumidos são ácidos graxos insaturados e apresentam isomeria cis
   • Lipólise: é a hidrólise de lipídeos esterificados por lipases microbianas
     • Como produtos finais são gerados três ácidos graxos livres e um glicerol
       • Os ácidos graxos são absorvidos diretamente pelo rúmen ou utilizados para síntese de outros lipídeos
       • O glicerol entra na via glicolítica gerando piruvato. O piruvato produz ácidos graxos voláteis, principalmente o propionato
     • Biohidrogenação: conversão de ácidos graxos insaturados em saturados no rúmen, a partir de redutases e poder redutor. Primeiro ocorre a isomerização de cis para trans e depois a redução das duplas ligações

6. Metabolismo Visceral

   • Destino dos ácidos graxos voláteis
     • Acetato
       • Ao se inserir nas celulas da maioria dos tecidos extra-hepáticos, o acetato é direcionado ao ciclo de krebs em forma de acetIl coA
     • Propionato
       • Pode ser utilizado no ciclo de krebs como succinil coA , mas também possui um uso particular no fígado, visto que ao entrar no ciclo de krebs, produz oxalaocetato, sendo este o ponto de partida para a gliconeogênese.
         • Posteriormente, a glicose produzida na gliconeogênese será utilizada pelos tecidos extra-hepáticos, como o cerébro, os músculos e o tecido adiposo.
     • Butirato
       • Utilizado no ciclo de krebs como acetil coA
       • Desviado para a síntese de corpos cetônicos. Inicialmente o butirato é ligado a uma coenzima A, formando a butiril coA e após várias reações, finalmente ele constitue o betahidroxibutirato, que será utilizado pelos tecidos extra-hepáticos