Carbohidratos 2

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Carbohidratos 2

  1. 1. Carbohidratos- 2 Digestión- Absorción y Metabolismo Aplicación Práctica
  2. 2. DIGESTION DE LOS CARBOHIDRATOS EN LOS MONOGÁTRICOS (VS. RUMIANTES) Esófago Estómago I. delgado Ciego Colon Monosacáridos AGv AGv Monosacáridos AGv Monogástricos Rumiantes Carbohidratos
  3. 3. LUZ INTESTINAL Digestión MUCOSA INTESTINAL Absorción Digestión y Absorción en los Monogástricos Enzimas: α-amilasa (α-1,4) almidón oligosacaridasa β-galactosidasa lactosa α-glucosidasa maltosa dextrina sacarosa *Inactivas sobre Celulosa, Hemicelulosa Pectinas Β-glucanos Arabinoxilanos Glucosa Lactato Glucosa Lactato Fructosa Lactato Fructosa Glucosa Na+ ATP ADP C6 Na+ Transporte activo Carbohidratos EDAD Duodeno-yeyuno proximal
  4. 4. 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 Hombre Gato Conejo Peces Comparten transportador Carbohidratos
  5. 5. AMILOSA CELULOSA
  6. 6. • 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,….
  7. 7. Metabolismo energético de la glucosa Digestión intestinal PANCREAS MUSCULO HIGADO TEJIDO ADIPOSO Eritrocito Tej. Nervioso Feto INSULINA GLUCAGON G6P Glucógeno Energía CO2 Lactato G6P Glucógeno Acetil-CoA ATP CO2 Aas Tejidos glucodependientes G6P Acetil-CoA Acidos grasos libres AG AG AG Ac. G. libres Carbohidratos
  8. 8. GLUCOSA (C6) 2 X Piruvato Glucolisis Gluconeogénesis En Anaerobiosis citoplasma 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 O2 mitocondria CO2 Ciclo Cori glucosa
  9. 9. 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/mol Mol glucosa = 686 Kcal EFICIENCIA 472/686 = 0,69 (69% eficiencia) Resto = producción de calor (ineficiencia)
  10. 10. Mecanismos de control del metabolismo de los Carbohidratos • Control celular • Control extracelular: Hormonas – Insulina – Glucagón – Hormona del crecimiento – Adrenalina – Cortisol
  11. 11. En la práctica….. Ganado Porcino: Nivel de Tolerancia: lechón Utilización de fuentes de fibra:Cerda gestante Aves: Utilización de enzimas exógenos
  12. 12. LECHÓN Limitaciones Térmicas Limitaciones Energéticas “Limitaciones” Enzimáticas Limitaciones Férricas Limitaciones Inmunológicas
  13. 13. LECHON LACTANTE: limitaciones enzimáticas LECHE TIENE: carbohidratos: lactosa proteínas: caseínas, ... grasa LECHON TIENE: LACTASAS PROTEASAS LIPASAS,... NO TIENE SUFICIENTE: AMILASAS SACARASAS PEPSINA,... LECHE NO TIENE: almidón sacarosa proteínas vegetales pH gástrico: 3-4
  14. 14. Evolución con la Edad de la Actividad Enzimática en el ganado porcino Actividadenzimática ActividadenzimáticaActividadenzimática Actividadenzimática LACTASA Recien nacidos 2 meses adultos SACARASA4 sem 2 sem Rec. nacido MALTASA 1 año 2 años 1 mes 1 mes 1 año 2 años AMILASA Carbohidratos
  15. 15. Digestión de los carbohidratos en el PORCINO - Ingredientes de elevada calidad - Aceptable capacidad de digerir PNA Digestión enzimática C6 Lactato AGv Digestión microbiana 5-30% Energía 21d 56d 20-30% Derivados Lacteos 30-35% Almidón cocido *caro TRANSICIÓN Inclusión de almidón Si se incrementa la FIBRA en la dieta: - el contenido energético Insoluble: tº de retención humedad – volumen de las heces excreción de sales biliares Fermentable: la producción y absorción de AGv Carbohidratos
  16. 16. 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 ingesta Déficit energético
  17. 17. Nivel de Fibra- Cerda Gestante Baja Media Alta Fibra Bruta, % 3,3 10,6 18,1 FND, % 13,5 25,7 39,4 ** ** 91416Agua, l/día 522416Duración, 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)
  18. 18. Ventajas del Uso de Dietas Altas en Fibra: Conseguir una mayor saciedad por: Incremento en volumen de la ración Disminuye la velocidad de consumo (20%) Aumento de la duración de la comida (x 2) Regulación metabólica: Menor nivel de Glucosa e Insulina, pero mayor persistencia Mayor concentración de AGV Reduce las estereotipias (entre 7 y 50%)
  19. 19. Digestión de los carbohidratos en la Aves Digestión Enzimatica Sales biliares Digestión microbiana escasa Carbohidratos osmolaridad (retención de líquidos) viscosidad humedad heces digestibilidad de la Grasa, N β-glucanos Arabinoxilanos Cebada Avena Trigo Centeno TMR (3-4h)
  20. 20. β-glucanos Arabinoxilanos β-glucanasas Arabinoxilanasas UTILIZACIÓN DE ENZIMAS en el pienso Valor nutritivo de los ingredientes ( IC) Niveles de incorporación de trigo y cebada viscosidad humedad heces retención energía y Nitrógeno MEJORAS Carbohidratos
  21. 21. Perros y Gatos Características de las heces y patrón de defecación Dietas clínicas Carbohidratos
  22. 22. 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
  23. 23. FIBRA DIETARIA: implicaciones
  24. 24. • Carbohidratos y Restricción calórica: alimentos “light” • Apoyo Dietético a problemas Renales • Carbohidratos y Diabetes - índices de glucemia Animales de compañía
  25. 25. Glucose Balance: Dietary Effects • Rate of glucose absorption increased – Large meals – High digestible carbohydrates Glucose absorbed into cells Glucose from food or gluconeogenesis
  26. 26. Glucose Balance: Dietary Effects • Rate of glucose absorption decreased – Fiber – Small meals – Dietary protein Glucose absorbed into cells Glucose from food or gluconeogeneis
  27. 27. 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
  28. 28. Apoyo Dietético a problemas Renales I.D. Ciego Colon NH3 N heces Fermentación CHO Proteolisis Autolisis microbiana Desaminaciones A CHO muy fermentables (pectinas) N microbiano N heces N orina B CHO moderadamente ferm. (pulpa remolacha) N microbiano N heces N orina Carbohidratos
  29. 29. Visión dinámica de la digestión Fracción no digestible Fracción potencialmente Digestible F(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
  30. 30. Clasificación de los herbivoros (Van Soest, 1982) A.- Por sus hábitos alimenticios RUMIANTES 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
  31. 31. Digestion de la Fibra Dietética. Capacidad de Digestión de la Fibra Tiempo de Fermentación (h) Digestióndelafibra(%) 100 50 AVES CERDO EQUIDOS RUMIANTES Verduras Leguminosas Gramíneas Paja 12 24 36 48 60 Carbohidratos
  32. 32. Actividad Digestiva en el Rumiante ABSORCIÓN DE ENERGÍA 64% 24% 12% AGv Saliva 8-10% PV FERMENTACIÓN Partículas Largas Medianas Pequeñas RUMIA Adhesión M.O. (10-20%MS) Bacterias Celulolíticas Hemicelulolíticas Amilolíticas Pectinolíticas Ferment. Azucares Proteolíticas Ferment. secundarios Protozoos Flagelados Ciliados Carbohidratos Rumen: fermenta 80% MS cereales; 75% MS forrajes
  33. 33. Hidrólisis y Fermentación Microbiana Celulosa Pectinas Hemicelulosa Almidón Azuc. 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
  34. 34. 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
  35. 35. Metabolismo energético de los Acidos Grasos Volátiles Fermentación microbiana HIGADO TEJIDO ADIPOSO G6P Glucógeno Acetil-CoA ATP CO2 Aas Acetil-CoA Acidos grasos libres AG AG AG Carbohidratos Propiónico Acético Butírico β−hidroxibutirato Glucosa Lipogenesis Gluconeogenesis
  36. 36. Rendimientos energéticos de la Fermentación Microbiana y de La 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 Metano 17-18% Aprox 75% Carbohidratos 24-25 ATP
  37. 37. • Producción de metano: 55 C6 62 C2+ 25 C3 + 1C4 + 85 CO2 + 125 H2 CO2 + 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 importante la liberación de metano Producción de C2 y C4 > C3 FND (CHO estructurales)/ bajos N.A. ,…
  38. 38. Actividad α-amilasa muy baja Ca Glucosa Ac. Láctico Aas AGv AGv P 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 < Rumiantes Tº retención Equidos < Rumiantes Ingestión Equidos > Rumiantes Carbohidratos Hg-Rñ Vitaminas B 70% acético 20% propiónico 10% butírico
  39. 39. Actividad α-amilasa muy baja Digestión de los carbohidratos en los equidos Carbohidratos pH ACIDOSIS Ac. Láctico Almidón agua colitis Catabolismo N NH3 + aminas alergias acidosis metabólica endotoxemia laminitis Almidon: 0,35-0,4% del PV y toma Avena > Sorgo > Maiz > Cebada Forraje antes (1-2h) que el concentrado
  40. 40. Digestión de los carbohidratos en los conejos Carbohidratos Ciego Contenido 110-140 g pH aprox. 6 Estómago Contenido 90-100g pH aprox. 2,2 Valvula ileo-cecal colonduodeno-yeyuno-ileon AGV H. blandas
  41. 41. Carbohidratos Ciego Contenido 110-140 g pH aprox. 6 Estómago Contenido 90-100g pH aprox. 2,2 Válvula ileo-cecal Colon proximalduodeno-yeyuno-ileon Cecotrofia: ingestión heces blandas Capacidad digerir la fibra < caballos < rumiantes AGV: acético > butírico >propiónico Almidón: < 20% (cierta restricción de cereales en fórmula) AGV H. blandas Digestión de los carbohidratos en los conejos
  42. 42. Eficiencia comparada en la utilización de los alimentos Cereales Leguminosas Gramíneas Paja 10 20 35 50 70 90 Eficienciarelativa FND en la dieta No rumiante Rumiante Equidos Panda Ingestión x aprovechamiento Carbohidratos

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