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Carbohidratos 2

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  • 1. Carbohidratos- 2 Digestión- Absorción y Metabolismo Aplicación Práctica
  • 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. 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. 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. AMILOSA CELULOSA
  • 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. 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. 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. 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. Mecanismos de control del metabolismo de los Carbohidratos • Control celular • Control extracelular: Hormonas – Insulina – Glucagón – Hormona del crecimiento – Adrenalina – Cortisol
  • 11. En la práctica….. Ganado Porcino: Nivel de Tolerancia: lechón Utilización de fuentes de fibra:Cerda gestante Aves: Utilización de enzimas exógenos
  • 12. LECHÓN Limitaciones Térmicas Limitaciones Energéticas “Limitaciones” Enzimáticas Limitaciones Férricas Limitaciones Inmunológicas
  • 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Perros y Gatos Características de las heces y patrón de defecación Dietas clínicas Carbohidratos
  • 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. FIBRA DIETARIA: implicaciones
  • 24. • Carbohidratos y Restricción calórica: alimentos “light” • Apoyo Dietético a problemas Renales • Carbohidratos y Diabetes - índices de glucemia Animales de compañía
  • 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. Glucose Balance: Dietary Effects • Rate of glucose absorption decreased – Fiber – Small meals – Dietary protein Glucose absorbed into cells Glucose from food or gluconeogeneis
  • 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. • 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. 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. 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. 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. 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. 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