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EL ANIMAL Y SUS ALIMENTOS
D. Ph. Daniel Díaz Plascencia.
Contacto: [email protected]
www.lebas.com.mx
EL ORGANISMO ANIMAL Y SUS
ALIMENTOS
Resumen
Tomado de:
McDonald et al. 2002. Animal Nutrition.
Sixth edition. British Library
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Composición de los Alimentos
El agua es un componente importante de los
alimentos para animales.
Esta contribuye a satisfacer los requerimientos del
animal y es el diluente de los nutrientes contenidos
en los alimentos.
El contenido de agua varia ampliamente entre los
alimentos
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La Materia Seca
Los constituyentes de la materia seca de los alimentoscomprende:
Carbohidratos (azucares, almidones y fibras).
Compuestos nitrogenados (proteínas, aminoácidos ycompuestos de nitrógeno no proteico).
Lípidos (ácidos grasos y glicerol).
Minerales.
Vitaminas.4
Análisis de los Alimentos
La técnicas analíticas han sido desarrolladas a partirde simples determinaciones químicas/gravimétricas.
El análisis proximal ha sido severamente criticado pormuchos nutricionistas por ser arcaico e impreciso.
La técnicas analíticas modernas miden los nutrientesde los alimentos en términos de los requerimientosnutricionales de los animales.
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Técnicas Modernas
El almidón es determinado por polarimetría previa
extracción de etanol de la muestra y la posterior filtración
ácida y una segunda lectura de polarimetría.
Los constituyentes fibrosos pueden ser determinados por
la aplicación de soluciones detergentes neutra y ácida y
pesando el residuo o por el uso de enzimas seguido por
un pesaje o también por cromatografía de gas-líquido.
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Los elementos minerales individuales son medidos por
espectrofotometría de absorción atómica, fotometría de
flama o por emisión de espectroscopia inductiva de
plasma acoplada.
La cromatografía de gas-líquido es usada para
determinar aminoácidos individuales, ácidos grasos y
ciertas vitaminas.
Técnicas Modernas
Continuación 7
La espectroscopia de reflectancia infra roja (NIRS) es
usada rutinariamente para determinar características de
los alimentos y predecir su valor nutritivo.
La espectroscopia nuclear de resonancia magnética es un
técnica de investigación para determinar la estructura
química de los componentes alimenticios.
Técnicas Modernas
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Los Carbohidratos
Son compuestos que contienen carbono, hidrogeno yagua y se encuentran en los tejidos vegetales.
Varían de simples moléculas de azucares(monosacáridos) con entre tres y siete átomos de carbonoa combinaciones de dos, tres o cuatro moléculas (di-tri ytetrasacaridos) y finalmente a polímetros complejos deazucares moleculares (polisacáridos).
Continuación 10
Los monosacáridos tienen un grupo aldehído o cetónicoactivo y pueden tomar imagen de espejo con formacióndextro o levo.
Bajo condiciones fisiológicas, los monosacáridos existenprincipalmente en forma cíclica, las cuales pueden seralfa o beta.
Los grupos de carbohidratos también contienenmoléculas derivadas de azúcares los cuales puedencontener fósforo, nitrógeno y azufre y otros derivadosque intervienen en el metabolismo intermediario,estructura de ácidos nucleicos y sustancias tales comoglucósidos cianogénicos.
Los Carbohidratos
Continuación
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Los principales carbohidratos presentes en la naturalezason los monosacáridos glucosa, fructosa, arabinosa,xilosa y ribosa.
Los principales disacáridos son sacarosa, maltosa ylactosa.
Los principales polisacáridos son el almidón, la celulosa yla hemicelulosa.
La lignina aunque no es propiamente un carbohidratos seencuentra presente en la pared celular de los vegetales.
Los Carbohidratos
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Los lípidos son un grupo de sustancias insolubles enagua pero solubles en solventes orgánicos comunes. Enellos se incluyen las grasas, aceites, los glucolípidos, losfosfolípidos, las lipoproteínas, los esteroides y losterpenos.
Las grasas y aceites son la principal fuente de energía dealmacenamiento de plantas y animales.
Los Lípidos
Continuación
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Los Lípidos
Los lípidos son esteres de ácidos grasos con glicerol.
Su estructura física y química esta determinada por su
composición de ácidos grasos: ácidos grasos saturados
de alto peso molecular confieren estabilidad química y
dureza física, mientras que los ácidos grasos
poliinsaturados le dan reactividad química y suavidad
física.
Continuación
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Los ácidos grasos linoleico y linolénico son llamadosácidos grasos esenciales, aunque solo el linoleico esverdaderamente esencial en la dieta. Ellos son la fuentematerial de los eicosanoides, los cueles incluyen lasprostaglandinas, las tromboxonas y los leukotrienes.
Los fosfolípidos son compuestos conteniendo fósforobasados en ácidos grasos esterificados con glicerol ouna base nitrogenada. Ellos son importantes comoconstituyentes de los complejos de lipoproteínas demembranas biológicas
Los Lípidos
Continuación
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Las ceras son mezclas de ácidos grasos de alto pesomolecular con alcoholes de alto peso molecular.Ellas son químicamente inertes, tienen poco o nadavalor nutritivo y su función es principalmente deprotección.
Los esteroides tienen una base estructural de unnúcleo fenentrénico unido a un anillo deciclopentano. Los esteroides incluyen las salesbiliares, los esteroides y las hormonas sexuales yadrenales.
Los Lípidos
Continuación
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Los Lípidos
El colesterol es el precursor de muchos esteroides. Esteesta presente en todas las células animales y esparticularmente importante en estructuras mielinadasdel cerebro y el tejido nervioso.
Ellos son una fuerte evidencia del riesgo de enfermedadescoronarias del corazón y esta directamente relacionadocon la concentración del colesterol de lipoproteínas debaja densidad en la sangre.
Continuación
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El 7-dehidrocolesterol y el ergosterol son importantesprecursores de vitamina D3 y D2, respectivamente.
Los lípidos en forma de triacyilgliceroles, esteres decolesterol, lipoproteínas de baja densidad yeicosanoides derivados de lípidos están íntimamenteligados a la etiología de las enfermedades delcorazón.
Los Lípidos
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Las proteínas son complejos compuestos orgánicosde alto peso molecular conteniendo carbón,hidrógeno, oxigeno nitrógeno y generalmente azufre.
La proteínas están hechas de un pool de 20aminoácidos, alrededor de los cuales 10 sonesenciales (indispensables) para animales norumiantes.
Las Proteínas
Continuación
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Las Proteínas
Los aminoácidos están unidos por un enlace peptídicoentre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupoamino de otro.
La estructura primaria de una proteína se refiere a lasecuencia de los aminoácidos en una cadenapolipeptídica; la conformación de la cadena es elresultado de enlaces de hidrogeno dando origen a laestructura secundaria; el doblamiento de la cadena dalugar a una estructura terciaria; la estructuracuaternaria se refiere a la configuración de esasproteínas en mas de una cadena polipeptídica.
Continuación
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La proteínas tienen propiedades coloidales y puedenser desnaturalizadas por el calor, creando nuevosenlaces entre las cadenas, algunos de los cuales sonresistentes a la hidrólisis.
La proteínas pueden ser simples, ya sea fibrosas oglobulares o conjugadas a una molécula no proteica.
Las Proteínas
Continuación21
Las Proteínas
Los ácidos nucleicos actúan como un almacén deinformación genética cuando son arreglados como DNAy RNA.
La aminas son derivadas de aminoácidos y poseenalgunas actividades fisiológicas.
La urea es un importante miembro de compuestos delgrupo de amidas.
Continuación22
Los nitratos son convertidos a nitritos tóxicos en elrumen.
Los alcaloides son compuestos tóxicos conteniendonitrógeno formados por algunas plantas y hongos.
Las Proteínas
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Minerales
Elemento
Mineral
Función Síntomas de deficiencia
Calcio
(Ca)
Huesos y dientes, transmisión
de impulsos nerviosos
Fracturas, osteomalacia, cascarón
delgado y fiebre de leche
Fósforo
(P)
Huesos y dientes, metabolismo
de la energía
Fracturas, osteomalacia, apetito
depravado, pobre fertilidad
Potasio
(K)
Osmosis-regulación, balance
ácido-base, excitación nerviosa
y muscular
Retardo del crecimiento, debilidad
Sodio
(Na)
Balance ácido-base, Osmosis-
regulación
Deshidratación, pobre crecimiento,
pobre producción de huevo
Cloro
(Cl)
Balance ácido-base, Osmosis-
regulación, secreción gástrica
Alcalosis
Azufre
(S)
Estructura de aminoácidos,
vitaminas y hormonas
Equivalente a deficiencia de
proteínas (dietas con urea)
Continuación
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Magnesio
(Mg)
Huesos, activador de enzimas para
el metabolismo de cho´s y lípidos
Irritabilidad nerviosa y convulsiones,
hipomagnesemia (fiebre de heno)
Hierro (Fe) Hemoglobina, enzimas de la
cadena del transporte de
electrones
Anemia
Cobre (Cu) Síntesis de Hemoglobina, síntesis
de enzimas, pigmentos
Anemia, pobre crecimiento,
despigmentación de pelo y lana
Cobalto (Co) Componente de la vitamina B12 Emaciación, anemia, pobre desarrollo
Yodo (I) Hormona tiroides Pérdida de pelo, jóvenes débiles y
muertos
Manganeso
(Mn)
Activación de enzimas Retardo del crecimiento, anormalidades
del esqueleto
Zinc (Zn) Componente y activador de
enzimas
Parakeratosis, pobre crecimiento y
apetito depravado
Selenio (Se) Componente de la glutation
peroxidasa, metabolismo del Yodo,
función inmune
Miopatia y diátesis exudativa
Minerales
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La Digestión de los Alimentos
En un animal de estómago simple como el cerdo, ladigestión comienza cuando el alimento encuentra elestómago. Las proteínas son hidrolizadas a un pH de2.0-3.5 produciendo polipéptidos y unos cuantosaminoácidos.
En el intestino delgado, las enzimas secretadas por lamucosa intestinal y por el páncreas, continua eldesdoblamiento de proteínas a aminoácidos a travésde la acción de la tripsina y las carboxi-peptidasas.
Continuación
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La Digestión de los Alimentos
Las grasas son solubilizadas en agua mediante la
emulsificación por las sales biliares producidas por el
hígado y por la parcial hidrólisis con lipasas.
El almidón y carbohidratos con enlaces alfa
relacionados, son hidrolizados por la amilasa hasta
disacáridos los cuales son solubilizados a
monosacáridos por enzimas específicas (Maltosa por
Maltasa, Sacarosa por la Sacarasa, etc.)
Continuación27
En el intestino grueso, los microorganismosproducen enzimas que hidrolizan y fermentan lospolisacáridos con enlaces beta, principalmente aácidos grasos volátiles.
La Digestión de los Alimentos
Continuación28
En los cerdos jóvenes, la actividad enzimática estarestringida porque el alimento es solo leche. En elestómago, la quimosina causa una parcial ruptura yproducción de caseína. La actividad de la Lactasa esalta pero la actividad de enzimas que digieren elalmidón es relativamente baja hasta las 4 semanas deedad.
La Digestión de los Alimentos
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La Absorción de los Nutrientes
La absorción de los nutrientes ocurre principalmente enel intestino delgado.
Los carbohidratos son absorbidos comomonosacáridos mediante transporte activo un procesoque involucra proteínas acarreadoras.
Los aminoácidos y los ácidos grasos son tambiénabsorbidos por transporte activo, pero los triglicéridosemulsificados son absorbidos mediante difusión pasiva.
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Absorción
Las grandes moléculas, especialmente las
inmunoglobulinas presentes en el calostro, son
absorbidas por un proceso conocido como pinocitosis.
Muchos minerales y vitaminas requieren un especial
proceso de absorción.
El tubo digestivo tiene un rol de detoxificación, por medio
del cual este puede inactivar algunos de los
constituyentes del alimento con potencial daño.
Continuación
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Absorción
En rumiantes, el componente del gran estomago
conocido como retículo-rumen permite la
regurgitación del alimento para la ruptura mecánica
de la rumia y actúa como un sistema continuo de
fermentación por bacterias anaeróbicas, hongos y
protozoarios.
Continuación32
Absorción
En el rumen, los carbohidratos (tanto beta como alfa)son hidrolizados por varias rutas a ácido pirúvico, elcual es entonces fermentado a acético, propiónico ybutírico.
La extensión de la ruptura y la proporción de esosácidos es determinada por la naturaleza de la dieta. Lalignina no es digerida y tiende a interferir con ladigestión de los otros nutrientes.
Los AGV´s son absorbidos a través de la pared ruminal.El metano y el CO2 son subproductos de lafermentación ruminal, los cuales son eructados por elanimal. 33
Digestión en el Rumen
Las proteínas en el rumen son hidrolizadas a péptidos yaminoácidos y mas tarde son desaminados produciendoamoniaco.
Los microbios usan esos productos y también fuentes denitrógeno no proteico, tales como la urea y el ácido úricopara la síntesis de proteína microbiana.
La célula microbiana pasa del rumen al abomaso(estomago verdadero) e intestino delgado, donde sondigeridas por enzimas producidas por el animal.
Continuación34
Digestión en el Rumen
Los lípidos son hidrolizados y los ácidos grasosinsaturados son convertidos a saturados por mediode la hidrogenación.
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Digestión Microbiana
Para una óptima fermentación ruminal, losalimentos deben permanecer en el rumen parapermitir el tiempo suficiente de ruptura de la paredcelular de las plantas y los micros deben recibiraportes balanceados de nitrógeno (amoniaco) y deenergía (como carbohidratos).
Continuación36
La ruptura en el rumen de la proteína del alimento nosiempre es deseable, porque la proteína microbianapuede ser inferior en calidad y cantidad a aquella.Entonces, la proteína del alimento es en algunasocasiones protegida contra el ataque de los microbios.
Digestión Microbiana
Continuación37
En rumiantes lactantes, hay un mecanismo especialconocido como gotera esofágica que forma un canal paraque la leche pase directamente al abomaso.
La digestión microbiana continua en el intestino gruesoen rumiantes; aquí AGV´s y proteína son producidos,pero la proteína no puede ser subsecuentementedigerida y absorbida por el huésped.
En el caballo, el intestino grueso (ciego) es el principalsitio de digestión microbiana.
Digestión Microbiana
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Metabolismo de los Nutrientes
Metabolismo es el nombre dado a la secuencia osucesión de procesos químicos que tienen lugar en elorganismo vivo. Este involucra la síntesis (Anabolismo) yruptura (Catabolismo) de compuestos complejos.
Las reacciones exorgónicas liberan energía y lasendorgónicas (síntesis) requieren de un aporte deenergía. La unión de las dos, lo cual permite que laenergía sea usada, es proporcionada por un compuestode fosfato de alta energía, el jefe del cual es el adenosinatrifosfato (ATP)
Continuación39
Metabolismo de los Nutrientes
El ATP es producido por una numerosa fuente desustratos y de fosforilación oxidativa.
La glucosa es oxidada vía el ciclo glucolítico y el ciclodel ácido tricarboxilico (ciclo de Krebs).
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Metabolismo
El glucógeno es la principal forma de almacén de loscho´s en el cuerpo animal. Esta es la principal fuente deglucosa, cuando el metabolismo del organismo requierede energía.
Los AGV´s son metabolizados vía ciclo de Krebs.
Las grasas son la principal fuente de almacenamiento deenergía en el cuerpo. La energía es liberada siguiendouna preliminar lipólisis seguida de la beta-oxidación delos ácidos grasos. El glicerol primero es convertido aglucosa antes de la oxidación.
Continuación
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Metabolismo
Los aminoácidos pueden ser usados como fuente deenergía cuando están en exceso o cuando faltan otrasfuentes de energía en el organismo (gluconeogénesis). Elproceso involucra excreción de nitrógeno como urea y esrelativamente ineficiente.
La síntesis de proteína requiere la activación de losaminoácidos, el inicio de la formación de la cadena, laelongación y terminación de la cadena, todo lo cualrequiere un gasto de energía.
Continuación42
Metabolismo
La síntesis de ácidos grasos puede ser citosólica yproduce ácido palmítico. La adición de dos unidades decarbono para formar ácidos grasos de cadena larga ymediana tiene lugar en los microsomas. La des-saturación de los ácidos grasos ocurre en el retículoendoplásmico, pero los mamíferos son incapaces deintroducir el ácido graso de 9 carbonos con doblesligaduras.
La lactosa es sintetizada de glucosa y galactosa en laglándula mamaria por un complejo sistema enzimático elcual es alfa-lactoalbumina dependiente.
Continuación43
Metabolismo
La glucosa es básica en un gran número de procesosmetabólicos. En animales monogástricos esta esobtenida directamente de la absorción a través de lapared intestinal. En rumiantes no existe biendesarrollado un eficiente sistema glucogénico ymecanismos de conservación de la glucosa.
Continuación44
Metabolismo
En el cuerpo entero, el metabolismo es controlado porun integrado sistema consistente en sistema nerviosocon sistema de estructuras físicas y endocrino quesecreta hormonas las cuales viajan a varios tejidosobjetivo. El control a nivel celular es ejercido por elaporte de enzimas y por una inhibición de tiporetroalimentación.
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