Carbohidratos 2

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Carbohidratos- 2 Digestión- Absorción y Metabolismo Aplicación Práctica

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Page 1: Carbohidratos 2

Carbohidratos- 2

Digestión- Absorción y MetabolismoAplicación Práctica

Page 2: Carbohidratos 2

DIGESTION DE LOS CARBOHIDRATOS EN LOS MONOGÁTRICOS(VS. RUMIANTES)

Esófago Estómago I. delgado Ciego Colon

Monosacáridos AGv

AGvMonosacáridos

AGv

Monogástricos

Rumiantes

Carbohidratos

Page 3: Carbohidratos 2

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

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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

Page 5: Carbohidratos 2

AMILOSA

CELULOSA

Page 6: Carbohidratos 2

• 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,….

Page 7: Carbohidratos 2

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

Page 8: Carbohidratos 2

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

Page 9: Carbohidratos 2

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)

Page 10: Carbohidratos 2

Mecanismos de control del metabolismo de los Carbohidratos

• Control celular• Control extracelular: Hormonas

– Insulina– Glucagón– Hormona del crecimiento– Adrenalina– Cortisol

Page 11: Carbohidratos 2

En la práctica…..

Ganado Porcino:

Nivel de Tolerancia: lechónUtilización de fuentes de fibra:Cerda gestante

Aves:

Utilización de enzimas exógenos

Page 12: Carbohidratos 2

LECHÓN

Limitaciones Térmicas

Limitaciones Energéticas

“Limitaciones” EnzimáticasLimitaciones Férricas

Limitaciones Inmunológicas

Page 13: Carbohidratos 2

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

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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

Page 15: Carbohidratos 2

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

Page 16: Carbohidratos 2

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

Page 17: Carbohidratos 2

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)

Page 18: Carbohidratos 2

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%)

Page 19: Carbohidratos 2

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)

Page 20: Carbohidratos 2

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

Page 21: Carbohidratos 2

Perros y Gatos

Características de las heces y patrón de defecaciónDietas clínicas

Carbohidratos

Page 22: Carbohidratos 2

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

Page 23: Carbohidratos 2

FIBRA DIETARIA: implicaciones

Page 24: Carbohidratos 2

• Carbohidratos y Restricción calórica: alimentos “light”

• Apoyo Dietético a problemas Renales

• Carbohidratos y Diabetes- índices de glucemia

Animales de compañía

Page 25: Carbohidratos 2

Glucose Balance: Dietary Effects

• Rate of glucose absorption increased– Large meals– High digestible carbohydrates

Glucose absorbed into

cells

Glucose from food or gluconeogenesis

Page 26: Carbohidratos 2

Glucose Balance: Dietary Effects

• Rate of glucose absorption decreased– Fiber– Small meals– Dietary protein

Glucose absorbed into

cells

Glucose from food or gluconeogeneis

Page 27: Carbohidratos 2

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

Page 28: Carbohidratos 2

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

Page 29: Carbohidratos 2

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

Page 30: Carbohidratos 2

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

Page 31: Carbohidratos 2

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

Page 32: Carbohidratos 2

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

Page 33: Carbohidratos 2

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

Page 34: Carbohidratos 2

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

Page 35: Carbohidratos 2

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

Page 36: Carbohidratos 2

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

Page 37: Carbohidratos 2

• 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. ,…

Page 38: Carbohidratos 2

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

Page 39: Carbohidratos 2

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

Page 40: Carbohidratos 2

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

Page 41: Carbohidratos 2

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

Page 42: Carbohidratos 2

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