ph e microrganismos do rúmen fisiologia de sistemas eng. zootécnica utad
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pH e Microrganismos do Rúmen
Fisiologia de Sistemas Eng. ZootécnicaUTAD
História
... - Aristóteles - refere a existência de quatro compartimentos no estômago dos ruminantes.1685 - Peyer - localiza a fermentação no rúmen.1832 - Karl Sprengel - apresenta os AGV como produtos da fermentação dos vegetais no rúmen.1843 - Gruby e Delafond - descobrem os protozoários do rúmen.1855 - Haubner - demonstra o desaparecimento de uma elevada percentagem de celulose, durante o trânsito digestivo.1863 - Pasteur - evidencia a importância das bactérias no processo de fermentação ruminal.
História
1879 - Zuntz - prova que são os microrganismos do rúmen os responsáveis pela fermentação anaeróbica da fibra, com a formação de ácidos e gases. Põe, pela primeira vez, a hipótese de ser esta fermentação a origem da capacidade de utilização das forragens como alimento.
1975 - Orpin - identifica e classifica, pela primeira vez, alguns fungos como pertencentes ao rúmen.
Rúmen como ecossistema
Ruminante e microrganismos - mutualismo
A fermentação ocorre por acção de:•Bactérias •Protozoários •Fungos •Virus e micoplasmas
População microbiana mais ou menos estável
•Elevada quantidade de saliva (HCO3
-, HPO42-) pH
•Manutenção da temperatura
Variação do pH do rúmen em função do tempo após a ingestão
Tempo (h)
pH
0
6,60
6,70
6,80
6,90
7,00
7,10
7,20
0 2 4 6 8 10 12
Vaca 1 Vaca 2 Vaca 3
Homogeneização do ingesta pelos movimentos do rúmen
Manutenção das populações microbianas
Na caracterização da fauna ruminal deve ter-se sempre presente que é fácil ocorrer a ingestão de microrganismos como alimento
Para que um organismo seja considerado como pertencente ao ambiente ruminal deve:
• Ser capaz de se estabelecer, crescer e multiplicar dentro do rúmen ;
• Ter um metabolismo compatível com o do rúmen
Rúmen como ecossistema (cont.)
Estimativa da biomassa dos microrganismos ruminais.*
Microrganismos Volume (mm3)Contagem
(por ml de fluidoruminal)
Biomassa(%)
Bactérias 1 1010 - 1011 33 - 98
Protozoários Entodiniomorfos 104 105 - 106 1 - 33
Protozoários holótricos 106 103 - 104 1 - 33
* adaptado de BONHOMME (1990)
Rúmen como ecossistema (cont.)
10% da massa do conteúdo ruminal
Fermentação
AbsorvidosMetabolizados
MetanoCO2
AGV
Vegetais
Excretados
ENERGIA
FermentaçãoMicrobiana
A fermentação ocorre no rúmen, com a formação de AGV (ác.s acético,
propiónico e butírico), A.G. de cadeia ramificada (ác.s isobutírico,
valérico e isovalérico), amoníaco, metano e CO2.
Bactérias do rúmen
Compreendem um elevado número de géneros, considerando-se
actualmente cerca de 30 espécies como pertencentes e características do
ecossistema ruminal.
De uma forma geral, são cocus e bacilos curtos.
A grande maioria são anaeróbias obrigatórias.
As bactérias podem ainda ser classificadas de acordo com o substrato
sobre o qual actuam ou pelos produtos resultantes do seu metabolismo.
Sarcina
Ruminococcus
Lampropedia
VeillonellaMegaspheraOvais*
LactobacillusPropionibacteriumEubacteriumBifidobacteriumMethanobrevibacter
BacteroidesFusobacteriumDesulfovibrioButyrivibrioSuccinivibrioSuccinomonasLachnospiraSelenomonasAnaerovibrioVibrioTreponema
ClostridiumDesulfotomaculumOscillospira
Anaeroplasma
* - designação não científica
Cocci
Gram-positivas
Anaérobias obrigatórias
Aérobias
Anaérobias
Gram-negativas
Gram-positivas
Gram-negativas
Esporuladas
Micoplasmas
Bastonetese espirilos
StreptococcusAnaérobias facultativas
Anaérobias
Anaérobias
(adaptado de SEQUEIRA, 1988)
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12
1 - cocci simples 7 - bacilos, com cantos arredondados2 - diplococos 8 - cocobacilos3 - tetracocos 9 - bacilos fusiformes4 - estafilococos (cocci "em cacho") 10 - bacilos curvos5 - estreptococos (cocci "em cadeia") 11 - treponema6 - bacilos, com cantos quadrados 12 - borrelia
* adaptado de OGIMOTO e IMAI (1981)
• Bactérias celulolíticas - possuem enzimas celulolíticas pelo que digerem a celulose e a celobiose (dissacarídeo). Produzem ác. butírico. Existem em alto número nos animais que ingerem alimentos com elevado teor em fibra.
• Bactérias hemicelulolíticas - as que digerem a celulose também o fazem com a hemicelulose. O contrário não é verdadeiro.
• Bactérias amilolíticas - digerem amido. As que digerem a celulose e a hemicelulose também digerem o amido. O inverso não é verdadeiro. Como produtos do seu metabolismo temos o acetato, formiato, succinato, lactato, propionato e CO2.
• Bactérias proteolíticas - usam os a.a. como fonte de energia.
• Org. produtores de amoníaco - muitos microrganismos produzem amoníaco a partir de fontes azotadas.
• Org. metanogénicos - o metano (CH4) constitui cerca de 1/4 do total de gases produzidos no rúmen.
• Bactérias produtoras de vitaminas - p.ex. vitaminas do complexo B.
Bactérias do rúmen
As bactérias celulolíticas são essencialmente dos géneros Bacteroides, Ruminococcus, Butyrivibrio e Clostridium. Alguns autores consideram também o género Eubacterium.
As bactérias são o grupo mais importante na população microbiana ruminal: 46 % do azoto total é constituído pelos seus corpos.
No processo de ataque as bactérias aderem ao substrato através do glicocálice, estrutura filamentosa de natureza mucopolissacarídica. Esta estrutura tem um papel importante na canalização de a.a. e outros produtos de degradação para dentro da bactéria.
Protozoários do rúmen
Protozoários
Ciliados
Flagelados
Oligótricos ouEntodiniomorfos
Holótricos
MonocercomonasChilomastixTetratrichomonasPentatrichomonas
Protozoários do rúmen
Holótricos Oligótricos
Género Isotricha Dasytricha Diplodinium Entodinium
Principal substratoAlimentar
Açúcares Açúcares Celulose e amido Amido
Dieta na qual sedesenvolvem mais
Feno, raízes car-nudas
Feno, raízes car-nudas
Erva Milho, forragens,concentrados
Dimensões (m) 120 x 70 70 x 35 70 x 45 70 x 45
Principais produtosdo metabolis mo
Ác.s lático, butírico, acético, h idrogéniomolecular, CO2, amilopectina
Ác.s butírico, acético, lático (pouco),propiónico (pouco), hidrogéniomolecular, CO2, amilopectina
Todos consomem bactérias e outros protozoários
Fungos do rúmen
Descobertos por Orpin em 1975
Confundidos durante muito tempo com protozoários flagelados
Extremamente agressivos relativamente ao material vegetal: actuando solidariamente com algumas estirpes de bactérias conseguem promover a digestão de partículas fortemente lenhificadas
Vírus e micoplasmas do rúmen
•Micoplasmas - bactérias de pequena dimensão rodeadas por uma única membrana com três camadas.
•105-107 unidades viáveis por grama de conteúdo ruminal.
•Grandes quantidades de vírus bacteriófagos, que lisam fundamentalmente bactérias.
•cauda contráctil e uma cabeça cubóide, com comprimento entre 0,07 e 0,8 m e diâmetro da cabeça entre 0,03 e 0,15 m. •cerca de 0,5 % de bactérias ruminais poderão estar infectadas por estes vírus.
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