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Carrera: Ingeniería Agronómica
Cátedra: Microbiología Agrícola
Profesor: ABATE, Sergio
Alumnas: ROSSO, Florencia. ROSS, Mariana
Año: 2015
Introducción:
En el siguiente informe describiremos la participación que tienen
los microorganismos en los animales rumiantes que se caracterizan
por tener el estómago dividido en cuatro, cada uno con diferentes
funciones para el proceso de digestión de alimentos.
Desarrollo
A continuación se explicara brevemente las partes participante del
sistema digestivo tomando a la vaca como ejemplo:
BOCA
Es el paso inicial del sistema digestivo ruminal, está protegido por
labios que ayudan a retener el alimento cuando es masticado.
Carece de dientes incisivos superiores y caninos. Poseen una
almohadilla dental, que junto con los labios y la lengua comprime el
alimento que es mezclado con saliva.
SALIVA: los rumiantes posee distintos tipos de glándulas
(parótidas, molares, bucales, palatinas, sublingual, submaxilar,
labial, faríngea) pero se pueden clasificar según el tipo de secreción
en mucígenas (humedece el alimento) y alcalígenas (es un buffer ya
que mantiene el pH en un rango de neutralidad). Además la saliva
contiene urea lo que permite mantener un nivel de nitrógeno más
o menos constante en el rumen. La secreción salival de los
rumiantes es muy abundante y variable.
ESÓFAGO
El bolo o alimento deglutido pasa junto con la saliva a la faringe que
es un pasaje común a las vías respiratorias y digestivas y baja al
estómago por el esófago. Este es un órgano tubular que une la
faringe con el rumen. Está formado por 3 capas de las cuales la
intermedia muscular, produce ondas que facilitan el traslado del
bolo. Cuando éstas se relajan y se contraen, ayudan al movimiento
del alimento.
Retículo (redecilla):
Está separada del rumen por el pliegue rúmino-reticular. Presenta
una mucosa que se caracteriza por formar pliegues que dan origen
a celdas poligonales en forma de panal. En la porción superior
derecha se abre el cardias, que es donde se une el esófago y por
donde entran los alimentos. En esa misma región se halla la gotera
esofágica, consistente en un canal formado por dos pliegues que le
permiten cerrarse y conducir alimentos líquidos directamente al
estómago verdadero o cuajar. Esta gotera desemboca en el orificio
retículo omasal y une la redecilla con el librillo. Este moviliza el
alimento digerido hacia el rumen o hacia el omaso en la
regurgitación del alimento después de la rumia.
RUMIA: es la función característica del rumiante y consiste en la
regurgitación de digesta del retículo a la boca.
Entonces, el bolo llega al cardias, este se abre y el alimento entra al
retículo. Finalmente se produce una contracción del saco ventral
que empuja la digesta más líquida hacia arriba, mojando el
alimento más seco, llevando los microorganismos, y al mismo
tiempo lavando hacia abajo las substancias ya disueltas y las
partículas más pequeñas. En la próxima contracción estas partículas
serán llevadas al retículo y en la segunda contracción reticular, en
que se abre el orificio retículo omasal pasaran al librillo.
RUMEN
Es el más grande de los estómagos, tiene una capacidad de llegar a
más de 200 litros en vacunos. En su interior presenta pliegues o
pilares que los dividen en cinco sacos (dorsal, anterior, ventral,
ciego dorsal y ciego ventral), y está rodeado por una capa muscular
que es la que produce las contracciones. Sirve de almacenamiento
de alimento. Retiene partículas largas de forrajes que estimulan la
rumiación.
OMASO (librillo)
Es el tercer estómago de los rumiantes, más aplanado, situado
oblicuamente al lado derecho del abdomen entre el hígado y el
saco derecho de la panza, se pueden distinguir dos caras, una mira
hacia el hígado y al diafragma y la otra posteriormente al saco
derecho de la panza.
El orificio del librillo que corresponde al cuajo es redondo y deja
paso libre a las materias que han de depositarse en el cuarto
estómago. Las membranas que constituyen esta cavidad son
idénticas a las de los demás estómagos pero con la diferencia de
que la interna produce las láminas y la base de los bordes
dentellados se debe a la membrana carnosa.
Este sirve para contener los alimentos que tienen que sufrir los
últimos procesos para ser completamente digeridos. Retiene las
materias fibrosas que no han sido suficientemente masticadas las
reduce y empapa de los líquidos que las hace cambiar de naturaleza
para la quimificación.
ABOMASO (cuajar):
Es el cuarto y último estómago. Secreta la rennina - cuya variedad
artificial se denomina cuajo, y que se utiliza en la producción de
queso. Se ubica a lo largo del eje ventral. Es un estómago
secretador de ácido clorhídrico(HCl) y las enzimas pepsina y renina.
Principalmente interviene en la hidrólisis ácida de los microbios y
proteínas dietarias, preparando a dichas fuentes de proteínas para
su posterior digestión y absorción en el intestino delgado.
Posibles problemas del abomaso:
Un abomaso lleno de gas se puede desplazar a posiciones
diferentes de la normal, pudiendo identificarse dos condiciones
diferentes: Si el abomaso se desplaza hacia la derecha, corre el
riesgo de ser torsionado. Un abomaso desplazado puede dar como
resultado algunos o todos de los siguientes síntomas en las vacas:
pérdida de apetito, disminución de las contracciones del rumen,
disminución del mascado del bolo alimenticio y descenso en la
producción de leche. Aunque un desplazamiento no representa un
riesgo inmediato para la vida, se requiere la atención de un
veterinario para su corrección. La abomasitis (inflamación del
abomaso) es una enfermedad relacionada con el abomaso
relativamente rara pero grave, cuyas causas se desconocen.
Población microbiana participante:
BACTERIAS
Cada mililitro de contenido ruminal alberga alrededor de 10 000 a
50 000 millones de bacterias, siendo estos los microorganismos
más abundantes.
Las bacterias se encuentran en una gran variedad de géneros y
especies por lo menos 28 especies funcionalmente importantes, las
cuales se agrupan de acuerdo a su actividad.
La mayoría de las bacterias son anaerobias estrictas, que no pueden
sobrevivir en presencia de oxígeno, sin embargo también se
encuentran presentes organismos facultativos.
BACTERIAS CELULOLÍTICAS: Las bacterias ruminales pueden
hidrolizar la celulosa y metabolizar los azúcares solubles
producidos. Los productos finales del metabolismo microbiano, así
como la síntesis de proteína microbiana son el resultado de varios
factores: características físicas y químicas del alimento, fisiología
del aparato digestivo del rumiante y composición de la flora
microbiana del rumen.
Las especies de bacterias más importantes que degradan la
celulosa son: Ruminococcus flavefaciens, Ruminococcus albus,
Bacteroides succinogenes y Butyrivibrio fibrisolvens. Bajo
determinadas condiciones, especies como Eubacterium
cellulosolvens, puede constituir la bacteria celulolítica más
importante en el rumen. Cuando los animales consumen dietas
ricas en forrajes se descubre un elevado número de estas bacterias
celulolíticas, aunque también aparecen con algunas dietas ricas en
cereales. Estas bacterias se desarrollan mejor en condiciones de pH
de 6-6,9.
BACTERIAS HEMICELULOLÍTICAS Y PECTINOLÍTICAS: Las bacterias
hemicelulolíticas del rumen son: Butyrivibrio fibrisolvens,
Bacteroides ruminícola y Ruminococcus spp. La mayoría de las
especies predominantes de ruminococcus celulolíticas, degradan y
utilizan con eficacia la hemicelulosa. Las principales bacterias que
degradan la pectina son también Butyrivibrio fibrisolvens,
Bacteroides ruminicola y Lachnospira multiparus. Otras bacterias
pectinolíticas incluyen Succinivibrio dextrinosolvens, Treponema
spp. y Streptococcus bovis. B. fibrisolvens, poseen una enzima
extracelular pectinolítica que es una exopectato liasa. Esta enzima
divide la cadena de pectina en su extremo terminal. Otras bacterias
pectinolíticas del rumen poseen endopectato liasa, que efectúa la
rotura al azar a lo largo de la cadena de pectina.
BACTERIAS AMILOLÍTICAS: Las principales bacterias amilolíticas son
Bacteroides. amylophilus, Streptococcus bovis, y Bacteroides
ruminícola Succinivibrio dextrinosolvens; estas bacterias suelen
predominar en el rumen, cuando se consumen dietas ricas en
almidón y cuando el pH es acidos (5,5-6).
BACTERIAS QUE UTILIZAN AZÚCARES SIMPLES: Todas las bacterias
del rumen que degradan carbohidratos complejos son capaces;
asimismo; de fermentar algunos azúcares simples. R. flavefaciens
puede fermentar la glucosa aunque pueden utilizar celobiosa de
forma eficiente. Disponen de un enzima, celobiosa fosforilasa, que
fermenta la celobiosa en lugar de la glucosa. Treponema briyantii se
asocia a especies celulolíticas del rumen y estas espiroquetas
utilizan algunos de los azú- cares y celulo-dextrinas que se liberan
durante la degradación de la celulosa. Lactobacilus vitulinus y
L.ruminus, se han identificado como fermentadores de azúcar en el
rumen. Estos fermentadores de azúcares aparecen cuando se
consumen dietas ricas en cereales o forrajes jugosos que contienen
elevadas concentraciones de azúcares.
BACTERIAS QUE UTILIZAN ÁCIDOS INTERMEDIOS: estas se encargan
de realizar la fermentación secundaria de los productos finales de
otras bacterias del rumen. Entre estos ácidos se incluyen lactato,
succinato y metanoato. El lactato puede ser fermentado hasta
acetato, propionato o ácidos grasos de cadena más larga por
bacterias como la Megasphaera elsdenii y Selenomonas
ruminantium. El intercambio del lactato aumenta con el consumo
de cereales generando el aumento de bacterias. El succinato es el
principal producto final de muchas bacterias importantes del
rumen incluyendo especies celulolíticas. Este es convertido en
propionato y CO2 por S. Ruminantium, Veillonella alcalescens,
Anaerovibrio lipolytica y Propionibacteria. El metanoato es usado
como un precursor para la producción de metano por
Methanobrevibacter ruminantium.
BACTERIAS PROTEOLÍTICAS: incluyen Bacteroides amylophilus, B.
ruminicola, algunas cepas de Butyrivibrio fibrisolvens y
Streptococcus bovis. Estudios practicados, con inhibidores
específicos, indican que en el rumen aparecen al menos tres tipos
de proteinasas microbianas (cisteína-proteinasa, serina-proteinasa
y metalo-proteinasa). Muchas de estas especies bacterianas
disponen también de exopeptidasas, para una posterior
descomposición de oligopéptidos hasta aminoácidos y péptidos de
cadena más corta. B. ruminicola precisa oligopéptidos o amoniaco
para crecer.
BACTERIAS PRODUCTORAS DE AMONÍACO: La producción de
amoniaco mediante la desaminación de aminoácidos es realizada
por Bacteroides ruminicola, Megasphaera elsdenii, Selenomonas
ruminantium y unas pocas especies de Butyrivibrio. En general, el
amoniaco es más importante como fuente de N para aquellas
bacterias del rumen que digieren carbohidratos complejos en lugar
de azúcares sencillos. El amoniaco se obtiene también de la
hidrólisis de la urea.
BACTERIAS LIPOLÍTICAS: Los lípidos son metabolizados activamente
por la Anaerovibrio lipolytica hidroliza triglicéridos y fosfolípidos
para liberar glicerina y tres ácidos grasos. La lipasa de esta bacteria
es extracelular y va unida a la membrana. Galactolípidos,
fosfolípidos y sulfolípidos, que se descubren en los forrajes, son
hidrolizados por un Butiryvibrio spp. La hidrogenación de los ácidos
grasos insaturados de cadena larga por las bacterias del rumen es
responsable de la composición relativamente constante de la grasa
corporal de los rumiantes y de las concentraciones elevadas de
ácidos grasos infrecuentes en la grasa de su leche.
BACTERIAS PRODUCTORAS DE METANO: estas son encargadas de
la regulación de la fermentación total al eliminar H2 gaseoso. La
reducción de CO2 con H2 gaseoso es el método primario por el cual
se produce CH4 en el rumen. Sin embargo, suele aparecer
Methanosarcina barkerii, un germen metanógeno que utiliza
metanol, metilamina y acetato para producir CH4. Al mantener baja
la concentración de H2 en el rumen mediante la formación de CH4,
las bacterias metanógenas promueven el crecimiento de otras
especies bacterianas en el rumen y permiten una fermentación más
eficaz. Las bacterias metanógenas incluyen: Methanobrevibacter
ruminantium, Methanobacterium formicicum y Methanomicrobium
mobile.
PROTOZOARIOS
La población de protozoarios en el rumen es menor a la de las
bacterias, encontrándose en concentraciones de 1 millón por ml de
contenido ruminal, aunque su número es menor en comparación
con las bacterias, estos microorganismos tienen un mayor volumen
individual, dando lugar a una masa celular de protozoarios
semejante a la masa de las bacterias.
Si bien la mayoría de los protozoarios son ciliados (adhesivos),
existen también protozoarios flagelados (móviles). Los protozoarios
consumen y metabolizan azúcares solubles, hidrolizan bacterias
para utilizarlas como sustrato logrando con esto limitar el
crecimiento bacteriano. Los principales géneros de protozoarios
que se encuentran en el rumen son Isotrich, Dasytricha y
Diplodinium.
Un papel particularmente importante de los protozoarios, es su
capacidad para frenar la digestión de los sustratos que se
fermentan con rapidez, como el almidón y algunas proteínas. Esto
es posible ya que los protozoarios engloban al almidón y a las
proteínas almacenándolos y protegiéndolos de la acción bacteriana.
HONGOS
Los flagelados poseen zoosporas móviles y colonizan regiones
dañadas de los tejidos vegetales en las 2 horas de la ingestión, en
respuesta a materiales solubles. En las 22 horas más del 30% de las
partículas mayores se ven invadidas por rizoides. Su rol principal es
facilitar la desaparición de la pared celular de la célula vegetal.
Se han identificado especies de 4 géneros: Neocallimastix,
Caecomyces (Sphaeromona), Pyromyces (Phyromonas) y
Orpinomyces.
Su ciclo de vida implica un cuerpo fructificante (esporangio)
originado a partir de una zoospora móvil que se adhiere a las fibras
y desarrolla esporangios y filamentos rizoidales, que penetran la
matriz lignocelulósica, donde actúan las enzimas.
Los hongos liberan un complejo celulósico más soluble que el de las
bacterias y atacan partículas rugosas a las que fermentan más
rápidamente que las bacterias. Alimento altamente molido o
concentrado presenta menos hongos.
Los hongos producen AGV, gases y trazas de etanol y lactato
Fermentación microbiana del rumen
ac. acetico
AGV
hidtratos de
C (celulosa)
ac. butirico
ac.
propionico
Gases
metano
En este proceso podemos decir que la participación microbiana en
el rumen ayuda a generar la degradación de los alimentos, más
bien dicho los carbohidratos, hasta originar como producto al AGV
(ácidos grasos volátiles) o la producción de diferentes tipos de gas,
a partir de la celulosa.
A los ácidos grasos volátiles, se los consideran volátiles por la
capacidad que tienen de traspasar la membrana del rumen.
Los productos resultantes del proceso fermentativo dependen, en
parte, del tipo de microorganismo presente en el rumen, ya que los
compuestos que algunas bacterias tienen como producto finales
pueden ser utilizados por otros para su metabolismo. Sin embargo,
los que resultan más importantes son el ácido acético, el propionico
y el butírico, entre otros AGV, además el láctico, el etanol, el
metano, C2O, H, entre otros.
El gas metano es eliminado por el rumiante a través de eructos, en
caso contrario, de no ser eliminado, podría originar el mal estar e
incluyo la muerte del animal, por eso se debe tener un buen
manejo con la alimentación. El ácido acético y butírico, son
trasladado hasta el hígado, donde participan en la sintetizacion de
las proteínas para animal. Con respecto al ácido propionico es
encargado de la síntesis de la glucosa y glucógeno que es utilizado
como abastecimiento de energía. En caso de ser animal femenino
se originan los ácidos lácticos como fuente de reserva para la
preñez o en fines productivos para la producción de leche en
tambo.
Conclusión
Se podría decir que el sistema digestivo del rumiante actúa
conjuntamente con los microorganismos, ya que, estos ayudan a
degradar moléculas complejas extraídas de los alimentos en
moléculas más simples en las cuales el animal las usara como
fuente de energía.
Si al animal se le cambiara bruscamente la dieta podría generar
problemas para su salud, debido a las diferentes poblaciones que
presenta su organismo, es decir, que si a un animal se mantiene a
un tipo de pasto en su sistema tendrá una mayor población de
microorganismos para la degradación del pasto y una menor
población para granos.
Se recomienda que a la hora de cambiar la alimentación del animal
sea lentamente, para evitar pérdidas generadas por la salud del
animal.