Cerintele de hrana la vacile inalt productive

         Evaluarea nutritiva a furajelor s-a efectuat in urma analizei compozitiei chimice cu

referire la: continutul în substanta uscata (SU), proteina bruta (PB), grasime bruta (GB),

celuloza bruta (CB), cenusa bruta (Cen B), substante minerale (Ca, P) , substante neazotate

(SEN).

       

     

   Cerintele de hrana pentru vacile de lapte cu productii ridicate se refera la necesarul zilnic de nutrienti, proteine, substante energetice (glucide si lipide), fibra (polizaharide nonamidonice: celuloza, hemiceluloza, pectine, lignina), saruri minerale, macroelemente (calciu, fosfor, magneziu) si microelemente (fier, mangan, cobalt, seleniu, zinc) si vitamine corespunzator nivelului productiv propus a se obtine.

  Cerintele de hrana trebuie sa se exprime in acelasi mod, adica unitati de masura in care este exprimata si valoarea nutritiva a nutreturilor: cerintele de fibra in substanta uscata (SU), cerintele de energie in unitati furajere lapte (UFL), proteina digestibila intestinala de origine microbiana permisa de continutul in azot a ratiei (PDIN), cerintele in proteina digestibila intestinala de origine microbiana permisa de continutul in energie a ratiei (PDIE).

   Cerintele organismului in diferiti nutrienti sunt impartite in cerinte pentru intretinere si respectiv productie si reproductie.

   In calculul cerintelor in diferiti nutrienti s-au respectat normele de hrana in vigoare cu

privire la urmatoarele:

                          - capacitatea de ingerare s-a asigurat intre 1,30 -1,60 (in medie 1,50) kg SU/ 100 kg greutate vie pentru intretinere si 0,46 kg SU / l lapte, astfel ca pentru o vaca cu o productie de 8000 l lapte / lactatie normala si o greutate de 650 Kg au revenit 22,17 kg SU din care 9,75 kg SU pentru intretinere si respectiv 12,42 kg SU pentru lapte;

11

                           - necesarul de energie s-a asigurat intre 0,85-1,20 (in medie 1,02) UFL/ 100kg greutate

vie pentru intretinere si 0,44 UFL / l lapte, astfel ca pentru o vaca cu o productie de 8000 l lapte / lactatie normala si o greutate de 650 Kg au revenit 19,70 UFL din care 7,80 UFL pentru intretinere si respectiv 11,90 kg UFL pentru lapte;

                          - necesarul de proteina s-a asigurat intre 60-90 g PDIN /100 kg greutate vie pentru

intretinere si 50 g PDIN/ l lapte, astfel ca pentru o vaca cu o productie de 8000 l lapte / lactatie normala si o greutate de 650 Kg au revenit in medie 1935 g PDIN din care 585 g PDIN pentru intretinere si respectiv 1350 g PDIN pentru lapte;

                          -necesarul de elementele minerale la vacile de lapte la calciu, fosfor si sare s-au stabilit:

      􀂃

pentru functiile vitale: 6- 10 g calciu / 100 kg greutate vie, 4-5 g fosfor/ 100 kg greutate vie si 5 sare / 100 kg greutate vie;

       􀂃

Pentru o vaca cu o productie de 8000 l lapte / lactatie normala si o greutate de 650 Kg

au revenit in medie 153 g calciu si 82,50 g fosfor

pentru un litru lapte: 3,5 g calciu; 2,1 g fosfor si 2 g sare;

METABOLISMUL PROTEIC

                    1.   METABOLISMUL

         Organismul este un sistem deschis care face schimb de substanţă şi energie cu mediul extern. Acest schimb permanent se numeşte metabolism.

    reacţii anabolice, de sinteză a unor constituienţi celulari sau de rezervă, şi reacţii catabolice, de scindare a substanţelor până la produşi finali neutilizabili (apă, dioxid de carbon, substanţe azotate simple).

      Prin reacţii anabolice are loc reînnoirea permanentă a structurilor celulare uzate, sunt sintetizate o serie de substanţe active ( enzime, hormoni ), este asigurată creşterea şi înmulţirea celulelor, precum şi încărcarea lor cu material nutritiv de rezervă.

      Reacţiile catabolice generează energie. Ele se desfăşoară în două faze succesive. Într-o primă fază are loc metabolizarea incompletă, pe căi specifice, a substanţelor nutritive, până la stadiul de acetil coenzimă A şi acid oxaloacetic, produşi intermediari comuni glucidelor, lipidelor şi proteinelor. În această fază se eliberează o cantitate redusă de energie. În faza a doua are loc metabolizarea completă a produşilor intermediari.

      Această fază este comună tuturor substanţelor nutritive. Ea constă în reacţii de oxido-reducere prin care se eliberează peste 90% din energia chimică a moleculelor. O parte din aceste reacţii se desfăşoară ciclic, în cadrul ciclului citric sau ciclul lui Krebbs, iar o altă parte are loc la nivelul lanţului sau catenei respiratorii celulare.

        Toate aceste reacţii constă, în esenţă, din „arderea ”alimentelor în prezenţa oxigenului. Oxidarea lor poate avea loc şi în bomba calorimetrică,       obţinându-se aceiaşi produşi finali şi aceeaşi cantitate de energie

       În organism, energia se eliberează treptat, în etape succesive, şi nu se transformă toată în căldură, ci o parte se depozitează. Ciclul Krebbs şi catena respiratorie au sediul în mitocondrii, unde se desfăşoară respiraţia celulară.

       Reacţiile anabolice necesită energie, iar cele catabolice eliberează energie. Din această cauză ele se desfăşoară cuplat.

     Energia chimică nu poate fi utilizată direct: mai întâi, ea este înmagazinată sub formă de compuşi macroergici, al căror reprezentant principal este acidul adenozintrifosforic ( ATP ). Depozitarea energiei sub formă de legături fosfatmacroergice reprezintă 40% din energia chimică eliberată în procesele de oxidare metabolică. Restul se pierde sub formă de căldură. Totalitatea schimburilor energetice organism – mediu reprezintă metabolismul energetic.

                                                   2.    Metabolismul proteinelor

              Proteinele  se gasesc in toate tesuturile organismului animal si reprezintă circa 15-20% din greutatea corporala. Proteinele sunt caracteristice pentru fiecare specie, organ şi țesut.

        Rolul biologic al proteinelor.  

       Proteinele au o importanta vitală  deosebită, datorită funcțiilor pe care le indeplineste in organism. In primul rând proteinele au un rol :  

Ø    plastic  - prin prezenta lor in structura tesuturilor. Astfel, muschii contin 1/3 din proteinele organismului.

Ø    biocatalizatori  - prin prezența lor in constituțiea enzimelor si a unor hormoni.

Ø    transferul apei si  electroliților  - prin mediul intracelular-lichid interstițial-plasma sangvina.

Ø    mentine pH-ul sangvin şi vascozitații  sangelui.

Ø    transportori -   ai elementelor minerale, lipidelor, glucidelor, vitaminelor, CO2 si O2 .

Ø    genetic  -  facând parte din structura nucleoproteinelor.                         

     In organism, proteinele sunt supuse unui proces continu de reânoire (turnover); dinamică acestui proces depinde de specie, rasă varstă, țesut, alimentație.

          2.1.  Distribuțiea  proteinelor in organism

       In organism proteinele se gasesc ca şi în cazual glucidelor şi lipidelor în proteine de structura, circulante şi mai puțin de rezervă.

Ø    Proteinele de structură:     formează stroma țesuturilor, intra în alcatuirea membranelor  celulare (fig.1)   şi a organitelor citoplasmatice.

                    

                     fig. 1 Membrana celulara animala

Ø     Proteine circulante:     sunt reprezentate  de proteinele plasmatice , fibrogen, albumine,  globuline. In fig.2 se poate vedea structura la hemoglobina din unirea holoproteina-globina-cu un nucleu feruginos numit hem, datorita fierului hemoglobina poate fixa oxigenul,tansformandu-se in oxihemoglobin la nivelul alveolei pulmonare.

                  fig.2 structura Hemoglobulinei

          2.2.    Originea (sursa) proteinelor in organism                                                              

                 Biosinteza proteinelor se face cu participarea aminoacizilor exogeni de origine alimentara si a aminoacizilor endogeni, formati in tesuturile organismului.

v   Aminoacizii exogeni

                                 -  arginina (ptr. unnele specii este semiesential)

                                                                  -  fenilananina (poate fi inlocuit partial de triozina)

                                                                  -  histidina

                                                                  -  izoleucina

                                                                  -   lizina

                                                                  -  metionina (poate fi inlocuit partial de cistina)

                                                                  -  treonina

                                                                  -  triptofan

                                                                  -  valina

                         In urma digestiei aminoacizii  sunt absorbiți la nivelul intestinului subțire in proporție de 95-98%. Majoritatea aminoacizilor patrund in sange şi pe calea venei aporte ajung la ficat, iar o mica parte  trec in circulațiea linfatica. Imediat  dupa  absorbtie, aminoacizii ajunşi la ficat sufera o serie de transformari biochimice (dezaminari, transaminari, decarboxilari) sau sunt utilizati pentru sinteza  proteinelor hepatice si plasmatice; o parte din  aminoacizi trec in circulatiea generala, ajung la tesuturi unde sunt utilizati pentru biosinteza proteinelor proprii.

            In cazul animalelor rumegatoare,   o alta sursa exogena e reprezentata de microsimbionții din continutul reticulo-rumenal. In aboasum, dupa cum se vede in fig.3 bacteriile si protozoarele inca vii sunt distruse din cauza aciditatii (pH=1,05-1,32). Proteinele alimentare, inclusiv cele de origine microbieana, sosite in abomasum, sunt supuse protolizei, proces asemanator cu cel de la animalele monogastrice.

                     

                                       fig.3 digestiea proteinelor la rumegatoare.

       La rumegatoare o parte din proteine nu sunt degradabile in rumen. Accentul în această revizuire, cu toate acestea, este dat la cerinţele pentru proteine dietetice care să scape din rumen neschimbate şi sa fie disponibile pentru digestie.  Acestea sunt denumite "by-pass" proteine pentru a le diferenţia de  proteinele fermentate în rumen.

     Cele mai multe glucide digerabile sunt fermentate transformandu-se acizilor graşi (VFA),  metan şi dioxid de carbon (figura 4). Proteinele sunt fermentate la aceleaşi produse final şi, în plus, de amoniac.  Cu toate acestea, peptidele şi aminoacizi sunt intermediare şi pot fi utilizate în sinteza de celule microbiene

Fig. 4. Schiţă de căilor de degradarea a glucidelor si proteinelor în rumen

v Aminoacizi endogeni

     Sinteza aminoacizilor in organism are loc prin formarea catenei de carbon, dupa care se adauga gruparea –NH2 prin reactia biochimica de transaminare.fig.5.

        Acid glutamic                                   Acid 2-oxo-glutaric

COOH                                                                                                  COOH

C =O                                                                       NH2 –C  - H

                                        Transaminaza

CH3                                                                                                                CH3

Acid piruvic                                                                                         Alanina

(cetoacid)                                                                                         (aminoacid)

                          fig.5 Formarea aminoacizilor prin transaminare

                    

             Se formeaza in cursul proceselor metabolice proprii organismului prin fenomenul de neoaminogeneza, pe seama unor metaboliti glucidici si lipidici.

             Neoformarea aminoacizilor are loc mai ales in ficat , rinichi si glnda mamara.

             Organismul animal poate sintetiza numai animiti aminoacizi neesentiali sau dispensabili si in parte cei semiesentiali. Unii aminoacozi sunt neesentiali pentru toate animalele in orice conditii:

             -alanina(sintetizata din piruvat)

             -serina( sintetizata din piruvat)

             -acidul aspartic (sintetizat din oxaloacetat)

             -acidul glutamic (sintetizat din alfa-cetoglutarat)

             -glutamina (sintetizat din alfa-cetoglutarat)

             -prolina (sintetizat din glutamat)

             -hidroxiprolina (sintetizata din glutamat)

             -cisteina (sintetizata din serina si sulful de la metionona)

             -cistina ( sintetizata din serina si dulful de la metionina).

                Procesele de degradare si refadere a proteinelor au loc in mod continuu,existand un schimb reciproc activ de aminoacizi intre proteinele celulare si aminoacizii fondului comun din plsma si lichidul interstitial.

             Concentrația de aminoacizi liberi plasmatici reflecta pe de o parte echilibrul dinamic dintre absorbția intestinala  de aminoacizi plus sinteza endogena şi utilizarea aminoacizilor in țesuturi pe de alta parte.

             Datorita dinamicii metabolismului proteic, pol-ul plasmatic şi tisular al aminoacizilor se modifica permanent, prin compoziție şi proporția dintre aminoacizi , pol-ul plasmatic şi tisular este diferit. Aminoacizii circulanti transferați in țesuturi contribuie la inlocuirea celor utilizati la acest nivel in biosintezele care participa la multiplicarea celulara in perioada de crestere a organismului.

             2.3. Catabolismul aminoacizilor

             Aminoacizii fondului comun sufera aceleasi procese de catabolism, indiferent de originea lor endogena sau exogena ,pana la CO2, H2O si NH3.

             Degradarea proteinelor proprii este cu atat mai intensa cu cat aportul de proteine este mai mare, existand un echilibru intre aportul de proteine alimentare si eliminarea prin urina a produsilor finali rezultati din catabolizarea proteinelor. Aceasta se explica prin faptul ca in cazul proteinelor nu exista o forma de rezerva si respectiv un organ cu “rezerva de proteine”, cum este glicogenul si ficatul pentru glucide, trigliceridele si tesutul adipos pentru lipide.

             Aminoacizii utilizati ca sursa de energie sunt catabolizati in special in ficat si rinichi, prin dezaminare, transaminare si decarboxilare.

v Dezaminarea oxidativa este principala cale a dezaminarilor in organismul animalelor, reactie biochimica catalizata de aminoacidoxidata. Intr-un prim stadiu are loc dehidrogenarea aminoacidului si formarea unui iminoacid, in al doilea stadiu, iminoacidul fixeaza o molecula de apa si formeaza un cetoacid si o molecula de amoniac.

  alanina   -H2                   Iminoacid    +H2O            Acid piruvic

v Transaminarea este o reactie biochimica reversibila de transfer enzimatic direct al grupei aminice(-NH2) a unui aminoacid pe carbonul din grupa cetonica a unui cetoacid, cu formarea aminoacidului corespunzator.

        Acid glutamic + acid piruvic             acid cetoglutaric+ alanina

Transaminarea este foarte activa in ficat ,rinichi si creer si are un rol important in neoformarea aminoacizilor neesentiali pe seama glucidelor sau a acizilor grasi, precum si in catabolizarea aminoacizilor care cedeaza grupa aminica.

v Decarboxilarea consta in desprinderea ireversibila a gruparii carboxil (-COOH0 de pe un aminoacid, optinandu-se amine biogeneze. De exemplu , tirozina se transforma in tiramina, histidina in histamina,etc. Aminele biogene rezultate au rol de mediator chimici sau de hormoni tisulari cu activitate vasomotoare.

        Amoniacul (NH3) rezultat din dezaminarea aminoacizilor sau in urma fermentatiilor microbiene este toxic pentru celule, in special pentru celulele nervoase. De aceea , in organism amoniacul este transformat in componente netoxice, eliminate din organism sub forma de :

-         uree la animalele ureotelice (mamifere)

-         acid uric la animalele uricotelice (reptile, pasari).

2.4.  Formarea ureiei ( UROGENEZA)

       Ureea este cea mai importanta forma de detoxifiere a NH3 la mamifere. Ureogeneza are loc in ficat si intr-o proportie redusa in rinichi si consta in sinteza ureei din 2NH3+ CO2----- CO(NH2)2 + H2O.

      Ureea  se formeaza prin ciclul ornitinic sau ciclul Krebs- Henselheit si se elimina apoi pe cale renala.

   2.5.BILANTUL PROTEIC

In conditii fiziologice, exista un echilibru intre proteinele introduse in organism si cele eliminate. Acest echilibru poate fi apreciat prin continutul de azot al proteinelor alimentare pe de o parte si continutul in azot al urinei si fecalelor pe de alta parte. Determinarea azotului in produsele biologice este si o masura a proportiei de proteine, deoarece proteinele contin o proportie constanta de azot ( 6,25 g proteine corespund la circa 1 g azot, azotul reprezentand circa  16% din compozitia proteinelor.)

Bilantul proteic este expresia utilizarii proteinelor si se determina dupa formula:

 (Bilantul azotat (BN) = N ingerat (Ni) – N eliminat Ne).

Bilantul proteic poate fi :

-echilibrat, atunci cand animalul primeste prin hrana tot atatea proteine cate degradeaza si elimina din organism ( Ni= Ne );

-pozitiv , cand Ni > Ne, situatie intalnita la animalele in perioada de crestere , la femelele gestante si lactante,;

-negativ, cand Ni < Ne, situatie intalnita in inanitie, caracterizata prin predominarea catabolismului proteic, favorizata de adrenalina, glucagon, tiroxina, ACTH.

         2.6.Mtabolizarea bazelor purinice si pirimidinice

          Nucleoproteinele sunt formate din acizi   nucleici si histone sau protamine, ce intra în componenta citoplasmei, mai ales in ribozomi sub forma de ribonucleoproteide şi in componenta nucleului sub forma de dezoxiribonucleoproteide  nucleoproteidele au rol biologic important în stocarea, transmiterea informației ereditare ,biosinteza proteinelor şi diviziunea celulară.

     Nucleoproteinele sunt descompuse prin digestie de catre pepsina şi rezulta proteinele si acizi nucleici. Acizii nucleici , sub actiunea nucleotidazei si apoi a nucleozidazei, se descompun pana al baze purinicesi pirimidinice, pentoze si acid fosforic.

Bazele purinice sunt metabolizate mai ales in ficat , unde are loc transformarea adeninei si a guaninei in acid uric, forma de eliminare a acestora din organismul uman.

Bazele pirimidinice (timina, citozina, uracilul) sunt degradate in ficat, ajungandu-se la uree.

           2.7 .Reglarea metabolismului proteic

          Reglarea reinoirii proteinelor se produce la diferite nivele: celular, la nivelul diferitelor organe şi la nivelul general.

Biosinteza proteică este stimulată de  :

Ø    hormonii sexuali, mai ales testosteronul; la pubertate creşte secreția hormonilor sexuali care produc un varf de creştere la majoritatea speciilor, prin cresterea sintezei  ARN-m in muschi şi prin stimularea acțiuni anabolizante  exercitată de hormoni tiroidieni şi de hormonul de creştere.

Ø    hormonul de crestere (STH) stimulează sinteza proteică mai ales in perioada de creştere.

Ø    inslina in concentrație  fiziologică stimulează sinteza proteinelor şi inhibă proteoliza in musculatura scheletică.

2.8 Concluzii

     Din punct de vedere cantitativ, asigurarea proteinei în raţii se exprimă prin PB, iar calitatea este dată de conţinutul acesteia în aminoacizi (AA). Dintre toţi AA cunoscuţi, în compoziţia proteinelor vegetale şi animale s-au identificat 21 de aminoacizi, grupaţi în   :

• AA esenţiali sunt indispensabili, dar nu pot fi sintetizaţi de organismul animal din precursori. Aceştia au un rol important în neo-formarea ţesuturilor şi trebuie asiguraţi la nivelul cerinţelor prin aport exogen. Din această categorie fac parte: lizina, metionina, triptofanul, leucina, izoleucina, fenilalanina, treonina, histidina şi valina.

• AA semiesenţiali sunt, de asemenea, indispensabili sintezei proteinelor proprii, dar pot fi sintetizaţi din precursori astfel: cistina din metionină, arginina din lizină şi tirozina din fenilalanină.

• AA neesenţiali sunt aminoacizii pe care organismul îi poate sintetiza. Din această grupă fac parte: alanina, glicocolul, serina, prolina, acidul glutamic, acidul aspartic.
Aportul de AA prin hrană trebuie să fie continuu şi să se realizeze la nivele corelate cu cerinţele organismului.

• AA corelaţi sunt aminoacizii care se află în cantităţi şi în raporturi apropiate de necesarul organismului, animalul valorificându-i în totalitate.

• AA limitativi sau critici se găsesc în cantităţi mai mici decât necesarul sau se asigură mai greu, reducând gradul de utilizare a proteinei. Dintre acestea menţionăm lizina pentru porci, precum şi lizina şi metionina pentru păsări.