ENERGIA

8.1 La suma de las partes. Características

8.2 Metabolismo intermedio. formación y funciones del ATP.

8.3 Eficacia calorimétrica. Pérdidas de calor. Incremento calórico.

8.4 Eficacia proteica como aporte energético.

8.5 Eficacia lipogénica. Almacenaje.

8.6 Las pérdidas energéticas. El incremento calórico.

8.7 Suma de partes. Síntesis de productos. eficacia energética para la

producción de carne, leche, lana y trabajo.

100% EN. Irradidada en el año

23% Reflejada 67% Absorbidaespacio (luz)

Evaporación66% Viento

T° Agua

1% Plantas y organismosfotosintéticos

Tres sistemas: a) AISLADO: No intercambia Energía ni Materia. Evoluciona hacia EQUILIBRIO DINAMICO

a1. HOMOGENEO variables de estado = en todo punto y tiempo

a2. NO HOMOGENEOvariables de estado = en cada fase pero no entre éstas.

b) CERRADO: Intercambia Energía pero no Materia Evoluciona hacia EQUILIBRIO DINAMICO

c) ABIERTO: Intercambia Energía y Materia (seres vivos)No evoluciona hacia EQUILIBRIO DINAMICOSus variables de estado son ≠ en todo punto y tiempo

LEYES TERMODINAMICAS:

1era Conservación de la Energía: Sistemas AISLADO y/o CERRADO

“ La Energía interna se mantiene constante ”“ La Energía interna puede venir de una u otra forma pero no se la crea o destruye ”“ En los intercambios y conversiones de energía la EN. total convertida es = a la inicial

“

2da Pérdida de la Energía: Sistemas ABIERTO. Seres vivos. Máquinas térmicas.

“ La Energía del estado final es siempre menor a la EN. inicial”“ La diferencia entre ambos valores se disipa o pierde del sistema pero no se destruye ”“ No hay máquina (animal ni creada por el hombre) perfecta. Todo calor no pasa a

trabajo. Lo no útil pasa al medio (materia fecal, orina, gases, incremento calórico)”

Las reacciones químicas en equilibrio requieren energía extra para lograr E.Cinética molecular, al chocar se repelen y rompen enlaces químicos E.

Energía extra = energía de activación = Enzimas

Aumentan velocidad de reacciónrotura de enlaces ATP

a > T° y > PH > trabajo enzimático

Rend.Maq,Térmica: [ Q1 – Q2 ] / Q1Rend. : Fuente caliente (T1) – Fuente fría (T2) / F.Caliente (T1) [ T1 – T2 ] / T1

EFICACIA CALORIMETRICA

a). REDUCCION: Endorgénico o endotérmico, se toma energía del medio. Se gana un electrón.

2 N2O5 + Ø (medio) 4 NO2 + O2 ΔH = 26,18 Kcal Mol (ΔH, cambio del contenido calórico de un sistema)

b). OXIDACION: Exergónico o exotérmico, se va energía al medio. Pierde un electrón.

C6H12 = 6 + 6 O2 6 CO2 ΔH = 673 Kcal Mol ΔG = 683 Kcal Mol (diferencia 13 Kcal al medio)

Aproximadamente entre el 40 y el 45% de ΔG se transforma en ATP, un total de 274 Kcal o de 308 Kcal, respectivamente. De esta manera cada mol de ATP dispondrá de 7 a 8 Kcal / mol.

PASOS.• 1ero. Glucólisis (citoplasma celular)Glucosa + O2 2 ATP + 2 NADH (1 NADH = 3 ATP)( 1 FADH = 2 ATP)luego 2 + 2 3 = 8 moles de ATP en el citoplasma

• 2do. Krebs (mitocondria celular)2 ATP + 6 NADH + 2 FADH por ciclo luego 2 + 6 3 + 2 2 = 24 moles de ATP mitocondria

• 3ero. Acido Pirúvico (mitocondria celular) acetil Co.A 2 NADH, luego 2 3 = 6 moles de ATP en la mitocondria.

RESUMEN: Un Mol de GLUCOSA (180 grs ) produce 38 Moles de ATP ( 8 en citoplasma y 30 en mitocondria celular)

FUNCIONES DEL ATP

Síntesis de enlaces peptídicos Contracción muscular Traspaso osmótico Conducción nerviosa Descarga órganos eléctricos Transporte de moléculas

EFICACIA ENERGETICA

Peso Mol Moléculas H de C + grandes > eficiencia E. y < I.C.

ATP Moles/100 grs Eficiencia I.C.

(180 grs) Glucosa C6H12O6 38 21,2 90-95 % < 5%(60grs) Acético C2H4O2 10 16,7 40 % 60 %(74 grs) Propiónico C3H6O2 18 22,9 86,5 % 13,5 %(88 grs) Butírico C4H8O2 27 38,5 76 % 24 %

Palmítico 129 90-95 % 90 % c.corta 95 % c.larga

A 75 P 15 B 10 molar 5,6 % 14,4 % A 30 P 15 B 20 molar 91,2 % 8,8 %

EFICACIA COMO REEMPLAZO DE LA ENERGIA DE LA GRASA

Glucosa: 105 Acético: 88 Propiónico: 91 Butírico: 95Muy alta eficiencia en conjunto

Proporción de AGV formados como promedio según tipo de dieta.Ac.% Prop.% But.%

Alimentos voluminosos 74 17 7Alimentos concentrados 44 42 6

EFICACIA REGENERATIVA DE LOS MISMOS COMPUESTOS

H. de Carbono H. de Carbono 90 al 98% Inc.Calórico 10 al 2 % altaProteína Proteína 92 al 95 % Inc.Calórico 8 al 5 % altaGrasa Grasa 65 al 70 % Inc.Calórico 35 al 30 % media

EFICACIA PROTEICA COMO APORTE ENERGETICO

Proteína Vegetal Proteína Animal 90 % - 10 %Proteína Animal Energía (hígado-riñón) - 40 %

= - 50 % pérdida

1 mol AA = 3 ATP x desaminación

Ej. Caseína leche 100 gr. CO2 + H2O + NH3 (22 mol ATP)1 ml. = 100 gr.En 100 gr. hay 24,5 moles ATP 22 Ef. = 90 K - 10% I.C.

PERDIDAS POR DESDOBLAMIENTO amoníaco tóxico urea 1 mol urea = 60 grs.

1) Formación 1 mol de urea = - 4 ATP Pérdida Energía Urinaria

2) Valor calórico 1 mol urea (orina) = - 6 ATP 10 ATP x 7,5 Kcal por mol urea

22 - 10 = 12 mol ATP

Totales 24,5 - 12 = ± 50 % Eficiencia

50% en la práctica 68,2% E.Proteica mantenimeinto50 % E.Proteica grasa

EFICIENCIA LIPOGENICA

Calor combustión grasa formadax 100

Calor combustión compuesto consumido

Mant. Prod.AGV A 60% 33% A75 P15 B10 33% forrajes de volumen

P 86% 56% A25 P45 B30 58% conc.energéticos B 76% 61%

Glucosa x 63% rumen 55% + pérdida (efecto microbiano) cuajo 71%

vena 72 % - pérdida (by pass)Grasa x 65% Proteína 50% rumen

65% efecto ruminalAlmidón 65%

Fibra bruta y eficacia lipogénicaEficiencia lipogénica = 65,6 - (70 x % FB)Si FB = 12 % Eficiencia lipogénica = 57,2 %Si FB = 25 % Eficiencia lipogénica = 48%

USO ATPRESUMEN DE EFICIENCIA

Crecimiento 75 25% I.C. E.N. Mant. > E.N.Prod.Engorde 60 40% I.C.Leche lactosa 78 22% I.C. E.N. Mant. ≈ en vaca lactante

proteína 84 15% I.C. grasa 60 40% I.C.

X 77 30% I.C.

METABOLISMO INTERMEDIO58 moles de hexosa producen una media de 100 moles de A.G.V. (1)

60 moles de Co2 33 moles de CH4

Glucosa: Hexosa 180 grs por molSi un animal consume 15 kgs de materia orgánica digestible y un 70 % es fermentada en el rumen, serán 10,5 kgs, el resto pasarán al abomaso para su degradación.

Materia orgánica fermentada

10,5 kgs M.O.D en rumen equivalen a: 180 grs Mol glucosa x 58 moles de glucosa

Los 100 moles de A.G.V. que se producen (1) estarán formados por:

62 moles de acético valor energético bruto 13,000 kilocalorías 22 moles de propiónico valor energético bruto 8,070 kilocalorías 16 moles de butírico valor energético bruto 8,340 kilocalorías

TOTAL 29,410 kcal.

Acético : tiene 10 moles de ATP por mol (*7,3 Kcal mol ATP) 4,526 kcal.Propiónico: tiene 18 moles de ATP por mol (*7,3 Kcal mol ATP) 2,891 kcalButírico: tiene 27 moles de ATP por mol (*7,3 Kcal mol ATP) 3,153 kcal

TOTAL 10,570 kcal.

Además se formarán y perderán 60 moles de Co2 (2) y 35 modes de CH4 (3) (7,100 kcal eliminadas)

La eficacia de aprovechamiento de estos AGV será de Acético 40 % 4,526 0,4 1,810 kcal Incr.Calórico 60% 2,716 kcalPropiónico 86,5% 2,8910,865 2,500 kcal Incr.Calórico 13,5% 391 kcalButírico 76% 3,153 0,76 2,396 kcal Incr.Calórico 24 % 757 kcal

TOTAL 6,706 kcal 3,864 kcal

Por otra parte, del total de materia orgánica digestible ingerida en 30 pasa sin ser fermentada al abomaso, serán 5 kilos ó 5000 gramos que se convertirán en glucosa

5000 grs 180 grs mol 27,7 moles de glucosa * 38 ATP mol * 7,3 kcal mol

7.300 kcal y 384,5 kcla de I.C. (eficiencia 95%)

Entonces 6.706 kcal provienen de los A.G.V. (48%) y 7.300 kcal provienen de la glucosa

14.007 kcal totales aprovechadas por el animal (47,6%)

Síntesis

15 kilos de M.O. Digestible poseen unos 83.3 moles de hexosa 15.000 grs 180 grs = 83,3 moles

70% es fermentado en el rumen con eficiencia baja o media (A.G.V.) 58,3 mol.Alto Incremento Calórico. Metano y Anhídrido carbónico.Esta fermentación aporta 6.706 kcal.

30% es degradado en duodeno con alta eficiencia (glucosa) 25 molesBajo Incremento Calórico. Esta digestión aporta 7.300 kcal.Total de los aportes 14.007 kcal de Energía Neta

Uso energético esperado:

Ej. Novillo 500 kilos (C.Voluntario 3 % peso vivo materia seca) 15 kilos díaTabla N.R.C. vacunos carniceros (año 1994)Energía neta de mantenimiento ..................... 8.140 kilocaloríasSaldo de energía neta para producción.......... 5.867 kilocaloríasAumento de peso esperado 1,150 kgr. por día.

INCREMENTO CALORICO

Definición: Es el aumento de la producción de calor de un animal como resultado del consumo y degradación de los alimentos.

Factor determinanteConsumo de alimento indispensable para cubrir el nivel de mantenimiento y producción.

MediciónDiferencias entre la producción de calor producido cuando comparamos un animal en ayuno y otro consumiendo en un ambiente de neutralidad térmico.

CuantificaciónPorcentajes variables normalmente entre el 20 y 30% de la energía ingerida.2 Factores:

Físicos: Propulsión por el tracto digestivo 3 al 6 % del I.C. total Masticación y rumia

Químicos: Fermentación ruminal 5 al 10 % del I.C. total Metabolismo intermedio 15 % del I.C. total

Factores que influyen en las pérdidas de energía por Incremento Calórico.

1. Compuestos nutritivos

Cada compuesto nutritivo origina un I.C. específico según su composición química y caminos metabólicos seguidos en el organismo.

En términos generales: Fibra Bruta > Proteína > E. no N. > Grasas.

2. Nivel proteico

El porcentaje de proteína en la dieta influye de dos maneras en el I.C. tanto valores extremadamente bajos ( menos del 7% de la P.Bruta en la dieta ) que tienden a disminuir el I.C. como aquellos valores que superan el requerimiento proteico animal.

Causas: valores bajos no permiten el desarrollo bacteriano apropiado en el rúmen, disminuye la fermentación ruminal.

Valores que superan los requerimientos proteicos, son utilizados como fuente energética por el animal aumentándose notablemente el I.C. por pérdidas producidas en el metabolismo intermedio (desaminación y formación de urea)

3. Acidos grasos volátiles.

Dependiendo del origen de las dietas el I.C. será: Acético > Propiónico > Butírico.

4. Nivel nutricional

I.C. > en animales sobrealimentados y en engorde, niveles de producción.

I.C. < en animales subalimentados y que cubren niveles de mantenimiento.

I.C. > cuando se forma tejido adiposo.

I.C. < síntesis de leche.

5. Frecuencias en la alimentación.

Al aumentar las frecuencias de comidas, disminuyen tanto el calor de fermentación como el calor producido durante el metabolismo intermedio.

6. Otros factores

Déficit de fósforo, riboflavina, otros minerales influyentes en la digestión por disminución de esta.

Aspecto positivo del incremento de calor.

Está relacionado con el ambiente de neutralidad térmica y el concepto de temperatura crítica:

“ temperatura a partir de la cual un animal homeotermo debe quemar reservas o utilizar parte del alimento consumido para mantener su propia temperatura corporal.”

Temperatura crítica: vacuno británico ovino (vellón 5 mm)

18 / 20 °C 30 °C

mantenimiento 7 °C 28 °C (vellón 1 mm)

- 3 °C (vellón 10 cm )

aumento 500 gramos - 1 °C

aumento 1000 gramos - 5 °C