Einführung in die Nutztierwissenschaften 1 (Fach) / Zusammenfassung Tierernährung (Lektion)

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• Funktionen der Tiere für die Ernährung der Menschen Arbeitserleichterung                   viel Fläche, niedrige ErträgeErtragssteigerung                  wenig Fläche, mäßige ErträgeVeredelung               begrenzte Fläche, hohe Erträge
• Woraus setzt sich die T i e r e r n ä h r u n g zusammen? Ernährungsphysiologie Fütterungslehre Futtermittelkunde
• Bestimmung der Trockensubstanz Bei 105 °C nicht flüchtig: Trockenmasse/Trockensubstanz
• Bestimmung der Rohasche Organische Substanz ist brennbarRückstand nach Glühen bei definierterTemperatur : „Rohasche“Trockenmasse - Rohasche =Organische Masse (Organische Substanz)
• Was sind Proteine ? Proteine sind hochmolekulare Verbindungen,deren monomere Bausteine Aminosäuren sind.Jede der 20 (proteinogenen) Aminosäuren besitzt(mindestens) eine Carboxylgruppe (-COOH) undeine Aminogruppe (-NH2), über die Peptidbindungengebildet werden.
• Weitere N-haltige Verbindungen in Futtermitteln (NPN = Nicht Protein-N) Peptidefreie AminosäurenSäureamideNucleotideN-haltige GlykosideBetainHarnstoffAmmoniak (Silagen)u. a.Weitere N-haltige Verbindungenin
• Warum „Rohprotein“ ? Im Futter wird der Gehalt an Gesamt-Nbestimmt.Da Proteine im Mittel 16 % N enthalten,wird der analysierte Gehalt an N mit demFaktor 6,25 multipliziert.Da N nicht nur in Proteinen vorliegt,spricht man von Rohprotein
• R o h f e t t Alle mit Petroläther löslichenBestandteile der Futtermittelheißen summarisch„Rohfett“
• In der Fraktion „Rohfett“ erfaßte Stoffgruppen Triglyceride (Neutralfette)Phosphatideverschiedenste pflanzliche FarbstoffeSterineWachseOrganische SäurenÄtherische Öleu. a.
• Monosaccharide Monosaccharide, insbesondere solche mit5 (Pentosen) oder 6 C-Atomen (Hexosen) sindaktiv am Stoffwechsel von Pflanzen und Tierenbeteiligt, liegen in Futtermitteln aber immer nurin sehr geringer Konzentration vor
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• P o l y s a c c h a r i d e Stärke = 1-4- und 1-6-a-glucosidischgebundene Glucosewichtigste Form der Speicherung vonEnergie in Samen oder Knollen vonPflanzenCellulose = 1-4-ß-glucosidisch gebundeneGlucosetypischer Bestandteil der pflanzlichenZellwand („Gerüstsubstanz“)
• Kohlenhydrate in der Weender Analyse Rohfaser: nicht löslicher Rückstand nachKochen mit Säure und Lauge unterstreng definierten Bedingungen(enthält hauptsächlich Bestandteileder pflanzlichen Zellwand)N-freie Extraktstoffe: nicht analysiert,sondern berechnet:OS - (Rohprotein + Rohfett + Rohfaser)
• Berechnung der Verdaulichkeit Verdaulichket eines Rohnährstoffes %=( Rohnährstoff im Futter-Rohnährstoff im Kot ):rohnährstoff im Futter     *100
• Leistungen der im Vormagen angesiedelten Mikroorganismen für Wiederkäuer: Spaltung b-glucosidischer Bindungen,nur dadurch wird die Verdauung pflanzlicherZellwand-Bestandteile möglich• Synthese von hochwertigem Protein,dadurch Unabhängigkeit von der Aminosäurenzufuhrmit dem Futter• Synthese der wasserlöslichen Vitamine,dadurch Unabhängigkeit von deren Zufuhrim Futter
• Energiebewertung von Futtermittel Systeme zur Energie-Bewertung von Futtermittelnkönnen sich unterscheidenin der Stufe der Energie-Umwandlung:Verdauliche Energie, umsetzbare Energieoder Nettoenergiein der gewählten Einheit:physikalische Einheit (J) oder Ersatzäquivalent
• Definition der Verdaulichkeit Die Verdaulichkeit gibt denjenigen Anteilder mit dem Futter aufgenommenen MengeOrganischer Substanzbzw. eines Rohnährstoffes an,der nicht im Kot wiedergefunden wird
• Termini zu Vorgängen im Verdauungstrakt Digestion : enzymatischer Abbau organischerMakromoleküle zuEndprodukten der Verdauung Absorption: Durchtritt von Stoffen durchdie Wand des Verdauungstrakts,insbesondere auch vonEndprodukten der Verdauung
• Bedingung für Enzym-Wirkung TemperaturpHVerweildauer
• Beeinflussung des pH im Chymus Absenkung im Magen:Sekretion von SalzsäureAnhebung im Dünndarm:Sekretion von Hydrogencarbonat
• Funktionen des Magens bei Monogastriern 1. Portionierung des Chymusflusses in denDünndarm2. Barriere gegen Keime: pH-Absenkungdurch H+ Cl-3. Beginn der Proteinverdauung durch Pepsin
• Enzyme zur Proteinverdauung Endopeptidasen: spalten innerhalb der KetteProdukt: PeptideExopeptidasen: spalten vom Ende der KetteProdukt: freie AminosäurenDipeptidasen: Produkt: freie Aminosäuren
• Absorbierbare Endprodukte der Verdauung von Protein Dipeptideundfreie Aminosäuren
• Stickstoffausscheidungen über den Kot • Bestandteile von Sekreten• Unverdautes Rohprotein aus dem Futter• Bestandteile mikrobieller Zellmasse
• Gründe für die unvollständige Verdauung von Rohprotein • Stickstoff liegt nicht in Peptidbindung vor• „Einschluss“ von Protein in pflanzliche Zellen• Denaturierung des Proteins durchphysikalische oder chemische Faktoren • Blockierung von Proteasen durchInhaltsstoffe des Futters
• Prinzipien der Fettverdauung • Ort: Dünndarm• Enzyme: Lipasen aus Bauchspeichel• Voraussetzung:Emulgierung durch Salze der Gallensäuren• Endprodukte:freie Fettsäuren und Monoglyceride• Weitertransport nach Absorption: Lymphe
• Verdauung der Kohlenhydrate • Mindestens ¾ üblicher Rationen fallen indie Gruppe der Kohlenhydrate (KH)• KH sind eine extrem heterogene Stoffgruppe• Voraussetzung für die Verdauung vonPolysacchariden ist die Spaltung in Monosaccharide• Tiereigene Enzyme können nura-glucosidische Bindungen spalten• Wenn andere Polysaccharide verdaut werden,so kann dies nur durch mikrobielle Enzyme erfolgen
• Verdauung der Kohlenhydrate • Bei der Hydrolyse von Polysacchariden zuMonosacchariden bleiben mehr als 99% der Energieder Polysaccharide in den Monosacchariden erhalten• Die bei der Hydrolyse freiwerdende Energiereicht nicht zur Deckung des Energiebedarfs derMikroorganismen• Mikroorganismen vergären die aus der Hydrolyseresultierenden Monosaccharide zu einemenergieärmeren Säuregemisch
• Mikrobielle Verdauung • Mikroorganismen bauen kontinuierlichOrganische Masse des Futters ab undzelleigene Organische Masse auf• Die Trockensubstanz derMikroorganismen besteht etwa zurHälfte aus Protein
• Konsequenzen aus der Art der Verdauung für die Tierhaltung • Wiederkäuer können durch die Symbiosemit Mikroorganismen des Vormagens alleinvon vegetativen Pflanzenteilen als Futterleben (z.B. Gras)• Haltung von Rindern und Schafen istdeshalb traditionell an Fläche gebunden • Monogastrier (z.B. Schweine) haben demMenschen vergleichbare Anforderungen andie Versorgung mit Nährstoffen(Aminosäuren, Vitamine)• Schweinehaltung ist deshalb traditionell anHaushalte gekoppelt
• Verdauung Zerkleinerung: - zwischen den Zähnen der Säuger- im Muskelmagen der Vögel• Hydrolyse: - durch tiereigene Enzyme- durch mikrobielle Enzyme• Synthese: - Mikroorganismen synthetisierenProtein und unterschiedlicheWirkstoffe
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• Energetik der Verdauungsprozesse • Energie-aufwendig :- Kauen und Motorik des Traktes- Synthese und Sekretion der Enzyme• „Energiegefälle“ :Hydrolyse der Makromoleküle(sehr geringe Wärmeverluste)• Synthese mikrobieller Zellmasse verbrauchtTeile der Futterenergie
• Absorption Übertritt von Endprodukten der Verdauung(Lumen Kreislaufsystem)• Passiv durch Diffusion oder Osmose• Aktiv unter Energieverbrauch „bergauf“• Durch Pinocytose („Zell-Aufschlürfung“)
• Vergrößerung der absorbierenden Oberfläche im Dünndarm • Lagerung in Schlingen, Faltenbildung (5-fach)• Zotten und Krypten (8- bis 10-fach)• Bürstensaum (bis zu 30-fach)
• Aufgaben der Darmbewegungen • Mischen von Darminhalt und Sekreten• Heranführen der Spaltprodukte an dieabsorbierende Schleimhaut• Unterstützung des Abflusses von Blut undLymphe• Transport von Darminhalt analwärts
• Verdauungsendprodukte und Ort der Absorption Glucose DünndarmAminosäuren Dünndarmfreie Fettsäuren mit- bis zu 10 C-Atomen Vormagen und Dickdarm- mehr als 10 C-Atomen DünndarmMonoglyceride Dünndarm
• Wichtige Stoffwechselwege • Glykolyse – Spaltung von 1 Mol Glucose (C6)zu 2 Mol Pyruvat (C3)• Oxidative Decarboxylierung – Abspaltung von CO2aus Pyruvat und Bildung von AcetylCoA (C2)• Zitratzyklus – Oxalacetat (C4) und Acetylrest ergebenZitrat (C6), anschließend wird zweimal CO2 abgespalten,dadurch Regeneration von Oxalacetat• ß-Oxidation – Abspaltung von AcetylCoA auslangkettigen Fettsäuren
• Terminus „Bilanz“ Bilanz: = Gegenüberstellung aller Einnahmenund aller Ausgaben( = Änderung des Bestandes)Im Tier interessieren Bilanzen für bestimmte Elemente(z. B.: C,N, S etc.) oder auch für EnergieBilanzen können positiv (Stoff- bzw. Energieansatz)oder auch negativ (-verlust) sein.
• Stufen der Energieumsetzung im Tier Bruttoenergie = Brennwert des Futters(Gross energy = GE)Verdauliche Energie = GE minus Kot-Energie(Digestible energy = DE)Umsetzbare Energie = DE minus Energie in(Metabolizable energy = ME) Methan und Harn
• Thermodynamische Hauptsätze 1. ErhaltungssatzIn einem geschlossenen System ist die Summe der inverschiedenen Formen vorliegenden Energie konstant2. EntropiesatzDie Überführung von Energie aus einer Form in eineandere Form ist nie vollständig, es treten immerWärmeverluste auf
• Energieverwertung Tierart             primäres Endprodukt                            ATP-Ausbeute______________der Verdaung (relativ)_____Schwein                  Glucose                                             höherRind                        Essigsäure                                        niedriger                                Propionsäure                               Buttersäure
• Direkte Calorimetrie
  Messung der vom Tierabgegebenen Wärme
• Indirekte Calorimetrie
  Errechnung der vom Tier gebildetenWärme aus gemessenen Daten desStoffumsatzes, speziell aus zur Respiration(Gaswechseldaten)
• Messung des Energieumsatzes Die C-N-BilanzPrinzip:
  Messung der Aufnahme und gesamtenAusscheidung von sowohl N als auch C
  Berechung des Ansatzes von Protein undFett
  Berechnung der Wärmebildung
• Bei Hunger mobilisieren Tiere Fettsäuren + Glycerol aus KörperfettundAminosäuren aus Körperproteinzur Gewinnung energiereicher Phosphatbindungen
• Metabolische Körpergröße (Lebendmasse in kg)3/4
• Energie-Retention bei Jungtieren: Protein + Fett,bei ausgewachsenen Tieren: Fett)
• Wärmebildung im Tier: 1. Erhaltungsumsatz2. Extrawärme als Folge derLeistung
• Bedeutung von Calcium Aufgaben im Tierkörper:
  Baustoff für Knochen und Zähne
  Bestandteil der Gewebe- undKörperflüssigkeiten
  Stoffwechselfunktionen
  Blutgerinnung
  Nervenfunktion
  Wechselwirkung mit Phosphor
• Mangelerscheinungen Calcium
  Leistungsrückgang
  Stoffwechselstörungen
  Wachstumsstörungen
  Entmineralisierung der Knochen
  Knochenweiche in Verbindung mitVitamin D-Mangel
• Bedeutung von Phosphor Aufgaben im Tierkörper:
  Genetik
  Baustoff für Knochen und Zähne
  Stoffwechselfunktionen
  Energieübertragung
  Puffersubstanz in Blut und Zellen

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