ENERGETICO: BIOENERGETICA PROCESOS

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BIOENERGETICA - IENERGETICO:Es el estudio del requerimiento de energía yel flujo de la energía dentro de un sistema.BIOENERGETICAEs el estudio del balance entre el consumode energía en la forma o a través de alimentoy la utilización de la energía por los animalespara los procesos de sostenimiento de lavida.PROCESOSSíntesis de tejido, osmorregulación,digestión, respiración, reproducción,locomoción, etc.ENERGETICA NUTRICIONALEstudio de fuentes y transformaciones de laenergía en nuevos productos

FLUJO y TRANSFORMACION DE LAENERGIA

TRANSFORMACION DE LA ENERGIA lra LEY : “LA ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA Y SUS ALREDEDORES DEBE SERCONSTANTE”Cuando se altera el contenido de un sistema, la suma de todas las energías desprendidasdebe ser igual a la magnitud del cambio. "La energía no se crea ni se destruye solo setransforma”.Ejemplo: el calor producido por un alimento es igual si lo liberamos por combustión en uncalorímetro o por combustión mediante reacciones de oxido reducción en un organismo.Cual es la diferencia?2da LEY : “EL ESTADO ENERGETICO DEL UNIVERSO SE MOVILIZA A PARTIR DEUNO ORGANIZADO (SUPERIOR) HACIA OTRO DESORGANIZADO (INFERIOR NIVELENERGETICO)”Los compuestos químicos conforme se transforman de un nivel energético a otro,una porción de su energía puede ser liberada para desempeño útil (energía libre)y la otra contribuye a la desorganización (entropía)

TRANSFORMACION DE LA ENERGIA En condiciones de presión y Tº constante se explica en la ecuación siguiente : G H – T S G cambio de energía libre para producir trabajo; H cambio en el contenido calórico del sistema(entalpias); T temperatura absoluta; S cambio en el grado de desorganización (entropía)El estado energético se moviliza de uno organizado con (baja entropía) a otro desorganizado (con altaentropía).C6H12O6 6CO2ATP H2O6CO2 6 H2OADP P1 ENERGIA ; G -7,3 Kcal

TRANSFORMACION DE LA ENERGIAENERGIASOLARFOTOSINTESISPLANTAS : CARBOHIDRATOS-PROTEINAS-GRASASANIMALES . CELULASREACCION QUIMICATRASFERENCIAENERGIAALMACENADACALORHACIA DONDE VA ?ATPBOMBEO DE IONESSINTESIS MOLECULARACTIVAR PROTEINASCONTRACTILES

FLUJO DE ENERGIA ENEL ANIMAL

ENERGIA:Concepto y medición Concepto: CAPACIDAD DE PRODUCIR UN CAMBIO O TRABAJONutrición: la energía es expresado en términos de kilocalorías (Kcal) donde 1 Kcal es definido como la cantidad decalor requerido para elevar la Tº de 1 kg de agua en 1 ºC.Porqué desde 16.5 a 17.5 ºC ? Porque de 1 ºc en 1 g de agua?Una reciente convención es expresar la energía en términos de joule que es mas dificultoso para definir en términosfamiliares y es basado sobre equivalentes mecánicos o eléctricos de calor (1 Watt es un joule por segundo). laconversión entre los dos sistemas es tal que 1 kcal es equivalente a 4,1855 kilojoules (kj), ó 0,0042 Megajoules (Mj) .1 Mj 1000 kj. El agua no tiene valor energético, así la densidad energética del alimento varia inversamente con su contenido dehumedad. El cuerpo obtiene su energía por oxidación o combustión de los alimentos (macromoleculas) que ingiere, donde laenergía es liberado gradualmente por una serie de reacciones químicas complejas, cada uno regulada por enzimas,muchas de estas enzimas requieren la presencia de vitaminas y minerales para funcionar apropiadamente.APROVECHA MIENTO DE LA ENERGIA: EB – ED – EM - EN

ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA:Energía BrutaDETERMINACION:Es la Energía Total de un alimento y se determina mediante su calor decombustión (calor liberado al quemar una sustancia hasta CO2 y H2O enuna bomba calorimétrica oxidación).El contenido de energía de una dieta es derivado de carbohidratos,grasas y proteínas y la cantidad de cada uno de estos nutrientes en unalimento determinan su contenido de energía.ESTIMACION:Para calcular el valor calórico de los alimentos, se requiere ladeterminación de la cantidad media de proteína, grasa e carbohidratos(análisis químico) presentes en un gramo de alimento.Atwater y Bryant (1899) derivaron la EB de las tres clases de nutrientesprincipales: carbohidratos (4.15 kcal/g ), grasas (9.40 kcal/g) y proteínas(5.65 kcal/g).Los Valores Europeos consideran 4.1, 9.3 y 5.75 kcal/g.A través del análisis proximal podemos predecir la EB :EB 5,75 ( % PC) 9,3 ( % EE) 4,1 ( % NIFEC FC)

ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA:Porqué las grasas tienen mas energía bruta?MACROM.C (%)H (%)O (%)N H2)16 COOH A. esteárico; C6H12O6 Glucosa; C3H7N1O2 Alanina1)CANTIDAD RELATIVA DE O2 DEL COMPUESTO: el calor se produce solo con la unión C o H con O2adicionado, en CHO hay suficiente O2 para combinarse con el H presente. Si se acaba el O2 el calorderiva de la oxidación del C e H.2)CANTIDAD RELATIVA DE H y C: en grasas existe menores cantidades de O2 y un mayor numero deátomos (H,C) que lo requieren. Por ello su combustión implica tanto la oxidación de H como la de C. (C 8 Kcal/g y H 34,5 Kcal/g).3)PROPORCION RELATIVA DE UNIONES H-C (98,6 Cal/mol) es mayor en grasas. Estas uniones liberanmas calor. Unión C-O . 84 Cal/molecula).EB del maíz 4,4 Kcal/g.EB de soya 5,5 Kcal/g.

ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA:Valores Fisiológicos como CombustibleLos VFC, son unidades utilizadas en E.U.(y PERU) para medir la energía de losalimentos en la alimentación humana. Seexpresan en calorías.El sistema para determinar los VFC sedesarrolló por las investigaciones clásicasde W. O. Atwater y sus colaboradores en laestación experimental agrícola deConnecticut. trabajando con sereshumanos determino los VFC de muchosalimentos.El VFC de 100 g de una muestra dealimento podría calcularse utilizando losvalores establecidos 4-9-4 (Kcal de VFCpor gramo de carbohidratos, grasa yproteína), utilizado universalmente. esteprocedimiento supone una digestibilidadconstante para todas las proteínas, grasasy carbohidratos de todos los alimentos.NutrienteValor deCombustiónoEnergíaBruta(Kcal/g)Coeficiente erdidasupuesta con laorina(Kcal)VFC ofactor deAtwater(Kcal/g)(EMparahumanos)CD dealimentos erros)Proteínas5,65915,141,25(0,91) 963,98Ninguna4903,5(Kcal/g)

ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA:Producción de energíaCarbohidratosGlucosaGrasasÁcidos grasosProteínasAmino ICAmuchos MUSCULAR pocos

ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA:ATPPrincipal conductor de energía química de los procesosde producción de energía y las actividades básicas querequieren energía.Rico en energía debido al alto potencial detransferencia de grupos fosfóricos.Intermedio de compuestos de mas alta energía y menorenergía que el ATP y puede dar energía y recibirenergía sirviendo como transporte de grupos fosfóricos:Producción de ATP para un hombre de 70 kgde peso vivo:EM 1.5 (70W0,75) 2,500 kcal/día1 mol de glucosa 38 ATP1 ATP 7 kcal/mol (reacciones de acoplamiento)38 ATP x 7 kcal/673 kcal 266/673 40 % aprox.2,500 x 0,4 1,000 kcal1,000/7 140 mol1 mol 510 g (PM)140 x 510 g 72 kg de ATP/día (Steady state)

ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA:ATP: Una batería recargable

ENERGIA TOTAL DE UN SISTEMA:Utilización de la EnergíaALIMENTO O2 ADP PiCARBOHIDRATOSLIPIDOSPROTEINAS(EB 100 %)ATP(45 %)CO2 H2O ATP CALORMANTENIMIENTOSISTEMA FUNCIONALCELULA (EN 25 %)PRODUCCIONCALOR(55 %)TEMPERATURA CORPORALNUTRIENTECALOR COMB.(kj/mol)PROD. ATP de1 mol de nutrienteENERGIA paraSintesis 1 mol ATPGLUCOSA28163874100A. ESTEARICO1134214677.9105A. ACETICO8161087.4118A. PROPIONICO15361885.3115A. BUTIRICO21932784.1110PROTEINA2143 (*)2294.9128(*) kj/100 gRELATIVO

METABOLISMO ENERGETICOBalance global de las transformaciones metabólicas queocurren en todos y cada de los tejidos de un animal vivo(Célula).Valoración de la energía requerida por éste para mantenertodos sus procesos vitales.Estimación directa, a partir del calor desprendido por elanimal, dado que cualquier proceso metabólico realizado porsus tejidos conduce inexorablemente a la disipación deenergía en forma de calor.Estimación a partir de la diferencia entre el contenidoenergético de los alimentos que ingiere un animal y de todo loque excreta o pierde.Por determinación del oxígeno que consume y/o el dióxido decarbono (y el nitrógeno) que excreta, ya que los procesosmetabólicos que se ponen en marcha en reposo son casiexclusivamente los de tipo aerobio. Y el anaerobio?El metabolismo energético varía fundamentalmente en funciónde la actividad comportamental del animal, la temperaturaambiental y del tamaño.

ECUACIÓN de la ENERGIAEcuación de la vidaEcuación de la Eficiencia de ProducciónANTOINE LAVOISIER (1743-1794):«Ha bastado un instante para cortarle la cabeza,pero Francia necesitará un siglo para que aparezcaotra que se le pueda comparar»(1) SEMEJANZA : FUEGO-VIDA:O2COMBUSTIBLECALOR COMB.O2ALIMENTOCALOR RESP.CALOR COMBUSTION ENERGIA BRUTA (EB)ESTANDARIZAR CALOR (CALORIA)MEDIR OXIDACION (UNIDAD MEDIDA)MEDIR OXIDACION ALIMENTOOXIDACION DEL ANIMALPREDECIR ALIMENTO REQUERIDO(IDEA DE REQUERIMIENTO)(2) INVENTO CALORIMETRO YBALANZA.(3) ECUACION DEL BALANCEENERGETICO:Ed (kcal/día) PC BEEd (kcal/día) CA (g/día) x E (kcal/g)

ECUACIÓN de la ENERGIAEcuación de la vidaEcuación de la Eficiencia de Producción. Aplicación prácticaEMd (Kcal/día) PC BEUtilidad de la ecuación: Permite precisar el requerimientoenergético del animal para sumantenimiento y producción. Permite precisar el nivel o densidadenergética de la dieta (E). Permite predecir el consumo dealimento (CA). Permite predecir el comportamientoproductivo del animal (BE). Cálculos (aves):EMd (kcal/día) CA (g/día) x E (kcal/g)

EFICIENCIA ALIMENTICIA Eficiencia Alimenticia (EA): importante indicadorpara medir el potencial de un programa dealimentación o comportamiento productivo animal.Norte América Consumo alimento/ganancia de pesoEuropa ganancia de peso/consumoCALCULOS: .

EFICIENCIA ALIMENTICIA &EFICIENCIA ENERGETICAFactores que afectan la EA: Nivel de energía de la dieta: eficiencia energética (EE) Mcal/Kg deganancia . Buen indicador de E. Dieta (Balance, procesamiento), formulación y gestión de alimentación Animal (Metabolismo y consumo potencial: MÁXIMA CONVERSIÓN SELOGRA SUMINISTRANDO EL ALIMENTO AL 90% DEL CONSUMOPOTENCIAL) Sexo: hembras E. Edad: un ave de 7 días (80% del alimento es para crecer y 20% paramantenimiento y a las 8 semanas es lo contrario) T ambiental: Salud: Un mejor indicador: E económica: costo de alimentación/ ganancia depeso.

EFICIENCIA ENERGÉTICACongreso Australia-2004 Es escaso el conocimiento en cuanto lo que sepuede avanzar en eficiencia desde adentro delanimal, es decir controlando los distintosprocesos metabólicos claves que controlan laeficiencia.Los primeros 4 mecanismos explican el 33% delas variaciones en eficiencia. Las diferenciasdebidas a composición corporal y actividadexplican 5 % c/u de las variaciones en eficiencia ylas diferencias en digestión el 14 %. Por lo tantoes muy poco lo que se puede ganar en eficienciainterviniendo en estos niveles.Las grandes diferencias, que explican el 67% delas variaciones en eficiencia, se encuentran anivel de los MECANISMOS QUE CONTROLAN LAPRODUCCIÓN DE CALOR. Algunos de estosprocesos están identificados, en tanto que otrosestán aún por definir. Dentro de los procesosidentificados que pueden afectar el gasto deenergía, o producción de calor que es lo mismo,están los que se muestran en :1

EFICIENCIA ENERGÉTICACongreso Australia-2004 2El turnover proteico, el peso del tejido visceral y el transporte de Na/K tienen una intensa demanda de ATP,por lo tanto, en la medida que por alguna razón, inherente al animal o al manejo, se intensifican estosprocesos, hay un aumento de la demanda de ATP y en consecuencia de la producción de calor, lo quesignifica que disminuye la eficiencia.Los animales que expresan altos niveles de producción con bajos consumos (alta conversión), ahorranenergía en estos eventos metabólicos o sitios de termogénesis: Evitan un gasto innecesario de energía.Los animales pueden tener una eficiencia variable a nivel de la mitocondria para generar ATP. Esto significaque por unidad de calor producido puede variar la producción de ATP útil para el metabolismo.La tasa metabólica de ayuno (producción de calor en ayuno) puede variar entre un 20 a 25% debido adesacoples energéticos a nivel de la mitocondria.A mayor nivel de desacople, mayor pérdida de potencial reductor, menos ATP generados por cantidad denutrientes oxidados y, en consecuencia, menor eficiencia.Todos estos factores pueden actuar en conjunto o separados y si bien son inherentes al animal, pueden estarinfluenciados por el sistema de producción.Es un tema de interés: en que forma o mecanismos pueden influenciar?Después de tantos años de investigación se ha llegado a la conclusión de que, a pesar de los avancesconceptuales en la definición de los factores que afectan la eficiencia, ni los requerimientos demantenimiento, ni la eficiencia de producción han cambiado sustancialmente en los últimos 100 años.

EFICIENCIA ENERGÉTICAProteínas Desacoplantes (UCP)ESTRESS!

EFICIENCIA ENERGÉTICAComo medirlo:Poultry: Is Feed Efficiency Still a Useful Measure of Broiler Performance? Author:Steve Leeson - Department of Animal and Poultry Science/University of GuelphFeed efficiency of broilers is affected by: bird age, sex, health and environmentaltemperature, although the major factor is usually diet energy concentration. With a very wide range of diet energy concentrations used worldwide today, classicalmeasures of feed intake:weight gain (or weight gain:feed intake) become lessmeaningful. The "lowest" feed efficiency may not always be the most economical, becauseeconomics may dictate the optimum use of low rather than high diet energy levels. A more useful measure of feed usage is energy intake per unit of weight gain. Formale birds the goals are for 6.2 Mcals metabolizable energy per kg weight gainfor 6 week-old birds.EN PONEDORAS?

EFICIENCIA TECNICA y ECONOMICAComo medirlo:Cantidad optima /mínima de alimento, nutrientes y energía que produce la máxima ganancia del producto.1. Eficiencia Técnica: - Conversión y Eficiencia alimenticia- PER- Eficiencia Energética Bruta (EEB):(a) EEB postura (%) EB (kcal) de 1 g de huevo x peso del huevo (g) x 100 ;consumo de EM (kcal/día)(b) EEB postura (Kcal/g) : EM consumida (kcal/día)EB de un huevo (kcal)(c) EEB pollos (Kcal/ kg de ganancia) EM consumida (kcal)ganancia de peso (kg)(e) EEB pollos (%) Energía retenida en la carne (kcal)x 100Consumo de EM (kcal)2. Eficiencia Económica: - Margen bruto (MB):MB Precio del producto (S/.) - Costo de alimentación (S/.)

Production Efficiency Factor (PEF) (final bird weight,kgxlivability %)/(age daysxfeed conversion ratiox100) (Lemmeet al., 2006) Protein Efficiency Ratio (PER): Weight gain divided byprotein intake (Kamran et al., 2008) Energy Efficiency Ratio (EER): Weight gainx100/total MEintake (Kamran et al., 2008) Lysine efficiency: Lysine intake (mg)/weight gain (g)

EFICIENCIA ENERGETICA EN PRODUCCION DE tal lipid(fat)AshCarbohydrate, ue per NumberStd.100 grams of DataPointsErrorEgg, whole, raw, freshRefuse: 12% (Shell)NDB No: 01123 (Nutrient values and weightsare for edible gg9.511.0612120.1150.034g0.720USDA National Nutrient Database forStandard Reference, Release 24 (2011)(a) EEB (%) EB (kcal) de 1 g de huevo x peso del huevo (g) x 100consumo de EM (kcal/día)0g010g0.3760.008(b) EEB (Kcal/g) : EM consumida (kcal/día)EB de un huevo (kcal)

EFICIENCIA ENERGETICA EN PRODUCCION DE POLLOSValue per100 al lipid(fat)AshCarbohydrate, bydifferenceFiber, totaldietarySugars,totalUnitsNumberof DataPointsStd.ErrorChicken, broilers or fryers, meatand skin, 60.7982250.2720.02g000g000g00(e) EEB pollos(%) Refuse: 32% (Bone)NDB No: 05006 (Nutrient values andweights are for edible portion)USDA National Nutrient Database forStandard Reference, Release 24 (2011)(c) EEB (Kcal/ kg de ganancia) EM consumida (kcal)ganancia de peso (kg)(d) EEN (Kcal/ kg de carne) EM consumida (kcal)ganancia de carne (kg)0Energía retenida en la carne (kcal)Consumo de EM (kcal)x 100

EFICIENCIA ENERGETICA POLLOSPoultry: Is Feed Efficiency Still a Useful Measure of Broiler Performance? Author:Steve Leeson - Department of Animal and Poultry Science/University of GuelphFeed:gainEnergyefficiency35-49d 90011291036703.316.3716009289043004.016.41Diet MEDiet CP49d body wt Feed intake(kcal/kg)(%)(g)3200182900The "lowest" feed efficiency may not always be the most economical, because economics maydictate the optimum use of low rather than high diet energy levels.

EFICIENCIA ENERGETICA &PRODUCCION ANIMAL Eficiencia energética en la deposición de proteínas ygrasas en el musculo del cerdo

EFICIENCIA ENERGETICA &PRODUCCION ANIMAL Efectos del calor en la producción avícola en el trópico (Requena et al., 2005-INIA VENEZ.)La respuesta a los cambios térmicos envuelve la expresión de ciertos genes y suscorrespondientes familias de proteínas. Estas proteínas actúan como chaperonesmoleculares uniéndose a otras proteínas celulares, ayudando al transporte intracelular y alplegamiento de la estructura secundaria previniendo, de esta manera, la agregación deproteínas durante el estrés.Dentro de esta familia de proteínas se encuentra la HPS70 o proteína de choque térmico ytolerancia al estrés. La HPS70 está presente antes del estrés calórico; sin embargo, su síntesisha sido detectada después de presentarse un estrés calórico (Parsell y Lindquist, 1994). Yahavet al. (1997) reportan una estrecha correlación entre la inducción de estas proteínas y unaumento de la termo tolerancia en pollos barrilleros.Igualmente, se han realizado estudios sobre las proteínas desacoplantes (UCP). Estasproteínas, como lo indica su nombre, están implicadas en el desacoplamiento de la síntesisde ATP de la fosforilación oxidativa. En mamíferos, a nivel del tejido adiposo pardo (TAP), seha detectado una UCP específica (UCP1). En aves, cuya composición corporal no incluye TAP,recientemente fue caracterizada la UCP aviar (avUCP), homologa a la UCP1, supuestamenteinvolucrada en la termogénesis facultativa del músculo. En pruebas realizadas por Taouis etal. (2002), se obtuvo una reducción significativa de la expresión de la avUCP en músculos depollos de 5 días de edad aclimatados a 40 C por 24 h. Figura siguiente :

NIVEL MOLECULAR : Expresión de la proteínadesacoplante mitocondrial(av UCP) del músculopectoral de pollitos: no aclimatados (N) aclimatados (T)(Taouis et al., 2002)

EFICIENCIA ENERGETICA &PRODUCCION ANIMALESTRÉS – UCP y ROS EN AVES(Acute Heat Stress Stimulates Mitochondrial Superoxide Production inBroiler Skeletal Muscle, Possibly Via Downregulation of UncouplingProtein Content. 2006. A. Mujahid,1 K. Sato, Y. Akiba, and M.Toyomizu. Science of Biological Function, Life Science, GraduateSchool of Agricultural Science, Tohoku University, 1-1 TsutsumidoriAmamiyamachi, Aoba-ku, Sendai 981-8555, Japan. Poultry Science85:1259–1265)In conclusion, the results presented here clearly show an inverserelationship between UCP expression and ROS production inmitochondria isolated from the skeletal muscle of heat-stressed andcontrol broiler chickens: when broilers were exposed to heat stress(34 C) for 18 h, SUPEROXIDE PRODUCTION WAS SIGNIFICANTLYINCREASED, whereas UCP expression was dramatically decreased. Incontrast, no difference in avANT (adeninenucleotide translocator) mRNA expression was observed betweencontrol and heat-stressed broilers, suggesting that it is not involved inthe regulation of ROS flux under heat stress conditions. Takentogether, the present results suggest that acute heat stress stimulatesmitochondrial superoxide production in broiler skeletal musclepossibly via downregulation of UCP. This study provides the firstevidence that avUCP mRNA and protein are downregulated in heatstressed broilers.

EFICIENCIA ENERGETICA &MEDIO AMBIENTELa industria Pecuaria (sector ganadería)genera mas emisiones de gases de efectoinvernadero que el transporte – alrededorde 18%, medido como equivalente de CO2(FAO, 2006).Hay maneras de s para la alimentación animal.b. Incrementar el comportamientoproductivo de los animales a través de:- Incrementar la eficiencia alimenticia,- Optimizar la eficiencia energética- Desarrollo de animales altamenteeficientes o disminuir las perdidasinternas del animal. TOYOMIZU, 2009.

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BIOENERGETICA La bioenergética describe la transferencia y utilización de la energía en los sistemas biológicos. Utiliza las ideas básicas de la termodinámica, particularmente el concepto de energía libre. Los cambios

Gasto energético total según actividad física1 Gasto energético (kcal/día) factor x peso corporal (kg) x tiempo (min) Tipo de actividad Gasto energético: kcal/kg de peso y minuto2 Tiempo empleado (minutos) Gasto total (k

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2 ISTITUTO DI BIOMEMBRANE, BIOENERGETICA E BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI VIA AMENDOLA 165/A – 70126 BARI (ITALY) TEL. ( 39)-080-5443389 FAX. ( 39)-080-5443317 VISTA la Legge 4 aprile 2012, n. 35 ed in particolare l’art. 8 comma 1; VISTO il Decreto Legislativo 14 marzo 2013, n. 33 recante “Riordino della disciplina riguardante gl

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