Hoorcollege 16 - C Flashcards Preview

Digestie > Hoorcollege 16 - C > Flashcards

Flashcards in Hoorcollege 16 - C Deck (37):
1

Waar vindt fermentatie plaats?

- Foregut fermenters zoals de koe hebben voormagen
- Hindgut fermenters zoals het paard doen fermentatie in het caecum-colon

2

Wat zijn de hoofdrolspelers van de fermentatie?

Micro-organismes. Dit zijn meer dan alleen bacteriën.

3

Wat is het doel van fermentatie?

Voedingsstoffen openen uit “niet verteerbare” stoffen door symbiose met micro-organismes.

4

Waarom is plantaardig voedsel moeilijk te verteren?

Plantaardig voedsel bestaat voor een groot deel uit niet-vermenteerbaar cellulose en hemocellulose. Planten hebben een celwand. Dit is een heel exoskelet en dat bestaat uit vrij stijf materiaal: cellulose. Dit is het suiker van de celwand. Dit vormt samen met andere stoffen vezels.

5

Wat is cellulose?

Cellulose bestaat net als zetmeel (amylose) uit allemaal glucoses. De glucoses van cellulose zijn alleen op een andere manier met elkaar verbonden, namelijk met een bèta 1 – 4 verbinding in plaats van een alfa 1 - 4 verbinding. Dit heeft te maken met de zuurstof, die kan naar boven of naar beneden staan. Een alfa staat ten opzichte van de ring naar beneden en een bèta naar boven. Bij de bèta verbinding kun je een paar waterstofbruggen vormen waardoor de glucoses veel steviger (vezels) aan elkaar zitten. Om cellulose af te breken moet je de bèta 1 – 4 verbinding verbreken. Zetmeel is wateroplosbaar, maar cellulose niet. Dit moet je dan dus stukje voor stukje afbreken.

6

Wat doet cellulase?

Cellulase splitst de bèta 1 – 4 bindingen in cellulose. Hogere diere nkunnen geen cellulase maken, maar micro-organismen wel! Dit geldt ook voor hemicellulase etcetera. Als je als dier ook cellulose wilt afbreken moet je dus gaan samenwerken (symbiose) met micro-organismen die cellulase bezitten.

7

Wat krijgen de micro-organismen bij fermentatie?

De dieren voeren het voedsel aan. Daarnaast geven zij een geschikte leefomgeving (neutrale pH, goede temperatuur, geen aanvallen van immuuncellen etcetera). Ook hebben ze tijd nodig voor deling en fermentatie (in pens, caecum en colon stroomt inhoud langzaam) en afvoer van afval producten.

8

Waar groeien micro-organismes het beste?

In water wat stilstaat. Water wat stroomt maakt het voor bacteriën moeilijk. Waar het snel stroomt in de darmen zullen dan ook weinig bacteriën leven. Waar het langzaam stroomt, of waar een vat is, daar zitten de bacteriën.

9

Wat krijgen de dieren ervoor terug?

De koe krijgt wat de bacterie over laat: de afvalproducten van de micro-organismen. Als je de fermentatie voor je lebmaag doet, dan gaan die bacteriën zelf uiteindelijk ook dood en worden ze verteerd. Dit is ook een eiwitbron. Dit gaat alleen bij symbiose in voormagen, de bacteriën en protozoa komen uit de voormagen in de lebmaag en de dunne darm, waar ze verteerd worden.

10

Hoe kun je zien dat koeien bacteriën verteren?

Voor de vertering van bacteriën heb je speciale enzymen nodig. Lysozyme breekt de peptidoglycaanlaag van bacteriën af. Koeien hebben veel isovormen van Lysozyme C, die in de pens, de lebmaag en de darm zorgen voor digestie van bacteriën.

11

Hoeveel soorten micro-organismen vind je in de pens?

> 1000 soorten bacteriën
> 20 soorten protozoa
> 5 soorten schimmels
- Bacteriofagen

12

Hoe noem je het open ecologisch systeem van micro-organismen?

Microflora/fauna of microbiota.

13

Waar hangt de microbiota van af?

Dit hangt af van de omgeving van de koe (stal, wei, soortgenoten) en de omgeving binnenin het dier (voeding, pH, cel-oppervlak, etcetera). De pH en het cel-oppervlak worden bepaald doro het genotype van het dier. Ieder dier en mens heeft specifieke, unieke samenleving van micro-organismes. Dit is dus aangepast aan je genotype, je voeding en je omgeving. Microbiota in de mond is anders dan in de pens, maag, dunne darm en dikke darm. Dieren die krachtvoer eten hebben andere pens microbiota dan dieren op ruw voer. Dikke mensen en muizen hebben een andere dikke darm microbiota dan magere (oorzaak en/of gevolg?).

14

Zijn bacteriën de oorzaak van het dik zijn?

Van een tweeling waarvan de één dun was en de ander dik, hebben ze de microbiota overgeplaatst in aparte muizen van dezelfde inteeltstam. De muis die de microbiota ontving van de dikke tweeling, ondanks een laag vet dieet, werd ook dik, terwijl de muis die de microbiota ontving van de dunne tweeling niet dik werd. Gastheer en microbiota zijn van elkaar afhankelijk.

15

Wat krijg je als je met bacteriën samenleeft die niet gunstig zijn?

Ze hoeven niet eens echt pathogeen te zijn. Bij minder efficiënte bacteriën spreek je van een dysbiose. Er is dan een verstoring van de microbiota. Je hebt niet de optimale samenstelling van bacteriën in je maag-darmstelsel. Dit kan genetisch zijn, zoals de ziekte van Crohn, inflammatory bowel disease. Het kan ook komen door je levensstijl, vooral weinig vezels zorgen voor verkeerde darmflora, en stress. Ook vroege kolonisatie door een geboorte in het ziekenhuis en een verhoogde blootstelling aan microbiota kan zorgen voor een dysbiose. Als laatste hebben medicijnen ook een invloed, zoals vaccinaties, antibiotica en hygiëne.

16

Wat kun je doen als je een dysbiose hebt?

Goede bacteriën introduceren. We spreken dan over probiotica: micro-organismes met gunstige werking. De enige bewezen probiotica is Clostridium difficile door middel van feces transplantatie. Naast probiotica zijn er ook prebiotica. Dit zijn voedingscomponenten die de groei van gunstige micro-organismen bevorderen (inuline, fructo-oligosacchariden, lactulose). Als laatste kun je ook antibiotcia proberen: sommige antibiotica doden ongunstige microbiota (bijvoorbeeld pathogenen of methaanvormers). Het gevaar is dat ze ook gunstige micro-organismes doden.

17

Wat zijn de protozoa in de pens?

De protozoa kun je zien. Het zijn de roofdieren van de pens, ze eten de bacteriën. Het zijn eencellige organismen van ongeveer 100 micrometer. Sommige soorten eten bacteriën (top predatoren). Onder een microscoop kun je ze goed zien. Ze stabiliseren het eco-systeem en verhogen de soortenrijkdom van de pens microbiota. Ook dempen ze de schommelingen in de fermentatie bij krachtvoergift door opslag van zetmeel.

18

Wat is fermentatie?

Bacterie eet het voedsel op en verteerd het tot glucose. Vervolgens gaan ze het omzetten van glucose. Het glucose gaan ze verbruiken. De bacterie gaat aan anaerobe omzetting doen. Daarom komt er niet CO2 en water vrij, maar vluchtige vetzuren. Fermentatie is het omzetten van stoffen onder anaerobe condities door micro-organismes. Dit kan op meerdere manieren.

19

Noem de manieren waarop fermentatie kan plaatsvinden.

- Anaërobe glycolyse tot lactaat (D(-) en L(+))
- Anaërobe glycolyse tot vluchtige vetzuren, acetaat, propionaat, butyraat en H2
- Alcohol maken

20

Geef de kenmerken van anaërobe glycolyse tot lactaat.

Dit kan tot D(-) en L(+) lactaat. Het is vergelijkbaar met zoogdier spieren zonder zuurstof. Het is snel, maar weinig efficiënt (maar 2 ATP per glucose). Vooral bij veel makkelijk fermenteerbaar voer (zetmeel) wordt dit gedaan. Het probleem is dat je de NADH die je vormt niet kwijt kan. Normaalgesproken raak je NADH kwijt door de ademhalingsketen, maar voor de ademhalingsketen heb je zuurstof nodig. Je krijgt allemaal regelingen bedenken om toch NADH weer om te zetten in NAD+. Dit kan door bijvoorbeeld pyruvaat om te zetten in lactaat. Dit kun je eindeloos volhouden omdat je nu een redoxbalans hebt. Snel maar niet efficiënt.

21

Geef kenmerken van anaërobe glycolyse tot vluchtige vetzuren, acetaat, propionaat, butyraat en H2¬.

Dit is voor de bacteriën de optimale ATP opbrengst met ongeveer 4 ATP per glucose. Het is veel langzamer dan glycolyse tot lactaat. Je moet alledrie de paden doorlopen om het NADH rond te krijgen. Je krijgt dan uit één glucosemolecuul één H2, één CO2, 2 acetaat, één butyraat en 2 propionaat.

22

ATP opbrengst van glucose…

Fermentatie geeft anaëroob 2 tot 4 ATPs, afhankelijk van de route. Aërobe verbranding geeft 30 ATPs. Deel van verschil in ATP opbrengst zit in vluchtige vetzuren en biomassa en komt ten goede aan het dier.

23

Gebruiken bacteriën ook producten van elkaar?

Sommige bacteriën gebruiken eindproducten van een andere soort. Zo kan lactaat omgezet worden naar acetaat en propionaat. Ook H2 en CO2 worden omgezet, in methaan (CH4). Dit wordt gedaan door specifieke methana vormende archaea. Als je alle bacteriën hun gang laat gaan, krijg je zo’n schema. Cellulose wordt eerst glucose. Daarna krijg je hele ingewikkelde reacties met halfproducten die uiteindelijk worden bewerkt tot CH4, CO2, 2 acetaat, butyraat, 3 spopionaat en acetaat. De eindproducten van de fermentatie zijn dus afkomstig uit een samenspel tussen veel soorten (tientallen) bacteriën.

24

Welke bacteriën zijn vervelend voor de energiehuishouding van de koe?

Methaanvormende bacteriën, archaea. Er zit veel energie in het methaan, maar de koe kan er helemaal niets mee. Daarom ademt hij het uit. Methaan is een 30x sterker broeikasgas dan CO2. Er wordt steeds kritischer naar de veestapel gekeken en dat is alles bij elkaar een behoorlijke producent van broeikasgassen. Een koe is even vervuilend als een auto. We kijken dus of we de methaanproductie kunnen remmen. Een stofje als 3-nitrooxypropanol remt ergens de methaanvormers, waardoor minder broeikasgassen worden geproduceerd.

25

Welk afval van micro-organismes is nuttig voor het dier?

- Kortketenige vetzuren = vluchtige vetzuren (acetaat, propionaat en butyraat). 60% van energie.
- Dode bacteriën = koolhydraten, eiwit en vet. 20 % van de energie
- Verlies:
Methaangas (10 % van de energie)
Warmte en CO2 (10% van de energie)

26

Wat kan het dier met vluchtige vetzuren?

Acetaat (2C) lijkt op acetyl CoA. Als je een CoA plakt aan acetaat, heb je acetyl CoA. Dit is een directe omzetting. Zo kun je de citroenzuurcyclus in en kun je gewoon via de ademhalingsketen veel ATP uit het acetyl CoA halen. Butyraat is een even vetzuur. Dit kun je knippen en zo omzetten tot allemaal acetyl CoA tjes. Dit heet bèta oxidatie. Dieetvet heeft altijd even vetzuren. Met acetyl CoA kun je geen glucose maken, want de stap van pyruvaat naar acetyl CoA is irreversibel (wet van Tielens). Propionaat kun je wel gebruiken voor het maken van glucose. Propionaat is belangrijk omdat het oneven is: wet van Tielens omzeilen.

27

Waarom hebben koeien glucose nodig?

Herkauwers hebben ook glucose nodig voor hun hersenen, maar krijgen weinig glucose uit voedsel. Dus gluconeogenese is belangrijk voor glucose homeostase.

28

Geef de twee verschillende soorten fermentatie.

In voormagen en dikke darm kun fermenteren, dan ben je pregastrisch aan het fermenteren. Dit zijn de fore gut fermenters. Als je alleen in de dikke darm fermenteerd ben je postgastrisch aan het fermenteren. Dit zijn de hind gut fermenters.

29

Wat is het verschil tussen de twee soorten fermentatie in energie?

Als je voormagen hebt komt 70% van de energie-bijdrage uit vluchtige vetzuren. Het eten zit zo lang in de pens dat je gewoon veel langer kunt fermenteren.

30

Wat krijg je extra als je pregastrisch fermenteerd?

Je hebt langere en dus efficiëntere fermentatie en de dode bacteriën worden ook verteerd en opgenomen.

31

Wat is een nadeel van de pens?

Verteerbaar zetmeel, glucose en eiwit in het voer worden ook gefermenteerd. Dit maakt de gastheer afhankelijk van gluconeogenese. Dit is handig bij een laagwaardig plantaardig dieet.

32

Noem een voordeel en een nadeel van postgastrische fermentatie.

Beschikbaar zetmeel en eiwit in het voer kunnen normaal verteerd en opgenomen worden. Er is kortere en dus minder efficiënte fermentatie. Biomassa (dode bacteriën) gaat verloren in faeces. Voordeel bij een hoogwaardiger (plantaardig) dieet.

33

Hoe zit dat met melk bij jonge koeien?

Dit is gewoon hoogwaardig voedsel. De koe verandert even van een pregastrisch naar een postgastrische fermenteerder. Via de slokdarmsleuf komt de melk rechtstreeks in de lebmaag. Zo wordt fermentatie van de melk in de pens voorkomen.

34

Hoe werkt fermentatie van eiwitten?

Eiwitten worden ook gefermenteerd. Micro-organismen gebruiken (deel) van aminozuren voor aanmaak van eigen eiwitten. Te veel eiwit wordt gefermenteerd tot vluchtige vetzuren na afhalen van de aminogroep. Als je veel eiwit eet als koe, krijg je ammoniakproductie en krijg je alkalisering van de pens. Dit is slecht nieuws.

35

Wat als een herkauwer heel weinig eiwit eet?

Micro-organismes kunnen dan ammoniak gebruiken om aminozuren te maken voor eiten eiwitten. De bacteriën gaan dan dus voor hem de eiwitten maken.

36

Waar zorgt microbiële stikstofbinding voor?

Dit stelt de koe, schaap en geit in staat te leven op een eiwitarm dieet. De gastheer levert ureum via speeksel aan pens en via het bloed aan caecum en colon. Het bacteriële urease genereert NH4+ uit ureum. De-novo synthese van aminozuren uit koolhydraat en NH4+ vindt plaats door bacteriën.

37

Noem twee fermentatiegerelateerde ziektes.

1. Pens acidose. Te snelle fermentatie, ook tot D-melkzuur, in verhouding tot de opname, bijvoorbeeld door snelle overschakeling naar rijker dieet.

2. Teveel fermentatie
- Tympanie (bloat): verstoorde afvoer fermentatie gassen uit (voor)magen
- Meteorismus (meteorism/abdominal bloat): verstoorde afvoer fermentatie gassen uit de (dikke) darm.
- Flatulatie / winderigheid