بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بنام خداوند جان و خرد
درس مباحث نوين در تغذيه دام
Recent Advance in Animal Nutrition
اسلاید 4 :
محيط دستگاه گوارش
ميکروبهايي مستقر در دستگاه گوارش مهرهداران علفخوار عوامل اصلي هضم کربوهيدراتهاي پيچيده در ترکيبات گياهي مصرفي هستند.
زيستشناسی و بومشناسي اين جوامع ميکروبي پيچيده، در بسياري از گونههاي حيواني حامل آنها، بهطور قابل توجهي مشابه است.
ميکروارگانيسمها ميتوانند در بيشتر بخشهاي دستگاه گوارش حيوان زندگي کنند.
محدوديتهاي موجود، هضم کربوهيدراتهاي پيچيده را به بخشهاي بزرگتر و pH نسبتاً خنثي، محدود ميکند.
هيچ ارگانيسمي نميتواند در يک سيستم زنده بماند مگر آن که فاصلهي نسلي کمتر از ميانگين زمان ماندگاري در آن بافت، داشته باشد.
برخي از ارگانيسمها در وضعيتهاي با عبور يا ترنآور سريع، ميتوانند با اتصال به ديوارهي دستگاه گوارش يا ذرات بزرگتر غذايي زنده بمانند.
جمعيت ميکروبي شکمبه با تعادل اکولوژيک ويژهايکه تمايل به غالب شدن در آنجا دارند، تنظيم ميشود.
اسلاید 5 :
ويژگيهاي محيطي بينظير شکمبه و قسمت تحتاني دستگاه گوارش
اين سيستم ضرورتاً داراي دماي ثابتي است که با متابوليسم حيوان خونگرم ميزبان تنظيم ميشود
نفوذ نسبتاً پايداري از آب و مواد گوارشي در آنها وجود دارد
پس از تخمير مقدار زيادی اسيد توليد ميشود.
pH (6 تا 7) نسبتاً پايدار باقي ميماند زيرا اسيدهاي تخميري با جذب از ديوارهي شکمبه خارج ميشوند يا توسط بافرهاي بزاقي خنثي ميشوند.
در بخشهاي پاييني دستگاه گوارش، اسيدهاي حاصل از تخمير بهطور مشابهاي جذب ميشوند و بافرها، شامل اوره و بيکربنات، از سراسر ديوارهي دستگاه گوارش منتشر ميشوند.
فشار اسمزي در حالت عادي زير سطوح ايزوتونيک قرار دارد.
غلظتهاي يوني با رقيقسازي، جذب و عبور تنظيم ميشوند.
بهطور مشابه، سوبستراي هضم نشده پس از خرد شدن در طي نشخوار با عبور، به سمت پايين دستگاه گوارش ميرود.
فرآوردههاي نهايي و ضايعات خارج ميشوند.
همهي عوامل نسبت به محيط ميکروبي، با محدوديتهاي اندکي تنظيم ميشوند. شکمبه داراي برخي جنبههاي يک سيستم محيط کشت دائمي است، اما خوردن دفعهاي، برخي از ويژگيهاي محيط کشتهاي batch را ايجاد ميکند.
اسلاید 6 :
تجزيهي سلولز و pH
معمولاً اينگونه است که pH پايين (کمتر از 6) در شرايط طبيعي از تجزيهي سلولز جلوگيري ميکند، اما همچنين شرايطي وجود دارد که در pH مناسب بالاي 6، ممانعت از تخمير سوبسترا رخ ميدهد.
بههرحال فعاليت سلولوليتيک در pH پايينتر بهطور حتم کاهش مييابد و بايد به طور جداگانه مورد توجه قرار گيرد.
فقدان سيستمهاي سلولوليتيک بيهوازي پايدار در pH اسيدي، پرسش درمورد محدوديتهاي تکامل را افزايش ميدهد. ارگانيسمهاي بيهوازي براي يک مدت طولاني وجود داشتهاند.
هيچ مجموعه بيهوازي وجود ندارد که سلولز را به اسيد لاکتيک يا اتانول تخمير کند. يک دليل پيشنهادي براي تشکيل اين فرآوردهها اين است که انجام اين فرآيند از نظر انرژيزايي غيرممکن است.
تحمل pH پايين به تنظيم pH داخل سلولي در يک محيط کشت اسيدي نياز دارد، اگرچه توليد اتانول يا لاکتات تنها دو ATP براي رشد ايجاد ميکند. ارگانيسمهايي که در يک سيستم رقابتي پيچيده، بر روي سوبستراهاي با تجزيهي آهسته زندگي ميکنند نميتوانند با ارگانيسمهاي بسيار کارايي که استات توليد ميکنند رقابت کنند.
اسلاید 7 :
درس مباحث نوين- مهر 1399
تجزيهي سلولز و pH
ارگانيسمهاي سلولوليتيک شکمبه با اتصال به ديوارهي سلولي گياه و ذخيرهي انرژيشان در داخل سلول از منابع غذاييشان محافظت ميکنند.
رويهم رفته اکولوژي رقابتي در يک شکمبهي طبيعي همسو با آن چيزي است که در جنگل مناطق گرمسيري باراني وجود دارد، جايي که بسياري از گونههاي ارگانيسمها رقابت و زندگي ميکنند. معمولاً مواد مغذي در اين سيستمها در تودهي آلي گياه ذخيره ميشوند. ارگانيسمهاي موجودي که بهخاطر مواد مغذي ذخيره شدهشان ميميرند به سيستم برميگردند.
اين وضعيت فقط زماني در شکمبه غالب ميشود که جيرهي حاوي علوفهي با کيفيت پايين از نظر نيتروژن کمبود داشته باشد. در اين قبيل موقعيتها، رشد ميکروبي و هضم سلولز به نرخ ترنآور تودهي ميکروبي محدود ميشود. بنابراين، اين مورد در نشخوارکنندگاني که از کاههاي با کيفيت پايين تغذيه ميشوند ايجاد ميشود، اما شکمبهي حيواناتي که از جيرهي بيشتر و بهتري تغذيه ميشوند ممکن است از اين اکولوژي منحرف شود.
اسلاید 8 :
آيا تخمير شکمبه يک سيستم مداوم است؟
تخميرها در شکمبه و بخشهاي پايينتر دستگاه گوارش اغلب با عنوان سيستمهاي تخمير مداوم ناميده ميشوند زيرا آنها با ترناور واضح بهطور دائمي ادامه مييابند.
متغيري که سيستم مداوم را کوچکتر ميکند تناوب تغذيهي حيوان است.
هر زمان که حيوان تغذيه ميکند، پالسهايي از سوبسترا بهسمت پايين دستگاه گوارش فرستاده ميشود. گويا اثر پالسي در شکمبه بيشتر از بخشهاي پايينتر اهميت دارد، چراکه مدارکي وجود دارد که پالسها پس از عبور از يک يا بيشتر بخشهاي هضم کننده منتشر ميشوند. تغذيهي نامتناوب منجر بهمصرف بيشتر انرژي قابل تخمير پيش از وعدهي بعدي ميشود، به هرحال، اگر مواد خوراکي پتانسيل نرخ تخمير سريعي داشته باشند، اين انرژي بيشتر ميشود.
اسلاید 9 :
"فرضيه جشن و قحطي (Feast or famine hypothesis)"
تغذيهي پالسي ميتواند آشفتگيهاي دورهاي در جمعيت ميکروبي ايجاد کند، به خاطر تغيير بخشهاي نسبي اين جمعيتها که ناشي از مرگ و تجزيهي آنهايي است که از سوبستراهايشان خارج ميشوند.
اگر يک حيوان به طور مداوم تغذيه شود، بخش قحطي چرخه حذف ميشود؛ بههرحال، ترن آور يکنواخت راندمان رشد ميکروبي را کاهش ميدهد، بنابراين بين ايندو تعادل ايجاد ميشود.
اسلاید 10 :
اجتماع میکروبی
ارگانيسمهاي شکمبه، همانند سيستمهاي پيچيده تنها بهصورت اجتماعي عمل ميکنند. اکولوژي آنها عکس سيستمهاي کشت خالص تکسلولي است.
شکمبه و جريان منظم مواد خوراکي قابل تخمير بهعنوان سوبستراي مطلوب تخمير خيلي فعال که گونههاي متنوعي از باکتريهاي که فعاليت رايج تجزيه کنندگي کربوهيدرات و پروتئين را دارند، دربرميگيرد. گروههاي با راهکار تغذيهاي خالص رايج، اجتماع ميکروبي (Consortia) ناميده ميشوند و راهکار معمولي تغذيهايشان زندگي مسالمت آميز (syntrophy) است.
شرايط پايدار تعداد niches را نسبت به برخي از موقعيتهاي بيهوازي ديگر از قبيل تخمير در خاک و لجن، بر خلاف ساير موارد مثل سيلو يا موقعيتهاي دشواري که محيط کشت انفرادي هستند، محدود ميکند. ناهنجاري يا آسيبشناسي اسيدوز، تغيير اکولوژيک تخميري شکمبه بهسوي يک محيط کشت انفرادي يا محدود است. تغذيه يکبارهاي ممکن است برخي چرخهها را که با درجات کمتري چنين تخميرهايي را القا نمايد.
اسلاید 11 :
Syntrophy:
ميکروارگانيسمها از راه تعامل داشتن با يکديگر قادرند در جايگاه طبيعي (niche) در طبيعت ساکن شوند که به تنهايي قادر به سکونت در اين محيطها نيستند. يک شبکه پيچيده از برهمکنشها بين گونهها وجود دارد که ساختار اجتماعات ميکروارگانيسمها و نوع پاسخ آنها به تغييرات محيطي را مشخص ميکند. يک نوع از برهمکنشهاي بين گونهاي همياري (Mutualism) است که در آن دو يا تعداد بيشتري گونه در يک شبکه به هم منفعت ميرسانند. همياري به خصوص در اجتماعات ميکروبي که چندين گونه در تجزيه مواد آلي دخالت دارند، با اهميت است. لغت سينتروفي به معني خوردن با همديگر است. سينتروفي شکلي از همياري ميکروبي است که بيشتر در ارتباط با تجزيه مواد آلي توسط اجتماعات ميکروبي هستند.
اسلاید 12 :
فدا شدن در عین رقابت
در يک سيستم با مواد مغذي محدود، برخي افراد براي فراهمی مواد مغذي براي رشد ديگران بايد بميرند. اگر همهي مواد مغذي در تودهي زندهي محدود باشند، رشد غيرممکن است. وابستگي انواع گونهها جزيي منجر به ارتباط سودمند مستقيم براي استفاده از منابع خوراکي است. اين مفهوم سينتروفی را تعريف ميکند که با همزيستي از اينرو متفاوت است که بيشتر از دو گونه را شامل ميشود و در آن همياري دو طرفه بهمنابع انرژي مواد مغذي معطوف ميشود. گروههاي سينتروفيک که بههضم الياف اختصاص دارند، براي مثال، ميتوانند شامل سلولوليتيکها، هميسلولوليتيکها و مخمرهاي ثانويه از جمله متانوژنها باشند. انواع ترکيبات هم ميتوانند شامل تغذيه متقابل و بازگردش مواد مغذي اسيدهاي شاخهدار، آهن، CO2، هيدروژن و ساير فاکتورهاي رشد باشند.
رقابت روي تکتک گونههاي مربوطه موثر است و به سمت راهکارهاي حفاظتي کشيده ميشود، که شامل اتصال به سوبسترا و ذخيرهي انرژي درون سلولها است. در کل، هر سوبستراي آزادي طعمهي ارگانيسمهاي رقابتي ميشود. همچنين رقابت ميتواند بين اجتماع ميکروبي که از راهکارهاي تغذيهاي متفاوت استفاده ميکند، وجود داشته باشد.
اسلاید 13 :
استفاده از پروتئين توسط باکتريهاي شکمبه در ارتباط با فراهمي کربوهيدرات (اصلاح شده از نوکک و راسل، 1988). کربوهيدرات منبع ATP مشتق شده است که براي استفاده ميکروبي از پروتئين، پپتيدها و آمونياک مورد نياز است.
اسلاید 14 :
بومشناسي و جامعه مشارکتي
غلظت و سهم نسبي دستههاي مختلف ارگانيسمهاي شکمبه، بر اساس کيفيت و ترکيب جيره تغيير ميکند. اساساً از نقطهنظر تغذيهي ميکروبي دو گروه در شکمبه وجود دارند: آنهايي که مواد مغذي اوليهي خوراک را تخمير ميکنند و آنهايي که فرآوردههاي (ثانويه) گروه اول را تخمير ميکنند. جمعيت گروه دوم با برداشت فرآوردههاي نهايي و گردش عوامل ضروري براي اعضاي گروه اول نقش حياتي ايفا ميکنند؛ براي مثال، گروههاي پروتئوليتيک ايزو اسيدها را به هضمکنندههاي سلولز که به آنها نياز دارند، ميرسانند
