Physiologie des Gastrointestinaltrakts – Mikrobielle Fermentation

49 deutschsprachige Vokabelkarten decken zentrale Begriffe der mikrobielle Fermentation, Pansenphysiologie und Verdauungsstrategien ab.

Fermentation

Enzymatischer Abbau von Substraten; im GIT meist durch Mikroorganismen

Mikrobielle Fermentation

Verdauungsprozess, bei dem Bakterien, Protozoen und Pilze Nährstoffe in kurzkettige Fettsäuren, Gase u. a. umwandeln

Vormagenverdauung

Fermentation im Retikulo-Rumen der Wiederkäuer vor dem eigentlichen Magen

Dickdarmverdauung

Mikrobielle Fermentation im Caecum und Kolon von Nichtwiederkäuern und Pferden

Symbiose (Wirt–Mikroben)

Gegenseitiger Nutzen: Mikroben erhalten Substrat und Milieu, Wirt erhält SCFA, Vitamine, mikrob. Protein

Zellulose

β-1,4-verknüpfte Glukosekette; Hauptgerüst pflanzlicher Zellwände

Hemizellulose

Mischpolymer aus Xylose, Arabinose u. a.; Grundsubstanz der Zellwand

Pektin

Polygalakturonan-haltiges Mischpolymer; Quell- und Gerüstsubstanz

Lignin

Phenylpropan-Mischpolymer; inkrustiert Zellwände und erschwert Faserabbau

Neutral Detergent Fiber (NDF)

Rohfaserfraktion nach Neutral-Detergenz; umfasst Zellulose, Hemizellulose, Lignin

Acid Detergent Fiber (ADF)

Faseranteil nach saurer Detergenz; enthält Zellulose und Lignin

Acid Detergent Lignin (ADL)

Reine Ligninfraktion nach Schwefelsäure-Hydrolyse der ADF

SCFA (Short Chain Fatty Acids)

Kurzkettige Fettsäuren (Azetat, Propionat, Butyrat); wichtigste Energiequelle des Wiederkäuers

Azetat

C₂-SCFA; entsteht v. a. aus Faserfermentation, dient Lipogenese

Propionat

C₃-SCFA; entsteht v. a. aus Stärke, Hauptvorstufe für Glukoneogenese

Butyrat

C₄-SCFA; Energiequelle für Pansenepithel, ketogen

Ruminantia

Wiederkäuerfamilien (Bovidae, Cervidae, Giraffidae) mit mehrkammrigem Magen

Retikulorumen

Gemeinsamer Gärraum aus Pansen und Netzmagen; 50–110 l beim Rind

Psalter (Omasum)

Dritter Vormagen; resorbiert Wasser, Elektrolyte, HCO₃⁻

Pansenflora

Gesamtheit der Bakterien im Pansen (10¹⁰–10¹¹ /g)

Pansenfauna

Protozoen im Pansen (10⁵–10⁸ /g)

Methanbildner (Archaea)

Archaeen, die Wasserstoff zu CH₄ reduzieren; senken Redoxpotential

Cellulolytische Bakterien

Bakterien, die Zellulose enzymatisch spalten

Amylolytische Bakterien

Bakterien, die Stärke zu Zucker abbauen

Pansenprotozoen

Ziliaten-Einzeller; regulieren Stärkeabbau, produzieren SCFA, entgiften

Holotricha

Unterklasse der Protozoen (Isotrichidae); vollständige Bewimperung

Spirotricha

Unterklasse der Protozoen (Ophryoscolecidae); zirkuläre Wimpernzonen

Subakute Pansenazidose

pH < 5,6 über längere Zeit; Leistungsdepression, Klauenprobleme

Akute Pansenazidose

pH < 5,2; hohe Laktatwerte > 5 mmol/l, Gefahr von Epithelnekrosen

Speichelpufferung

HCO₃⁻/HPO₄²⁻-reicher Speichel bindet bis zu 40 % der Protonen im Pansen

Ruminohepatischer N-Kreislauf

Rückführung von Harnstoff aus Leber über Speichel ins Pansenmilieu

Enteroruminaler Phosphatkreislauf

Rückfluss von PO₄³⁻ mit Speichel in den Pansen und Resorption im Darm

Physically effective NDF (peNDF)

Strukturwirksamer Faseranteil > 1,8 mm bzw. > 8 mm; stimuliert Kau- & Speichelfluss

Tankfermenter

Wiederkäuer mit langer Futterverweildauer; begrenzter Durchsatz bei faserreichem Futter

Durchflussfermenter

Dickdarmverdauer; hohe Futteraufnahme, kurzer Passagerate

Zäkumfermenter

Caecum-Fermentierer (Kaninchen); verlieren mikrobielles Protein, kompensieren durch Koprophagie

Vormagenfermenter

Tiergruppen mit Fermentation vor dem Magensaft (Wiederkäuer, Kamele)

Kolonfermenter

Fermentieren hauptsächlich im Kolon (Pferd, Elefant)

Mitteldarmfermenter

Seltene Strategie; Fermentation im Dünndarm (Panda, Emu)

Urease-positive Bakterien

Bakterien, die Harnstoff zu NH₃ spalten; wichtig für N-Recycling

Redoxpotential im Pansen

-250 bis ‑350 mV; resultiert aus Wasserstoffüberschuss, anaerobes Milieu

Endo-1,4-β-Glukanase

Hauptenzym der Zellulosehydrolyse; spaltet interne β-1,4-Bindungen

Methan

Endprodukt der Wasserstoffverwertung; Energieverlust und Klimagas

Pansenmotorik

Rhythmische Kontraktionen zur Durchmischung und Gasentfernung

pKa von SCFA

4,8; bestimmt Dissoziationsgrad und pH-Pufferung

pKa von Laktat

3,8; erklärt stärkere pH-Absenkung bei Laktatazidose

Mikrobenproteinsynthese

De-novo-Bildung von Aminosäuren aus NH₃ durch Pansenbakterien

Azidoseschutz (Protozoen)

Protozoen nehmen Stärke/Glukose auf und puffern schnelle pH-Abfälle

Anaerobe Glykolyse

Abbauweg von Zucker zu Pyruvat unter O₂-Mangel; liefert ATP und Reduktionsäquivalente

Embden-Meyerhof-Weg

Klassischer Weg der Glykolyse in Mikroben und Wirtszellen