METABOLISMO EN E ER E GÉ G T É I T C I O

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1 METABOLISMO ENERGÉTICO

2 Os animais necessitam de um aporte de energia química para realizar suas diversas funções TOTALIDADE DESTA ENERGIA QUÍMICA METABOLISMO ENERGÉTICO

3 Fótons Energia Solar Alimentos Ingeridos Calor Trabalho Nutrientes Armazenados Biossíntese de Macromoléculas Vias Catabólicas ADP ATP Vias Anabólicas CO 2 NH 3 H 2 O Produtos Simples

4 Taxa metabólica (TM) = metabolismo energético por unidade de tempo TM pode ser determinada de 3 maneiras: 1. diferença entre o valor energético de todo alimento ingerido e o valor energético de todos os produtos de excreção 2. produção total de calor pelo organismo 3. quantidade de O 2 utilizada nos processos de oxidação = consumo de O 2

5 Fótons Energia Solar Alimentos Ingeridos Calor Trabalho Nutrientes Armazenados Biossíntese de Macromoléculas Vias Catabólicas ADP ATP Vias Anabólicas CO 2 NH 3 H 2 O Produtos Simples

6 Taxa metabólica (TM) = metabolismo energético por unidade de tempo TM pode ser determinada de 3 maneiras: 1. diferença entre o valor energético de todo alimento ingerido e o valor energético de todos os produtos de excreção 2. produção total de calor pelo organismo 3. quantidade de O 2 utilizada nos processos de oxidação = consumo de O 2

7 CALORIMETRIA Desenho esquemático de um calorímetro usado por Lavoisier a taxa de derretimento do gelo do compartimento interno é convertida para a taxa de produção de calor. calor de fusão latente = 334 kj. g -1 produção

8 Taxa metabólica (TM) = metabolismo energético por unidade de tempo TM pode ser determinada de 3 maneiras: 1. diferença entre o valor energético de todo alimento ingerido e o valor energético de todos os produtos de excreção 2. produção total de calor pelo organismo 3. quantidade de O 2 utilizada nos processos de oxidação = consumo de O 2

9 Produção de ATP (moles/mol de glicose) Glicólise Anaeróbica = 2 Metabolismo Oxidativo = 34

10 Armazenamento Calor produzido e oxigênio de energia consumido na metabolização dos tipos mais comuns de alimentos Alimento Kcal.g -1 LO 2.g -1 Kcal.LO 2 Q.R carboidratos 4,20 0,84 5,0 1,00 lipídios 9,40 2,00 4,7 0,71 proteínas 4,30 0,96 4,5 0,81 Q.R. = CO 2 produzido / O 2 consumido

11 Armazenamento de energia GORDURAS produz 2X mais energia que os carboidratos, mas precisam de 2X mais O 2. GLICOGÊNIO 10X mais pesado que as gorduras (deposição precisa de H 2 O) entretanto: pode proporcionar energia muito mais rápido que as gorduras produz energia em condições anaeróbicas

12 Taxa metabólica depende da atividade

13 Taxa metabólica depende da atividade METABOLISMO BASAL: metabolismo energético durante o repouso, em um ambiente termo-neutro, em condição pósabsortiva e portanto, sem alteração devido ao aumento de temperatura decorrente da utilização de alimento, ou variações do ambiente. Metabolismo basal = Metabolismo padrão mamíferos Todos os demais grupos

14 taxa metabólica de atividade scope for activity taxa metabólica basal ou padrão para cada organismo há uma taxa metabólica mínima necessária à simples manutenção dos tecidos scope for survival depressão metabólica ou hipobiose

15 Taxa metabólica X Tamanho do corpo TM = a + 0,75. Mc b = 0,75 a: intercepto b: inclinação

16 b = 1,0 massa corpórea (Kg) b = 0,67 consumo de energia (Cal)

17 Elefante de 3833 kg VO 2 = 268,00 LO 2.h -1 VO 2 /Mc = 0,07 LO 2.kg -1.h -1 X Camundongo de 15 g VO 2 = 0,0273 LO 2.h -1 VO 2 /Mc = 1,80 LO 2.kg -1.h -1

18 Taxas de consumo de oxigênio (VO 2 ) observadas em mamíferos de vários tamanhos MAMÍFEROS: VO 2 = 0,676 X Mc 0,75

19 Taxa metabólica massa específica (TM/Mc) em vários mamíferos TM = k. Mc 0,75 TM/Mc = k. Mc -0,25

20 TM/Mc = k. Mc -0,25 log TM/Mc = k - 0,25. log Mc As taxas de consumo de O 2 calculadas por unidade de massa corpórea (taxa metabólica massa específica): diminuem ao longo de uma reta com inclinação de 0,25.

21 O primeiro estudo que relacionou taxa metabólica à superfície corpórea, e não à massa, baseou-se em um trabalho com cães (Rubner, 1883) Massa corpórea (kg) Superfície corpórea (cm 2 ) Superfície/ Massa (cm 2 /kg) TM/ massa (kcal/kg/dia) TM/ superfície (kcal/cm 2 /dia) 31, , , , , , , , , , , , , ,

22 TM/superfície (kcal/cm 2 /dia) b = - 0, Superfície (cm 2 ) Embora exista uma melhor relação da taxa metabólica com a superfície corpórea, esta variável não pode ser considerada a única determinante da taxa metabólica; mas é muito importante no estabelecimento de padrões estruturais que permitem o funcionamento adequado dos animais

23 As taxas metabólicas de uma ampla variedade de organismos, quando plotadas contra a massa corpórea, tendem a aumentar ao longo de retas de regressão com inclinação de 0,75 (k cal/h) b = 1,0 Taxa metabólica b = 0,67 Massa corpórea (Kg)

24 A taxa metabólica dos marsupiais durante o repouso é consistentemente um pouco mais baixa que a dos eutéria; mas a variação da TM em função do tamanho acompanha regressão de inclinação idêntica à dos eutéria

25 Relações entre variáveis fisiológicas e massa corpórea (M b ) para mamíferos Variáveis diretamente proporcionas ao tamanho do corpo: expoente = 1,0 Variáveis relacionadas à taxa metabólica: expoente = 0,75 ou 0,25

26 Tempo fisiológico 1. TEMPO METABÓLICO Ex: Freqüência cardíaca Camundongo 600 bat/min 800 milhões de batimentos 2-3 anos Elefante 30 bat/min 800 milhões de batimentos anos Homem 70 bat/min 800 milhões de batimentos anos 2. TEMPO DE RESISTÊNCIA (T.R.) T.R. = energia disponível/taxa de utilização TR aumenta com o tamanho do animal

27 Custo Energético da Locomoção Vôo Corrida Natação massa corpórea (g) Capítulo 5 Schmidt-Nielsen (pág. 200 a 206): Custo energético da locomoção.