METABOLISMO ENERGÉTICO
Os animais necessitam de um aporte de energia química para realizar suas diversas funções TOTALIDADE DESTA ENERGIA QUÍMICA METABOLISMO ENERGÉTICO
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
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
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
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
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
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
Produção de ATP (moles/mol de glicose) Glicólise Anaeróbica = 2 Metabolismo Oxidativo = 34
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
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
Taxa metabólica depende da atividade
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
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
Taxa metabólica X Tamanho do corpo TM = a + 0,75. Mc b = 0,75 a: intercepto b: inclinação
b = 1,0 massa corpórea (Kg) b = 0,67 consumo de energia (Cal)
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
Taxas de consumo de oxigênio (VO 2 ) observadas em mamíferos de vários tamanhos MAMÍFEROS: VO 2 = 0,676 X Mc 0,75
Taxa metabólica massa específica (TM/Mc) em vários mamíferos TM = k. Mc 0,75 TM/Mc = k. Mc -0,25
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.
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) 31,20 10.750 344 35,68 1.036 24,00 8.805 366 40,91 1.112 19,80 7.500 379 45,87 1.207 18,20 7.662 421 46,20 1.097 9,61 5.286 550 65,16 1.183 6,50 3.724 573 66,07 1.153 3,19 2.423 726 88,07 1.212
TM/superfície (kcal/cm 2 /dia) 1250 1200 1150 1100 1050 1000 b = - 0,02 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 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
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)
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
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
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 50 60 anos Homem 70 bat/min 800 milhões de batimentos 20 25 anos 2. TEMPO DE RESISTÊNCIA (T.R.) T.R. = energia disponível/taxa de utilização TR aumenta com o tamanho do animal
Custo Energético da Locomoção Vôo Corrida Natação massa corpórea (g) Capítulo 5 Schmidt-Nielsen (pág. 200 a 206): Custo energético da locomoção.