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Fisiologia Animal Comparada
METABOLISMO
Bernardo BaldisserottoDepartamento de Fisiologia e Farmacologia, UFSM
Introdução
Conceito: energia utilizada para realizar atividades ou perdida como calorAlimento ↓energia manutenção, biossíntese, química trabalho ineficiência calor fezes
moléculas degradação energia em moléculas grandes energéticas (ATP)
Energia química ingerida
Energia química fecal
Energia química
absorvida
AMBIENTE
ANIMAL
Energia química de crescimento
Energia química presente na matéria orgânica
exportada
Calor
Energia mecânica de trabalho externo
Biossíntese
Manutenção
Geraçãode trabalho
externo
A energia química dos tecidos corporais transforma-se em energia ingerida por outros organismos quando o animal morre.
Ineficiência
Ineficiência
Ineficiência
Degradação do trabalho interno
Principais tipos de trabalho
fisiológico
metabolismo taxa metabólica (TM): metabolismo de energia por unidade de tempo TM basal: animal em repouso, temperatura confortável. Contudo, animal não está em condições naturais
TM no habitat: média feita a partir de várias atividades diferentes
Medidas
- respirometria: consumo de O2 (mais comum) e/ou gasto de CO2 → não para períodos de anaerobiose (parasitas intestinais e invertebrados no lodo) - produção de calor: calorímetro perda de calorconsiderar temperatura dos alimentos ingeridos, trabalho realizado - valor energético do alimento ingerido – valor energético excrementosproblema se organismo muda de peso (engorda ou cresce)
Medidas
- radiosótopos: combinarinjeção de trítio ou deutério → perda do isótopo dá uma idéia da eliminação de águainjeção de O2 marcado → eliminação como CO2
Alimentos e energia
gordura → dobro de energia, mas consome dobro de O2
armazenamento de energia → gordura mais leve
glicogênio → + pesado, e 3-5 g água/ g glicogênioglicogênio ideal porque fornece energia rápido → atividades anaeróbiaspara animais sésseis → bivalves, parasitas intestinais
anaerobiose (via glicolítica) → 2 ATP
aerobiose (fosforilação oxidativa) → 36 ATP
anaerobiose bivalvos → 16 ATP
Oxigênio e TM
oxiconformadores
oxireguladores – tensão crítica de O2 → zona de resistência
adaptações → bradicardia e ↑ ventilação branquial
Fatores responsáveis pela variação da TM a - tamanho corporal tamanho consumo total, mas consumo/g tecido log TM = log a + b log MClog TME = log a + (b-1) log MC TME - TM específica TM/g tecidoa - coeficiente de massaMC - massa corporalb - declividade da reta, expressa a mudança da TM em relação à MC (0,75) com inclinação de 1,0 → TM seria diretamente proporcional à MC (2xMC = 2xTM)
Relação taxa metabólica e peso corporal
Relação taxa metabólica e peso corporalhttp://www.env.go.jp/en/wpaper/1995/eae240018000001.gif
Relação taxa metabólica específica e peso corporal instruct1.cit.cornell.edu/.../image004.jpg
por quê?
TM seria proporcional ao superfície corporal relacionado à perda de calor, masS = 0,67 massa corporal (peso) Só vale em casos de isometria mesma espécie
em espécies diferentes (alometria) expoente 0,63 diferente da teoria da superfície
ecto e endotermos expoente semelhante
animais pequenos + mitocôndrias/g tecido por quê?esqueleto proporção com MC (b > 1) precisa suportar um maior peso corporal
freqüências respiratória e cardíaca b = -0,26 (= TME)tamanho do coração e dos pulmões: proporção se mantém
Heart Rates for Various Mammals (beats/minute)
Whale 20
Horse 45
Human 70
Cat 150
Hamster 330
Shrew 600
exceção: mussaranho (Suncus etruscus) coração tem 1,7 % MC, ao invés de 0,6%
por cálculos mamífero de 3 g batimento cardíaco de 1029/min
contudo, consumo de O2 é 3x o esperado bat. cardíaco seria 3000/min limite?
princípio semelhante para beija-flores
A ingestão de alimento eleva a taxa metabólica;
Ação dinâmica específica (ADE), efeito calorigênico da ingestão de alimentos ou aumento da produção de calor pela alimentação;
Tax
a m
etab
ólic
a
Jejum
Refeição ingerida
ADE
Tempo
A magnitude da ADE é proporcional à quantidade de alimento ingerido;
Tempo após a refeição (h)
Ta
xa d
e c
on
sum
o d
e O
2 (
ml O
2/h
)
Refeição ingerida
Refeição:
Vermelha - 1,4 kJVerde - 5,6 kJ
A relação entre taxa metabólica e tamanho corporal
Em uma semana, a arganaz come o
equivalente a 6X o seu peso corporal
Arganaz-do-campo
30 g
175 g
Em uma semana, o rinoceronte come apenas 1/3 do seu
peso corporal
650 kg
1.900 kg
Rinoceronte
Fatores responsáveis pela variação da TM
– ritmo biológico → hibernação (para os que têm) e torpor – fatores variados: idade, sexo, estação, fase reprodutiva, temperatura
-atividade corporal atividade TM débito de O2: anaerobiose compensada
Taxa metabólica e temperatura: este organismo tem um Q10 de 2, ou seja, sua taxa metabólica dobra a cada aumento de 10oC.
Taxa metabólica e temperatura http://openlearn.open.ac.uk/file.php/2314/S204_1_006i.jpg