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