Metabolismo Energtico 1 INTRODUO 2 COMO MEDIR O

Metabolismo Energético 1. INTRODUÇÃO 2. COMO MEDIR O METABOLISMO 3. FORMAS DE ARMAZENAR ENERGIA: GLICOGÊNIO E GORDURA 4. EFEITO DA [O 2] SOBRE A TAXA METABÓLICA 5. METABOLISMO ANAERÓBICO: FERMENTAÇÃO LÁCTICA E ALCOÓLICA. . . 6. PROBLEMAS DO MERGULHO: aeroembolismo ou doença do mergulhador toxicidade do O 2 efeitos narcóticos dos gases suprimento limitado de O 2 efeitos diretos da alta pressão 7. TAXA METABÓLICA (Mr) VERSUS MASSA CORPORAL (Mb) 8. TAMANHO E PROBLEMAS DE ESCALA 9. CUSTO ENERGÉTICO DA LOCOMOÇÃO: Corrida, Natação e Vôo 10. EFEITOS DAS ALTITUDES SOBRE O METABOLISMO

INTRODUÇÃO – metabolismo energético = uso de energia química para a realização de suas funções (contração muscular, luminescência no vagalume, descarga de eletricidade no poraquê, movimento ciliar, transporte ativo, reações de síntese, etc. ). – como os animais obtêm energia? Processos oxidativos e processos anaeróbicos.

– taxa metabólica = consumo de oxigênio/ tempo – ATP = fonte comum de energia para todos os processos que requerem energia, quer em organismos aeróbicos quer anaeróbicos.

Como medir o Metabolismo 1. Energia dos alimentos – energia do excreta (fezes e urina) - assume que a composição corporal é constante - só é acurado se realizado por longo período 2. Produção total de calor do organismo - deve dar informação sobre todos os combustíveis utilizados. - em princípio é o mais acurado. - faz uso de um calorímetro (equipamento muito caro). - aquecimento do alimento e vaporização da água devem ser levados em conta.

3. Quantidade de O 2 usado nos processos oxidativos + informação sobre quais nutrientes foram oxidados. - é tecnicamente fácil - é o mais utilizado - o O 2 pode ser utilizado como medida da Mr porque a qt de calor produzida /L de O 2 no metabolismo permanece quase constante, quer esteja sendo oxidado gordura, carboidrato ou proteína.

Calorímetro Humano

Bomba calorimétrica

Medida da captação de O 2

Medida da captação de Oxigênio

Calor Produzido e Oxigênio Consumido no Metabolismo dos Nutriente Kcal g L O 2 g Kcal L O 2 QR=CO 2 Carboidrato 4, 2 0, 84 5, 0 1, 00 Gordura 9, 4 2, 0 4, 7 0, 71 Proteína (uréia) Proteína (ácido úrico) 4, 3 0, 96 4, 5 0, 81 4, 25 0, 97 4, 4 0, 74

Equação da Respiração • C 6 H 12 O 6 + O 2 → CO 2 + ATP + H 2 O + calor • • • Desaparecimento da glucose? Consumo de O 2? Produção de CO 2? Produção de ATP? Produção de H 2 O? Produção de calor?

Informações a partir do QR • Qual combustível que está sendo usado no metabolismo. • Normalmente o QR fica entre 0, 7 e 1, 0. • Quando próximo de 0, 7 sugere metabolismo de lipídios; • próximo de 1, 0 sugere primariamente metabolismo de carboidratos. • Para um valor intermediário, é mais difícil dizer que nutrientes estão sendo metabolizados. • É possível, no entanto, determinar a quantidade de proteína metabolizada a partir dos dados de excreção.

Por que a eliminação do CO 2 não pode ser usado como medida de metabolismo? • Em teoria deveria poder, porém há uma série de dificuldades que torna pouco prática e bem menos acurada a determinação da Mr. • Duas razões principais: 1) o corpo possui um grande pool de CO 2, que pode ser modificado facilmente: ex. : hiperventilação perda de CO 2; 2) os diferentes nutrientes fornecem diferentes quantidades de E/L de CO 2 produzido (CHO, 5, 0 kcal/ L CO 2; gordura 6, 7 kcal/L de CO 2; proteína, . . . .

FORMAS DE ARMAZENAR ENERGIA: GLICOGÊNIO E GORDURA • A maioria dos animais vive em equilíbrio energético. • Ingestão de Energia = gasto de Energia • Qdo ingestão > gasto reserva de energia é armazenada (gordura ou glicogênio) • Qdo ingestão < gasto consumo de substâncias corporais

Armazenamento de gordura Vantagens: 1) economia de peso para o animal, já que a densidade calórica das gorduras (9 kcal/g) é maior do que a dos carboidratos (4 kcal/g). Desvantagens: 1) difícil mobilização; 2) só pode ser utilizado na presença de O 2.

Armazenamento de glicogênio Vantagens: 1) facilmente mobilizado; 2) pode ser utilizado em condições de falta de oxigênio; Desvantagens: envolve mais peso: não apenas por ter menor densidade calórica, mas também porque para cada g de glicogênio armazenado seguem 3 g de água. Ex. : Animais que não se locomovem (ostras e mexilhões), parasitas intestinais

Metabolismo intermediário

EFEITO DA [O 2] SOBRE A TAXA METABÓLICA • Seria universal, dentre os animais, a independência da taxa metabólica sobre a [O 2]? • Se substituirmos o ar comum por O 2 puro, um mamífero continua a consumir O 2 à mesma taxa, embora o O 2 esteja presente em cerca de 5 X sua concentração usual. • Se reduzirmos a [O 2] para a metade (6. 000 m de altitude) a Mr continua constante. • Essa independência, no entanto, não é universal. • Muitos invertebrados respondem a variações na [O 2]. (Fig. 5. 1)

Fig. 5. 2 – Captação de O 2 no peixe dourado versus [O 2]

O que poderia acontecer se o estudo da dependência da Mr sobre a [O 2] utilizasse faixas posteriores de temperatura? • No caso do peixe dourado, em tensões relativamente altas a captação de O 2 é independente da concentração, porém a concentrações menores, há relação linear. • O ponto de intersecção (ponto onde a captação de O 2 muda de dependência para independência) é mais baixo a baixas temperaturas do que a altas temperaturas. • O mesmo poderia acontecer com as lagostas se testássemos outras concentrações de O 2. • Talvez mesmo os mamíferos possam ser mais dependentes da [O 2] do que pensamos. • O consumo de O 2 de músculos isolados de ratos e coelhos é reversivelmente deprimido em baixas concentrações de O 2, sem alterar outras funções celulares.

IMPORT NCIA DESTA INFORMAÇÃO • Na avaliação da observação de que animais mergulhadores , após o mergulho, não aumentam seu consumo de oxigênio para igualar o débito de O 2. • Um metabolismo oxigênio-independente parece ser a exceção, e a dependência, a regra.

METABOLISMO ANAERÓBICO: FERMENTAÇÃO LÁCTICA E ALCOÓLICA • Como um animal obtém energia para permanecer vivo em total ausência de oxigênio (parasitas intestinais, animais que vivem em lamas de lagos, bivalves com conchas fechadas etc)? • Através de processos fermentativos. Ex. Fermentação láctica, onde: • 1 mol de glicosil 2 moles ácido láctico + 3 ATP Glicólise

Animais Anaeróbios Facultativos • Podem sobreviver intermitentemente por longos períodos sob condições anóxicas. • Ex. Anêmona do mar Bunodosoma (Golfo do México). Ficam, geralmente, enterradas na areia e algumas são encontradas sob rochas, onde a areia é negra por causa de bactérias sulfurosas anaeróbias. • Podem sobreviver por 6 semanas sem oxigênio.

Como os peixes podem resolver este problema de respiração anaeróbica versus acúmulo de ácido láctico em sangue pobremente tamponado? • Uma truta que foi posta para nadar vigorosamente por 15 min mostrou considerável aumento na [ácido láctico] no sangue, porém após o repouso o ácido láctico apareceu em níveis mais elevados. • Todo o ácido láctico não foi imediatamente liberado na circulação, mas acumulado no músculo. • Depois de liberado (com o repouso) o ácido láctico poderia ser utilizado por outros órgãos para o metabolismo oxidativo e para a ressíntese de glucose e glicogênio (fígado). • Os músculos apresentam grande capacidade de tamponamento, principalmente nos peixes de nado rápido. • Diversas vias foram estabelecidas para uma variedade de organismos.

Que rota metabólica utiliza o peixe Carassius carassius? • O peixe Carassius carassius pode viver 5, 5 meses debaixo do lago congelado, quando a água debaixo do gelo é livre de O 2 (presença de sulfeto de H, formado pela decomposição bacteriana de plantas mortas). • Porém este peixe não produz ácido láctico nos tecidos. Outro processo metabólico deve ocorrer. Seria um problema o acúmulo de ácido láctico já que o sangue de peixe é pobremente tamponado ( [CO 2] no sangue

Estudo do Peixe Dourado • Foi tratado com CO para bloquear o transporte de O 2 no sangue e inibir a citocromo-oxidase, de tal maneira que qualquer O 2 no corpo (bexiga natatória) não ficasse disponível para o metabolismo oxidativo o peixe foi colocado em água sem O 2 e mantido sob N 2 por 12 h • Resultados na tabela 5. 2

Tabela 5. 2 - Concentração de Lactato e Etanol no Peixe Dourado após 12 h de Anoxia a 4 °C Concentração Metabólica (mmol/kg de peixe) Lactato tecidual Etanol na água Controle 0, 18 0 0 Anoxia 5, 81 4, 58 6, 63

FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA