Metabolismo Energético
1. INTRODUÇÃO
2. COMO MEDIR O METABOLISMO
3. FORMAS DE ARMAZENAR ENERGIA: GLICOGÊNIO E GORDURA
4. EFEITO DA [O2] SOBRE A TAXA METABÓLICA
5. METABOLISMO ANAERÓBICO: FERMENTAÇÃO LÁCTICA E ALCOÓLICA......
6.
PROBLEMAS DO MERGULHO: aeroembolismo ou doença do mergulhador
toxicidade do O2
efeitos narcóticos dos gases
suprimento limitado de O2
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 ALTAS 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 O2 usado nos processos
oxidativos + informação sobre quais
nutrientes foram oxidados.
- é tecnicamente fácil
- é o mais utilizado
- o O2 pode ser utilizado como medida da Mr
porque a qt de calor produzida /L de O2 no
metabolismo permanece quase constante, quer
esteja sendo oxidado gordura, carboidrato ou
proteína.
Calorímetro Humano
Bomba calorimétrica
Medida da captação de O2
Medida da captação de Oxigênio
Calor Produzido e Oxigênio Consumido no
Metabolismo dos Nutrientes
Nutriente
Kcalg
L O2g
KcalL O2
QR=CO2O2
Carboidrato
4,2
0,84
5,0
1,00
Gordura
9,4
2,0
4,7
0,71
Proteína
(uréia)
4,3
0,96
4,5
0,81
Proteína
(ácido úrico)
4,25
0,97
4,4
0,74
Equação da Respiração
• C6H12O6 + O2 → CO2 + ATP + H2O + calor
•
•
•
•
•
•
Desaparecimento da glucose?
Consumo de O2?
Produção de CO2?
Produção de ATP?
Produção de H2O?
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 CO2 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 CO2, que
pode ser modificado facilmente: ex.:
hiperventilação  perda de CO2;
2) os diferentes nutrientes fornecem diferentes
quantidades de E/L de CO2 produzido
(CHO,5,0 kcal/ L CO2; gordura 6,7 kcal/L de
CO2; 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
(9kcal/g) é maior do que a dos
carboidratos (4kcal/g).
Desvantagens:
1) difícil mobilização;
2) só pode ser utilizado na presença de O2.
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 3g de água.
Ex.:Animais que não se locomovem
(ostras e mexilhões), parasitas intestinais
Metabolismo intermediário
EFEITO DA [O2] SOBRE A TAXA METABÓLICA
• Seria universal, dentre os animais, a
independência da taxa metabólica sobre a [O2]?
• Se substituirmos o ar comum por O2 puro, um
mamífero continua a consumir O2 à mesma taxa,
embora o O2 esteja presente em cerca de 5X
sua concentração usual.
• Se reduzirmos a [O2] para a metade (6.000m de
altitude) a Mr continua constante.
• Essa independência, no entanto, não é
universal.
• Muitos invertebrados respondem a variações na
[O2]. (Fig.5.1)
Fig. 5.2 – Captação de O2 no peixe dourado
versus [O2]
O que poderia acontecer se o estudo
da dependência da Mr sobre a [O2]
utilizasse faixas posteriores
de temperatura?
• No caso do peixe dourado, em tensões relativamente
altas a captação de O2 é independente da concentração,
porém a concentrações menores, há relação linear.
• O ponto de intersecção (ponto onde a captação de O2
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 O2.
• Talvez mesmo os mamíferos possam ser mais
dependentes da [O2] do que pensamos.
• O consumo de O2 de músculos isolados de ratos e
coelhos é reversivelmente deprimido em baixas
concentrações de O2, sem alterar outras funções
celulares.
IMPORTÂNCIA DESTA INFORMAÇÃO
• Na avaliação da observação de que animais
mergulhadores , após o mergulho, não
aumentam seu consumo de oxigênio para
igualar o débito de O2.
• 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 + 3ATP
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 O2 (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 ( [CO2] no sangue
Estudo do Peixe Dourado
• Foi tratado com CO para bloquear o transporte
de O2 no sangue e inibir a citocromo-oxidase, de
tal maneira que qualquer O2 no corpo (bexiga
natatória) não ficasse disponível para o
metabolismo oxidativo  o peixe foi colocado
em água sem O2 e mantido sob N2 por 12h 
• 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
tecidual
Etanol na
água
Controle
0,18
0
0
Anoxia
5,81
4,58
6,63
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA