Alimento,EnergiaeMetabolismo

FelipeBeijamini

Sumário

• Viasmetabólicas

• Fatoresqueinfluenciamasviasmetabólicaseousodaenergiagerada• Tamanhocorporal,estadosfuncionais

• Estratégiasmetabólicasparaadaptaçãoaomeioambiente(diferentestemperaturas)

• Processosdeobtençãoetransformaçãodenutrientesemenergia.

Definiçõesimportantes

• Metabolismo:somadetodasasreaçõesquímicasdentrodeumorganismovivo;

• Taxametabólica:serefereaometabolismoenergéticoporunidadedetempo.Étodoofluxoatravésdasviasprodutorasdeenergia.

• Taxametabólicabasal:• Taxametabólicaemexercício:

Nãoconfunda!

• OtermoMetabolismo nemsempreserefereapenasaometabolismoenergético.Elepode,porexemplo,fazerreferênciaaometabolismodeumíonousubstânciaespecíficacomooferro,cálcio...

Comoataxametabólicapodeserdeterminada?

• 3maneiras:

• Diferençaentreovalorenergéticodetodoalimentoingeridoeovalorenergéticodetodososprodutosdeexcreção;

• Produçãototaldecalorpeloorganismo

• QuantidadedeO2 utilizadanosprocessosdeoxidação=consumodeO2

Comoataxametabólicapodeserdeterminada?

• 3maneiras:

• Diferençaentreovalorenergéticodetodoalimentoingeridoeovalorenergéticodetodososprodutosdeexcreção;

• Produçãototaldecalorpeloorganismo

• QuantidadedeO2 utilizadanosprocessosdeoxidação=consumodeO2

Considerandoaquantidadedeenergialiberadasobaformadecalordurantedeterminado tempopode-semedirataxametabólicademododireto!

NocalorímetrodeLavoisier:

• Sabe-seaquantidadedeáguacongelada;

• Mede-seaquantidadedeáguaresultantedafusãosabendo-sequesãonecessárias80klcalparafundir1kgdegelo.

Calorimetria:medindodiretamenteataxametabólica.

Comoataxametabólicapodeserdeterminada?

• 3maneiras:

• Diferençaentreovalorenergéticodetodoalimentoingeridoeovalorenergéticodetodososprodutosdeexcreção;

• Produçãototaldecalorpeloorganismo

• QuantidadedeO2 utilizadanosprocessosdeoxidação=consumodeO2

Calorimetriaindireta!

• Respirometria:medidadataxadetrocadegasesrespiratórioscomoambiente;

• Métododoequilíbriodematerial:Medidadoconteúdodeenergiaquímicadamatériaorgânicaqueentraesaidocorpodeumanimal

Calorimetriaindiretabaseadanastrocasdegasesrespiratórios.

Masesperaaí...Avidasurgiuemumplanetacompouquíssimo

oxigêniodisponível!

SeráquepelabiodiversidadeousodeO2 temamesmaimportâncianometabolismoenergéticoqueparanós,humanos?

Viasmetabólicas:anaeróbiaseAeróbias

• Viaglicolítica básicaeviaglicolítica alternativa;• Glicólise:viaquedegradaaglicoseobtidadosangue(hemolinfa)eaglicose-6-fosfatoderivadadoprocessamentodaglicose-1-fosfatoliberadadosestoquesdeglicogênioà fontevitaldeATP!

• Metabolismoaeróbicoà fermentação

• ProduçãodeATPà baixoturnover – 60%!*Quematuanascélulascomofunçãodereservaenergéticaparausoimediato

sãoosfosfatosdecreatina(CrF)efosfatosdearginina(ArF)

Viaglicolítica:alternativa

Vantagens:Forneceenergiasemconsumodeoxigênio;permitesobreviverasituaçõesdehipóxia eanóxia.

Desvantagens:Forneceenergiasemconsumodeoxigênio: produzH+

residual;Subprodutos: lactato,etanol,iminoácidos,

BaixaquantidadedeOxigênioambiental

*Metabolismomitocondrial

Viaglicolítica:alternativa

Bivalvesintertidais podemfecharsuasconchasduranteociclodasmarés,condiçãodehipóxia ambiental;

BaixaquantidadedeOxigênioambiental

Piruvato +NADH+H+à Lactato+NAD+

Anoxia funcionalpodeocorrerquandoasdemandasteciduaisporoxigêniosuperamaliberaçãodeoxigênioapartirdosangue

3- estratégiasimportantesparaanimaistolerantesahipóxiaeanóxia:1) Reduzirasdemandasmetabólicas(tartaruga);2) Grandesreservasdeglicogênio (bivalves);3) Alteramaglicóliseà produto finalalternativo

Metabolismoaeróbico:

• Fermentação:

ParticipaçãodoOxigêniocomoaceptordeelétrons!

UtilizaçãodosPiruvatos resultantesnoCiclodeKrebs!

Águametabólicaà subprodutoéimportanteparavertebradosdesérticos

Alémdisso,oCiclodeKrebsresultaem36ATP/molglicosecomaltaeficiênciadeconversão!

Tambémpermiteousodeoutrasfontesdeenergiaalémdaglicose!

Apenasaglicosecomofontedeenergia?• Não!• Ácidograxocomofontemaiscomumdesubstratolipídico;• Armazenadocomotriglicerídeosoutriacilglicerol;• 1gdetrgà 6xmaisenergéticoque1gglicogênio;

Extra:Metabolismoeminsetos

• Predominantementeaeróbio;• Reservaenergética:corposgordurosos–triacilglicerol eglicogênio;• Substrato:trealose,diacilglicerol,prolina – dipteroseheminópteros:carboidratossimples*.• FácilacessoaooxigêniopermiterápidaalteraçãoentreproduçãodeATPderepousoparaaatividadeintensa(600x);• Altíssimaeficiênciaà 100%deturnover dacitocromo oxidase(vertebrados~10%);

*Borboletamonarca– lipídeos

Comoataxametabólicapodeserdeterminada?

• 3maneiras:

• Diferençaentreovalorenergéticodetodoalimentoingeridoeovalorenergéticodetodososprodutosdeexcreção;

• Produçãototaldecalorpeloorganismo

• QuantidadedeO2 utilizadanosprocessosdeoxidação=consumodeO2

Calorimetriaindiretabaseadanastrocasdegasesrespiratórios:• Respirometria:

Integraçãodasviasdometabolismoenergético

• Comovimos:diversasviasmetabólicascomdiversossubstratospodemserusadospelosanimais;• Ahomeostaseenergéticadepende,basicamente,dobalançoentreATPproduzidoeATPconsumido;• Mecanismosdecontroleatuampararegulaçãodahomeostaseenergética(Hormônios);• DisponibilidadedeATPeOxigênio;• Naturezadocombustível(glicogênio,glicose,triglicerídeo...)

Tamanhocorporal,temperaturaeatividadeinfluenciamataxa

metabólica

Dessaforma:taxametabólicapodeserreconhecidacomo:• Taxametabólicapadrão:nívelmetabólicodeumorganismoemrepouso,semdigeriralimentos,semestressefísico,térmicooupsicológico.Pode-seusartaxametabólicabasalparaendotérmicos.• Taxametabólicaderotinaouderepouso:nívelmetabólicoparaatividadesnormaisoumínimasderotina.• Taxametabólicamédiadiáriaoutaxametabólicadecampo:nívelmetabólicoemtodasassituaçõesnoperíododeabordagemà necessáriaparasustentaroorganismo.• Taxametabólicaativa:níveismetabólicosnecessáriosparaatividadesespecíficasà esforço.

RazãoentreoconsumodeO2 máximopeloconsumo

deO2 emrepouso!

Taxametabólicaetamanhocorporal

Ouseja:

Quantomaiorovolumemenorarelaçãoáreadesuperfície/volume!

Comparandoduasespéciesdemamíferos

Taxametabólicapeso-específica

Consumoespecíficodeoxigênio.

Diferentesgruposdeanimaisediferentesrelaçõesdefunçãoalométrica!

Taxametabólicaetemperatura

EndotérmicosePecilotérmicos

Longosperíodos

Períodoscurtos

Emgeral,umaumentode10ºCnatemperaturaproduzumaumentode2a3vezesataxametabólica!à Q10

Torpor!

Quefatoresdeterminamtalvariabilidadenataxametabólica?• Tamanhocorporal;• Atividademitocondrial;• Densidadeemorfologiadasmitocôndrias(bovinosapresentam2,5xmaismitocôndriasporunidadedemassacorporalquecaprinos)• Maiornúmerodecristasnasmembranasinternasdasmitocôndrias• Capacidadedosistemacirculatórioemenviarsangueoxigenadoparaostecidos;• Sistemarespiratórioà traqueiasdosinsetosà amaiortaxametabólicaéencontradanamusculaturaalardeinsetos!

Pararevisareiralém

1. Comoaenergiaédivididaemumadietaanimal?2. Quaissãoosprincipaisnutrientesdadieta?Quais

enzimasfazemsuametabolizaçãonasformasnasquaiselessãotransportadosparadentrodascélulasepiteliaisdigestórias?

3. Comoaspropriedadesfísicasdosnutrientesafetamsuacaptaçãoeseutransportedentrodocorpo?

Objetivos:

• Comoaenergiaéobtidaapartirdosalimentosetransformadaemmatériaorgânica?

• Relaçãometabolismoehomeostasia?

• Asviasmetabólicassãoasmesmasentreosdiferentesanimais?

• Relaçãoentremetabolismoetemperaturacorporal