CAP4 - Metabolismo

Question 1

O que é o metabolismo?

Answer 1

O metabolismo → são sucessões de reações bioquímicas → catalisadas e reguladas por moléculas orgânicas → há transformação de energia.

Question 2

Que fatores podem afetar o metabolismo?

Answer 2

• Temperatura corporal;* Eficiência inferior a 100%: perdas sob a forma de calor → visto como desperdício → pode ser útil em situações de frio → calor perdido → aquece o animal;* Massa corporal: animais mais pequenos → taxas de metabolismo maiores quando expressas em unidades de massa → Em termo absolutos, animais maiores têm taxas de metabolismo maiores;* Atividade muscular;* Comportamento;* Reprodução: produção de gametas e os cuidados parentais → acarretam custos energéticos elevados.

Question 3

Quais os dois tipos de vias metabólicas que podem existir?

Answer 3

• Via anabólica: substâncias simples → substâncias complexas; processo que necessita de energia; relacionado com reparações, regeneração e crescimento* Via catabólica: Substâncias complexas → substâncias mais simples; liberta energia → armazenada sob a forma de ATP;

Question 4

O que é a energia bruta?

Answer 4

Designa-se por energia bruta (EBruta) → toda a energia que o alimento contém → a energia que o animal consome.

Question 5

Toda a energia consumida é digerida pelo animal?

Answer 5

Nem toda a energia consumida é digerida pelo animal. As maiores perdas de energia são as que ocorrem por meio das fezes (Efezes) e a energia que sobra e que vai ser processada pelo animal chama-se energia digerível (EDigerível). Desta forma: 𝐸𝐷𝑖𝑔𝑒𝑟í𝑣𝑒𝑙 = 𝐸𝐵𝑟𝑢𝑡𝑎 − 𝐸𝐹𝑒𝑧𝑒𝑠 . A energia digerível pode ainda ser perdida por: urina, gases (ruminantes) e, no caso dos peixes, branquias (Energia perdida nas brânquias principalmente por excreção de amónia). Energia metabolizável (EMetabolizável): 𝐸𝑀𝑒𝑡𝑎𝑏𝑜𝑙𝑖𝑧á𝑣𝑒𝑙 = 𝐸𝐷𝑖𝑔𝑒𝑟í𝑣𝑒𝑙 − (𝐸𝑈𝑟𝑖𝑛𝑎 + 𝐸𝐺𝑎𝑠𝑒𝑠 + 𝐸𝐵𝑟𝑎𝑛𝑞𝑢𝑖𝑎𝑠)

Question 6

Para que é usada a energia metabolizável?

Answer 6

A energia metabolizável é usada para realizar trabalho, é armazenada sob a forma de energia química e pode ser dissipada na forma de calor → produção de calor usado como índice da taxa metabólica.

Question 7

Qual o nome da parte da energia metabolizada perdida?

Answer 7

Esta parte da energia metabolizável que é perdida chama-se incremento de calor → trabalho de digestão (apreensão, consumo e digestão do alimento) e a eficácia dos processos metabólicos → depende do alimento. Esta energia abandona o organismo na forma de calor, sendo considerada desperdício, com exceção de um animal homeotérmico numa situação de frio.

Question 8

Como se divide a energia metabolizada limpa?

Answer 8

Depois de tudo isto, sobra a energia met (energia metabolizável limpa) →energia utilizada pelo animal → usada para os processos vitais do animal, dividindo-se em duas categorias: energia de produção e energia da manutenção (energia basal). Energia da manutenção → convertida em calor a partir dos processos de manutenção →não é desperdício.

Question 9

O que é a taxa metabólica?

Answer 9

taxa metabólica → conversão de energia química em calor → medida através do calor libertado ou a partir do consumo de O2 e produção de CO2 do animal. A taxa metabólica representa:* As necessidades energéticas;* Os mecanismos de conversão e dissipação do calor;* O custo energético das diferentes atividades;* O uso de recursos alimentares no ecossistema

Question 10

O que é taxa metabólica basal?

Answer 10

Taxa metabólica basal (BMR): taxa metabólica em repouso, na ZNT, em jejum, em homeotérmicos. A BMR → soma de todos os processos que ocorrem nos tecidos, sendo que os componentes celulares e bioquímicos são de especial importância. Por exemplo, a bomba de H+ e a bomba de Na+ /K+ representam um gasto significativo de energia.

Question 11

O que é a taxa metabólica standard?

Answer 11

A taxa metabólica standard é a taxa metabólica basal mas aplicada a animais que nao conseguem manter a sua temperatura, os poiquilotérmicos

Question 12

O que é a field matabolic rate?

Answer 12

Field metabolic rate dá-nos mais informação pois é muito difícil ter um animal em repouso, logo fornece-nos a taxa média de utilização de energia em condições de atividades normais.

Question 13

O que é a ZNT?

Answer 13

ZNT → zona de neutralidade térmica → zona de conforto térmico do animal onde este não tem de ativar mecanismos adicionais para produzir ou dissipar calor → produção mínima e constante de calor. Na ZNT, a taxa metabólica de animais endotérmicos é baixa e independente da temperatura ambiente. Se a temperatura diminui, o animal adota posturas que impedem a dissipação de calor como o agrupamento de animais e a ingestão de mais alimento → estes comportamentos só são eficazes até certo ponto a partir do qual são precisos mecanismos adicionais →nem sempre são eficazes, existindo uma certa temperatura a partir da qual o animal entra em hipotermia. Se a temperatura aumenta → o animal adota posturas que lhe permitem dissipar o calor como esticar/estender-se no chão → só são eficazes até um certo ponto, a partir do qual o animal começa a arfar e a aumentar a ventilação.

Question 14

Compara as zonas de ZNT.

Answer 14

A zona de neutralidade térmica nao será sempre a mesma, pois cães de diferentes raças, com pelo longo a zona desloca-se para temperatura mais frias. Atividade física (maior atividade fisica suporta o frio), idade (bebes suportam melhor o frio devido a produção de tecido adiposo castanho nos primeiros dias de vida, mas recém-nascido lidam muito mal com o frio), maior ou menor percentagem de tecido adiposo, a espessura do pelo, as dimensões do animal (quando maior a área de superfície mais perde calor), alimentação (Animal em jejum
lida pior com o frio pois nao tem incremento de calor. A composição da dieta também afetara. Quanto maior densidade energética, melhor tolerara o frio).
Os ruminantes e equinos (herbívoros nao ruminantes) fazem fermentação extensa ao nível do intestino grosso. Alimentos fibrosos são pouco energéticos, mas quando são fermentados produzem mais calor. Assim, tem uma zona de znt mais larga. A znt em suínos e em aves é mais estreita: Os ruminantes e equinos lidam melhor quer com o frio, quer com o calor, pois tem uma zona de neutralidade mais alargada. Além disto, os suínos tem glândulas sudoríparas mas a maioria nao é funcional ao contrario dos ruminantes e equino, dai os últimos se darem melhor com o calor. A sudorese é uma perda grande de calor.

Question 15

Como é que a temperatura ambiente influência a taxa metabólica?

Answer 15

Vacas em climas temperados (esquerda) e vacas em climas tropicais (direita) → metabolismos diferentes → vacas de climas temperados têm um metabolismo maior → característica de animais que se adaptam melhor a climas mais frios.

Question 16

Como é que as hormonas influênciam a taxa metabólica?

Answer 16

Hormonas: A tiroxina tem um efeito a longo prazo e aumenta a taxa metabólica. A adrenalina produz um aumento da atividade metabólica por curtos períodos de tempo

Question 17

Como é que o sexo influência a taxa metabólica?

Answer 17

Sexo: Fêmeas têm uma taxa metabólica menor que machos → característica importante para a produção de carne → são preferidos machos inteiros (diferentes dos castrados) uma vez que crescem mais depressa e depositam menos gordura. À medida que avança na idade → o animal aumenta o peso vivo (na maturidade estagna) → passa a depositar menos músculo e mais gordura. Os animais têm uma capacidade máxima de deposição de músculo → a partir da qual, o animal deixa de produzir músculo e passa a depositar gordura. Um macho tem uma taxa de deposiçãode músculo maior que as fêmeas

Question 18

Como é que a idade influência a taxa metabólica?

Answer 18

Idade: Animais mais jovens têm uma taxa metabólica superior a animais mais velhos.

Question 19

Como é que o estilo de vida influência a taxa metabólica?

Answer 19

Estilo de vida: Quanto mais ativo for o estilo de vida do animal →quanto mais exercício físico fizer → maior será a taxa metabólica.

Question 20

Como é que a gravidez influência a taxa metabólica?

Answer 20

Gravidez: Fêmeas gestantes têm uma taxa metabólica maior → importante no último terço da gravidez → altura em que o feto se encontra na fase exponencial de crescimento.

Question 21

O que é a aerobic metabolic scope?

Answer 21

É a relação entre a taxa metabólica basal e a taxa metabólica máxima (impomos a máxima atividade física para alcançar a máxima taxa metabólica). Alguns insetos especialmente durante o voo podem atingir uma taxa aerobic scope de 100 das maiores no reino animal.

Question 22

Quais os constrangimentos da aerobic metabolic scope?

Answer 22

Não tem em consideração a contribuição do metabolismo anaeróbio que pode levar a um débito de oxigénio, especialmente durante curtos períodos de esforço intenso. (Músculo branco especialmente adaptado para desenvolver um débito de oxigénio através do metabolismo anaeróbio)

Question 23

Como medimos a taxa metabólica?

Answer 23

A taxa metabólica é medida pela produção de calor ou pelo consumo de O2 → O animal tem de estar em máxima atividade física para se atingir a taxa metabólica máxima. Num cavalo em repouso → temos a TMB.

Question 24

Como varia o nível de O2 na medição da taxa metabólica?

Answer 24

Quando o animal começa a mover-se há um tempo de latência entre as necessidades de O2 e a quantidade que é fornecida por ventilação. Durante este período, o animal vai buscar energia a outros locais como reservas de O2 (oximioglobina), ao sistema ATP-PC (fosfocreatina) e à glicose anaeróbia. Depois deste período, o fornecimento de O2 por ventilação já é suficiente para suportar as necessidades. Quando o animal para → consumo de O2 continua para repor as reservas utilizadas no período de latência. Este O2 é chamado de EPOC (excessive post-exercise oxygen consumption).

Question 25

Porque é que preciso mais O2 no período de recuperação do animal?

Answer 25

Na fase de recuperação é necessário mais O2 que aquele retirado das reservas na fase de latência, devido:* Substituição do O2 necessário ao organismo (défice em O2);* Recuperação do Sistema ATP-PC;* Remover lactato acumulado nos tecidos;* Taxas respiratória e cardíaca estão elevadas (para remoção do CO2) →necessitam de O2;* A temperatura corporal e a taxa metabólica estão aumentadas → necessitam de energia;* Adrenalina e Noradrenalina aumentadas → aumenta o consumo de O2.

Question 26

Contribuição do metabolismo anaeróbio para o metabolismo total não é detetado nas medições curtas, porquê?

Answer 26

pois a degradação aeróbia dos produtos anaeróbios pode ser atrasada. Preferível efetuar medições apenas durante a atividade sustentada, a um nível constante de esforço.

Question 27

O que é a calorimetria animal?

Answer 27

A calorimetria animal é responsável pela medição da produção de calor ou pela retenção de energia. Esta pode ser dividida em dois:* Calorimetria direta;* Calorimetria indireta: o Intercâmbio respiratório; o Balanço de carbono e de azoto.

Question 28

O que é a calorimetria direta?

Answer 28

Calorimetria direta: A calorimetria direta é um método de determinação da taxa metabólica por determinação da quantidade de energia libertada sob a forma de calor.

Question 29

O que é o calorímetro de Lavoisier?

Answer 29

O animal era colocado numa câmara envolvida por gelo → animal liberta calor → gelo derretia → calor libertado era calculado pela quantidade de gelo que fundiu. Este é um método que permite medir o incremento de calor:1. Medir a produção de calor em jejum → obter o metabolismo basal em repouso2. Alimentar o animal → produção de calor3. Diferença entre a produção de calor inicial e o calor produzido depois de alimentado.

Question 30

Problemas com a calorimetria direta

Answer 30

A calorimetria direta é muito imprecisa para animais com taxas metabólicas muito baixas. Animais de grandes dimensões requerem calorímetro grandes. O comportamento animal pode ser alterado pelo confinamento. Por estes motivos, a calorimetria direta é mais usada em aves e pequenos mamíferos.

Question 31

O que é a calorimetria indireta?

Answer 31

Calorimetria indireta: baseia-se na medição do metabolismo a partir da ingestão de alimento e da excreção: teor em energia da matéria orgânica que entra e sai do organismo.O metabolismo é medido a partir da ingestão do alimento e da excreção. Num animal, a energia é retida em proteínas e gorduras (carboidratos não têm significado porque são constantemente produzidos e degradados).

Question 32

Explica o método do balanço do carbono e do azoto (calorimetria indireta)

Answer 32

Medição do metabolismo a partir da ingestão de alimento e da excreção: teor em energia da matéria orgânica que entra e sai do organismo, fazemos um balanço do C e do N. O carbono que o animal retém é na forma de proteínas, lípidos e açúcares e o azoto é retido na forma de proteínas. O glicogénio esta constantemente a ser utilizado e criado pwlo que nao é consideradi como uma fomra em que a energia é retida.

Question 33

Explica o método das trocas gasosas ou intercâmbio respiratório (calorimetria indireta)

Answer 33

O método de intercambio respiratório baseia-se nas substâncias que rendem energia ao animal, ou seja, as proteínas, hidratos e lípidos. Didicilmente o animal está só a oxidar proteínas, hidratos ou etc. Logo, para saber o que está a oxidar começamos pelo metabolismo proteico, pois o azoto excretado nas fezes tem origem no azoto microbiano e aquele que não é digerido, enquanto que o azoto excretado na urina é aquele catabolizado. Ao saber o azoto na urina, utilizamos o fator de conversão e sabemos as gramas de proteína que o animal catabolizou. De seguida, através do quociente respiratório diz-nos o que está a ser oxidado de gordura/lípidos ou carboidratos. Quando são oxidados carbohidratos, o quociente é 1 e quando são oxidados lípidos é de 0.71. Se tivermos um valor de quociente de 0.79, entao o
animal está a oxidar uma mistura de lípidos e carbohidratos. A quantidade de calor produzida pelo animal é a quantidade de calor produzida no metabolismo proteico e no metabolismo não proteico.

Question 34

Qual a relação da área e do volume do animal na perda de calor?

Answer 34

As características anatómicas e fisiológicas do animal alteram-se com a massa corporal – efeito de escala. A produção total de calor nos endotérmicos depende do volume corporal A taxa de perda de calor depende da área de superfície. Um animal com maior relação área/volume perde mais rapidamente calor, por isso é que a taxa metabólica relativa é maior em animais mais pequenos. A taxa metabólica absoluta é maior em animais maiores. Os animais maiores tendem a ter uma pequena relação A/V em regiões frias.

Question 35

Define crescimento isométrico?

Answer 35

Se o crescimento for isométrico, as dimensões são proporcionais independentemente do tamanho do animal. Como a isometria é rara, não podemos aplicar uma escala geométrica. A sua superfície não aumenta com velocidade suficiente para manter as necessidades do seu aumento de volume. variações são de 0.67.

Question 36

Define crescimento alométrico?

Answer 36

Assim, usamos a alometria onde se verificam alterações nas proporções corporais com o aumento do tamanho corporal. Pode se ver alometria intraespecífica (dentro da mesma espécie) ou interespecífica (curva rato elefante ilustra a não proporcionalidade das taxas metabólicas basais de mamíferos de diferentes tamanhos) que traduz a relação entre a massa e a taxa metabólica específica. Os animais mais pequenos tem uma maior taxa respiratória.

Question 37

Em geral nos animais prevalece a isometria ou a alometria?

Answer 37

Para estudarmos como a taxa metabólica varia com o aumento do tamanho, temos de usar os efeitos de escala. No caso isométrico, as variações são de 0.67, no entanto isto não acontece → Não é possível ter um rato com proporções de rato e o tamanho de um elefante (pernas curtas de mais para aguentar o peso e tamanho do animal). Assim, há alometria → alterações nas proporções corporais com o aumento do tamanho corporal.

Question 38

Qual a relação da BMR total com o tamanho e peso?

Answer 38

A BMR total aumenta com o tamanho, mas não proporcionalmente ao aumento do peso. A taxa metabólica massa específica tem uma relação constante em homeotérmicos e poiquilotérmicos (relação alométrica). Os efeitos de escala também ocorrem a nível celular. Animais mais pequenos têm mais mitocôndrias porque têm uma taxa metabólica específica maior. Têm ventilação e irrigação mais extensa, mas um coração mais pequeno (proporcional ao tamanho do corpo), por isso, têm mais batimentos e uma taxa cardíaca mais elevada.A curva rato-elefante ilustra a não proporcionalidade das taxas metabólicas basais de mamíferos de diferentes tamanhos.𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑏ó𝑙𝑖𝑐𝑎 = 𝑇𝑎𝑥𝑎 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑏ó𝑙𝑖𝑐𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑎 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑑𝑒 𝑂2 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 ∗ 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜

Question 39

Taxa metabólica relaciona-se com o tamanho por um declive de 0.75. muitos tentaram explicar o porquê deste valor e quem teve mais sucesso foi Rubner (1883). Como?

Answer 39

*
Animais homeotérmicos tendem a perder calor para o ambiente;
*
A perda de calor é proporcional à superfície corporal do animal;
*
Pequenos animais homeotérmicos com grandes áreas superficiais em relação ao volume perdem calor mais rapidamente;
*
Um aumento no processo metabólico é necessário para que pequenos animais homeotérmicos possam manter a temperatura corporal.

Question 40

Quais as premissas de Rubner?

Answer 40

• Animais homeotérmicos tendem a perder calor para o ambiente;* A perda de calor é proporcional à superfície corporal do animal;* Pequenos animais homeotérmicos com grandes áreas superficiais em relação ao volume perdem calor mais rapidamente;* Um aumento no processo metabólico é necessário para que pequenos animais homeotérmicos possam manter a temperatura corporal.

Question 41

Quando é que as explicações de Rubner caíram por terra? E o que diz a Lei de Kleiber?

Answer 41

Assim, a relação só se mantém para animais que mantém as proporções constantes (e.g., indivíduos adultos de diferente tamanho dentro da mesma espécie) e houve uma falha para indivíduos de diferentes tamanhos pertencentes a espécies diferentes.Surgiu então a Lei de Kleiber que ainda hoje é aceite e que defende um expoente de 0.75. Na comparação de diferentes espécies, as diferenças nas taxas metabólicas não podem ser previstas simplesmente com base nas diferenças na área de superfície (Taxa metabólica proporcional a PV0,75).

Question 42

Há uma relação entre animais de diferentes tamanhos e o número de mitocondrias que possuem. Qual?

Answer 42

As células de um mamífero pequeno possuem mais mitocondrias que um mamífero grande → isto ocorre por uma maior taxa metabólica.

Question 43

Implicações fisiológicas na taxa metabólica

Answer 43

Um animal de menor massa corporal tem uma taxa metabólica especifica superior, maior necessidade energética. Logo, tem de consumir maios alimentos do que a sua massa corporal, isto implica que passe mais tempo a procurar alimento e este tem de passar mais rapidamente pelo digestivo e tem de ser de fácil digestão.
Podemos relacionar a alometria especifica com a intraespecifica. A alometria intraespecifica não é necessariamente prevista pela interespecífica, pois alargamos o nº de dados e o declive não tem de ser obrigatoriamente igual.

Question 44

O que consideramos como custos da locomoção?

Answer 44

É a energia necessária para mover uma unidade massa em uma unidade de tempo. De que forma o tamanho e a velocidade afeta: os animais mais pequenos tem menor eficácia energética de locomaçao, pois são menos capazes de rapidamente contrair os músculos.

Question 45

Como são os custos da locomoção no ínicio do movimento?

Answer 45

No inicio, os custos da locomoção são muito altos e depois diminuem, porque à custos relacionados com a locomoção que não se traduzem em movimento como a ativação dos músculos.

Question 46

Como são os custos da locomoção se o animal mudar de marcha?

Answer 46

Quando um animal consegue mudar a marcha aumenta a eficiência da locomoção, o custo de locomoção mantem-se com a mesma velocidade devido ao armazenamento da energia cinética nos músculos superiores.

Question 47

Define inércia e momentum

Answer 47

Um animal maior custa-lhe mais a parar – inércia. O momentum é a tendência em manter a sua velocidade.

Question 48

Métodos de locomoção e os seus custos energéticos:

Answer 48

Os custos energéticos da locomoção estão mais relacionados com o modo de locomoção (nadar, voar, correr) do que com o grupo taxonómico. Animais que nadam gastam pouca energia para se suspenderem (devido à bexiga natatória e a maiores quantidades de gordura), mas a fricção de arrasto pode ser bastante grande (dependendo da forma do animal). Animais que voam gastam muita energia para ultrapassar a gravidade, mas as forças de fricção são menores. A forma de locomoção que implica mais custos é correr porque há alterações no centro de massa do animal. Isto cria trabalho negativo que não contribui para a frente.

Question 49

O que são músculos impulsores e músculos desaceraladores?

Answer 49

Temos ainda dois tipos de músculos: os músculos impulsores que geram potência e movimento e os músculos desacelaradores que absorvem o movimento.

Question 50

Explica energia de locomoção.

Answer 50

Energia de locomoção → energia necessária, para alem da energia basal, para movimentar uma unidade de massa de animal uma unidade de distancia (normalmente quilocaloria por kilograma por kilometro). Estas medições são realizadas numa passadeira onde os animais corre ou num ttanque com fluxo de água ou a voar num túnel de vento.Parte da energia que é usada não é para movimento em frente, mas sim para manter as articulações na sua posição, musculos para combater a gravidade, absorver choques e preparar os musculos para movimentos. Os animais mais pequenos gastam mais energia nesta energia, pelo que necessitam de mais energia para atingir a mesma velocidade que um animal maior.Inicialmente o custo de locomoção reduz-se (devido a diminuição da necessidade de energia ser gasta para o trabalho negativo (acho que é isto)) com a velocidade, mas volta a aumentar para velocidades maiores.

Question 51

TMB nos animais endotérmicos vs ectotérmicos

Answer 51

Animais endotérmicos possuem uma TMB 6-10x superior à dos ectotérmicos de massa equivalente. Em ambos os grupos o consumo de oxigénio com a locomoção aumenta linearmente. Respiração anaeróbia: é de pouca duração nos ectotérmicos (peixes com 50% de fibras glicolíticas; curta duração) e de maior nos endotérmicos.

Question 52

Explica os dois tipos de seleções de reprodução

Answer 52

• Seleção R: menor, mais por si → A descendência é numerosa, mas de pequeno tamanho → descendência tem de se proteger a si própria → morte de muitos descendentes → compensada pelo grande número que nasce.* Seleção K: maior, menos, protegidos → descendência é pouca e de grande tamanho → os progenitores são responsáveis pela sua sobrevivência → taxa de mortalidade é menor que na seleção anterior.

Question 53

Aonde é que o custos de produção de gâmetas são grandes?

Answer 53

aranhas, escorpiões e galinhas poedeiras. O custo de produção de espermatozoides é mais baixo, com exceção do grilo.