Alimento e Metabolismo energetico

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26/08/2010
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Alimento e metabolismo energético
Prof. Ronaldo Bastos Francini Filho
Animais precisam de comida
Captura de alimento: partículas pequenas
Massas inativas
Raspagem, mastigação, 
perfuração
Captura de presas
Captura de alimento: partículas grandes ou massas
Tamanho relativo das partículas Fluídos ou tecidos moles
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Matéria orgânica dissolvida
Bactérias e 
micróbios
Suprimento simbiôntico de nutrientes
Nutrientes amônia
(carboidratos)
Suprimento simbiôntico de nutrientes
Algas pardas 
(Zooxanthellae)
Algas verdes 
(Zoochlorellae)
Suprimento simbiôntico de nutrientes
Moela (trituração)
Papo (armazenamento)
Estômago
Especializações
Dasypeltis. Serpente Africana 
comedora de ovos
Especializações
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Comunidades em fontes hidrotérmicas
Bactérias: energia química 
obtida a partir da oxidação 
do sulfeto de hidrogênio 
(H2S) utilizada para fixação 
de CO2
Riftia pachyptila
Digestão: formação de compostos solúveis e 
pequenos
• Proteínas: moléculas relativamente grandes;
• Lipídios: insolúveis em água;
• Amido, celulose: geralmente grandes e insolúveis 
em água;
Digestão
• Digestão intracelular (protozoários e animais 
mais complexos, como esponjas e cnidários) e 
extracelular (permite ingestão de fragmentos 
alimentares grandes);
• Trato digestivo: secreção de enzimas 
(catalisadores; proteínas) que aceleram a quebra 
do alimento;
• Abertura única ou duas aberturas.
Alimento
Energia
Matéria prima
Tipos de alimento
Carboidratos
Lipídios
Proteínas
Alimento
Energia
Matéria prima
Tipos de alimento
Carboidratos
Lipídios
Proteínas
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Equilíbrio dinâmico das proteínas
Aminoácidos
Proteínas 
da dieta
Proteínas 
endógenas
Compostos 
nitrogenados não-
protéicos
Cadeia 
carbônica
NH3
Uréia
Fixação de 
nitrogênio 
por bactérias 
e plantas
Homem adulto: renovação de 
400g de proteína por dia
Ciclo de 
Krebs
Enzimas digestivas: 
pepsina, tripsina e 
exopeptidases
Enzimas proteolíticas
• Quebra envolve captação de água (hidrólise);
• Exopeptidases (ligações terminais);
• Endopeptidases (ligações intermediárias):
• Pepsina: secretada no estômago e 
ativada pelo pH baixo (<6), promovido 
através da secreção de ácido clorídrico;
• Tripsina: secretada pelo pâncreas e 
ativada no intestino. Age melhor em 
pH alcalino (7 e 9).
Síntese de aminoácidos
Aminoácidos essenciais Aminoácidos não-essenciais
Lisina Arginina
Triptofano Glicina
Histidina Serina
Fenilalanina Tirosina
Leucina Norleucina
Isoleucina Asparagina
Treonina Glutamina
Metionina Cisteína
Valina Prolina
Citrulina
Excreção de nitrogênio
• Uréia eliminada pela urina (68%);
• Proteínas não-digeridas nas fezes (22%);
• Suor, cabelos, unhas e descamação da pele 
(10%).
Alimento
Energia
Matéria prima
Tipos de alimento
Carboidratos
Lipídios
Proteínas
Digestão de gorduras 
• Altamente insolúveis em água, portanto não são 
facilmente hidrolisadas;
• Enzimas que quebram gorduras (lipases) são 
produzidas no pâncreas; 
• Fígado: produção de ácidos biliares que agem 
como detergentes (facilitam contato entre lipases
e gorduras). Quebra de gorduras produz glicerol 
que é hidrossolúvel e facilmente metabolizado.
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Alimento
Energia
Matéria prima
Tipos de alimento
Carboidratos
Lipídios
Proteínas
Digestão de carboidratos
Monossacarídeos, 
dissacarídeos ou 
polissacarídeos
Digestão de carboidratos
• Glicose é absorvida sem modificações e utilizada 
diretamente em vias metabólicas comuns;
• Dissacarídios, como sacarose (origem vegetal) e 
lactose (leite) são fragmentados a monossacarídios
pela enzima sacarose e lactase respectivamente 
(secretadas no intestino);
• Hidrólise do amido (polímero de glicose): enzima 
amilase (secretada na saliva e no pâncreas). 
Cozimento ajuda ação da amilase.
Celulose como alimento
• Celulose: polímero de glicose extremamente insolúvel;
• Enzimas digestivas (celulases): ausentes nos 
vertebrados e presente em alguns poucos 
invertebrados;
• Digestão geralmente realizada por microorganismos 
simbiônticos. 
Celulose como alimento
Teredo navalis
Molusco bivalve – bactérias 
simbiontes
Traça Ctenolepisma lineata
Produz celulases
Estômago 
verdadeiro
(sucos digestivos 
usuais)
Tanque de fermentação. Alimento misturado com a saliva (até 190 litros por 
dia!). Grande quantidade de bactérias e protozoários simbiontes.
Metano (CH4) 
produzido por 
metabolismo 
bacteriano é 
eliminado por 
eructação (191 
litros por dia)
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Coprofagia
Alimento
Energia
Matéria prima
Produção calórica
Carboidratos: 4 kcal/g
Lipídios: 9 kcal/g
Proteínas: 4 kcal/g
Alimento
Energia
Matéria prima
Produção calórica
Carboidratos: 4 kcal/g
Lipídios: 9 kcal/g
Proteínas: 4 kcal/g
Abundantes e de baixo custo
Alimento
Energia
Matéria prima
Produção calórica
Carboidratos: 4 kcal/g
Lipídios: 9 kcal/g
Proteínas: 4 kcal/g
Doenças vasculares
Alimento
Energia
Matéria prima
Produção calórica
Carboidratos: 4 kcal/g
Lipídios: 9 kcal/g
Proteínas: 4 kcal/g
Alto custo. Essenciais como 
matéria prima
Dieta recomendada para suprimento energético
Alimento
Energia
Matéria prima
Carboidratos: 55%
Lipídios: 35%
Proteínas: 10%
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Qualidade nutricional das proteínas
Depende de
Digestibilidade: percentual de 
proteína ingerida que efetivamente 
é absorvida
Valor biológico ou composição: 
conteúdo de aminoácidos essenciais 
Proteínas animais: alta digestibilidade
e valor biológico 
Ingestão de proteínas com baixo valor biológico
Ingestão simultânea de alimentos com 
deficiências de aminoácidos essenciais diferentes. 
Exemplo:
• Cereais: deficientes em lisina
• Leguminosas: deficientes em metionina
Ingestão protéica mínima
• Adultos: 0,75g por quilo de peso corpóreo 
(53 g para homem de 70 kg);
• Crianças: 1,1 g por quilo de peso corpóreo.
• Gravidez e lactação: ingestão adicional diária 
de 20 a 30g de proteína.
Desnutrição
Kwashiorkor (“aquele que foi colocado de lado”)
Dieta pobre em proteínas
Metabolismo energético
• Oxidação de alimentos fornece energia;
• Exceções: organismos anaeróbicos.
Giardia lamblia
(Protozoário)
ATP: fonte comum de energia
Formado na 
oxidação de 
alimentos e 
processos 
anaeróbicos
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Taxa metabólica
• Definição: energia consumida por unidade de tempo;
Taxa metabólica
• Definição: energia consumida por unidade de tempo;
• Métodos de determinação: 
Valor energético alimento versus valor energético excrementos
• Supõe que não haja alteração na composição do organismo 
(crescimento e/ou armazenamento de material)
Taxa metabólica
• Definição: energia consumida por unidade de tempo;
• Métodos de determinação: 
Produção total de calor do organismo
• Organismo é colocado dentro de um calorímetro
• Informações sobre aquecimento de alimentos ingeridos devem ser 
contabilizadas
Taxa metabólica
• Definição: energia consumida por unidade de tempo;
• Métodos de determinação: 
Quantidade de oxigênio consumido
• Desconsidera metabolismo anaeróbico
Consumo de oxigênio
Alimentos fornecem quantidade muito diferente de 
energia
Consumo de oxigênio
Quantidade de O2 necessário para oxidar alimentos 
mais energéticos é maior
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Consumo de oxigênio
Oxidação de diferentes tipos de alimento gera 
aproximadamente a mesma quantidade de energia 
para uma dada quantidade de O2 consumido 
Peso isocalórico
• Definição: peso por unidade de energia.
Combustível Peso isocalórico
Gordura 0,11
Proteína 0,23
Amido 0,24
Glicogênio + água 1,0
Armazenamento de energia: gordura
• Alto valor energético da gordura: estoque produz 
menor adição de peso e volume ao animal;
• Carboidrato excedente da alimentação é 
convertido em gordura antes do armazenamento;
• Mobilização relativamente lenta;
• Depende de O2 para gerar energia.
Glicogênio: 
polissacarídeo 
ramificado
Armazenamento de energia:glicogênio Armazenamento de energia: glicogênio
• Gera energia pela quebra até ácido láctico;
• Reserva adiciona peso considerável: 3 g de 
água para 1 g de glicogênio (fenômeno da 
dieta de redução de peso);
• Mobilização rápida;
• Não depende de O2 para gerar energia 
(processo anaeróbico). 
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Produção de energia: metabolismo aeróbico x anaeróbico 
1 mol de glicose 
36 mols de 
ATP
2 mols de 
ATP
Oxidação
Degradação de 
glicose em 
ácido láctico
3 mols de 
ATP
Degradação de 
glicogênio em 
ácido láctico
Giardia lamblia
Músculos de diversos animais
Moluscos bivalves
Anêmona (Bunodosoma)
Zona mínima de oxigênio Zona mínima de oxigênio
Vampyroteuthis infernalis
Fisiologia do mergulho: animais pulmonados Fisiologia do mergulho: animais pulmonados
• Principais desafios:
• Embolia gasosa ou doença descompressiva;
• Toxicidade do oxigênio;
• Efeitos narcóticos dos gases;
• Suprimento de oxigênio. 
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Toxicidade do oxigênio
• Irritação dos órgãos respiratórios;
• Convulsões.
Efeito narcótico do nitrogênio (“efeito Martini”)
• Efeito narcótico sobre altas 
pressões;
• Narcose equivalente: uma dose 
de Martini a cada 10 m de 
profundidade...
Fisiologia do mergulho: animais pulmonados
Cachalote 
Physester catodon (1134 m) Foca elefante do norte
Mirounga angustirostris (1529 m)
• Expiração ao invés de inspiração antes de cada mergulho;
• Traquéia grande;
• Circulação pulmonar reduzida ou ausente.
Suprimento de oxigênio durante o mergulho
• Armazenamento aumentado (maior risco de embolia e maior 
dificuldade em submergir em baixas profundidades);
• Aumento do volume sanguíneo;
•Maior concentração de hemoglobina no sangue e maior 
afinidade da hemoglobina por O2;
• Armazenamento de O2 nos músculos (mioglobina);
• Diminuição dos batimentos cardíacos e alterações na circulação;
• Use de processos anaeróbicos;
• Retirada de O2 da água.
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Suprimento de oxigênio durante o mergulho
• Armazenamento aumentado (maior risco de embolia e maior 
dificuldade em submergir em baixas profundidades);
• Aumento do volume sanguíneo;
• Maior concentração de hemoglobina no sangue e maior 
afinidade da hemoglobina por O2;
• Armazenamento de O2 nos músculos (mioglobina);
• Diminuição dos batimentos cardíacos e alterações na circulação;
• Use de processos anaeróbicos;
• Retirada de O2 da água.
Suprimento de oxigênio durante o mergulho
• Armazenamento aumentado (maior risco de embolia e maior 
dificuldade em submergir em baixas profundidades);
• Aumento do volume sanguíneo;
• Maior concentração de hemoglobina no sangue e maior 
afinidade da hemoglobina por O2;
• Armazenamento de O2 nos músculos (mioglobina);
• Diminuição dos batimentos cardíacos e alterações na circulação;
• Use de processos anaeróbicos;
• Retirada de O2 da água.
Suprimento de oxigênio durante o mergulho
• Armazenamento aumentado (maior risco de embolia e maior 
dificuldade em submergir em baixas profundidades);
• Aumento do volume sanguíneo;
• Maior concentração de hemoglobina no sangue e maior 
afinidade da hemoglobina por O2;
• Armazenamento de O2 nos músculos (mioglobina);
• Diminuição dos batimentos cardíacos e alterações na circulação;
• Use de processos anaeróbicos;
• Retirada de O2 da água.
Suprimento de oxigênio durante o mergulho
• Armazenamento aumentado (maior risco de embolia e maior 
dificuldade em submergir em baixas profundidades);
• Aumento do volume sanguíneo;
• Maior concentração de hemoglobina no sangue e maior 
afinidade da hemoglobina por O2;
• Armazenamento de O2 nos músculos (mioglobina);
• Diminuição dos batimentos cardíacos e alterações na circulação;
• Use de processos anaeróbicos;
• Retirada de O2 da água.
mais intenso em mergulhos 
forçados
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Bradicardia reversa em peixes
Periophthalmus
Suprimento de oxigênio durante o mergulho
• Armazenamento aumentado (maior risco de embolia e maior 
dificuldade em submergir em baixas profundidades);
• Aumento do volume sanguíneo;
• Maior concentração de hemoglobina no sangue e maior 
afinidade da hemoglobina por O2;
• Armazenamento de O2 nos músculos (mioglobina);
• Diminuição dos batimentos cardíacos e alterações na circulação;
• Use de processos anaeróbicos;
• Retirada de O2 da água.
Suprimento de oxigênio durante o mergulho
• Armazenamento aumentado (maior risco de embolia e maior 
dificuldade em submergir em baixas profundidades);
• Aumento do volume sanguíneo;
• Maior concentração de hemoglobina no sangue e maior 
afinidade da hemoglobina por O2;
• Armazenamento de O2 nos músculos (mioglobina);
• Diminuição dos batimentos cardíacos e alterações na circulação;
• Use de processos anaeróbicos;
• Retirada de O2 da água.
Serpente marinha 
(Pelamis platurus) 
respiração cutânea
Respiração cloacal 
Rheodytes leukops
(Austrália)
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Taxa metabólica e tamanho
Mussaranho aquático Sorex
palustris
(1000 batimentos por minuto)
Elefante Africano
Loxodonta africana
(30 batimentos por minuto)
Custo energético da locomoção: efeitos do 
tamanho corpóreo e do tipo de locomoção