Conteúdo principal
Curso: Biblioteca de Biologia > Unidade 32
Lição 2: Metabolismo & termorregulaçãoTaxa metabólica
Metabolismo de endotérmicos e ectotérmicos. Taxa metabólica basal e taxa metabólica padrão. Como a taxa metabólica varia com o tamanho do corpo e nível de atividade.
Pontos Principais:
- O metabolismo é ineficiente e produz calor. Os seres endotérmicos usam o calor metabólico para manter uma temperatura corporal estável, enquanto ectotérmicos não o fazem.
- A taxa de metabolismo "padrão" de um animal é medida como a taxa metabólica basal (TMB) para um endotérmico ou como a taxa metabólica padrão (TMP) para um ectotérmico.
- Entre endotérmicos, os animais menores tendem a ter taxas metabólicas basais por grama mais altas (metabolismo "mais quente") que os animais maiores. O mesmo é verdadeiro entre ectotérmicos, apesar de não se poder comparar os grupos.
- A taxa metabólica varia com o nível de atividade. Animais mais ativos têm uma taxa metabólica mais alta do que animais menos ativos.
- Alguns animais entram em um estado de torpor no qual seu metabolismo diminui. Hibernação no inverno e estivação no verão são formas de torpor.
Introdução
Você pode estar acostumado a pensar sobre o metabolismo em termos de padrões de alimentação de seres humanos. Por exemplo, uma pessoa que tem que comer constantemente para evitar a perda de peso pode dizer que tem "metabolismo rápido", enquanto uma pessoa que come somente um pouco e ainda assim engorda pode dizer que tem "metabolismo lento."
Contudo, o metabolismo não é algo único dos seres humanos. De fato, quando você vai direto ao assunto, metabolismo apenas se refere à soma total das reações bioquímicas que acontecem no corpo de um organismo. Portanto, todo ser vivo tem um metabolismo, desde uma bactéria a uma planta, e até você!
O que, exatamente, é a taxa de metabolismo de um organismo? De uma forma ampla, a taxa metabólica se refere a quão rapidamente combustíveis (tais como açúcares) são quebrados para manter as células de um organismo funcionando. Há diferenças gerais na taxa metabólica entre espécies, e as condições ambientais e o nível de atividade de um organismo individual também afetará sua taxa metabólica.
Neste artigo, nós examinaremos os fundamentos do metabolismo e veremos como a taxa metabólica pode variar entre espécies e depender das circunstâncias.
Metabolismo e produção de calor
Provavelmente não é novidade para você que animais (tais como seres humanos) precisam de alimento como fonte de energia. Mas por que isto acontece?
As moléculas em seu café da manhã, almoço ou jantar têm energia armazenada em suas ligações químicas. Algumas das reações metabólicas de seu corpo, como aquelas que integram a respiração celular, extraem essa energia e capturam parte dela como adenosina trifosfato (ATP). Essa molécula transportadora de energia pode, por sua vez, ser usada para fornecer energia para outras reações metabólicas que mantêm suas células funcionando.
As moléculas do alimento são também usadas como blocos de construção para as estruturas de seu corpo. Por exemplo, as proteínas de seu alimento são quebradas nas suas partes componentes (aminoácidos) e podem ser usadas para construir novas proteínas em suas próprias células. Se você come mais que o necessário para reabastecer a energia que você usa, a energia do alimento pode também ser armazenada como glicogênio (uma cadeia de moléculas de glicose ligadas) ou como triglicerídeos (moléculas de gordura) para uso posterior.
A atividade de extrair energia de moléculas combustíveis e utilizá-la para potencializar reações celulares não é um processo perfeitamente eficiente. De fato, nenhuma transferência de energia pode ser perfeitamente eficiente – isto é uma lei da física básica. Ao contrário, cada vez que a energia sofre uma transformação, parte dela é convertida em uma forma não utilizada. Nas reações do metabolismo de um animal, muito da energia armazenada em moléculas energéticas é liberada como calor.
Isso não é necessariamente uma coisa ruim! Alguns animais podem usar (e regular) sua produção metabólica de calor para manter uma temperatura corporal relativamente constante. Esses animais, chamados de endotérmicos, incluem mamíferos, tais como seres humanos, assim como pássaros. Ectotérmicos, por outro lado, são animais que não usam sua produção metabólica de calor para manter uma temperatura corporal constante. Ao contrário, sua temperatura corporal muda com a temperatura do ambiente. Lagartos e cobras são exemplos de ectotérmicos.
Taxa metabólica
A quantidade de energia gasta por um animal em um determinado período de tempo é conhecida como sua taxa metabólica. A taxa metabólica pode ser medida em joules, calorias, o quilocalorias por unidade de tempo. Você também pode ver a taxa metabólica expressa como oxigênio consumido (ou dióxido de carbono produzido) por unidade de tempo. O oxigênio é usado na respiração celular e o dióxido de carbono é produzido como um subproduto, assim ambas medidas indicam quanto combustível está sendo queimado.
Em alguns casos, a taxa metabólica é dada para o animal inteiro. Em outros casos a taxa metabólica é dada em uma base por massa - por exemplo, quanta energia
A taxa metabólica "de base" de um animal é medida como a taxa metabólica basal (TMB) para um endotérmico ou como a taxa metabólica padrão (TMP) para um ectotérmico. Tanto a TMB quanto a TMP são medidas de taxa metabólica em animais que estão em descanso, calmos/sem stress e não ativamente digerindo alimento (em jejum).
- Para um endotérmico, a TMB é também medida quando o animal está em um ambiente termoneutro, isto é, um ambiente onde o organismo não gasta energia extra (acima da linha de base) para manter a temperatura.
- Para um ectotérmico, TMP variará com a temperatura, assim qualquer medida de TMP é específica para a temperatura na qual é tomada.
Os endotérmicos tendem a ter taxas metabólicas basais altas e altas necessidades energéticas, graças à sua manutenção de uma temperatura corporal constante. Ectotérmicos de tamanho similar tendem a ter taxas metabólicas padrão e necessidades energéticas muito mais baixas, algumas vezes
E os seres humanos? Homens adultos têm tipicamente um TMB de
Necessidades energéticas relacionadas ao tamanho corporal
Quem tem uma taxa metabólica basal maior: um rato ou um elefante? Se nós olharmos para a taxa metabólica do organismo inteiro, o elefante ganhará - há muito mais tecido metabolizante em um elefante do que em um rato. Se nós olharmos para a taxa metabólica por massa, contudo, a situação se inverte. Uma grama de tecido de rato metaboliza
Curiosamente, essa é uma relação muito geral na natureza. Entre os endotérmicos (animais que usam o calor corporal para manter uma temperatura interna constante), quanto menor a massa do organismo, provavelmente maior será sua taxa taxa metabólica basal. A relação entre massa e taxa metabólica se aplica a várias espécies, e até mesmo segue uma equação matemática específica.
Por que isto acontece? A resposta simples é que nós não sabemos com certeza! Parte da explicação pode estar relacionada à proporção entre área superficial e volume do animal, e como ela varia com o tamanho. Assim como um célula pequena tem mais área superficial em relação ao seu volume que uma célula grande, assim também um animal pequeno tem mais superfície corporal em relação ao seu volume de tecido metabolizante.
Uma vez que os animais trocam calor com seu ambiente por toda sua superfície corporal, pequenos animais tenderão a perder calor para um ambiente mais frio mais rápido que animais grandes. Por causa disto, um animal menor necessitaria de mais energia e uma taxa metabólica mais alta para manter a temperatura interna constante (em um ambiente de temperatura mais baixa que sua temperatura corporal).
Contudo, essa provavelmente não é a explicação completa para a relação entre massa corporal e taxa metabólica. Por que não? Por uma razão, as taxas metabólicas de ectotérmicos também tendem a subir com a massa corporal exatamente como acontece nos endotérmicos
Necessidades energéticas relacionadas aos níveis de atividade
A taxa metabólica basal (TMB) ou a taxa metabólica padrão (TMP) é uma medida da taxa metabólica basal de um animal quando está quieto, não estressado ou excitado, e não fazendo nada ativamente. Eu não sei você, mas na maior parte do tempo eu não sou assim!
Quanto mais ativo está um animal, mais energia deve ser gasta para manter essa atividade, e maior é a taxa metabólica. Por exemplo, o hamster correndo em sua roda na figura abaixo teria uma taxa metabólica mais alta que um hamster similar cochilando em um canto.
Isso é algo familiar para nós, seres humanos, em nossa vida diária. Por exemplo, se você passa seu dia fazendo uma longa caminhada ou praticando esportes com amigos, provavelmente ficará faminto (como resultado de ter usado muita energia e precisar de mais combustível). Se, por outro lado, você fica deitado na cama o dia inteiro, lendo ou assistindo TV, provavelmente sentirá menos fome porque usou menos energia.
Para um animal típico, a taxa média diária de consumo de energia é muito mais alta que sua TMB - cerca de
A taxa metabólica de um animal determina quanto alimento ele deve consumir para manter seu corpo com uma massa constante. Se um animal não come alimento suficiente para repor a energia que utiliza, perderá massa corporal (uma vez que glicogênio, gorduras e outras moléculas são queimadas como combustível). Por outro lado, se um animal come mais alimento do que precisa para repor a energia gasta, haverá sobra de energia química que é armazenada pelo corpo como glicogênio ou gordura. Esta é a base de perda e ganho de peso em seres humanos e também em outros animais.
Torpor, hibernação e estivação
Alguns animais respondem a estímulos ambientais diminuindo seus processos metabólicos e reduzindo sua temperatura corporal, entrando no que é conhecido como torpor.Torpor é um estado de atividade e metabolismo diminuídos que permite aos animais sobreviver a condições desfavoráveis e/ou conservar energia.
O torpor pode ser usado por longos períodos. Por exemplo, alguns animais entram em hibernação, um estado no qual eles desaceleram seu metabolismo e mantêm uma temperatura corporal reduzida durante o inverno. Estímulos que levam os animais a entrar em hibernação incluem quedas na temperatura e dias mais curtos
Animais diferentes tem padrões de hibernação diferentes. Por exemplo, a temperatura abdominal de um esquilo-terrestre em hibernação pode cair a
Alguns animais entram em um período estendido de torpor durante os meses de verão, quando há altas temperaturas e pouca água. Neste caso, o
torpor estendido é chamado de estivação. Alguns animais de deserto estivam em resposta a condições secas, e esta mudança ajuda-os a sobreviver aos meses mais difíceis do ano
O torpor também pode durar por períodos curtos. O torpor diário pode ser esporádico, em resposta a condições desfavoráveis, ou pode se repetir em um padrão predizível. Por exemplo, alguns pequenos endotérmicos, tais como os arganazes, reduzem a quantidade de energia que precisam (e portanto, o alimento que devem consumir) ao entrar em torpor durante a parte mais fria do dia, pois caso contrário, precisariam utilizar muito de sua energia para produzir calor metabólico e manter a temperatura corporal.
Quer participar da conversa?
gráfico log-log que representa a taxa de batimento cardíaco de mamíferos e sua massa(1 voto)