Alimentação e NutriçãoAlimentação e Nutrição

1. Introdução:1. Introdução:

1.1.Finalidades da Alimentação:1.1.Finalidades da Alimentação: nutrição (energia, nutrição (energia, construção construção

e manutenção de tecidos, crescimento e reprodução).e manutenção de tecidos, crescimento e reprodução).

1.2. Universalidade da dependência da luz solar1.2. Universalidade da dependência da luz solar

1.3. Aspectos do estudo da função de alimentação e 1.3. Aspectos do estudo da função de alimentação e

nutriçãonutrição

1.3.1. 1.3.1. Captação e ingestãoCaptação e ingestão dos alimentos dos alimentos

1.3.2. 1.3.2. Digestão:Digestão: solubilizar e tornar menor solubilizar e tornar menor

1.3.3. 1.3.3. Nutrição:Nutrição: quanto e o que comer (energia e quanto e o que comer (energia e

nutrientes essenciais)nutrientes essenciais)

1.3.4. 1.3.4. Defesa química:Defesa química: ... ...tornando-se tornando-se

indesejáveis...indesejáveis...

Métodos de captação e ingestão de Métodos de captação e ingestão de alimentosalimentos

1.1. Captação ao nível celular Captação ao nível celular

1.1. absorção de nutrientes através da superfície 1.1. absorção de nutrientes através da superfície corporal (corporal (endoparasitas como platelmintos, endoparasitas como platelmintos, protozoários, invert aquáticos)protozoários, invert aquáticos)

1.2. Endocitose (fago ou pinocitose): molécula se liga à 1.2. Endocitose (fago ou pinocitose): molécula se liga à superf.superf. invaginação invaginação tubo endocítico tubo endocítico ((protozoários, revestimento do TD de metazoários).protozoários, revestimento do TD de metazoários).

2.Captação por filtração: os animais dependem das correntes de 2.Captação por filtração: os animais dependem das correntes de água trazerem pequenos organismos, capturados de várias água trazerem pequenos organismos, capturados de várias

maneiras:maneiras:

• Esponjas:Esponjas: água flui através da esponja. Também os flagelos água flui através da esponja. Também os flagelos em células especiais (coanócitos) criam correntes de água.em células especiais (coanócitos) criam correntes de água.

Bivalves:Bivalves: Os cílios drenam a água através de sifões Os cílios drenam a água através de sifõesinaladores e exaladores. inaladores e exaladores.

As brânquias atuam como filtros, os cílios das brânquias As brânquias atuam como filtros, os cílios das brânquias movimentam partículas para dentro da boca.movimentam partículas para dentro da boca.Animais móveis (larvas de anfíbios , flamingos e Animais móveis (larvas de anfíbios , flamingos e baleias):baleias):

2. Captação por filtração (cont.)2. Captação por filtração (cont.)

Eubalena glacialis

3. Ingestão de fluidos3. Ingestão de fluidos

Perfurando e sugando:Perfurando e sugando: platelmintos, platelmintos, nematodeos, anelídeos e artrópodes.nematodeos, anelídeos e artrópodes.

Sugadores de sangueSugadores de sangue (uso de (uso de anticoagulantes): sanguessugas e insetosanticoagulantes): sanguessugas e insetos

3.3. Ingestão de fluidos (cont.)Ingestão de fluidos (cont.) Liquefação das vísceras da vítima por Liquefação das vísceras da vítima por

enzimas proteolíticasenzimas proteolíticas (platelmintos) (platelmintos)

Sucos vegetais:Sucos vegetais:

Cortando e lambendo:Cortando e lambendo: moscas, lampréias, moscas, lampréias, morcegos vampirosmorcegos vampiros

4. Captura da presa4. Captura da presa (diferentes métodos e apêndices: (diferentes métodos e apêndices: dentes, bicos, membros anteriores modificados dentes, bicos, membros anteriores modificados de artrópodes)de artrópodes)

Filtração no krilFiltração no kril

Universalidade da dependência da luz solar?Universalidade da dependência da luz solar?

Fumaças negras

Vermes tubulares gigantes (bactérias simbiontes nos

trofosomas)

Aberturas térmicas (270-380°C): profundidade (2.500m), ausência de luz, poucos nutrientes, alta pressão (250 atm) e abundância de animais(> 300 espécies novas desde 1977).• a cadeia alimentar depende da quimiossíntese bacteriana•Animais se alimentam das bactérias, abrigam bactérias em seu corpo ou comem outros animais que se alimentam das bactérias.• As bactérias oxidam sulfetos que saem dos gêisers e os transformam em energia (quimiossíntese) - são capazes de fixar C a partir de CO2 em carboidratos p/ usar como fonte de energia com ATP bacteriano.• A Hb (que transporta H2S para as bactérias) torna os vermes vermelhos

DigestãoDigestão

1. Finalidades (tornar menor e solúvel)1. Finalidades (tornar menor e solúvel) Digestão intra- e extracelularDigestão intra- e extracelular Digestão enzimática: comparação entre Digestão enzimática: comparação entre

vertebrados e invertebrados (hidrólise)vertebrados e invertebrados (hidrólise) 2.2. Proteínas:Proteínas: proteases (proteases (endoendoproteasesproteases = pepsina, = pepsina,

tripsina, quimotripsina, enteroquinase; tripsina, quimotripsina, enteroquinase; exoexoproteasesproteases = aminopeptidase e = aminopeptidase e carboxipeptidase)carboxipeptidase)

Digestão (cont.:)Digestão (cont.:)

3. Lipídios (ácidos graxos, monoglicerídeos,3. Lipídios (ácidos graxos, monoglicerídeos,

triglicerídeos, esteróis e fosfolipídios)triglicerídeos, esteróis e fosfolipídios)

- - LipasesLipases

DigestãoDigestão 4. Carboidratos (enzimas: carboidrases = 4. Carboidratos (enzimas: carboidrases =

glicosidases e polissacaridases)glicosidases e polissacaridases) MonossacarídeosMonossacarídeos-(glucose, frutose, manose -(glucose, frutose, manose

etc)etc)

- prontos para absorção- prontos para absorção DissacarídeosDissacarídeos (lactose, maltose, sacarose etc) (lactose, maltose, sacarose etc)

– enzimas – enzimas ligadas à membrana intestinal ligadas à membrana intestinal : : lactase, maltase, sacarase etclactase, maltase, sacarase etc

PolissacarídeosPolissacarídeos (amido, glicogênio, celulose (amido, glicogênio, celulose etc)- enzimas: etc)- enzimas: -amilase,….celulase etc-amilase,….celulase etc

4. Carboidratos:4. Carboidratos: Digestão da celulose em Digestão da celulose em vertebradosvertebrados (ruminantes e não-ruminantes: ungulados, bicho (ruminantes e não-ruminantes: ungulados, bicho preguiça, marsupiais, tartaruga verde marinha, iguana preguiça, marsupiais, tartaruga verde marinha, iguana comum, etc) e comum, etc) e invertebradosinvertebrados (caracóis, teredinídeos, (caracóis, teredinídeos, camarão, traças, térmitas etc).camarão, traças, térmitas etc).

5.5. Importância dos simbiontes para a Nutrição animalImportância dos simbiontes para a Nutrição animal (celulose, ceras, vitaminas, coprofagia em roedores, (celulose, ceras, vitaminas, coprofagia em roedores, lagomorfos, marsupiais, primatas pró-símios etc).lagomorfos, marsupiais, primatas pró-símios etc).

Sistemas Digestórios de Animais Representativos

NutriçãoNutrição Problemas com que lida o estudo da nutrição Problemas com que lida o estudo da nutrição

animalanimal Quantidade de alimento:Quantidade de alimento: energiaenergia para atividade para atividade

externa e manutenção interna.externa e manutenção interna. Qualidade do alimento:Qualidade do alimento: substâncias específicas para substâncias específicas para

manutenção e crescimento: manutenção e crescimento: aminoácidos essenciaisaminoácidos essenciais, , vitaminasvitaminas, , ácidos graxos essenciaisácidos graxos essenciais e e mineraisminerais..

Suprimento de energiaSuprimento de energia Regulação da ingestão de alimentosRegulação da ingestão de alimentos Necessidades Nutricionais específicasNecessidades Nutricionais específicas

Proteínas e aminoácidosProteínas e aminoácidos Nutrientes acessórios: vitaminasNutrientes acessórios: vitaminas Nutrientes acessórios: minerais e elementos traço.Nutrientes acessórios: minerais e elementos traço.

EqEqüüilíbrio Calóricoilíbrio Calórico

1.1. EqEqüüililííbrio calbrio calóórico rico Ingestão de energia = gasto de Ingestão de energia = gasto de energiaenergia

2. Quando 2. Quando ingestão > gastoingestão > gasto excesso excesso éé guardado na guardado na maioria como gordura.Em alguns, como maioria como gordura.Em alguns, como glicogênio:pode ser usado em condiglicogênio:pode ser usado em condiçções anões anóóxicas.xicas.

3. Quando 3. Quando ingestão < gastoingestão < gasto uso das substâncias do uso das substâncias do corpo, primariamente gordura armazenada.corpo, primariamente gordura armazenada.

4. Controle da ingestão de 4. Controle da ingestão de alimentosalimentos

4.1. 4.1. MamMamííferosferos - controle central (hipot - controle central (hipotáálamo)- experimentoslamo)- experimentos

- controle perif- controle periféérico (grau de preenchimento do rico (grau de preenchimento do estômago + dor da fome, que coincide com estômago + dor da fome, que coincide com ↓↓glicemia glicemia –– experimentos) (Fig. 4.7)experimentos) (Fig. 4.7)

4.2. 4.2. Outros vertebradosOutros vertebrados tamb tambéém apresentam controle da ingestão m apresentam controle da ingestão calcalóórica [e.g. peixe dourado experimentos com dieta dilurica [e.g. peixe dourado experimentos com dieta dilu íída da aumenta da ingestão; diminuaumenta da ingestão; diminuçção da Ta da ão da Ta da áágua gua diminui diminuiçção da ão da ingestão] ingestão]

Fontes de EnergiaFontes de Energia

1.1. ProteínasProteínas amino aminoáácidos cidos metabolismo intermedi metabolismo intermediáário rio

COCO22 + H + H22O + ATP + produto nitrogenado (amônia, urO + ATP + produto nitrogenado (amônia, urééia e ia e áácidocido

úúrico)rico)

2. 2. Carboidratos Carboidratos (polisacar(polisacaríídeos e dissacardeos e dissacaríídeos) deos) monossacar monossacaríídeos deos metabolismo intermedimetabolismo intermediáário rio CO CO22 + H + H22O + ATPO + ATP

3. 3. LipLipíídios dios (TG) e correlatos (ceras) (TG) e correlatos (ceras) áácidos graxos cidos graxos metabolismo metabolismo intermediintermediáário rio CO CO22 + H + H22O + ATPO + ATP

Esses compostos orgânicos são interconversEsses compostos orgânicos são interconversííveis no metabolismo veis no metabolismo energenergéético, portico, poréém com algumas limitam com algumas limitaçções (ver Fig.6.2-Metabolismo ões (ver Fig.6.2-Metabolismo energenergéético)tico)

CCéérebro humano: glucoserebro humano: glucose Maioria dos outros Maioria dos outros óórgãos: pode usar AG (principal combustrgãos: pode usar AG (principal combustíível dos vel dos

mmúúsculos)sculos) MMúúsculo do vôo da sculo do vôo da DrosophilaDrosophila: carboidratos (gordura para outros : carboidratos (gordura para outros

processosprocessos Gafanhoto migratGafanhoto migratóório: gordura como combustrio: gordura como combustíívelvel

Substâncias EspecíficasSubstâncias Específicas1. Proteínas e aminoácidos1. Proteínas e aminoácidos crescimento, desenvolvimento e manutenção crescimento, desenvolvimento e manutenção Schoenheimer, 1964- experimentos com dietas contendo Schoenheimer, 1964- experimentos com dietas contendo 1515NN Aminoácidos essenciais: muita similaridade na essencialidade entre as Aminoácidos essenciais: muita similaridade na essencialidade entre as

espécies de peixes, insetos e protozoários.espécies de peixes, insetos e protozoários.2. Ácidos graxos essenciais2. Ácidos graxos essenciais A maioria dos animais não necessita de uma fonte de lipídioA maioria dos animais não necessita de uma fonte de lipídio Há alguns animais que não conseguem sintetizar alguns AG (e.g. ratos: Há alguns animais que não conseguem sintetizar alguns AG (e.g. ratos:

linoleico, linolênico e araquidônico; homem: linolênico,linoleico.linoleico, linolênico e araquidônico; homem: linolênico,linoleico.3. Vitaminas e compostos relacionados3. Vitaminas e compostos relacionados Nutrientes acessórios: reguladores do metabolismoNutrientes acessórios: reguladores do metabolismo Requerimentos baixos (Requerimentos baixos (g a mg)g a mg) Variável com a espécie animal (Variável com a espécie animal ( capacidade de síntese capacidade de síntese implica implicaççoes oes

evolutivasevolutivas4. 4. Minerais e elementos traMinerais e elementos traççoo (Fig. 4.8-Tabela peri (Fig. 4.8-Tabela perióódica)dica)5. 5. OutrosOutros [colesterol e outros ester [colesterol e outros esteróóis são essenciais para alguns is são essenciais para alguns

invertebrados]invertebrados]

Importância dos Simbiontes Importância dos Simbiontes em Nutriçãoem Nutrição

1.1. Aproveitamento da celulose [alguns mamíferos ruminantes Aproveitamento da celulose [alguns mamíferos ruminantes (ungulados) e não-ruminantes (bicho-preguiça, quokka, macaco (ungulados) e não-ruminantes (bicho-preguiça, quokka, macaco langur), insetos (cupins), aves (cigana, tetrazes), moluscos langur), insetos (cupins), aves (cigana, tetrazes), moluscos (caracóis?, teredinídeos?), crustáceos (camarão (caracóis?, teredinídeos?), crustáceos (camarão MysisMysis), répteis ), répteis (iguana comum, tartaruga marinha verde)](iguana comum, tartaruga marinha verde)]

2.2. Aproveitamento da cera [alguns animais da cadeia alimentar Aproveitamento da cera [alguns animais da cadeia alimentar marinha (peixes que comem copépodes, aves marinhas), aves marinha (peixes que comem copépodes, aves marinhas), aves terrestres (pássaro guia-do-mel) e insetos (larva da mariposa da terrestres (pássaro guia-do-mel) e insetos (larva da mariposa da cera)]cera)]

3.3. Independência de aae dos ruminantes (Loosli Independência de aae dos ruminantes (Loosli et al.,et al., 1994) 1994)

4.4. Suplementação de proteína em insetos que se alimentam de Suplementação de proteína em insetos que se alimentam de madeira (dietas pobres em N)madeira (dietas pobres em N)

5.5. Fontes importantes de vitaminas (e.g. vitamina K e BFontes importantes de vitaminas (e.g. vitamina K e B1212 para o para o

homem e outros mamíferos; complexo B para ruminantes etc)homem e outros mamíferos; complexo B para ruminantes etc)

Defesa QuímicaDefesa Química

1.Componentes Tóxicos das Plantas (alcalóides, 1.Componentes Tóxicos das Plantas (alcalóides, glicosídeos, taninos, óleos e resinas, ácido oxálico, glicosídeos, taninos, óleos e resinas, ácido oxálico, inibidores de enzima, compostos com ação hormonal, inibidores de enzima, compostos com ação hormonal, compostos que afetam a reprodução animal).compostos que afetam a reprodução animal).

2. Uso dos venenos da dieta pelos animais (peixe baiacu 2. Uso dos venenos da dieta pelos animais (peixe baiacu armazena a tetrodotoxina. O gastrópode armazena a tetrodotoxina. O gastrópode Aplysia Aplysia guarda guarda toxinas de algas)toxinas de algas)

3. Uso de seus próprios venenos (serpentes, escorpiões, 3. Uso de seus próprios venenos (serpentes, escorpiões,

aranhas, abelhas e vespas).aranhas, abelhas e vespas).

Usando o veneno já prontoUsando o veneno já pronto Alguns grupos de animais que se alimentam de plantas ricas em Alguns grupos de animais que se alimentam de plantas ricas em

metabólitos secundáriosmetabólitos secundários recebem benefício extra, de grande recebem benefício extra, de grande importância ecológica.importância ecológica.

Lagartas da borboleta monarca: Lagartas da borboleta monarca: comem plantas que contêm comem plantas que contêm glicosídeos cardíacosglicosídeos cardíacos – não degradam esses compostos, que – não degradam esses compostos, que protegem a planta contra a maioria dos herbívoros. Ao invés, protegem a planta contra a maioria dos herbívoros. Ao invés, armazenam em corpos adiposos armazenam em corpos adiposos as borboletas, em todos os as borboletas, em todos os estágios de desenvolvimento, ficam protegidas contra estágios de desenvolvimento, ficam protegidas contra predadores. predadores.

Um pássaro que come a monarca rapidamente vomita e daí para Um pássaro que come a monarca rapidamente vomita e daí para frente passa a evitar o tipo preto-laranja que caracteriza esta frente passa a evitar o tipo preto-laranja que caracteriza esta

borboleta.borboleta.

Defesa QuímicaDefesa Química Insetos que se alimentam de plantas venenosas são geralmente Insetos que se alimentam de plantas venenosas são geralmente

coloridos (coloração de aviso).coloridos (coloração de aviso). Alguns animais marinhos, como certos nudibrânquios adquirem Alguns animais marinhos, como certos nudibrânquios adquirem

substâncias químicas ou células de defesa de sua presa. Hidróides substâncias químicas ou células de defesa de sua presa. Hidróides lançam essas células em animais que se alimentam deles. Ex. O lançam essas células em animais que se alimentam deles. Ex. O grande nudibrânquio grande nudibrânquio AplysiaAplysia se alimenta seletivamente de algas do se alimenta seletivamente de algas do gênero gênero Laurencia Laurencia que é protegida pelo elatol (sesquiterpeno que é protegida pelo elatol (sesquiterpeno halogenado), um poderoso inibidor da divisão celular. halogenado), um poderoso inibidor da divisão celular.

Peixes não se alimentam de Peixes não se alimentam de Aplysia Aplysia Pesquisas com animais marinhos,algas e plantas como fonte de Pesquisas com animais marinhos,algas e plantas como fonte de

novas drogas contra o câncer e outras doenças ou como fonte de novas drogas contra o câncer e outras doenças ou como fonte de antibióticos.antibióticos.

Manufaturando seu próprio venenoManufaturando seu próprio veneno

Animais também manufaturam muitas substâncias químicas que Animais também manufaturam muitas substâncias químicas que utilizam para sua defesa.utilizam para sua defesa.

Serpentes (neurotoxinas, hemotoxinas, citotoxinas, Serpentes (neurotoxinas, hemotoxinas, citotoxinas, bungarotoxinas etc)bungarotoxinas etc)

Lagartos (Lagartos (Heloderma suspectumHeloderma suspectum e e Heloderma horridumHeloderma horridum))

Peixes Peixes Abelhas, vespas, insetos predadores, escorpiões, aranhas e Abelhas, vespas, insetos predadores, escorpiões, aranhas e

muitos outros artrópodes possuem substâncias químicas que muitos outros artrópodes possuem substâncias químicas que utilizam para se defender e matar a presa.utilizam para se defender e matar a presa.

Monstro GilaMonstro Gila