Hva er basal metabolisme, hvor relevant blir beregnet og data

Han Basal metabolisme Det kan defineres som kroppen av kjemiske reaksjoner fra organismen som et dyr bruker minste mengde energi som er nødvendig for å opprettholde sine vitale prosesser. Dette beløpet representerer vanligvis 50% eller mer av det totale energibudsjettet til et dyr.

Basal metabolisme blir kvantifisert ved standardiserte mål for energiutgifter per tidsenhet. De vanligste er standard metabolsk hastighet (TMS) og Basal Metabolic Rate (TMB).

Kilde: Pixabay.com

TMS måles i kaldeblodede dyr, for eksempel de fleste fisk, bløtdyr, amfibier og krypdyr. TMB måles i varme bloddyr, som fugler og pattedyr.

[TOC]

Metabolske måleenheter

TMS og TMB uttrykkes vanligvis som forbruk (ML)₂, Kalorier (kalk), Kilocalories (Kcal), Joules (J), Kilojoules (KJ) eller Watts (W).

En kalori er definert som mengden varme som kreves for å øke temperaturen på 1 g vann med 1 ° C. En kalori tilsvarer 4.186 Joules. Joule er det grunnleggende tiltaket (ja, det internasjonale systemet) av energi. Watt, som er lik 1 Joule per sekund, er det grunnleggende tiltaket (SI) for overføring og transformasjon av energihastigheter.

Forhold for å måle basal metabolisme

For å sikre at verdiene oppnådd ved forskjellige studier er sammenlignbare, krever måling av TMS og TMB at eksperimentelle dyr er i ro og faste. Når det gjelder TMB, er disse dyrene også påkrevd i Thermoneutra -sonen.

Et dyr anses i ro hvis det er i den inaktive fasen av den normale daglige syklusen, uten å utføre spontane bevegelser, og uten fysisk eller psykologisk stress.

Et dyr anses som faste hvis det ikke graver mat på en slik måte at det genererer varme.

Et dyr blir vurdert i sin termoneutra -sone hvis det under eksperimentene opprettholdes i temperaturintervallet som kroppsvarmeproduksjonen forblir ufravikelig.

En pustemetoder for måling av TMS og TMB

- Volum eller konstant trykk respekterer. Dyret holdes i en forseglet beholder. Trykket endres på grunn av forbruket av eller₂ av dyret måles de ved konstant temperatur ved hjelp av en trykkmåler. Co₂ Produsert av dyret elimineres kjemisk av Koh eller Ascarita.

Hvis et Warburg -respiometer brukes, måles trykkendring ved å holde beholdervolumet konstant. Hvis et Gilson -Breatometer brukes, måles volumendring å opprettholde det konstante trykket.

Kan tjene deg: alfa lipoic acid: funksjon, egenskaper, fordeler, kontraindikasjoner

- Gassanalyse. Det er for tiden et bredt utvalg av laboratorieinstrumenter som tillater direkte å kvantifisere konsentrasjonen av eller₂ og co₂. Denne instrumentalen er veldig presis og tillater automatiserte bestemmelser.

Varmemetoder for å måle TMS og TMB

- Pumpekalorimetri. Energiforbruket estimeres ved å sammenligne varmen som produseres ved forbrenning av en prøve av mat som ikke er inntatt med varmen produsert ved forbrenning av en ekvivalent prøve av fordøyede rester (avføring og urin) av den maten.

- Direkte kalorimetri. Den består av direkte måling av varmen produsert ved forbrenningsflammen av prøven.

- Indirekte kalorimetri. Måler varmeproduksjon ved å sammenligne forbruket av eller₂ og co -produksjon₂. Det er basert på Hess -loven om konstant varmesum, som fastslår at i en kjemisk reaksjon bare en varmeavhengig av arten av reagensene og produktene frigjøres.

- Gradient kalorimetri. Hvis en varmestrømning Q passerer gjennom et tykkelsesmateriale G, Et område TIL og en kaloriens ledningsevne C, Resultatet er en temperaturgradient som øker med G og avtar med TIL og C. Dette gjør det mulig å beregne energiforbruk.

- Differensialvarme. Den måler varmestrømmen mellom et kammer som inneholder det eksperimentelle dyret og et ledig tilstøtende kammer. De to kamrene er termisk isolert bortsett fra på overflaten som forener dem, som de utveksler varme.

Basal metabolisme og kroppsstørrelse

TMS og TMB varierer ikke -proporsjonal med størrelsen på dyr. Dette forholdet er kjent som metabolsk opptrapping. Konseptet kan lett forstås ved å sammenligne to planteetere pattedyr med veldig forskjellige størrelser, for eksempel kanin og elefant.

Hvis vi kvantifiserer løvet de spiser i en uke, vil vi oppdage at kaninen spiser mye mindre enn elefanten. Imidlertid ville massen av løvet spist av det første være mye større enn sin egen kroppsmasse, mens det i tilfelle av det andre ville være omvendt.

Denne forskjellen indikerer at energibehovene til begge artene, proporsjonalt med dens størrelse, er forskjellige. Studien av hundrevis av dyrearter viser at denne spesielle observasjonen er en del av et generelt mønster av kvantifiserbar metabolsk opptrapping når det gjelder TMS og TMB.

For eksempel er den gjennomsnittlige TMB (2200 J/t) på 100 g pattedyr ikke ti ganger, men bare 5.5 ganger, større enn den gjennomsnittlige TMB (400 J/t) av 10 g pattedyr. Tilsvarende er den gjennomsnittlige TMB på 400 g pattedyr (4940 J/t) ikke fire ganger, men bare 2.7 ganger, større enn den gjennomsnittlige TMB på 100 g pattedyr.

Kan tjene deg: filialer av fysiologi

Alometrisk ligning av metabolsk opptrapping

TMS (eller TMB) forholdet, representert av T, og kroppsmasse, representert av M, av et dyr kan beskrives ved den klassiske ligningen av biologisk allometri, T = til × M^b, der til og b De er konstante.

Justeringen til denne ligningen forklarer matematisk hvorfor TMS og TMB ikke varierer proporsjonalt med massen av dyr. Bruke logaritmer på begge sider, kan ligningen uttrykkes som følger

Logg(T) = log (til) + b × log (M),

Logg(til) og b De kan estimeres ved lineær regresjonsanalyse mellom eksperimentelle logverdier (T) og log (M) av flere arter av en dyregruppe. Den konstante loggen (til) er skjærepunktet for regresjonslinjen på den vertikale aksen. For sin del, b, som er skråningen på denne linjen, er den alometriske konstanten.

Det har blitt oppdaget at den gjennomsnittlige alometriske konstanten av mange dyregrupper har en tendens til å være nær 0,7. I tilfelle av logg (til), Jo høyere verdier, jo høyere er metabolske hastigheter for dyregruppeobjektet for analysen.

Basal metabolisme, sirkulasjon og pust

Mangelen på proporsjonalitet av TMS og TMB angående størrelsen fører til at små dyr har større behov for eller₂ Av gram kroppsmasse som store dyr. For eksempel er energiutgiften til et gram hvalvev mye lavere enn for et gram mus homologt vev.

Store og små pattedyr har hjerte og lunger i lignende størrelser i forhold til kroppsmassen. Derfor må sammentrekningshastigheten til hjertet og lungene i sekundene være mye større enn de førstnevnte for å kunne bære nok eller₂ Til vevene.

For eksempel er antall hjerteslag per minutt 40 i elefant, 70 hos et voksent menneske og 580 i en mus. Tilsvarende puster mennesker omtrent 12 ganger og mus omtrent 100 ganger per minutt.

Innenfor samme art blir disse mønstrene også observert blant individer i forskjellige størrelser. For eksempel hos voksne mennesker er hjernen ansvarlig for omtrent 20% av de totale metabolske utgiftene, mens hos barn 4 til 5 år når denne utgiften 50%.

Det kan tjene deg: ribzymer

Basal metabolisme og lang levetid

Hos pattedyr er kroppsstørrelser og hjerne- og basal metabolisme relatert til lang levetid gjennom ligning

L = 5,5 × C^0,54 × M^-0,34 × T^-0,42,

Hvor L Det er lang levetid på måneder, C Det er massen av hjernen i gram, M Det er kroppsmassen i gram, og T Det er TMB i kalorier per gram per time.

Eksponenten for C Indikerer at pattedyrens levetid har en positiv tilknytning til hjernestørrelse. Eksponenten for M Indikerer at lang levetid har en negativ tilknytning til kroppsmasse. Eksponenten for T indikerer at lang levetid har en negativ assosiasjon med hastigheten på metabolismen.

Dette forholdet, selv om det er med forskjellige eksponenter, er også anvendelig for fugler. Disse har imidlertid en tendens til å leve mer enn lignende pattedyr av kroppsmasser.

Medisinsk interesse

Kvinners TMB kan dobles under graviditet. Dette skyldes økningen i oksygenforbruk forårsaket av veksten av fosteret og livmorstrukturen, og den største utviklingen av mors sirkulasjon og nyrefunksjon.

Diagnosen hypertyreose kan bekreftes av økningen i oksygenforbruk, det vil si en høy TMB. I omtrent 80% av tilfellene av hyperaktivitet i skjoldbruskkjertelen er TMB minst 15% høyere enn normalt. Imidlertid kan en forhøyet TMB også være forårsaket av andre sykdommer.

Referanser

1. Guyton, a. C., Hall, J. OG. 2001. Medisinsk fysiologi traktat. McGraw-Hill Inter-American, Mexico.
2. Hill, r. W., Wyse, g. TIL., Anderson, m. 2012. Fysiologimyr. Sinaauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, J. R. B. 2008. Måling av metabolske priser - en manual for forskere. Oxford University Press, Oxford.
4. LOF, m., Olausson, h., Bostrom, k., Janer-Sjöberg, f., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Endringer i basal metabolsk hastighet under graviditet i forhold til endringer i kroppsvekt og sammensetning, hjerteproduksjon, insulinlignende vekstfaktor I og skjoldbruskhorn og i forhold til fosteret. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678-85.
5. Randall, d., Burggren, w., Fransk, k. 1998. Animal Physiology - Mekanismer og tilpasninger. McGraw-Hill Inter-American, Madrid.
6. Salomo, s. J., Kurzer, m. S., Calloway, d. H. 1982. Menstruasjonssyklus og basal metabolsk rate hos kvinner. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611-616.
7. Willmer, s., Stein, g., Johnston, i. 2005. Miljøfysiologi av dyr. Blackwell, Oxford.