Čo je bazálny metabolizmus, ako sa vypočítava relevantný a údaje

On Bazálny metabolizmus Môže byť definovaný ako telo chemických reakcií organizmu, prostredníctvom ktorého zviera vynakladá minimálne množstvo energie potrebnej na udržanie svojich životne dôležitých procesov. Táto suma zvyčajne predstavuje 50% alebo viac z celkového rozpočtu na energiu zvieraťa.

Bazálny metabolizmus je kvantifikovaný štandardizovanými opatreniami energetických výdavkov na jednotku času. Najbežnejšia je štandardná rýchlosť metabolizmu (TMS) a bazálna rýchlosť metabolizmu (TMB).

Zdroj: Pixabay.com

TMS sa meria u zvierat s chladom, ako sú väčšina rýb, mäkkýše, obojživelníky a plazy. TMB sa meria u zvierat s horúcou krvou, ako sú vtáky a cicavce.

[TOC]

Metabolické rýchlosti merania jednotiek

TMS a TMB sa zvyčajne vyjadrujú ako spotreba (ML)₂, Kalórie (vápno), kilolácie (KCAL), Joules (J), Kilojoules (KJ) alebo Watts (W).

Kalória je definovaná ako množstvo tepla potrebného na zvýšenie teploty 1 g vody o 1 ° C. Kalórie sa rovná 4.186 joules. Joule je základné opatrenie (áno, medzinárodný systém) energie. Watt, ktorý sa rovná 1 joule za sekundu, je základným opatrením (SI) prevodu a transformácie sadzieb energie.

Podmienky na meranie bazálneho metabolizmu

Aby sa zabezpečilo, že hodnoty získané rôznymi štúdiami sú porovnateľné, meranie TMS a TMB vyžaduje, aby experimentálne zvieratá boli v pokoji a nalačno. V prípade TMB sú tieto zvieratá tiež potrebné v zóne termoneutra.

Zviera sa v pokoji posudzuje, ak je v neaktívnej fáze svojho normálneho denného cyklu, bez vykonania spontánnych pohybov a bez fyzického alebo psychologického stresu.

Zviera sa považuje za pôst, ak nevykopáva jedlo takým spôsobom, že vytvára teplo.

Zviera sa považuje v zóne termoneutra, ak sa počas experimentov udržiava v teplotnom intervale, v rámci ktorého zostáva jeho produkcia telesného tepla nemenná.

Dýchacie metódy na meranie TMS a TMB

- Objem alebo dýchanie konštantného tlaku. Zviera je udržiavané v zapečatenej nádobe. Tlak sa zmení v dôsledku spotreby alebo₂ zvieraťa sa merajú pri konštantnej teplote pomocou tlakového rozchodu. CO₂ Produkovaný zvieraťa je chemicky eliminovaný KOH alebo Ascarita.

Ak sa použije respiometer vo Warburgu, zmena tlaku sa meria udržiavaním objemu kontajnera konštanty. Ak sa použije gilsonový podpis, meria sa zmena objemu udržiavaním konštantného tlaku.

Môže vám slúžiť: kyselina alfa -lipoová: funkcia, vlastnosti, výhody, kontraindikácie

- Analýza plynu. V súčasnosti existuje široká škála laboratórnych nástrojov, ktoré umožňujú priamo kvantifikáciu koncentrácií alebo₂ a co₂. Táto inštrumentálna je veľmi presná a umožňuje automatizované stanovenia.

Tepelné metódy na meranie TMS a TMB

- Kalorimetria čerpadla. Spotreba energie sa odhaduje porovnaním tepla produkovaného spaľovaním vzorky potravín, ktoré nebolo požívané s teplom produkovaným spaľovaním ekvivalentnej vzorky strávených pozostatkov (výkaly a moču) tohto potravy.

- Priama kalorimetria. Skladá sa z priameho merania tepla produkovaného plameňom spaľovania vzorky.

- Nepriama kalorimetria. Meria výrobu tepla porovnaním spotreby alebo₂ a ko -produkcia₂. Je založená na zákone HESS konštantného sumy tepla, ktorý ustanovuje, že v chemickej reakcii sa uvoľňuje iba teplo závislá od povahy činidiel a výrobkov.

- Kalorimetria. Ak tepelný tok Otázka prechádza cez materiál hrúbky G, Oblasť Do a kalorická vodivosť C, Výsledkom je teplotný gradient, ktorý sa zvyšuje s G a klesá s Do a C. To umožňuje výpočet energetických výdavkov.

- Diferenciálne teplo. Meria tepelný tok medzi komorou, ktorá obsahuje experimentálne zviera a neobsadenú susednú komoru. Obidve komory sú tepelne izolované, s výnimkou povrchu, ktorý ich spája, za ktorý si vymieňajú teplo.

Bazálny metabolizmus a veľkosť tela

TMS a TMB sa líšia voči veľkosti zvierat. Tento vzťah je známy ako metabolická eskalácia. Koncept sa dá ľahko pochopiť porovnaním dvoch bylinožravých cicavcov s veľmi odlišnou veľkosťou, ako je králik a slon.

Ak kvantifikujeme lístie, ktoré jedia týždeň, zistili by sme, že králik zje oveľa menej ako slon. Hmotnosť lístia, ktoré sa zdalo prvé.

Tento rozdiel naznačuje, že úmerne k jeho veľkosti sú energetické potreby oboch druhov rôzne. Štúdia stoviek živočíšnych druhov ukazuje, že toto konkrétne pozorovanie je súčasťou všeobecného vzoru kvantifikovateľnej metabolickej eskalácie z hľadiska TMS a TMB.

Napríklad priemerná TMB (2200 J/h) 100 g cicavcov nie je desaťkrát, ale iba 5.5 -krát, väčšie ako priemerný TMB (400 J/h) 10 g cicavcov. Podobne priemerný TMB 400 g cicavcov (4940 j/h) nie je štyrikrát, ale iba 2.7 -krát väčšie ako priemerná TMB 100 g cicavcov.

Môže vám slúžiť: vetvy fyziológie

Alometrická rovnica metabolickej eskalácie

Vzťah TMS (alebo TMB), ktorý predstavuje Tón, a telesná hmota, zastúpená M, zvieraťa môže byť opísaná klasickou rovnicou biologickej alometrie, Tón = do × M^b, v ktorom do a b Sú konštantné.

Úprava tejto rovnice matematicky vysvetľuje, prečo sa TMS a TMB nemenia úmerne k hmotnosti zvierat. Pri použití logaritmov na oboch stranách sa rovnica môže vyjadriť takto

protokol (Tón) = log (do) + b × log (M),

protokol (do) a b Možno ich odhadnúť lineárnou regresnou analýzou medzi experimentálnymi hodnotami log (Tón) a log (M) viacerých druhov skupiny zvierat. Konštantný denník (do) je bod rezania regresnej čiary na vertikálnej osi. Na jeho časť, b, čo je sklon tejto línie, je alometrická konštanta.

Zistilo sa, že priemerná alometrická konštanta mnohých skupín zvierat má tendenciu byť blízko 0,7. V prípade log (do), Čím vyššie je jeho hodnoty, tým vyššia je miera metabolizmu skupiny zvierat objekt analýzy.

Bazálny metabolizmus, obeh a dýchanie

Nedostatok proporcionality TMS a TMB týkajúceho sa veľkosti spôsobuje, že malé zvieratá majú väčšie potreby alebo₂ Gramom telesnej hmoty, ktoré veľké zvieratá. Napríklad miera energetických výdavkov gramu tkaniva veľrýb je oveľa nižšia ako miera gramu homológneho tkaniva myši.

Veľké a malé cicavce majú srdce a pľúca podobných veľkostí vo vzťahu k ich telesnej hmotnosti. Preto miera kontrakcie srdca a pľúc sekundy musí byť oveľa väčšia ako miera prvého₂ Do tkanív.

Napríklad počet srdcového rytmu za minútu je 40 u slonov, 70 u dospelých ľudí a 580 v myši. Podobne ľudia dýchajú asi 12 -krát a myši asi 100 -krát za minútu.

V rámci toho istého druhu sa tieto vzorce pozorujú aj medzi jedincami rôznych veľkostí. Napríklad u dospelých ľudí je mozog zodpovedný za približne 20% z celkových metabolických výdavkov, zatiaľ čo u detí 4 až 5 rokov tieto náklady dosahujú 50%.

Môže vám slúžiť: rebzýmy

Bazálny metabolizmus a dlhovekosť

U cicavcov sú veľkosť tela a mozog a bazálny metabolizmus príbuzné s dlhovekosťou prostredníctvom rovnice

L = 5,5 × C^0,54 × M^-0,34 × Tón^-0,42,

Kde L Je to dlhovekosť v mesiacoch, C Je to hmotnosť mozgu v gramoch, M Je to telesná hmota v gramoch a Tón Je to TMB v kalóriách na gram za hodinu.

Exponent C Naznačuje, že dlhovekosť cicavcov má pozitívne spojenie s veľkosťou mozgu. Exponent M Naznačuje, že dlhovekosť má negatívne spojenie s telesnou hmotnosťou. Exponent Tón naznačuje, že dlhovekosť má negatívne spojenie s rýchlosťou metabolizmu.

Tento vzťah, aj keď s rôznymi exponentmi, sa vzťahuje aj na vtáky. Tieto však majú tendenciu žiť viac ako podobné cicavce telesnej hmotnosti.

Lekársky záujem

Dámska TMB sa môže počas tehotenstva zdvojnásobiť. Je to kvôli zvýšeniu spotreby kyslíka spôsobené rastom štruktúr plodu a maternice a najväčším vývojom materského obehu a funkcie obličiek.

Diagnózu hypertyreózy môže byť potvrdená zvýšením spotreby kyslíka, to znamená vysoký TMB. V približne 80% prípadov hyperaktivity štítnej žľazy je TMB najmenej o 15% vyššia ako normálne. Zvýšený TMB však môže byť spôsobený aj inými chorobami.

Odkazy

1. Guyton, a. C., Hall, J. A. 2001. Zmluva z lekárskej fyziológie. McGraw-Hill Inter-American, Mexiko.
2. Hill, r. W., Wyse, G. Do., Anderson, m. 2012. Fyziológia. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, J. R. B. 2008. Meranie metabolických sadzieb - príručka pre vedcov. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, m., Olausson, h., Bostrom, K., Janer-Sjöberg, b., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Zmeny v bazálnom metabolizme počas tehotenstva vo vzťahu k zmenám telesnej hmotnosti a zloženia, srdcového výdaju, inzulínového rastového faktora I a rohov štítnej žľazy a vo vzťahu k plodu. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678-85.
5. Randall, D., Burggren, W., Francúzština, k. 1998. Fyziológia zvierat - mechanizmy a úpravy. McGraw-Hill Inter-American, Madrid.
6. Šalamún, s. J., Kurzer, m. Siež., Calloway, D. H. 1982. Menštruačný cyklus a bazálna miera metabolizmu u žien. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611-616.
7. Willmer, P., Stone, G., Johnston, i. 2005. Environmentálna fyziológia zvierat. Blackwell, Oxford.