Vad är basal metabolism, hur relevant beräknas och data

han Basmetabolism Det kan definieras som kroppen av kemiska reaktioner i organismen genom vilken ett djur spenderar den minsta mängden energi som krävs för att upprätthålla sina viktiga processer. Detta belopp representerar vanligtvis 50% eller mer av det totala energibudgeten för ett djur.

Basalmetabolismen kvantifieras med standardiserade mått på energiförbrukning per tidsenhet. De vanligaste är standardmetabolismhastigheten (TMS) och basal metabolism (TMB).

Källa: Pixabay.com

TMS mäts i kallblodiga djur, såsom de flesta fiskar, blötdjur, amfibier och reptiler. TMB mäts i heta bloddjur, såsom fåglar och däggdjur.

[TOC]

Mätningsenheter för metaboliska priser

TMS och TMB uttrycks vanligtvis som konsumtion (ML)₂, Kalorier (kalk), kilokalorier (KCAL), Joules (J), Kilojoules (KJ) eller Watts (W).

En kalori definieras som mängden värme som krävs för att höja temperaturen på 1 g vatten med 1 ° C. En kalori är lika med 4.186 Joules. Joule är den grundläggande åtgärden (ja, internationellt system) för energi. Watt, som är lika med 1 joule per sekund, är den grundläggande åtgärden (SI) för överföring och omvandling av energihastigheter.

Förhållanden för att mäta basmetabolism

För att säkerställa att värdena som erhållits genom olika studier är jämförbara, kräver mätningen av TMS och TMB att experimentella djur är i vila och fasta. När det gäller TMB krävs också dessa djur i sin termonutrazon.

Ett djur betraktas i vila om det är i den inaktiva fasen i sin normala dagliga cykel, utan att utföra spontana rörelser och utan fysisk eller psykologisk stress.

Ett djur anses fasta om det inte gräver mat på ett sådant sätt att det genererar värme.

Ett djur betraktas i sin termoneutra -zon om det under experimenten upprätthålls i temperaturintervallet inom vilket dess kroppsvärmeproduktion förblir alltid.

En andningsmetoder för att mäta TMS och TMB

- Volym eller konstant tryck som respekterar. Djuret hålls i en förseglad behållare. Trycket förändras på grund av konsumtionen av eller₂ av djuret mäts de vid konstant temperatur med hjälp av en tryckmätare. Kompaniet₂ producerad av djuret elimineras kemiskt av KOH eller Ascarita.

Om en Warburg -respiometer används mäts tryckförändring genom att hålla containervolymen konstant. Om en Gilson Breatometer används, mäts volymförändringar bibehållen det ständiga trycket.

Kan tjäna dig: Alpha Lipoic Acid: Funktion, egenskaper, fördelar, kontraindikationer

- Gasanalys. Det finns för närvarande ett brett utbud av laboratorieinstrument som tillåter direkt kvantifiering av koncentrationerna av eller₂ och co₂. Detta instrumental är mycket exakt och tillåter automatiserade bestämningar.

Värmemetoder för att mäta TMS och TMB

- Pumpkalorimetri. Energikonsumtion uppskattas genom att jämföra värmen som produceras genom förbränning av ett prov av mat som inte intas med värmen som produceras genom förbränning av ett motsvarande prov av smältrester (avföring och urin) av den maten.

- Direkt kalorimetri. Den består av att direkt mäta värmen som produceras av förbränningsflamman.

- Indirekt kalorimetri. Mäter värmeproduktion genom att jämföra konsumtionen av eller₂ och samproduktion₂. Det är baserat på Hess -lagen om konstant värmesumma, som fastställer att i en kemisk reaktion endast en värmeberoende av reagens och produkter släpps ut.

- Lutningskalorimetri. Om ett värmeflöde Q passerar genom ett tjockleksmaterial G, Ett område TILL och en kalorikonduktivitet C, Resultatet är en temperaturgradient som ökar med G och minskar med TILL och C. Detta gör det möjligt att beräkna energiförbrukning.

- Differentiell värme. Det mäter värmeflödet mellan en kammare som innehåller det experimentella djuret och en oupptagen angränsande kammare. De två kamrarna är termiskt isolerade utom på ytan som förenar dem, för vilka de byter värme.

Basal metabolism och kroppsstorlek

TMS och TMB varierar icke -proportionell mot djurens storlek. Detta förhållande kallas metabolisk eskalering. Konceptet kan lätt förstås genom att jämföra två växtätande däggdjur med mycket olika storlekar, till exempel kanin och elefant.

Om vi ​​kvantifierar lövverket de äter i en vecka, skulle vi upptäcka att kaninen äter mycket mindre än elefanten. Men massan av lövverk som äts av den första skulle vara mycket större än sin egen kroppsmassa, medan i fallet med den andra skulle det vara tvärtom.

Denna skillnad indikerar att proportionellt mot dess storlek är energibehovet för båda arterna olika. Studien av hundratals djurarter visar att denna speciella observation är en del av ett allmänt mönster av kvantifierbar metabolisk eskalering i termer av TMS och TMB.

Till exempel är den genomsnittliga TMB (2200 j/h) av 100 g däggdjur inte tio gånger, utan endast 5.5 gånger, större än den genomsnittliga TMB (400 J/h) av 10 g däggdjur. På liknande sätt är den genomsnittliga TMB på 400 g däggdjur (4940 j/h) inte fyra gånger, utan endast 2.7 gånger, större än den genomsnittliga TMB på 100 g däggdjur.

Kan tjäna dig: grenar av fysiologi

Alometrisk ekvation av metabolisk upptrappning

TMS (eller TMB) -förhållandet, representerat av T, och kroppsmassa, representerad av M, av ett djur kan beskrivas genom den klassiska ekvationen av biologisk allometri, T = till × M^b, i vilken till och b De är konstant.

Justeringen av denna ekvation förklarar matematiskt varför TMS och TMB: er inte varierar proportionellt till djurens massa. Tillämpa logaritmer på båda sidor kan ekvationen uttryckas enligt följande

logga(T) = log (till) + b × log (M),

logga(till) och b De kan uppskattas genom linjär regressionsanalys mellan experimentella logvärden (T) och log (M) av flera arter av en djurgrupp. Den ständiga loggen (till) är skärpunkten för regressionslinjen på den vertikala axeln. För sin del, b, vilket är lutningen för denna linje, är den alometriska konstanten.

Det har upptäckts att den genomsnittliga alometriska konstanten för många djurgrupper tenderar att vara nära 0,7. När det gäller logg (till), Ju högre dess värden, desto högre är metabolismhastigheterna för analysobjektet i analysen.

Basal metabolism, cirkulation och andning

Bristen på proportionalitet hos TMS och TMB när det gäller storleken får små djur att ha större behov eller₂ Av gram av kroppsmassa som stora djur. Till exempel är energiförbrukningsgraden för ett gram valvävnad mycket lägre än för ett gram mushomolog vävnad.

Stora och små däggdjur har hjärta och lungor i liknande storlekar i förhållande till deras kroppsmassa. Därför måste hjärtans sammandragningshastigheter och lungorna i sekunderna vara mycket större än de för de förra för att kunna bära tillräckligt eller₂ Till vävnaderna.

Till exempel är antalet hjärtslag per minut 40 i elefant, 70 i en vuxen människa och 580 i en mus. På samma sätt andas människor cirka 12 gånger och möss cirka 100 gånger per minut.

Inom samma art observeras dessa mönster också bland individer i olika storlekar. Till exempel, hos vuxna människor är hjärnan ansvarig för cirka 20% av de totala metaboliska utgifterna, medan hos barn 4 till 5 år når denna kostnad 50%.

Det kan tjäna dig: ribzymer

Basal metabolism och livslängd

Hos däggdjur är kroppsstorlekar och hjärn- och basmetabolism relaterade till livslängd genom ekvation

L = 5,5 × C^0,54 × M^-0,34 × T^-0,42,

Var L Det är livslängd i månader, C Det är hjärnans massa i gram, M Det är kroppsmassan i gram, och T Det är TMB i kalorier per gram per timme.

Exponenten för C Indikerar att däggdjurets livslängd har en positiv associering med hjärnstorlek. Exponenten för M Indikerar att livslängden har en negativ associering med kroppsmassa. Exponenten för T indikerar att livslängd har en negativ associering med metabolismens hastighet.

Denna relation, även om de är med olika exponenter, är också tillämpligt på fåglar. Dessa tenderar dock att leva mer än liknande kroppsmassa däggdjur.

Medicinsk intresse

Kvinnors TMB kan fördubblas under graviditeten. Detta beror på ökningen av syreförbrukningen orsakad av tillväxten av fostret och livmoderstrukturer och den största utvecklingen av moderscirkulation och njurfunktion.

Diagnosen av hypertyreos kan bekräftas genom ökningen av syreförbrukningen, det vill säga en hög TMB. I cirka 80% av fallen av hyperaktivitet i sköldkörteln är TMB minst 15% högre än normalt. En förhöjd TMB kan dock också orsakas av andra sjukdomar.

Referenser

1. Guyton, a. C., Hall, j. OCH. 2001. Fördrag om medicinsk fysiologi. McGraw-Hill Inter-American, Mexiko.
2. Hill, r. W., Wyse, g. TILL., Anderson, m. 2012. Fysiologi djur. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, J. R. B. 2008. Mätning av metaboliska priser - En manual för forskare. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, m., Olausson, h., Bostrom, k., Janer-Sjöberg, f., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Förändringar i basal metabolism under graviditeten i förhållande till förändringar i kroppsvikt och sammansättning, hjärtproduktion, insulinliknande tillväxtfaktor I och sköldkörtelhorn och i förhållande till foster. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678-85.
5. Randall, D., Burggren, w., Franska, k. 1998. Djurfysiologi - mekanismer och anpassningar. McGraw-Hill Inter-American, Madrid.
6. Salomo, s. J., Kurzer, m. S., Calloway, D. H. 1982. Menstruationscykel och basal metabolism hos kvinnor. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611-616.
7. Willmer, s., Sten, g., Johnston, jag. 2005. Djurfysiologi. Blackwell, Oxford.