Apakah metabolisme basal, betapa relevannya dikira dan data

Dia Metabolisme basal Ia dapat ditakrifkan sebagai badan tindak balas kimia organisma di mana haiwan membelanjakan jumlah minimum tenaga yang diperlukan untuk mengekalkan proses pentingnya. Jumlah ini biasanya mewakili 50% atau lebih daripada jumlah anggaran tenaga haiwan.

Metabolisme basal dikira dengan langkah -langkah standard perbelanjaan tenaga bagi setiap unit masa. Yang paling biasa ialah kadar metabolik standard (TMS) dan kadar metabolik basal (TMB).

Sumber: Pixabay.com

TMS diukur dalam haiwan yang sejuk, seperti kebanyakan ikan, moluska, amfibia dan reptilia. TMB diukur dalam haiwan darah panas, seperti burung dan mamalia.

[TOC]

Unit pengukuran kadar metabolik

TMS dan TMB biasanya dinyatakan sebagai penggunaan (ml)₂, Kalori (kapur), kilocalories (kcal), joules (j), kilojoules (kJ), atau watts (w).

Kalori ditakrifkan sebagai jumlah haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 g air dengan 1 ° C. Kalori sama dengan 4.186 Joules. Joule adalah ukuran asas (ya, sistem antarabangsa) tenaga. Watt, yang sama dengan 1 joule sesaat, adalah ukuran asas (SI) pemindahan dan transformasi kadar tenaga.

Syarat untuk mengukur metabolisme basal

Untuk memastikan bahawa nilai yang diperoleh oleh kajian yang berbeza adalah setanding, pengukuran TMS dan TMB memerlukan haiwan eksperimen berehat dan berpuasa. Dalam kes TMB, haiwan ini juga diperlukan di zon termoneutra mereka.

Haiwan dianggap berehat jika berada dalam fasa tidak aktif kitaran harian normalnya, tanpa melakukan pergerakan spontan, dan tanpa tekanan fizikal atau psikologi.

Haiwan dianggap berpuasa jika tidak menggali makanan sedemikian rupa sehingga menghasilkan haba.

Haiwan dianggap di zon termoneutra jika semasa eksperimen ia dikekalkan dalam selang suhu di mana pengeluaran haba badannya tetap tidak dapat dipisahkan.

Kaedah pernafasan untuk mengukur TMS dan TMB

- Kelantangan atau tekanan berterusan respiking. Haiwan itu disimpan di dalam bekas tertutup. Tekanan berubah disebabkan oleh penggunaan atau₂ oleh haiwan mereka diukur pada suhu malar dengan menggunakan tolok tekanan. Co₂ Dihasilkan oleh haiwan itu secara kimia dihapuskan oleh KOH atau Ascarita.

Sekiranya respiometer Warburg digunakan, perubahan tekanan diukur dengan mengekalkan volum kontena yang berterusan. Sekiranya breatometer Gilson digunakan, perubahan kelantangan diukur mengekalkan tekanan malar.

Boleh melayani anda: Asid lipoik Alpha: Fungsi, sifat, faedah, kontraindikasi

- Analisis gas. Pada masa ini terdapat pelbagai instrumen makmal yang membolehkan secara langsung mengukur kepekatan atau₂ dan co₂. Instrumental ini sangat tepat dan membolehkan penentuan automatik.

Kaedah haba untuk mengukur TMS dan TMB

- Kalorimetri pam. Penggunaan tenaga dianggarkan dengan membandingkan haba yang dihasilkan oleh pembakaran sampel makanan yang tidak ditelan dengan haba yang dihasilkan oleh pembakaran sampel bersamaan yang dicerna sisa (najis dan air kencing).

- Kalorimetri langsung. Ia terdiri daripada mengukur secara langsung haba yang dihasilkan oleh api pembakaran sampel.

- Kalorimetri tidak langsung. Mengukur pengeluaran haba dengan membandingkan penggunaan atau₂ dan co -pengeluaran₂. Ia berdasarkan undang -undang hess jumlah haba yang berterusan, yang menetapkan bahawa dalam tindak balas kimia, hanya bergantung kepada sifat reagen dan produk yang dikeluarkan.

- Kalorimetri kecerunan. Sekiranya aliran haba Q melalui bahan ketebalan G, Satu kawasan Ke dan kekonduksian kalori C, Hasilnya adalah kecerunan suhu yang meningkat dengan G dan berkurangan dengan Ke dan C. Ini membolehkan untuk mengira perbelanjaan tenaga.

- Haba pembezaan. Ia mengukur aliran haba di antara ruang yang mengandungi haiwan eksperimen dan ruang bersebelahan yang tidak didiami. Kedua -dua bilik itu terpencil secara termal kecuali di permukaan yang menyatukan mereka, yang mana mereka bertukar haba.

Metabolisme basal dan saiz badan

TMS dan TMB berbeza -beza dengan saiz haiwan. Hubungan ini dikenali sebagai peningkatan metabolik. Konsep ini dapat difahami dengan mudah dengan membandingkan dua mamalia herbivora dengan saiz yang sangat berbeza, seperti arnab dan gajah.

Sekiranya kita mengukur dedaunan yang mereka makan selama seminggu, kita akan mendapati bahawa arnab makan lebih kurang daripada gajah. Walau bagaimanapun, jisim dedaunan yang dimakan oleh yang pertama akan jauh lebih besar daripada jisim badannya sendiri, sementara dalam hal kedua ia akan menjadi sebaliknya.

Ketidaksamaan ini menunjukkan bahawa, secara proporsional dengan saiznya, keperluan tenaga kedua -dua spesies adalah berbeza. Kajian beratus -ratus spesies haiwan menunjukkan bahawa pemerhatian khusus ini adalah sebahagian daripada corak umum peningkatan metabolik yang boleh diukur dari segi TMS dan TMB.

Sebagai contoh, purata TMB (2200 J/j) 100 g mamalia tidak sepuluh kali, tetapi hanya 5.5 kali, lebih besar daripada purata TMB (400 j/j) daripada 10 g mamalia. Begitu juga, purata TMB sebanyak 400 g mamalia (4940 j/j) tidak empat kali, tetapi hanya 2.7 kali, lebih besar daripada purata TMB 100 g mamalia.

Boleh melayani anda: cabang fisiologi

Persamaan alometrik peningkatan metabolik

Hubungan TMS (atau TMB), diwakili oleh T, dan jisim badan, diwakili oleh M, haiwan boleh digambarkan oleh persamaan klasik allometri biologi, T = ke × M^b, di mana ke dan b Mereka tetap.

Pelarasan kepada persamaan ini secara matematik menerangkan mengapa TMS dan TMB tidak berbeza secara proporsional dengan jisim haiwan. Memohon logaritma di kedua -dua belah pihak, persamaan boleh dinyatakan seperti berikut

log (T) = log (ke) + b × log (M),

log (ke) dan b Mereka boleh dianggarkan dengan analisis regresi linear antara nilai log eksperimen (T) dan log (M) pelbagai spesies kumpulan haiwan. Log tetap (ke) adalah titik pemotongan garis regresi pada paksi menegak. Untuk bahagiannya, b, yang merupakan cerun garis ini, adalah pemalar alometrik.

Telah ditemui bahawa pemalar alometrik purata banyak kumpulan haiwan cenderung hampir 0.7. Dalam kes log (ke), Semakin tinggi nilai -nilainya, semakin tinggi kadar metabolik objek kumpulan haiwan analisis.

Metabolisme basal, peredaran dan pernafasan

Kekurangan perkadaran TMS dan TMB mengenai saiz menyebabkan haiwan kecil mempunyai keperluan yang lebih besar atau₂ Oleh gram jisim badan yang haiwan besar. Sebagai contoh, kadar perbelanjaan tenaga gram tisu ikan paus jauh lebih rendah daripada gram tisu homolog tikus.

Mamalia besar dan kecil mempunyai jantung dan paru -paru saiz yang sama berhubung dengan jisim badan mereka. Oleh itu, kadar penguncupan jantung dan paru -paru detik perlu jauh lebih besar daripada yang bekas dapat membawa cukup atau₂ Ke tisu.

Contohnya, bilangan degupan jantung seminit adalah 40 dalam gajah, 70 dalam manusia dewasa, dan 580 dalam tetikus. Begitu juga, manusia bernafas kira -kira 12 kali dan tikus kira -kira 100 kali seminit.

Dalam spesies yang sama, corak ini juga diperhatikan di kalangan individu yang mempunyai saiz yang berbeza. Sebagai contoh, pada manusia dewasa, otak bertanggungjawab untuk kira -kira 20% daripada jumlah perbelanjaan metabolik, sementara pada kanak -kanak 4 hingga 5 tahun perbelanjaan ini mencapai 50%.

Ia dapat melayani anda: ribut

Metabolisme basal dan umur panjang

Dalam mamalia, saiz badan dan metabolisme otak dan basal berkaitan dengan umur panjang melalui persamaan

L = 5.5 × C^0.54 × M^-0.34 × T^-0.42,

Di mana L Ia adalah umur panjang dalam beberapa bulan, C Ia adalah jisim otak dalam gram, M Ia adalah jisim badan dalam gram, dan T Ia adalah TMB dalam kalori per gram sejam.

Eksponen C Menunjukkan bahawa panjang umur mamalia mempunyai persatuan positif dengan saiz otak. Eksponen M Menunjukkan bahawa panjang umur mempunyai persatuan negatif dengan jisim badan. Eksponen T menunjukkan bahawa panjang umur mempunyai persatuan negatif dengan kelajuan metabolisme.

Hubungan ini, walaupun dengan eksponen yang berbeza, juga boleh digunakan untuk burung. Walau bagaimanapun, ini cenderung hidup lebih daripada mamalia jisim badan yang sama.

Kepentingan perubatan

TMB wanita boleh berganda semasa mengandung. Ini disebabkan oleh peningkatan penggunaan oksigen yang disebabkan oleh pertumbuhan janin dan struktur rahim, dan perkembangan terbesar edaran ibu dan fungsi buah pinggang.

Diagnosis hipertiroidisme dapat disahkan oleh peningkatan penggunaan oksigen, iaitu TMB yang tinggi. Kira -kira 80% kes hiperaktif tiroid, TMB sekurang -kurangnya 15% lebih tinggi daripada biasa. Walau bagaimanapun, TMB yang tinggi juga boleh disebabkan oleh penyakit lain.

Rujukan

1. Guyton, a. C., Hall, j. Dan. 2001. Perjanjian Fisiologi Perubatan. McGraw-Hill Inter-American, Mexico.
2. Hill, r. W., Wyse, g. Ke., Anderson, m. 2012. Haiwan fisiologi. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, j. R. B. 2008. Mengukur kadar metabolik - manual untuk saintis. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, m., Olausson, h., Bostrom, k., Janer-Sjöberg, b., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Perubahan kadar metabolik basal semasa kehamilan berhubung dengan perubahan berat badan dan komposisi, output jantung, faktor pertumbuhan insulin I, dan tanduk tiroid dan berhubung dengan janin. Jurnal Pemakanan Klinikal Amerika, 81, 678-85.
5. Randall, d., Burggren, w., Perancis, k. 1998. Fisiologi Haiwan - Mekanisme dan Adaptasi. McGraw-Hill Inter-American, Madrid.
6. Salomo, s. J., Kurzer, m. S., Calloway, d. H. 1982. Kitaran haid dan kadar metabolik basal pada wanita. Jurnal Pemakanan Klinikal Amerika, 36, 611-616.
7. Willmer, ms., Batu, g., Johnston, i. 2005. Fisiologi Alam Sekitar Haiwan. Blackwell, Oxford.