Wat is basaal metabolisme, hoe relevant wordt berekend en gegevens

Hij Basale metabolisme Het kan worden gedefinieerd als het lichaam van chemische reacties van het organisme waardoor een dier de minimale hoeveelheid energie uitgeeft die nodig is om zijn vitale processen te behouden. Dit bedrag vertegenwoordigt meestal 50% of meer van het totale energiebudget van een dier.

Basaal metabolisme wordt gekwantificeerd door gestandaardiseerde maten van energieverbruik per tijdeenheid. De meest voorkomende zijn de standaard metabole snelheid (TMS) en de basale metabolische snelheid (TMB).

Bron: Pixabay.com

TMS wordt gemeten bij koudgebleven dieren, zoals de meeste vissen, weekdieren, amfibieën en reptielen. TMB wordt gemeten bij hete bloeddieren, zoals vogels en zoogdieren.

[TOC]

Metabole tarieven meeteenheden

TMS en TMB worden meestal uitgedrukt als consumptie (ML)₂, Calorieën (limoen), kilocalorieën (kcal), joules (j), kilojoules (kj) of watt (w).

Een calorie wordt gedefinieerd als de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van 1 g water met 1 ° C te verhogen. Een calorie is gelijk aan 4.186 Joules. De Joule is de fundamentele maatregel (ja, internationaal systeem) van energie. De watt, die gelijk is aan 1 joule per seconde, is de fundamentele maat (SI) van de overdracht en transformatie van energiesnelheden.

Voorwaarden om basaalmetabolisme te meten

Om ervoor te zorgen dat de waarden verkregen door verschillende onderzoeken vergelijkbaar zijn, vereist de meting van de TMS en de TMB dat experimentele dieren in rust en vasten zijn. In het geval van de TMB zijn deze dieren ook vereist in hun thermoneutra -zone.

Een dier wordt in rust beschouwd als het zich in de inactieve fase van zijn normale dagelijkse cyclus bevindt, zonder spontane bewegingen uit te voeren, en zonder fysieke of psychologische stress.

Een dier wordt beschouwd als vasten als het voedsel niet zo graven dat het warmte genereert.

Een dier wordt in zijn thermoneutra -zone overwogen als het tijdens de experimenten wordt gehandhaafd in het temperatuurinterval waarbinnen de productie van lichaamswarmte onveranderlijk blijft.

Een ademhalingsmethoden voor het meten van TMS en TMB

- Volume of constante druk die reageert. Het dier wordt in een verzegelde container bewaard. De druk verandert door het verbruik van of₂ Door het dier worden ze gemeten bij constante temperatuur door middel van een manometer. De CO₂ Geproduceerd door het dier wordt chemisch geëlimineerd door Koh of Ascarita.

Als een Warburg -respiometer wordt gebruikt, wordt de drukverandering gemeten door het containervolume constant te houden. Als een Gilson -breatometer wordt gebruikt, wordt volumeverandering gemeten met behoud van de constante druk.

Kan u van dienst zijn: alfa liponzuur: functie, eigenschappen, voordelen, contra -indicaties

- Gasanalyse. Er is momenteel een breed scala aan laboratoriuminstrumenten waarmee de concentraties van of direct kunnen kwantificeren₂ en co₂. Dit instrumentale is zeer nauwkeurig en maakt geautomatiseerde bepalingen mogelijk.

Warmtemethoden om TMS en TMB te meten

- Pompcalorimetrie. Energieverbruik wordt geschat door de warmte te vergelijken die wordt geproduceerd door de verbranding van een monster van voedsel dat niet is ingenomen met de warmte geproduceerd door de verbranding van een equivalent monster van gedigereerde resten (uitwerpselen en urine) van dat voedsel.

- Directe calorimetrie. Het bestaat uit het direct meten van de warmte die wordt geproduceerd door de vlamverbranding van het monster.

- Indirecte calorimetrie. Meet de warmteproductie door het verbruik van of te vergelijken₂ en co -productie₂. Het is gebaseerd op de Hess Law of Constant Heat Sum, die vaststelt dat in een chemische reactie een warmteafhankelijk alleen van de aard van de reagentia en producten wordt vrijgegeven.

- Gradiëntcalorimetrie. Als een warmtestroom Q gaat door een dikte materiaal G, Een gebied NAAR en een calorische geleidbaarheid C, Het resultaat is een temperatuurgradiënt die toeneemt met G en neemt af met NAAR En C. Hierdoor kan het energieverbruik berekenen.

- Differentiële warmte. Het meet de warmtestroom tussen een kamer die het experimentele dier bevat en een niet -bezette aangrenzende kamer. De twee kamers zijn thermisch geïsoleerd, behalve op het oppervlak dat hen verenigt, waarvoor ze warmte uitwisselen.

Basaal metabolisme en lichaamsgrootte

TMS en TMB variëren niet -drijfvermogen tot de grootte van dieren. Deze relatie staat bekend als metabole escalatie. Het concept kan gemakkelijk worden begrepen door twee herbivore zoogdieren te vergelijken met zeer verschillende maten, zoals konijnen en olifant.

Als we het gebladerte kwantificeren dat ze een week eten, zouden we merken dat het konijn veel minder eet dan de olifant. De massa van het door de eerste gegeten gebladerte zou echter veel groter zijn dan zijn eigen lichaamsmassa, terwijl het in het geval van het tweede andersom zou zijn.

Deze ongelijkheid geeft aan dat, evenredig met zijn grootte, de energiebehoeften van beide soorten verschillend zijn. De studie van honderden diersoorten toont aan dat deze specifieke observatie deel uitmaakt van een algemeen patroon van kwantificeerbare metabole escalatie in termen van TMS en TMB.

De gemiddelde TMB (2200 J/H) van 100 g zoogdieren is bijvoorbeeld niet tien keer, maar slechts 5.5 keer, groter dan de gemiddelde TMB (400 j/h) van 10 g zoogdieren. Evenzo is de gemiddelde TMB van 400 g zoogdieren (4940 J/H) niet vier keer, maar slechts 2.7 keer, groter dan de gemiddelde TMB van 100 g zoogdieren.

Kan u van dienst zijn: takken van fysiologie

Alometrische vergelijking van metabole escalatie

De TMS (of TMB) relatie, vertegenwoordigd door T, en lichaamsmassa, vertegenwoordigd door M, van een dier kan worden beschreven door de klassieke vergelijking van biologische allometrie, T = naar × M^B, waarin naar En B Ze zijn constant.

De aanpassing aan deze vergelijking legt wiskundig uit waarom TMS en TMB's niet evenredig verschillen met de massa van dieren. Door logaritmen aan beide zijden toe te passen, kan de vergelijking als volgt worden uitgedrukt

log (T) = log (naar)) + B × log (M)),

log (naar) En B Ze kunnen worden geschat door lineaire regressieanalyse tussen experimentele logwaarden (T) en log (M) van meerdere soorten van een diergroep. Het constante logboek (naar) is het snijpunt van de regressielijn op de verticale as. Voor zijn deel, B, die de helling van deze lijn is, is de alometrische constante.

Er is ontdekt dat de gemiddelde alometrische constante van veel diergroepen meestal bijna 0,7 is. In het geval van log (naar), Hoe hoger zijn waarden, hoe hoger de metabole snelheden van het diergroepobject van de analyse.

Basaal metabolisme, circulatie en ademhaling

Het gebrek aan evenredigheid van de TMS en de TMB met betrekking tot de grootte zorgt ervoor dat kleine dieren grotere behoeften hebben van of₂ Door gram van lichaamsmassa die grote dieren. De snelheid van het energieverbruik van een gram walvisweefsel is bijvoorbeeld veel lager dan die van een gram homoloog weefsel.

Grote en kleine zoogdieren hebben hart en longen van vergelijkbare maten in relatie tot hun lichaamsmassa. Daarom moeten de samentrekkingspercentages van het hart en de longen van de seconden veel groter zijn dan die van de eerste om voldoende of te kunnen dragen of₂ Naar de weefsels.

Het aantal hartslag per minuut is bijvoorbeeld 40 in olifant, 70 in een volwassen mens en 580 in een muis. Evenzo ademen mensen ongeveer 12 keer en muizen ongeveer 100 keer per minuut.

Binnen dezelfde soort worden deze patronen ook waargenomen bij individuen van verschillende grootte. Bij volwassen mensen zijn de hersenen bijvoorbeeld verantwoordelijk voor ongeveer 20% van de totale metabole uitgaven, terwijl bij kinderen 4 tot 5 jaar deze kosten 50% bereikt.

Het kan je van dienst zijn: ribzymen

Basaal metabolisme en levensduur

Bij zoogdieren zijn lichaamsgroottes en hersenen en basaal metabolisme gerelateerd aan een lange levensduur door vergelijking

L = 5,5 × C^0,54 × M^-0,34 × T^-0,42,

Waar L Het is een lange levensduur in maanden, C Het is de massa van de hersenen in gram, M Het is de lichaamsmassa in grams, en T Het is de TMB in calorieën per gram per uur.

De exponent van C Geeft aan dat de levensduur van zoogdieren een positieve associatie heeft met de hersengrootte. De exponent van M Geeft aan dat een lange levensduur een negatieve associatie heeft met lichaamsmassa. De exponent van T geeft aan dat een lange levensduur een negatieve associatie heeft met de snelheid van het metabolisme.

Deze relatie is, hoewel met verschillende exponenten, ook van toepassing op vogels. Deze hebben echter de neiging om meer te leven dan vergelijkbare zoogdieren van lichaamsmassa.

Medisch belang

Dames TMB kan tijdens de zwangerschap verdubbelen. Dit komt door de toename van het zuurstofverbruik veroorzaakt door de groei van de foetus- en baarmoederstructuren, en de grootste ontwikkeling van de circulatie van de moeder en de nierfunctie.

De diagnose van hyperthyreoïdie kan worden bevestigd door de toename van het zuurstofverbruik, dat wil zeggen een hoge TMB. In ongeveer 80% van de gevallen van schildklierhyperactiviteit is de TMB ten minste 15% hoger dan normaal. Een verhoogde TMB kan echter ook worden veroorzaakt door andere ziekten.

Referenties

1. Guyton, a. C., Hall, J. EN. 2001. Verdrag van medische fysiologie. McGraw-Hill Inter-American, Mexico.
2. Hill, r. W., Wyse, g. NAAR., Anderson, m. 2012. Fysiologiedier. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, J. R. B. 2008. Metabole tarieven meten - een handleiding voor wetenschappers. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, m., Orausson, h., Bostrom, k., Janer-Sjöberg, B., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Veranderingen in basale metabolische snelheid tijdens de zwangerschap in relatie tot veranderingen in lichaamsgewicht en samenstelling, cardiale output, insulineachtige groeifactor I en schildklierhoorns en in relatie tot foetus. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678-85.
5. Randall, D., Burggren, w., Frans, K. 1998. Dierfysiologie - mechanismen en aanpassingen. McGraw-Hill Inter-American, Madrid.
6. Solomon, s. J., Kurzer, m. S., Calloway, D. H. 1982. Menstruatiecyclus en basale metabolische snelheid bij vrouwen. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611-616.
7. Willmer, p., Steen, g., Johnston, ik. 2005. Milieufysiologie van dieren. Blackwell, Oxford.