metabolismul bazal Poate fi definit ca ansamblul reacțiilor chimice din organism prin care un animal cheltuie cantitatea minimă de energie necesară pentru a-și menține procesele vitale. Această cantitate reprezintă de obicei 50% sau mai mult din bugetul total de energie al unui animal..
Metabolismul bazal este cuantificat prin măsuri standardizate ale cheltuielilor de energie pe unitate de timp. Cele mai frecvente sunt rata metabolică standard (MSR) și rata metabolică bazală (BMR)..
TMS se măsoară la animalele cu sânge rece, cum ar fi majoritatea peștilor, moluștelor, amfibienilor și reptilelor. BMR se măsoară la animalele cu sânge cald, precum păsările și mamiferele..
Indice articol
TMS și BMR sunt de obicei exprimate ca consum (ml) de ODouă, calorii (cal), kilocalorii (kcal), jouli (J), kilojoule (kJ) sau wați (W).
O calorie este definită ca cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura de 1 g de apă cu 1 ° C. O calorie este de 4.186 jouli. Joule-ul este măsura fundamentală (SI, sistemul internațional) al energiei. Wattul, care este egal cu 1 joule pe secundă, este măsura fundamentală (SI) a transferului de energie și a ratelor de transformare.
Pentru a se asigura că valorile obținute prin diferite studii sunt comparabile, măsurarea TMS și BMR necesită ca animalele experimentale să fie în repaus și în repaus alimentar. În cazul TMB, aceste animale trebuie, de asemenea, să se afle în zona lor termoneutrală.
Un animal este considerat odihnit dacă se află în faza inactivă a ciclului său zilnic normal, fără mișcări spontane și fără stres fizic sau psihologic.
Un animal este considerat post dacă nu digeră alimentele într-un mod care generează căldură.
Un animal este considerat a fi în zona sa termoneutrală dacă, în timpul experimentelor, este menținut în intervalul de temperatură în care producția sa de căldură corporală rămâne neschimbată..
- Respirometrie de volum sau presiune constantă. Animalul este ținut într-un recipient sigilat. Modificări de presiune datorate consumului de ODouă de animal sunt măsurate la temperatură constantă cu ajutorul unui manometru. CODouă produs de animal este eliminat chimic de KOH sau ascarit.
Dacă se utilizează un respirometru Warburg, schimbarea presiunii se măsoară prin menținerea constantă a volumului containerului. Dacă se folosește un respirometru Gilson, modificarea volumului se măsoară prin menținerea presiunii constante..
- Analiza gazelor. În prezent există o mare varietate de instrumente de laborator care permit cuantificarea directă a concentrațiilor de O.Două și CODouă. Acest instrument este foarte precis și permite determinări automate.
- Calorimetria bombei. Consumul de energie este estimat prin compararea căldurii produse prin arderea unui eșantion de alimente nemâncate cu căldura produsă prin arderea unui eșantion echivalent de resturi digerate (fecale și urină) ale respectivului aliment..
- Calorimetrie directă. Acesta constă în măsurarea directă a căldurii produse de flacăra de ardere a probei.
- Calorimetrie indirectă. Măsurează producția de căldură prin compararea consumului de ODouă și producția de CODouă. Se bazează pe legea lui Hess a însumării constante a căldurii, care afirmă că într-o reacție chimică se eliberează o cantitate de căldură în funcție doar de natura reactanților și a produselor..
- Grad de calorimetrie. Dacă un flux de căldură Î trece printr-un material de grosime G, O zonă LA și o conductivitate termică C, rezultatul este un gradient de temperatură care crește odată cu G și scade odată cu LA Da C. Acest lucru face posibilă calcularea cheltuielilor de energie.
- Calorimetrie diferențială. Măsoară fluxul de căldură dintre o cameră care conține animalul experimental și o cameră adiacentă neocupată. Cele două camere sunt izolate termic, cu excepția suprafeței care le unește, prin care fac schimb de căldură..
TMS și BMR variază disproporționat cu dimensiunea animalelor. Această relație este cunoscută sub numele de escaladare metabolică. Conceptul poate fi ușor de înțeles prin compararea a două mamifere erbivore de dimensiuni foarte diferite, cum ar fi iepurele și elefantul..
Dacă cuantificăm frunzele pe care le mănâncă timp de o săptămână, am descoperi că iepurele mănâncă mult mai puțin decât elefantul. Cu toate acestea, masa frunzelor mâncate de primul ar fi mult mai mare decât propria sa masă corporală, în timp ce în cazul celui de-al doilea ar fi invers..
Această disparitate indică faptul că, proporțional cu mărimea lor, nevoile de energie ale ambelor specii sunt diferite. Studiul a sute de specii de animale arată că această observație specială face parte dintr-un model general de escaladare metabolică cuantificabil în termeni de TMS și BMR..
De exemplu, BMR mediu (2200 J / h) la 100 g mamifere nu este de zece ori, ci doar de 5,5 ori, mai mare decât BMR mediu (400 J / h) al mamiferelor 10 g. În mod similar, BMR-ul mediu al mamiferelor de 400 g (4940 J / h) nu este de patru ori, ci doar de 2,7 ori, mai mare decât BMR-ul mediu al mamiferelor de 100 g.
Relația TMS (sau TMB), reprezentată de T, și masa corporală, reprezentată de M, unui animal poate fi descris prin ecuația clasică a alometriei biologice, T = la × Mb, in care la Da b sunt constante.
Adaptarea la această ecuație explică matematic de ce TMS și BMR nu variază proporțional cu masa animalelor. Aplicând logaritmi pe ambele părți, ecuația poate fi exprimată după cum urmează
Buturuga(T) = jurnal (la) + b × jurnal (M),
Buturuga(la) Da b poate fi estimată prin analiza de regresie liniară între valorile experimentale ale logului (T) și log (M) a mai multor specii ale unui grup de animale. Jurnalul constant (la) este punctul de tăiere al liniei de regresie pe axa verticală. La rândul său, b, care este panta liniei menționate, este constanta alometrică.
S-a constatat că media alometrică constantă a multor grupuri de animale tinde să fie aproape de 0,7. În cazul jurnalului (la), cu cât valorile lor sunt mai mari, cu atât ratele metabolice ale grupului de animale analizate sunt mai mari.
Lipsa de proporționalitate a TMS și a BMR în ceea ce privește dimensiunea determină ca animalele mici să aibă nevoi mai mari de ODouă pe gram de masă corporală decât animalele mari. De exemplu, rata de consum a energiei unui gram de țesut de balenă este mult mai mică decât cea a unui gram de țesut omolog de șoarece..
Mamiferele mari și mici au inimi și plămâni de dimensiuni similare în raport cu masa lor corporală. Prin urmare, ratele de contracție ale inimii și plămânilor din ultimii trebuie să fie mult mai mari decât cele ale primilor pentru a transporta suficient ODouă la țesuturi.
De exemplu, numărul bătăilor inimii pe minut este de 40 la un elefant, 70 la un om adult și 580 la un șoarece. În mod similar, oamenii respiră de aproximativ 12 ori și șoarecii de aproximativ 100 de ori pe minut..
În cadrul aceleiași specii, aceste modele sunt observate și între indivizi de dimensiuni diferite. De exemplu, la omul adult, creierul este responsabil pentru aproximativ 20% din cheltuielile metabolice totale, în timp ce la copiii cu vârsta cuprinsă între 4 și 5 ani, această cheltuială ajunge la 50%..
La mamifere, dimensiunea creierului și a corpului și metabolismul bazal sunt legate de longevitate prin ecuație
L = 5,5 × C0,54 × M-0,34 × T-0,42,
Unde L este longevitate în luni, C este masa creierului în grame, M este masa corporală în grame și T este BMR în calorii pe gram pe oră.
Exponentul lui C indică faptul că longevitatea mamiferelor are o asociere pozitivă cu dimensiunea creierului. Exponentul lui M indică faptul că longevitatea are o asociere negativă cu masa corporală. Exponentul lui T indică faptul că longevitatea are o asociere negativă cu viteza metabolismului.
Această relație, deși are exponenți diferiți, este aplicabilă și păsărilor. Cu toate acestea, tind să trăiască mai mult decât mamiferele cu masă corporală similară..
BMR pentru femei se poate dubla în timpul sarcinii. Acest lucru se datorează creșterii consumului de oxigen cauzată de creșterea structurilor fătului și uterului și de dezvoltarea mai mare a circulației materne și a funcției renale..
Diagnosticul de hipertiroidism poate fi confirmat de un consum crescut de oxigen, adică un BMR crescut. În aproximativ 80% din cazurile de tiroidă hiperactivă, BMR este cu cel puțin 15% mai mare decât în mod normal. Cu toate acestea, un BMR ridicat poate fi cauzat și de alte boli.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.