Was ist der basale Stoffwechsel, wie relevant berechnet wird und Daten

Er Grundumsatz Es kann als der Körper chemischer Reaktionen des Organismus definiert werden. Dieser Betrag entspricht typischerweise 50% oder mehr des gesamten Energiebudgets eines Tieres.

Der Basalstoffwechsel wird durch standardisierte Messungen des Energieverbrauchs pro Zeiteinheit quantifiziert. Am häufigsten sind die Standard -Stoffwechselrate (TMS) und die basale Stoffwechselrate (TMB).

Quelle: Pixabay.com

TMS wird bei kaltblütigen Tieren wie den meisten Fischen, Mollusken, Amphibien und Reptilien gemessen. TMB wird bei heißen Bluttieren wie Vögeln und Säugetieren gemessen.

[TOC]

Messeinheiten der Stoffwechselraten

TMS und TMB werden normalerweise als Verbrauch (ML) ausgedrückt₂, Kalorien (Limette), Kilokalorien (Kcal), Joule (J), Kilojoule (KJ) oder Watts (W).

Eine Kalorie ist definiert als die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur von 1 g Wasser um 1 ° C zu erhöhen. Eine Kalorie entspricht 4.186 Joule. Die Joule ist die grundlegende Maßnahme (ja, internationales System) von Energie. Das Watt, das 1 Joule pro Sekunde entspricht, ist die grundlegende Maßnahme (SI) der Übertragung und Transformation von Energieraten.

Bedingungen zur Messung des Basalstoffwechsels

Um sicherzustellen, dass die Werte, die durch verschiedene Studien erhalten wurden. Im Fall des TMB sind diese Tiere auch in ihrer Thermoneutra -Zone erforderlich.

Ein Tier wird in Ruhe berücksichtigt, wenn es in der inaktiven Phase seines normalen täglichen Zyklus, ohne spontane Bewegungen und ohne physischen oder psychischen Stress befindet.

Ein Tier wird als Fasten angesehen, wenn es Nahrung nicht so graben, dass es Wärme erzeugt.

Ein Tier wird in seiner Thermoneutra -Zone berücksichtigt, wenn es während der Experimente im Temperaturintervall gehalten wird, in dem seine Körperwärmeerzeugung unveränderlich bleibt.

Eine Atemmethode zur Messung von TMS und TMB

- Volumen oder konstantem Druck, der respektiert. Das Tier wird in einem versiegelten Behälter gehalten. Der Druck ändert sich aufgrund des Verbrauchs von oder₂ Durch das Tier werden sie mit konstanter Temperatur mittels eines Gesprächsmessers gemessen. Die co₂ vom Tier erzeugt wird chemisch durch Koh oder Ascarita eliminiert.

Wenn ein Warburg -Respiometer verwendet wird, wird die Druckänderung gemessen, indem das Behältervolumen konstant bleibt. Wenn ein Gilson -Breatometer verwendet wird, wird die Volumenänderung gemessen, wobei der konstante Druck beibehalten wird.

Kann Ihnen dienen: Alpha -Liponsäure: Funktion, Eigenschaften, Vorteile, Kontraindikationen

- Gasanalyse. Derzeit gibt es eine Vielzahl von Laborinstrumenten, die es ermöglichen, die Konzentrationen von oder direkt zu quantifizieren₂ und co₂. Dieses Instrumental ist sehr präzise und ermöglicht automatisierte Bestimmungen.

Wärmeverfahren zum Messen von TMS und TMB

- Pumpkalorimetrie. Der Energieverbrauch wird geschätzt, indem die Wärme verglichen wird, die durch Verbrennung einer Lebensmittelprobe erzeugt wird, die nicht mit der Wärme durch die Verbrennung einer äquivalenten Probe verdauter Überreste (Kot und Urin) dieser Nahrung erzeugt wird.

- Direkte Kalorimetrie. Es besteht aus der direkten Messung der Wärme, die durch die Verbrennung der Probe erzeugt wird.

- Indirekte Kalorimetrie. Misst die Wärmeerzeugung durch Vergleich des Verbrauchs von OR₂ und Co -Produktion₂. Es basiert auf dem Hessgesetz der konstanten Wärmesumme, das feststellt.

- Gradientenkalorimetrie. Wenn ein Wärmefluss Q fließt durch ein Dickmaterial G, Ein Gebiet ZU und eine Kalorienleitfähigkeit C, Das Ergebnis ist ein Temperaturgradient, der mit zunehmender Erhöhung mit G und nimmt mit ZU Und C. Dies ermöglicht die Berechnung des Energieverbrauchs.

- Differentialwärme. Es misst den Wärmefluss zwischen einer Kammer, die das experimentelle Tier und eine nicht besetzte angrenzende Kammer enthält. Die beiden Kammern sind thermisch isoliert, außer auf der Oberfläche, die sie vereint, für die sie Wärme austauschen.

Basalstoffwechsel und Körpergröße

TMS und TMB variieren nicht proportional zur Größe von Tieren. Diese Beziehung ist als metabolische Eskalation bekannt. Das Konzept kann leicht verstanden werden, indem zwei pflanzenfressende Säugetiere mit sehr unterschiedlichen Größen wie Kaninchen und Elefant verglichen werden.

Wenn wir das Laub quantifizieren, das sie für eine Woche essen, würden wir feststellen, dass das Kaninchen viel weniger isst als der Elefant. Die Masse des von der ersten gegessenen Laubs wäre jedoch viel größer als ihre eigene Körpermasse, während es im Fall des zweiten Umgangs umgekehrt wäre.

Diese Ungleichheit zeigt an, dass der Energiebedarf beider Arten proportional zu ihrer Größe unterschiedlich ist. Die Untersuchung von Hunderten von Tierarten zeigt, dass diese besondere Beobachtung Teil eines allgemeinen Musters der quantifizierbaren Stoffwechselkalation in Bezug auf TMS und TMB ist.

Zum Beispiel beträgt der durchschnittliche TMB (2200 J/h) von 100 g Säugetieren nicht zehnmal, sondern nur 5.5 mal, größer als der durchschnittliche TMB (400 J/h) von 10 g Säugetieren. In ähnlicher Weise beträgt der durchschnittliche TMB von 400 g Säugetieren (4940 J/h) nicht viermal, sondern nur 2.7 Mal, größer als der durchschnittliche TMB von 100 g Säugetieren.

Kann Ihnen dienen: Zweige der Physiologie

Alometrische Gleichung der Stoffwechselkalation

Die TMS- (oder TMB) -Beziehung, dargestellt durch T, und Körpermasse, dargestellt durch durch M, eines Tieres kann durch die klassische Gleichung der biologischen Allometrie beschrieben werden, T = Zu × M^B, in welchem Zu Und B Sie sind konstant.

Die Anpassung dieser Gleichung erklärt mathematisch, warum TMS und TMBs nicht proportional zur Masse der Tiere variieren. Wenn Sie Logarithmen auf beiden Seiten anwenden, kann die Gleichung wie folgt ausgedrückt werden

Protokoll(T) = log (log (Zu) + B × log (log ()M),

Protokoll(Zu) Und B Sie können durch eine lineare Regressionsanalyse zwischen experimentellen Protokollwerten geschätzt werden (T) und Protokoll (M) von mehreren Arten einer Tiergruppe. Das konstante Protokoll (Zu) ist der Schnittpunkt der Regressionslinie auf der vertikalen Achse. Für seinen Teil, B, Das ist die Steigung dieser Linie, die alometrische Konstante ist.

Es wurde festgestellt. Im Fall von Protokoll (Zu), Je höher seine Werte, desto höher die Stoffwechselraten des Tiergruppenobjekts der Analyse.

Basalstoffwechsel, Zirkulation und Atmung

Die mangelnde Verhältnismäßigkeit der TMS und des TMB in Bezug auf die Größe führt dazu, dass kleine Tiere einen größeren Bedarf an oder haben₂ Durch Gramm Körpermasse diese großen Tiere. Zum Beispiel ist die Energieverbrauchsrate eines Gramm Walgewebe.

Große und kleine Säugetiere haben Herz und Lungen ähnlicher Größen in Bezug auf ihre Körpermasse. Daher müssen die Kontraktionsraten des Herzens und der Lungen der Sekunden viel größer sein als die des ersteren, um genug tragen zu können oder₂ Zu den Geweben.

Zum Beispiel beträgt die Anzahl der Herzschlag pro Minute 40 in Elefant, 70 bei einem erwachsenen Menschen und 580 in einer Maus. Ebenso atmen Menschen etwa 12 Mal und Mäuse etwa 100 Mal pro Minute.

Innerhalb derselben Art werden diese Muster auch bei Individuen unterschiedlicher Größen beobachtet. Zum Beispiel ist das Gehirn beim erwachsenen Menschen für ungefähr 20% des gesamten Stoffwechselaufwands verantwortlich, während bei Kindern 4 bis 5 Jahre 50% erreicht werden.

Es kann Ihnen dienen: Ribzyme

Basalstoffwechsel und Langlebigkeit

Bei Säugetieren hängen Körpergrößen sowie Gehirn- und Basalstoffwechsel mit der Langlebigkeit durch Gleichung zusammen

L = 5,5 × C^0,54 × M^-0,34 × T^-0,42,

Wo L Es ist seit Monaten Langlebigkeit, C Es ist die Masse des Gehirns in Gramm, M Es ist die Körpermasse in Gramm und T Es ist das TMB in Kalorien pro Gramm pro Stunde.

Der Exponent von C Zeigt an, dass die Langlebigkeit von Säugetieren einen positiven Zusammenhang mit der Gehirngröße hat. Der Exponent von M Zeigt an, dass die Langlebigkeit einen negativen Zusammenhang mit der Körpermasse hat. Der Exponent von T zeigt an, dass die Langlebigkeit einen negativen Zusammenhang mit der Geschwindigkeit des Stoffwechsels hat.

Diese Beziehung ist zwar mit unterschiedlichen Exponenten, ist aber auch für Vögel anwendbar. Diese leben jedoch dazu, mehr als ähnliche Körpermassensäugnen zu leben.

Medizinisches Interesse

Die TMB von Frauen kann sich während der Schwangerschaft verdoppeln. Dies ist auf den Anstieg des Sauerstoffverbrauchs zurückzuführen.

Die Diagnose von Hyperthyreose kann durch den Anstieg des Sauerstoffverbrauchs bestätigt werden, dh ein hoher TMB. In etwa 80% der Fälle von Schilddrüsenhyperaktivität ist der TMB mindestens 15% höher als normal. Ein erhöhter TMB kann jedoch auch durch andere Krankheiten verursacht werden.

Verweise

1. Guyton, a. C., Hall, j. UND. 2001. Vertrag der medizinischen Physiologie. McGraw-Hill Inter-American, Mexiko.
2. Hill, r. W., Wyse, g. ZU., Anderson, m. 2012. Physiologie Tier. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, j. R. B. 2008. Messung der Stoffwechselraten - Ein Handbuch für Wissenschaftler. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, m., OlausSon, h., Bostrom, k., Janer-Sjöberg, geb., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Veränderungen der basalen Stoffwechselrate während der Schwangerschaft in Bezug auf Veränderungen des Körpergewichts und der Zusammensetzung, des Herzzeitvorteils, des Insulin -ähnlichen Wachstumsfaktors I und der Schilddrüsenhörner und in Bezug auf Fetal. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678-85.
5. Randall, d., Burggren, w., Französisch, k. 1998. Tierphysiologie - Mechanismen und Anpassungen. McGraw-Hill Interamerikaner, Madrid.
6. Solomon, s. J., Kurzer, m. S., Calloway, d. H. 1982. Menstruationszyklus und basale Stoffwechselrate bei Frauen. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611-616.
7. Willmer, p., Stein, g., Johnston, ich. 2005. Umweltphysiologie von Tieren. Blackwell, Oxford.