БАЗАЛНИ МЕТАБОЛИЗАМ: ШТА ЈЕ ТО, КАКО СЕ ИЗРАЧУНАВА И РЕЛЕВАНТНИ ПОДАЦИ - БИОЛОГИЈА - 2025

Метаболизам базалних се може дефинисати као скуп хемијских реакција у телу кроз које животиња троши минималну количину енергије потребне за одржавање виталних процеса. Ова количина обично представља 50% или више укупног енергетског буџета животиње.

Базални метаболизам је квантификован стандардизованим мерама утрошка енергије по јединици времена. Најчешће су стандардна брзина метаболизма (ТМС) и базална брзина метаболизма (БМР).

Извор: пикабаи.цом

ТМС се мери у хладнокрвним животињама, попут већине риба, мекушаца, водоземаца и гмизаваца. ТМБ се мери код топлокрвних животиња, попут птица и сисара.

Јединице за мерење брзине метаболизма

ТМС анд БМР обично изражени као О ₂ потрошња (мл) , калорија (ЦАЛ), Килокалорије (кцал), Јоулес (Ј), Килоџули (кЈ) или ватима (В).

Калорија се дефинише као количина топлоте која је потребна за повећање температуре 1 г воде за 1 ° Ц. Једна калорија је једнака 4.186 џула. Џоул је основна мера (СИ, међународни систем) енергије. Ватт, који је једнак 1 јоуле у секунди, је основна (СИ) мјера за пренос енергије и стопе трансформације.

Услови за мерење базалног метаболизма

Да би се осигурало упоређивање вредности добијених различитим студијама, за мерење ТМС-а и БМР-а неопходно је да експерименталне животиње буду у мировању и на гласу. У случају ТМБ-а, те се животиње такође морају налазити у својој термонеутралној зони.

Животиња се разматра у мировању ако је у неактивној фази свог уобичајеног дневног циклуса, без спонтаних покрета и без физичког или психолошког стреса.

Животиња се сматра посном ако не пробавља храну на начин који ствара топлоту.

Сматра се да се животиња налази у својој термонеутралној зони ако се током експеримената задржи у температурном опсегу у којем њена телесна производња остаје непромењена.

Респирометријске методе за мерење тмс и тмб

- Респирометрија запремине или константног притиска. Животиња се чува у затвореној посуди. Промене притиска због потрошње О ₂ од животиње се мери на константној температури помоћу манометра. ЦО _{2 који} производи животиња се хемијски елиминише коришћењем КОХ или аскарита.

Ако се користи Варбург респирометар, промена притиска се мери одржавањем константне запремине посуде. Ако се користи Гилсон респирометар, промена запремине се мери одржавањем константног притиска.

- Анализа гаса. Тренутно постоји велика разноврсност лабораторијских инструмената који омогућавају директну квантификацију О ₂ и ЦО ₂ концентрацијама . Овај инструмент је врло прецизан и омогућава аутоматско одређивање.

Калориметријске методе за мерење тмс и тмб

- Калориметрија бомбе. Потрошња енергије процењује се упоређивањем топлоте произведене сагоревањем узорка неискрене хране са топлином произведеном сагоревањем еквивалентног узорка пробављених остатака (измета и урина) те хране.

- Директна калориметрија. Састоји се од директног мерења топлоте произведене пламеном сагоревања узорка.

- Индиректна калориметрија. Дугачак производњу топлоте поређењем О ₂ потрошњу и ЦО ₂ продукцију . Заснован је на Хесс-овом закону константне количине топлоте, који каже да се у хемијској реакцији ослобађа количина топлоте у зависности само од природе реактаната и производа.

- Градиентна калориметрија. Ако топлотни ток К прође кроз материјал дебљине Г, подручја А и топлотне проводљивости Ц, резултат је температурни градијент који расте са Г и опада са А и Ц. То омогућава израчунавање потрошње енергије.

- Диференцијална калориметрија. Он мери топлотни ток између коморе која садржи експерименталну животињу и суседне празне коморе. Две коморе су топлотно изоловане, осим површине која их спаја, кроз коју размењују топлоту.

Базални метаболизам и величина тела

ТМС и БМР се разликују пропорционално у односу на величину животиња. Та веза је позната као метаболичка ескалација. Концепт се може лако разумети упоређивањем два биљоједива сисара врло различитих величина, попут зеца и слона.

Ако квантификујемо лишће које једу недељу дана, открили бисмо да зец једе много мање него слон. Међутим, маса лишћа коју је први појео била би знатно већа од његове властите тјелесне масе, док би у случају другог била обрнуто.

Ова разлика говори о томе да су, сразмерно њиховој величини, енергетске потребе обе врсте различите. Студија стотина животињских врста показује да је ово посматрање део општег обрасца метаболичке ескалације који се може мерити у смислу ТМС-а и БМР-а.

На пример, просечан БМР (2200 Ј / х) сисара није десет пута, већ само 5,5 пута, већи од просечног БМР (400 Ј / х) сисара. Слично томе, просечан БМР сисара од 400 г (4940 Ј / х) није четири пута, већ је само 2,7 пута већи од просечног БМР сисара од 100 г.

Алометријска једначина метаболичког скалирања

Однос ТМС (или ТМБ), представљен са Т, и телесна маса, представљена с М, може се описати класичном једначином биолошке алометрије, Т = а × М ^б , у којој су а и б константе.

Уклапање у ову једначину математички објашњава зашто ТМС и БМР не варирају пропорционално маси животиња. Примјењујући логаритме на обје стране, једнаџба се може изразити на сљедећи начин

лог (Т) = лог (а) + б × лог (М),

лог (а) и б могу се проценити линеарном регресијском анализом између експерименталних вредности лог (Т) и лог (М) више врста животињске групе. Константни лог (а) је тачка пресека регресијске линије на вертикалној оси. Са своје стране, б, који је нагиб поменуте линије, је алометријска константа.

Утврђено је да просечна алометријска константа многих животињских група има тенденцију близу 0,7. У случају лог (а), што су његове вредности веће, то су веће стопе метаболизма у животињској групи која се анализира.

Базални метаболизам, циркулација и дисање

Недостатак пропорционалности ТМС и БМР у односу на величину узрокује мале животиње имају веће О ₂ потреби по граму телесне масе од великих животиња. На пример, стопа потрошње енергије једног грама китовог ткива много је нижа од оне за један грам хомологног мишјег ткива.

Велики и мали сисари имају срца и плућа сличних величина у односу на своју телесну масу. Из тог разлога, стопе контракције срца и плућа они морају бити много већа од оне бивше ради обављања довољно О ₂ до ткива.

На пример, број откуцаја срца у минути је 40 код слона, 70 код одраслог човека и 580 у миша. Слично томе, људи дишу око 12 пута, а мишеви око 100 пута у минути.

Унутар исте врсте, ови обрасци се такође примећују код појединаца различитих величина. На пример, код одраслих људи мозак је одговоран за око 20% укупних метаболичких издатака, док код деце узраста од 4 до 5 година тај трошак достиже 50%.

Базални метаболизам и дуговечност

Код сисара, величина мозга и тела и базални метаболизам су једначином повезани са дуговечношћу

Л = 5,5 × Ц ^0,54 × М ^-0,34 × Т ^-0,42 ,

Где је Л дуговечност у месецима, Ц је маса мозга у грамима, М је телесна маса у грамима, а Т је БМР у калоријама по граму на сат.

Изглед за Ц указује да дуговечност сисара има позитивну повезаност са величином мозга. Изглед М указује да дуговечност има негативну повезаност са телесном масом. Изглед Т указује да дуговечност има негативну везу са брзином метаболизма.

Овај однос, иако са различитим експонентима, такође је применљив на птице. Међутим, имају тенденцију да живе дуже од сисара сличне телесне масе.

Медицинско интересовање

Женски БМР се може удвостручити током трудноће. То је због повећања потрошње кисеоника изазваног растом плода и матерничних структура, као и већим развојем мајчинске циркулације и бубрежне функције.

Дијагноза хипертиреозе може да се потврди повећаном потрошњом кисеоника, односно високим БМР. У око 80% случајева хиперактивне штитне жлезде, БМР је најмање 15% већи од нормалног. Међутим, висок БМР може бити изазван и другим болестима.

Референце

1. Гуитон, АЦ, Халл, ЈЕ 2001. Трактат о медицинској физиологији. МцГрав-Хилл Интерамерицана, Мексико.
2. Хилл, РВ, Висе, ГА, Андерсон, М. 2012. Анимал Пхисиологи. Синауер Ассоциатес, Сандерланд.
3. Лигхтон, ЈРБ 2008. Мерење брзине метаболизма - приручник за научнике. Окфорд Университи Пресс, Окфорд.
4. Лоф, М., Олауссон, Х., Бостром, К., Јанерот-Сјоберг, Б., Сохлстром, А., Форсум, Е. 2005. Промене базалних метаболичких стопа током трудноће у односу на промене телесне тежине и састава, срчани излаз, инзулински фактор раста И и хормони штитњаче у односу на раст фетуса. Амерички часопис за клиничку исхрану, 81, 678–85.
5. Рандалл, Д., Бурггрен, В., Френцх, К. 1998. Физиологија животиња - механизми и адаптације. МцГрав-Хилл Интерамерицана, Мадрид.
6. Соломон, СЈ, Курзер, МС, Цалловаи, ДХ 1982. Менструални циклус и базална стопа метаболизма код жена. Амерички часопис за клиничку исхрану, 36, 611–616.
7. Виллмер, П., Стоне, Г., Јохнстон, И. 2005. Еколошка физиологија животиња. Блацквелл, Окфорд.