Mikä on perusaineenvaihdunta, kuinka merkityksellinen lasketaan ja tiedot

Hän Perusaineenvaihdunta Se voidaan määritellä organismin kemiallisten reaktioiden runkoksi, jonka kautta eläin kuluttaa vähimmäismäärän energiaa, joka tarvitaan elintärkeiden prosessien ylläpitämiseen. Tämä määrä edustaa tyypillisesti vähintään 50% eläimen kokonaisenergiabudjetista.

Perusaineenvaihdunta kvantifioidaan standardisoiduilla energiamenettelymittauksilla aikayksikköä kohti. Yleisimpiä ovat tavanomainen metabolinen nopeus (TMS) ja perusmetabolinen nopeus (TMB).

Lähde: Pixabay.com

TMS mitataan kylmän veron eläimissä, kuten useimmissa kaloissa, nilviäisissä, sammakkoeläimissä ja matelijoissa. TMB mitataan kuumaveren eläimissä, kuten lintuissa ja nisäkkäissä.

[TOC]

Aineenvaihdunnan mittausyksiköt

TMS ja TMB ilmaistaan ​​yleensä kulutuksena (ML)₂, kalorit (lime), kilocalorit (KCAL), Joules (J), kilojoules (KJ) tai Watts (W).

Kalori määritellään lämpöä, jota tarvitaan 1 g: n veden lämpötilan nostamiseksi 1 ° C: lla. Kalori vastaa 4.186 Joules. Joule on energian perustavanlaatuinen toimenpide (kyllä, kansainvälinen järjestelmä). Watt, joka on yhtä suuri kuin yksi joule sekunnissa, on energianopeuden siirron ja muuntamisen perustavanlaatuinen mitta (SI).

Olosuhteet perustaabolian mittaamiseksi

Eri tutkimuksilla saadut arvot ovat vertailukelpoisia, TMS: n ja TMB: n mittaus vaatii, että kokeelliset eläimet ovat levossa ja paastoamisessa. TMB: n tapauksessa näitä eläimiä vaaditaan myös niiden termoneutra -alueella.

Eläintä pidetään levossa, jos se on normaalin päivittäisen syklin passiivisessa vaiheessa suorittamatta spontaaneja liikkeitä ja ilman fyysistä tai psykologista stressiä.

Eläintä pidetään paastoamisessa, jos se ei kaivaa ruokaa siten, että se tuottaa lämpöä.

Eläin otetaan huomioon sen termoneutra -vyöhykkeellä, jos kokeiden aikana sitä pidetään lämpötilavälillä, jonka sisällä sen kehon lämmöntuotanto pysyy muuttumattomina.

Hengitysmenetelmät TMS: n ja TMB: n mittaamiseksi

- Tilavuus tai vakiopaine. Eläin pidetään suljetussa astiassa. Paine muuttuu tai₂ Eläimellä ne mitataan vakiona lämpötilassa painimittarin avulla. Yhteistyökumppani₂ Eläimen tuottama eliminoi kemiallisesti Koh tai Ascarita.

Jos käytetään Warburg -responstretriä, paineenmuutos mitataan pitämällä säiliön tilavuusvakio. Jos käytetään Gilson -haaru, äänenvoimakkuuden muutos mitataan vakiopaineen ylläpitämiseksi.

Voi palvella sinua: Alfa -lipoiinihappo: toiminto, ominaisuudet, edut, vasta -aineet

- Kaasuanalyysi. Tällä hetkellä on laaja valikoima laboratorioinstrumentteja, jotka sallivat suoraan määrittämisen tai pitoisuudet tai₂ ja yhteistyökumppani₂. Tämä instrumentti on erittäin tarkka ja sallii automatisoidut määritykset.

Lämpömenetelmät TMS: n ja TMB: n mittaamiseksi

- Pumppauskalorimetria. Energiankulutus arvioidaan vertaamalla lämpöä, joka tuotetaan ruuan näytteen palamisnäytteellä, jota ei ole nautittu lämmöllä, joka on tuotettu vastaavan ruuan pilkotuista jäännöksistä (uloste ja virtsa) näytteestä (ulosteet ja virtsa) kyseisen ruoan.

- Suora kalorimetria. Se koostuu suoraan näytteen palamisen liekin tuottaman lämmön mittaamisesta.

- Epäsuora kalorimetria. Mittaa lämmöntuotantoa vertaamalla tai₂ ja CO -tuotanto₂. Se perustuu jatkuvan lämmön summan hess -lakiin, joka osoittaa, että kemiallisessa reaktiossa lämpötilojen ja tuotteiden luonteesta on vapautuva lämpö riippuvainen.

- Kalorimetria. Jos lämpövirta Q - kulkee paksuusmateriaalin läpi G, Alue -Lla ja kalorien johtavuus C, Tuloksena on lämpötilagradientti, joka kasvaa G ja vähenee -Lla ja C. Tämä mahdollistaa energiamenojen laskemisen.

- Erilainen lämpö. Se mittaa lämpövirtausta kammion välillä, joka sisältää kokeellisen eläimen ja käyttämättömän vierekkäisen kammion välillä. Nämä kaksi kammiota on termisesti eristetty paitsi niiden yhdistävällä pinnalla, jolle ne vaihtavat lämpöä.

Perusaineenvaihdunta ja kehon koko

TMS ja TMB vaihtelevat ei -suhteellisia eläinten koosta. Tätä suhdetta kutsutaan aineenvaihdunnan lisääntymiseksi. Konsepti voidaan ymmärtää helposti vertaamalla kahta kasvissyöjä -nisäkkäät, jotka ovat hyvin erikokoisia, kuten kani ja norsu.

Jos kvantifioimme lehdet, joita he syövät viikon ajan, havaitsemme, että kani syö paljon vähemmän kuin norsu. Ensimmäisen syömän lehtineen massa olisi kuitenkin paljon suurempi kuin sen oma kehon massa, kun taas toisen tapauksessa se olisi päinvastoin.

Tämä ero osoittaa, että suhteessa sen kokoon, molempien lajien energiatarpeet ovat erilaisia. Satojen eläinlajien tutkimus osoittaa, että tämä erityinen havainto on osa kvantitatiivisen aineenvaihdunnan lisääntymisen yleistä mallia TMS: n ja TMB: n suhteen.

Esimerkiksi 100 g: n nisäkkäiden keskimääräinen TMB (2200 J/h) ei ole kymmenen kertaa, vaan vain 5.5 kertaa suurempi kuin keskimääräinen TMB (400 J/h) 10 g: n nisäkkäitä. Samoin 400 g: n nisäkkäiden keskimääräinen TMB (4940 j/h) ei ole neljä kertaa, mutta vain 2.7 kertaa, suurempi kuin keskimäärin 100 g nisäkkäiden TMB.

Voi palvella sinua: fysiologian haarat

Alometrinen metabolisen lisääntymisen yhtälö

TMS (tai TMB) -suhde, jota edustaa T, ja kehon massa, jota edustaa M, eläimen voidaan kuvata biologisen allometrian klassisella yhtälöllä, T = -lla × M^{b -}, jossa -lla ja b - Ne ovat vakioita.

Tämän yhtälön mukauttaminen selittää matemaattisesti, miksi TMS ja TMB: t eivät vaihtele suhteessa eläinten massaan. Soveltamalla logaritmeja molemmille puolille, yhtälö voidaan ilmaista seuraavasti

Hirsi(T) = loki (-lla-A + b - × loki (M-A,

Hirsi(-lla) ja b - Ne voidaan arvioida lineaarisella regressioanalyysillä kokeellisten log -arvojen välillä (T) ja loki (M) eläinryhmän useista lajeista. Vakioloki (-lla) on pystysuoran akselin regressioviivan leikkauspiste. Omalta osaltaan, b -, mikä on tämän linjan kaltevuus, on alometrinen vakio.

On havaittu, että monien eläinryhmien keskimääräinen alometrinen vakio on yleensä lähellä 0,7. Lokin tapauksessa (-lla), Mitä korkeammat sen arvot, sitä suuremmat analyysin eläinryhmän metaboliset nopeudet.

Perusaineenvaihdunta, kierto ja hengitys

TMS: n ja TMB: n suhteellisuuden puuttuminen koon suhteen aiheuttaa pienille eläimille suurempia tarpeita tai₂ Gramman kehon massalla, että suuret eläimet. Esimerkiksi valaskudoksen gramman energiankulutusaste on paljon alhaisempi kuin hiiren homologisen kudoksen gramma.

Suurten ja pienten nisäkkäiden sydän ja keuhkot ovat samankaltaisia ​​suhteessa heidän kehon massaan. Siksi sydämen ja sekuntien keuhkojen supistumisasteen on oltava paljon suurempi kuin entisen, jotta voitaisiin kantaa tarpeeksi tai₂ Kudoksiin.

Esimerkiksi sydämen sykkeen lukumäärä minuutissa on 40 elefantissa, 70 aikuisessa ihmisessä ja 580 hiiressä. Samoin ihmiset hengittävät noin 12 kertaa ja hiiriä noin 100 kertaa minuutissa.

Samassa lajissa näitä malleja havaitaan myös erikokoisten yksilöiden keskuudessa. Esimerkiksi aikuisilla ihmisillä aivot ovat vastuussa noin 20%: sta kaikista aineenvaihduntakustannuksista, kun taas 4–5 vuotta lapsilla tämä kulu saavuttaa 50%.

Se voi palvella sinua: ribzyymejä

Perusaineenvaihdunta ja pitkäikäisyys

Nisäkkäissä kehon koot sekä aivojen ja perusaineenvaihdunta liittyvät yhtälön pitkäikäisyyteen

Lens = 5,5 × C^0,54 × M^-0,34 × T^-0,42,

Missä Lens Se on pitkäikäisyys kuukausina, C Se on aivojen massa grammina, M Se on gramman kehon massa ja T Se on TMB kaloreita grammaa kohti tunnissa.

Eksponentti C Osoittaa, että nisäkkäiden pitkäikäisyydellä on positiivinen yhteys aivojen koon kanssa. Eksponentti M Osoittaa, että pitkäikäisyydellä on negatiivinen yhteys kehon massaan. Eksponentti T osoittaa, että pitkäikäisyydellä on negatiivinen yhteys aineenvaihdunnan nopeuteen.

Tätä suhdetta, vaikkakin erilaisten eksponenttien kanssa, sovelletaan myös lintuihin. Näillä on kuitenkin taipumus elää enemmän kuin samanlaisia ​​kehon massa -nisäkkäitä.

Lääketieteellinen etu

Naisten TMB voi kaksinkertaistua raskauden aikana. Tämä johtuu sikiön ja kohdun rakenteiden kasvun aiheuttamasta hapenkulutuksesta sekä äidin verenkierron ja munuaisten toiminnan suurimmasta kehityksestä.

Hypertyreoosi diagnoosi voidaan vahvistaa hapenkulutuksen lisääntymisellä, ts. Korkea TMB. Noin 80% kilpirauhasen hyperaktiivisuuden tapauksista TMB on vähintään 15% normaalia korkeampi. Kohonnut TMB voi kuitenkin johtua myös muista sairauksista.

Viitteet

1. Guyton, a. C., Hall, j. JA. 2001. Lääketieteellisen fysiologian sopimus. McGraw-Hill-Amerikanvälinen, Meksiko.
2. Mäki, r. W -., Wyse, g. -Lla., Anderson, m. 2012. Fysiologinen eläin. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, J. R -. B -. 2008. Metabolisten hintojen mittaaminen - tutkijoille käsikirja. Oxford University Press, Oxford.
4. LOf, m., Olausson, H., Bostrom, k., Janer-Sjöberg, b., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Perusmetabolisen nopeuden muutokset raskauden aikana suhteessa kehon painon ja koostumuksen, sydämen tuotannon, insuliinimaisten kasvutekijän I ja kilpirauhasen sarvien suhteen ja suhteessa sikiöön. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678-85.
5. Randall, D., Burggren, w., Ranskalainen, k. 1998. Eläinfysiologia - mekanismit ja mukautukset. McGraw-Hill-Amerikanvälinen, Madrid.
6. Salomon, S. J -., Kurzer, M. S., Calloway, D. H. 1982. Kuukautisykli ja perusmetabolinen nopeus naisilla. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611-616.
7. Willmer, P., Kivi, g., Johnston, minä. 2005. Eläinten ympäristöfysiologia. Blackwell, Oxford.