BASAL METABOLISMO: KUNG ANO ITO, KUNG PAANO ITO KINAKALKULA AT MAY-KATUTURANG DATA - BIOLOGY - 2026

Ang pangunahing metabolismo ay maaaring tukuyin bilang hanay ng mga reaksyong kemikal sa katawan kung saan ginugugol ng isang hayop ang minimum na halaga ng enerhiya na kinakailangan upang mapanatili ang mahahalagang proseso. Ang halagang ito ay karaniwang kumakatawan sa 50% o higit pa sa kabuuang badyet ng enerhiya ng isang hayop.

Ang basal metabolismo ay nasusukat sa pamamagitan ng pamantayang mga hakbang ng paggasta ng enerhiya bawat yunit ng oras. Ang pinakakaraniwan ay ang karaniwang metabolic rate (TMS) at ang basal metabolic rate (BMR).

Pinagmulan: pixabay.com

Sinusukat ang TMS sa mga hayop na may malamig na dugo, tulad ng karamihan sa mga isda, mollusks, amphibian, at reptilya. Sinusukat ang TMB sa mga hayop na may mainit na dugo, tulad ng mga ibon at mammal.

Mga yunit ng pagsukat ng mga rate ng metabolic

Karaniwang ipinahayag ang TMS at BMR bilang pagkonsumo ng O ₂ (ml) , calories (cal), kilocalories (kcal), joules (J), kilojoules (kJ), o watts (W).

Ang isang calorie ay tinukoy bilang ang dami ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng 1 g ng tubig sa pamamagitan ng 1 ° C. Ang isang calorie ay katumbas ng 4,186 joule. Ang joule ay ang pangunahing sukatan (SI, International System) ng enerhiya. Ang watt, na katumbas ng 1 joule bawat segundo, ang pangunahing (SI) na sukatan ng mga paglipat ng enerhiya at mga rate ng pagbabago.

Mga kondisyon para sa pagsukat ng basal metabolismo

Upang matiyak na ang mga halaga na nakuha ng iba't ibang mga pag-aaral ay maihahambing, ang pagsukat ng TMS at BMR ay nangangailangan na ang mga eksperimentong hayop ay nasa pamamahinga at pag-aayuno. Sa kaso ng TMB, ang mga hayop na ito ay kinakailangan din na nasa kanilang thermone neutral zone.

Ang isang hayop ay isinasaalang-alang sa pamamahinga kung ito ay nasa hindi aktibo na yugto ng normal na pang-araw-araw na ikot nito, nang walang kusang paggalaw, at walang pisikal o sikolohikal na stress.

Ang isang hayop ay itinuturing na pag-aayuno kung hindi ito paghuhukay ng pagkain sa paraang bumubuo ng init.

Ang isang hayop ay itinuturing na nasa thermone neutral zone kung, sa panahon ng mga eksperimento, pinananatili ito sa loob ng saklaw ng temperatura sa loob kung saan ang pagbabago ng init ng katawan nito ay nananatiling hindi nagbabago.

Mga pamamaraan ng Respirometric upang masukat ang tms at tmb

- Dami o palagiang respirometry ng presyon. Ang hayop ay itinatago sa isang selyadong lalagyan. Ang presyon ay nagbabago dahil sa pagkonsumo ng O ₂ ng hayop ay sinusukat sa palaging temperatura sa pamamagitan ng isang manometro. Ang CO ₂ nagawa sa pamamagitan ng ang mga hayop ay chemically inalis gamit KOH o ascarite.

Kung ang isang respirometer ng Warburg ay ginagamit, ang pagbabago ng presyon ay sinusukat sa pamamagitan ng pagpapanatiling pare-pareho ang dami ng lalagyan. Kung ang isang Gilson respirometer ay ginagamit, ang pagbabago sa dami ay sinusukat sa pamamagitan ng pagpapanatiling pare-pareho ang presyon.

- Pagsusuri ng gas. Sa kasalukuyan mayroong isang mahusay na iba't-ibang mga instrumento sa laboratoryo na nagbibigay-daan sa direktang pag-dami ng mga konsentrasyon ng O ₂ at CO ₂ . Ang instrumento na ito ay napaka-tumpak at nagbibigay-daan sa awtomatikong pagtukoy.

Mga pamamaraan ng Calorimetric para sa pagsukat ng tms at tmb

- Mga calorimetry ng bomba. Tinatantya ang pagkonsumo ng enerhiya sa pamamagitan ng paghahambing ng init na ginawa ng pagkasunog ng isang sample ng hindi pinagsama na pagkain sa init na ginawa ng pagkasunog ng isang katumbas na sample ng hinukay na labi (feces at ihi) ng pagkain na iyon.

- Direktang calorimetry. Binubuo ito ng direktang pagsukat ng init na ginawa ng apoy ng pagkasunog ng sample.

- Hindi direktang calorimetry. Sinusukat nito ang paggawa ng init sa pamamagitan ng paghahambing ng pagkonsumo ng O ₂ at paggawa ng CO ₂ . Ito ay batay sa batas ng Hess ng patuloy na kabuuan ng init, na nagsasaad na sa isang reaksyong kemikal ang isang halaga ng init ay pinakawalan depende lamang sa likas na katangian ng mga reaksyon at produkto.

- Gradient calorimetry. Kung ang isang heat flux Q ay dumadaan sa isang materyal na kapal G, lugar A, at heat conductivity C, ang resulta ay isang gradient ng temperatura na tumataas sa G at bumababa sa A at C. Ginagawa nitong posible upang makalkula ang paggasta ng enerhiya.

- Pagkakaiba-iba calorimetry. Sinusukat nito ang flux ng init sa pagitan ng isang silid na naglalaman ng eksperimentong hayop at isang katabing walang kamuwang na silid. Ang dalawang kamara ay thermally insulated maliban sa ibabaw na sumali sa kanila, kung saan ipinapalit ang init.

Basal metabolismo at laki ng katawan

Ang TMS at BMR ay nag-iiba-iba nang hindi nagkakaproblema sa laki ng mga hayop. Ang relasyon na ito ay kilala bilang metabolic escalation. Ang konsepto ay madaling maunawaan sa pamamagitan ng paghahambing ng dalawang mga malalaking hayop na may kamag-anak na iba't ibang laki, tulad ng mga kuneho at ang elepante.

Kung kinakalkula namin ang mga dahon na kanilang kinakain sa loob ng isang linggo, makikita namin na ang kuneho ay kumakain ng mas kaunti kaysa sa elepante. Gayunpaman, ang masa ng mga dahon na kinakain ng una ay mas malaki kaysa sa sarili nitong mass ng katawan, habang sa kaso ng pangalawang ito ay magiging iba pang paraan sa paligid.

Ang pagkakaiba-iba na ito ay nagpapahiwatig na, proporsyonal sa kanilang sukat, ang mga pangangailangan ng enerhiya ng parehong mga species ay naiiba. Ang pag-aaral ng daan-daang mga species ng hayop ay nagpapakita na ang partikular na pagmamasid na ito ay bahagi ng isang pangkalahatang pattern ng metabolic escalation quantifiable sa mga tuntunin ng TMS at BMR.

Halimbawa, ang average na BMR (2200 J / h) ng 100 g mammal ay hindi sampung beses, ngunit 5,5 beses lamang, mas malaki kaysa sa average na BMR (400 J / h) ng 10 g mammal. Katulad nito, ang average na mammalian BMR na 400 g (4940 J / h) ay hindi apat na beses, ngunit 2.7 beses lamang, mas malaki kaysa sa average na mammalian BMR na 100 g.

Allometric equation ng metabolic scaling

Ang ugnayan ng TMS (o TMB), na kinatawan ng T, at ang katawan ng katawan, na kinakatawan ng M, ng isang hayop ay maaaring inilarawan sa pamamagitan ng klasikal na equation ng biological allometry, T = a × M ^b , kung saan ang isang at b ay mga constant.

Ang akma sa ekwasyong ito ay nagpapaliwanag sa matematika kung bakit ang TMS at ang BMR ay hindi nag-iiba-iba sa proporsyonal sa masa ng mga hayop. Ang paglalapat ng mga logarithms sa magkabilang panig, ang equation ay maaaring maipahayag bilang mga sumusunod

log (T) = log (a) + b × log (M),

ang log (a) at b ay maaaring matantya sa pamamagitan ng pag-aaral ng linear regression sa pagitan ng mga eksperimentong halaga ng log (T) at log (M) ng maraming mga species ng isang pangkat ng hayop. Ang palagiang log (a) ay ang cut-off point ng linya ng regression sa vertical axis. Para sa bahagi nito, ang b, na kung saan ay ang slope ng sinabi na linya, ay ang allometric na pare-pareho.

Napag-alaman na ang average na allometric na pare-pareho ng maraming mga pangkat ng hayop ay may posibilidad na malapit sa 0.7. Sa kaso ng log (a), mas mataas ang mga halaga nito, mas mataas ang mga rate ng metabolic ng pangkat ng hayop sa ilalim ng pagsusuri.

Basal metabolismo, sirkulasyon at paghinga

Ang kakulangan ng proporsyonalidad ng TMS at BMR na may paggalang sa laki sanhi na ang maliit na hayop ay may mas mataas na O _{2 na} kailangan bawat gramo ng katawan kaysa sa malalaking hayop. Halimbawa, ang rate ng paggasta ng enerhiya ng isang gramo ng whale tissue ay mas mababa kaysa sa isang gramo ng homologous mouse tissue.

Ang mga malalaki at maliliit na mammal ay may mga puso at baga na magkatulad na laki na may kaugnayan sa kanilang katawan ng masa. Sa kadahilanang ito, ang mga rate ng pag-urong ng puso at baga ng huli ay kailangang mas mataas kaysa sa mga dating upang magdala ng sapat na O ₂ sa mga tisyu.

Halimbawa, ang bilang ng mga tibok ng puso bawat minuto ay 40 sa isang elepante, 70 sa isang taong may sapat na gulang, at 580 sa isang mouse. Katulad nito, ang mga tao ay huminga ng halos 12 beses at mga daga ng halos 100 beses bawat minuto.

Sa loob ng parehong species, ang mga pattern na ito ay sinusunod din sa pagitan ng mga indibidwal na may iba't ibang laki. Halimbawa, sa mga taong may sapat na gulang ang utak ay responsable para sa humigit-kumulang 20% ​​ng kabuuang paggasta ng metabolic, habang sa mga bata na may edad na 4 hanggang 5, ang gastos na ito ay umabot sa 50%.

Ang basal metabolismo at kahabaan ng buhay

Sa mga mammal, ang mga sukat ng utak at katawan at basal metabolismo ay nauugnay sa kahabaan ng buhay sa pamamagitan ng equation

L = 5.5 × C ^0.54 × M ^-0.34 × T ^-0.42 ,

Kung saan ang L ay mahabang buhay sa mga buwan, ang C ay masa ng utak sa gramo, ang M ay mass ng katawan sa gramo, at ang T ay BMR sa mga kaloriya bawat gramo bawat oras.

Ang exponent para sa C ay nagpapahiwatig na ang kahabaan ng mammalian ay may positibong kaugnayan na may sukat ng utak. Ang exponent ng M ay nagpapahiwatig na ang kahabaan ng buhay ay may negatibong kaugnayan sa mass ng katawan. Ang exponent ng T ay nagpapahiwatig na ang kahabaan ng buhay ay may negatibong kaugnayan sa bilis ng metabolismo.

Ang relasyon na ito, kahit na may iba't ibang mga exponents, ay naaangkop din sa mga ibon. Gayunpaman, malamang na mabuhay sila nang mas mahaba kaysa sa mga mammal na magkakatulad na mass ng katawan.

Medikal na interes

Ang BMR ng kababaihan ay maaaring doble sa panahon ng pagbubuntis. Ito ay dahil sa pagtaas ng pagkonsumo ng oxygen na sanhi ng paglaki ng mga istruktura ng pangsanggol at may isang ina, at sa pamamagitan ng mas malawak na pag-unlad ng sirkulasyon ng ina at pag-andar ng bato.

Ang diagnosis ng hyperthyroidism ay maaaring kumpirmahin sa pamamagitan ng pagtaas ng pagkonsumo ng oxygen, iyon ay, isang mataas na BMR. Sa halos 80% ng mga kaso ng sobrang aktibo na teroydeo, ang BMR ay hindi bababa sa 15% na mas mataas kaysa sa normal. Gayunpaman, ang isang mataas na BMR ay maaari ring sanhi ng iba pang mga sakit.

Mga Sanggunian

1. Guyton, AC, Hall, JE 2001. Paggamot sa medikal na pisyolohiya. McGraw-Hill Interamericana, Mexico.
2. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Animal Physiology. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, JRB 2008. Pagsukat ng metabolic rate - isang manu-manong para sa mga siyentipiko. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, M., Olausson, H., Bostrom, K., Janerot-Sjöberg, B., Sohlstrom, A., Forsum, E. 2005. Ang mga pagbabago sa basal metabolic rate sa panahon ng pagbubuntis na may kaugnayan sa mga pagbabago sa bigat ng katawan at komposisyon, cardiac output, tulad ng paglaki ng insulin factor, at mga hormone ng teroydeo at may kaugnayan sa paglaki ng pangsanggol. American Journal of Clinical Nutrisyon, 81, 678–85.
5. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Pisyolohiya ng hayop - mga mekanismo at pagbagay. McGraw-Hill Interamericana, Madrid.
6. Solomon, SJ, Kurzer, MS, Calloway, DH 1982. Panregla cycle at basal metabolic rate sa mga kababaihan. American Journal of Clinical Nutrisyon, 36, 611-6616.
7. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Pisyolohiya ng kapaligiran ng mga hayop. Blackwell, Oxford.