Det basal stofskifte Det kan defineres som det sæt kemiske reaktioner i kroppen, gennem hvilket et dyr bruger den mindste mængde energi, der er nødvendig for at opretholde sine vitale processer. Dette beløb repræsenterer typisk 50% eller mere af et dyrs samlede energibudget..
Basal metabolisme kvantificeres ved hjælp af standardiserede målinger af energiforbrug pr. Tidsenhed. De mest almindelige er standardmetabolisk hastighed (MSR) og basal metabolisk hastighed (BMR)..
TMS måles i koldblodede dyr, såsom de fleste fisk, bløddyr, padder og krybdyr. BMR måles i varmblodede dyr, såsom fugle og pattedyr..
Artikelindeks
TMS og BMR udtrykkes normalt som forbrug (ml) af Oto, kalorier (cal), kilokalorier (kcal), joule (J), kilojoules (kJ) eller watt (W).
En kalorie defineres som den mængde varme, der kræves for at hæve temperaturen på 1 g vand med 1 ° C. En kalorie svarer til 4.186 joule. Joule er det grundlæggende mål (SI, International System) for energi. Watt, der er lig med 1 joule pr. Sekund, er det grundlæggende mål (SI) for energioverførsel og transformationshastigheder.
For at sikre, at de værdier, der opnås ved forskellige undersøgelser, er sammenlignelige, kræver målingen af TMS og BMR, at forsøgsdyrene er i ro og fastende. I tilfælde af TMB kræves det, at disse dyr også befinder sig i deres termoneutrale zone.
Et dyr anses for at hvile, hvis det er i den inaktive fase af sin normale daglige cyklus, uden spontane bevægelser og uden fysisk eller psykisk stress.
Et dyr betragtes som fastende, hvis det ikke fordøjer mad på en måde, der genererer varme.
Et dyr anses for at være i dets termoneutrale zone, hvis det under eksperimenterne holdes inden for det temperaturinterval, inden for hvilket dets kropsvarmeproduktion forbliver uændret..
- Volumen eller konstant tryk respirometri. Dyret opbevares i en forseglet beholder. Trykændringer på grund af forbrug af Oto af dyret måles ved konstant temperatur ved hjælp af et manometer. COto produceret af dyret elimineres kemisk af KOH eller ascarit.
Hvis der anvendes et Warburg-respirometer, måles trykændringen ved at holde beholderens volumen konstant. Hvis der anvendes et Gilson respirometer, måles volumenændringen ved at holde trykket konstant..
- Gasanalyse. I øjeblikket er der en lang række laboratorieinstrumenter, der muliggør direkte kvantificering af O-koncentrationer.to og COto. Dette instrument er meget præcist og giver mulighed for automatiske bestemmelser.
- Bombe kalorimetri. Energiforbrug estimeres ved at sammenligne varmen, der produceres ved forbrændingen af en prøve af uspist mad, med den varme, der produceres ved forbrændingen af en tilsvarende prøve af fordøjede rester (afføring og urin) af den mad..
- Direkte kalorimetri. Den består i direkte måling af varmen produceret af prøveens forbrændingsflamme.
- Indirekte kalorimetri. Måler varmeproduktion ved at sammenligne O-forbrugto og produktion af COto. Det er baseret på Hess's lov om konstant varmesummering, som siger, at der i en kemisk reaktion frigøres en mængde varme afhængigt af arten af reaktanterne og produkterne..
- Gradient kalorimetri. Hvis en varmestrøm Spørgsmål passerer gennem et tykkelsesmateriale G, Et område TIL og en varmeledningsevne C, resultatet er en temperaturgradient, der stiger med G og falder med TIL Y C. Dette gør det muligt at beregne energiforbruget.
- Differentiel kalorimetri. Det måler varmestrømmen mellem et kammer indeholdende forsøgsdyret og et tilstødende ledigt kammer. De to kamre er termisk isoleret bortset fra den overflade, der forbinder dem, hvorigennem de udveksler varme..
TMS og BMR varierer uforholdsmæssigt med størrelsen på dyrene. Dette forhold er kendt som metabolisk optrapning. Konceptet kan let forstås ved at sammenligne to planteædende pattedyr i meget forskellige størrelser, såsom kaninen og elefanten..
Hvis vi kvantificerer løvet, de spiser i en uge, ville vi finde ud af, at kaninen spiser meget mindre end elefanten. Imidlertid ville løvets masse spist af den første være meget større end dens egen kropsmasse, mens det i det andet tilfælde ville være omvendt..
Denne forskel indikerer, at begge arters energibehov er forskelligt proportionalt med deres størrelse. Undersøgelsen af hundredvis af dyrearter viser, at denne særlige observation er en del af et generelt mønster for metabolisk eskalering, der kan kvantificeres med hensyn til TMS og BMR..
For eksempel er den gennemsnitlige BMR (2200 J / h) på 100 g pattedyr ikke ti gange, men kun 5,5 gange, større end den gennemsnitlige BMR (400 J / h) på 10 g pattedyr. Tilsvarende er den gennemsnitlige pattedyrs BMR på 400 g (4940 J / h) ikke fire gange, men kun 2,7 gange, større end den gennemsnitlige pattedyrs BMR på 100 g.
TMS (eller TMB) forholdet, repræsenteret af T, og kropsmasse, repræsenteret af M, af et dyr kan beskrives ved den klassiske ligning af biologisk allometri, T = til × Mb, hvori til Y b de er konstante.
Tilpasningen til denne ligning forklarer matematisk, hvorfor TMS og BMR ikke varierer proportionalt med dyrenes masse. Ved anvendelse af logaritmer på begge sider kan ligningen udtrykkes som følger
log (T) = log (til) + b × log (M),
log (til) Y b kan estimeres ved lineær regressionsanalyse mellem eksperimentelle logværdier (T) og log (M) af flere arter i en dyregruppe. Den konstante log (til) er afskæringspunktet for regressionslinien på den lodrette akse. For hans del, b, som er hældningen af linjen, er den allometriske konstant.
Det har vist sig, at den gennemsnitlige allometriske konstant for mange dyregrupper har en tendens til at være tæt på 0,7. I tilfælde af log (til) jo højere deres værdier er, desto højere metaboliske hastigheder for den dyregruppe, der analyseres.
Den manglende proportionalitet af TMS og BMR med hensyn til størrelse forårsager, at små dyr har højere behov for Oto pr. gram kropsmasse end store dyr. For eksempel er energiforbrugshastigheden for et gram hvalvæv meget lavere end for et gram homologt musevæv..
Store og små pattedyr har hjerter og lunger af samme størrelse i forhold til deres kropsmasse. Derfor skal sammentrækningshastighederne for hjertet og lungerne hos sidstnævnte være meget højere end dem for førstnævnte for at bære nok Oto til væv.
For eksempel er antallet af hjerteslag pr. Minut 40 hos en elefant, 70 hos et voksen menneske og 580 i en mus. På samme måde ånder mennesker ca. 12 gange og mus ca. 100 gange i minuttet..
Inden for den samme art observeres disse mønstre også mellem individer i forskellige størrelser. For eksempel er hjernen ansvarlig for ca. 20% af de samlede metaboliske udgifter hos voksne mennesker, mens disse udgifter når op på 50% hos børn i alderen 4 til 5 år..
Hos pattedyr er hjerne- og kropsstørrelser og basal metabolisme relateret til levetiden ved ligningen
L = 5,5 × C0,54 × M-0,34 × T-0,42,
Hvor L er lang levetid i måneder, C er hjernens masse i gram, M er legemsmassen i gram, og T er BMR i kalorier pr. gram i timen.
Eksponenten af C indikerer, at pattedyrs levetid har en positiv tilknytning til hjernestørrelse. Eksponenten af M indikerer, at lang levetid har en negativ tilknytning til kropsmasse. Eksponenten af T indikerer, at lang levetid har en negativ sammenhæng med stofskiftehastigheden.
Dette forhold, selvom det er med forskellige eksponenter, gælder også for fugle. Imidlertid har de en tendens til at leve længere end pattedyr med lignende kropsmasse..
Kvinders BMR kan fordobles under graviditeten. Dette skyldes stigningen i iltforbrug forårsaget af fostrets og livmoderstrukturens vækst og af den større udvikling af moderens cirkulation og nyrefunktion..
Diagnosen hyperthyroidisme kan bekræftes ved øget iltforbrug, det vil sige en forhøjet BMR. I omkring 80% af tilfældene med overaktiv skjoldbruskkirtel er BMR mindst 15% højere end normalt. Dog kan en høj BMR også være forårsaget af andre sygdomme.
Endnu ingen kommentarer