Apa itu metabolisme basal, seberapa relevan dihitung dan data

Dia Metabolisme basal Ini dapat didefinisikan sebagai tubuh reaksi kimia organisme yang melaluinya hewan menghabiskan jumlah minimum energi yang diperlukan untuk mempertahankan proses vitalnya. Jumlah ini biasanya mewakili 50% atau lebih dari total anggaran energi hewan.

Metabolisme basal dikuantifikasi dengan ukuran standar pengeluaran energi per unit waktu. Yang paling umum adalah laju metabolisme standar (TMS) dan laju metabolisme basal (TMB).

Sumber: Pixabay.com

TMS diukur pada hewan berdarah dingin, seperti kebanyakan ikan, moluska, amfibi dan reptil. TMB diukur pada hewan darah panas, seperti burung dan mamalia.

[TOC]

Unit Pengukuran Tingkat Metabolik

TMS dan TMB biasanya dinyatakan sebagai konsumsi (ml)₂, kalori (kapur), kilokalori (kcal), joules (j), kilojoules (kJ), atau watt (w).

Kalori didefinisikan sebagai jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 g air dengan 1 ° C. Kalori sama dengan 4.186 Joules. Joule adalah ukuran mendasar (ya, sistem internasional) energi. Watt, yang sama dengan 1 joule per detik, adalah ukuran fundamental (SI) dari transfer dan transformasi laju energi.

Kondisi untuk mengukur metabolisme basal

Untuk memastikan bahwa nilai -nilai yang diperoleh dengan studi yang berbeda sebanding, pengukuran TMS dan TMB mensyaratkan bahwa hewan eksperimental sedang istirahat dan puasa. Dalam kasus TMB, hewan -hewan ini juga diperlukan di zona termoneutra mereka.

Sebuah hewan dipertimbangkan secara diam -diam jika berada dalam fase tidak aktif dari siklus harian normal, tanpa melakukan gerakan spontan, dan tanpa stres fisik atau psikologis.

Hewan dianggap puasa jika tidak menggali makanan sedemikian rupa sehingga menghasilkan panas.

Sebuah hewan dipertimbangkan di zona termoneutra jika selama percobaan dipertahankan dalam interval suhu di mana produksi panas tubuhnya tetap tidak berubah -ubah.

Metode pernapasan untuk mengukur TMS dan TMB

- Volume atau respiking tekanan konstan. Hewan itu disimpan dalam wadah yang disegel. Tekanan berubah karena konsumsi atau₂ oleh hewan mereka diukur pada suhu konstan dengan cara pengukur tekanan. CO₂ Diproduksi oleh hewan secara kimia dieliminasi oleh KOH atau Ascarita.

Jika resphiometer Warburg digunakan, perubahan tekanan diukur dengan menjaga volume kontainer tetap konstan. Jika breatometer gilson digunakan, perubahan volume diukur mempertahankan tekanan konstan.

Dapat melayani Anda: Alpha Lipoic Acid: Fungsi, Sifat, Manfaat, Kontraindikasi

- Analisis gas. Saat ini ada berbagai macam instrumen laboratorium yang memungkinkan secara langsung mengukur konsentrasi atau₂ dan co₂. Instrumental ini sangat tepat dan memungkinkan penentuan otomatis.

Metode panas untuk mengukur TMS dan TMB

- Pompa kalorimetri. Konsumsi energi diperkirakan dengan membandingkan panas yang dihasilkan oleh pembakaran sampel makanan yang tidak dicerna dengan panas yang dihasilkan oleh pembakaran sampel yang setara dari sisa -sisa yang dicerna (tinja dan urin) dari makanan itu.

- Kalorimetri langsung. Ini terdiri dari secara langsung mengukur panas yang dihasilkan oleh nyala api sampel.

- Kalorimetri tidak langsung. Mengukur produksi panas dengan membandingkan konsumsi atau₂ dan produksi bersama₂. Ini didasarkan pada hukum hess dengan jumlah panas konstan, yang menetapkan bahwa dalam reaksi kimia hanya panas yang hanya bergantung pada sifat reagen dan produk yang dilepaskan.

- Kalorimetri gradien. Jika aliran panas Q melewati bahan ketebalan G, Luas wilayah KE dan konduktivitas kalori C, Hasilnya adalah gradien suhu yang meningkat dengan G dan berkurang dengan KE Dan C. Ini memungkinkan untuk menghitung pengeluaran energi.

- Panas diferensial. Ini mengukur aliran panas antara ruang yang mengandung hewan eksperimental dan ruang yang berdekatan dengan yang tidak dihuni. Kedua ruang itu terisolasi secara termal kecuali pada permukaan yang menyatukannya, di mana mereka bertukar panas.

Metabolisme basal dan ukuran tubuh

TMS dan TMB bervariasi non -proporsional dengan ukuran hewan. Hubungan ini dikenal sebagai eskalasi metabolik. Konsep ini dapat dengan mudah dipahami dengan membandingkan dua mamalia herbivora dengan ukuran yang sangat berbeda, seperti kelinci dan gajah.

Jika kita mengukur dedaunan yang mereka makan selama seminggu, kita akan menemukan bahwa kelinci makan jauh lebih sedikit daripada gajah. Namun, massa dedaunan yang dimakan oleh yang pertama akan jauh lebih besar dari massa tubuhnya sendiri, sedangkan dalam kasus kedua itu akan menjadi sebaliknya.

Perbedaan ini menunjukkan bahwa, secara proporsional dengan ukurannya, kebutuhan energi kedua spesies berbeda. Studi tentang ratusan spesies hewan menunjukkan bahwa pengamatan khusus ini adalah bagian dari pola umum eskalasi metabolisme yang dapat diukur dalam hal TMS dan TMB.

Misalnya, rata -rata TMB (2200 J/H) dari 100 g mamalia tidak sepuluh kali, tetapi hanya 5.5 kali, lebih besar dari rata -rata TMB (400 J/H) dari 10 g mamalia. Demikian pula, rata -rata TMB dari 400 g mamalia (4940 j/h) tidak empat kali, tetapi hanya 2.7 kali, lebih besar dari rata -rata TMB mamalia 100 g.

Dapat melayani Anda: cabang fisiologi

Persamaan alometrik eskalasi metabolik

Hubungan TMS (atau TMB), diwakili oleh T, dan massa tubuh, diwakili oleh M, hewan dapat dijelaskan dengan persamaan klasik alometri biologis, T = ke × M^B, di mana ke Dan B Mereka konstan.

Penyesuaian pada persamaan ini secara matematis menjelaskan mengapa TMS dan TMB tidak bervariasi secara proporsional dengan massa hewan. Menerapkan logaritma di kedua sisi, persamaan dapat dinyatakan sebagai berikut

catatan(T) = log (ke) + B × log (M),

catatan(ke) Dan B Mereka dapat diperkirakan dengan analisis regresi linier antara nilai log eksperimental (T) dan log (M) dari beberapa spesies dari kelompok hewan. Log konstan (ke) adalah titik pemotongan garis regresi pada sumbu vertikal. Untuk bagian ini, B, yang merupakan kemiringan garis ini, adalah konstanta alometrik.

Telah ditemukan bahwa konstanta alometrik rata -rata banyak kelompok hewan cenderung mendekati 0,7. Dalam kasus log (ke), Semakin tinggi nilainya, semakin tinggi laju metabolisme objek kelompok hewan dari analisis.

Metabolisme basal, sirkulasi dan pernapasan

Kurangnya proporsionalitas TMS dan TMB mengenai ukuran menyebabkan hewan kecil memiliki kebutuhan yang lebih besar atau₂ Dengan gram massa tubuh hewan besar itu. Misalnya, tingkat pengeluaran energi gram jaringan paus jauh lebih rendah daripada gram jaringan homolog tikus.

Mamalia besar dan kecil memiliki jantung dan paru -paru dengan ukuran yang sama dalam kaitannya dengan massa tubuh mereka. Oleh karena itu, tingkat kontraksi jantung dan paru -paru detik harus jauh lebih besar daripada yang pertama untuk dapat membawa cukup atau₂ Ke jaringan.

Misalnya, jumlah detak jantung per menit adalah 40 di gajah, 70 pada manusia dewasa, dan 580 pada tikus. Demikian pula, manusia bernafas sekitar 12 kali dan tikus sekitar 100 kali per menit.

Dalam spesies yang sama, pola -pola ini juga diamati di antara individu dengan ukuran yang berbeda. Misalnya, pada manusia dewasa, otak bertanggung jawab atas sekitar 20% dari total pengeluaran metabolisme, sedangkan pada anak -anak 4 hingga 5 tahun pengeluaran ini mencapai 50%.

Itu bisa melayani Anda: ribzim

Metabolisme dan umur panjang basal

Pada mamalia, ukuran tubuh dan metabolisme otak dan basal terkait dengan umur panjang melalui persamaan

L = 5.5 × C^0,54 × M^-0.34 × T^-0.42,

Di mana L Ini umur panjang dalam beberapa bulan, C Itu adalah massa otak di gram, M Itu adalah massa tubuh dalam gram, dan T Itu adalah TMB dalam kalori per gram per jam.

Eksponen C Menunjukkan bahwa umur panjang mamalia memiliki hubungan positif dengan ukuran otak. Eksponen M Menunjukkan bahwa umur panjang memiliki hubungan negatif dengan massa tubuh. Eksponen T menunjukkan bahwa umur panjang memiliki hubungan negatif dengan kecepatan metabolisme.

Hubungan ini, meskipun dengan eksponen yang berbeda, juga berlaku untuk burung. Namun, ini cenderung hidup lebih dari mamalia massa tubuh yang serupa.

Minat medis

TMB wanita bisa berlipat ganda selama kehamilan. Hal ini disebabkan oleh peningkatan konsumsi oksigen yang disebabkan oleh pertumbuhan janin dan struktur uterus, dan perkembangan terbesar sirkulasi ibu dan fungsi ginjal.

Diagnosis hipertiroidisme dapat dikonfirmasi dengan peningkatan konsumsi oksigen, yaitu TMB yang tinggi. Pada sekitar 80% kasus hiperaktif tiroid, TMB setidaknya 15% lebih tinggi dari biasanya. Namun, TMB yang meningkat juga dapat disebabkan oleh penyakit lain.

Referensi

1. Guyton, a. C., Hall, J. DAN. 2001. Perjanjian Fisiologi Medis. McGraw-Hill Inter-Amerika, Meksiko.
2. Hill, r. W., Wyse, g. KE., Anderson, m. 2012. Hewan fisiologi. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lightton, J. R. B. 2008. Mengukur Tingkat Metabolisme - Manual untuk Ilmuwan. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, m., Olausson, h., Bostrom, k., Janer-Sjöberg, b., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Perubahan laju metabolisme basal selama kehamilan dalam kaitannya dengan perubahan berat badan dan komposisi, output jantung, faktor pertumbuhan seperti insulin, dan tanduk tiroid dan dalam kaitannya dengan janin. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678-85.
5. Randall, d., Burggren, w., Prancis, k. 1998. Fisiologi Hewan - Mekanisme dan Adaptasi. McGraw-Hill Inter-American, Madrid.
6. Salomo, s. J., Kurzer, m. S., Calloway, d. H. 1982. Siklus menstruasi dan tingkat metabolisme basal pada wanita. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611-616.
7. Willmer, hlm., Batu, g., Johnston, i. 2005. Fisiologi Hewan Lingkungan. Blackwell, Oxford.