Plik podstawowy metabolizm Można go zdefiniować jako zespół reakcji chemicznych zachodzących w organizmie, w wyniku których zwierzę zużywa minimalną ilość energii niezbędnej do utrzymania procesów życiowych. Ta ilość zazwyczaj stanowi 50% lub więcej całkowitego budżetu energetycznego zwierzęcia..
Podstawowy metabolizm jest określany ilościowo za pomocą standardowych miar wydatku energetycznego na jednostkę czasu. Najczęstsze z nich to standardowa przemiana materii (MSR) i podstawowa przemiana materii (BMR)..
TMS mierzy się u zwierząt zmiennocieplnych, takich jak większość ryb, mięczaków, płazów i gadów. BMR mierzy się u zwierząt stałocieplnych, takich jak ptaki i ssaki..
Indeks artykułów
TMS i BMR są zwykle wyrażane jako zużycie (ml) O.dwa, kalorie (cal), kilokalorie (kcal), dżule (J), kilodżule (kJ) lub waty (W).
Kalorię definiuje się jako ilość ciepła potrzebną do podniesienia temperatury 1 g wody o 1 ° C. Jedna kaloria to 4186 dżuli. Dżul jest podstawową miarą energii (SI, system międzynarodowy). Wat, który jest równy 1 dżulowi na sekundę, jest podstawową miarą (SI) transferu energii i szybkości transformacji.
Aby zapewnić porównywalność wartości uzyskanych w różnych badaniach, pomiar TMS i BMR wymaga, aby zwierzęta doświadczalne były w spoczynku i na czczo. W przypadku TMB zwierzęta te również muszą znajdować się w swojej strefie termoneutralnej.
Uważa się, że zwierzę odpoczywa, jeśli znajduje się w nieaktywnej fazie swojego normalnego cyklu dziennego, bez spontanicznych ruchów i stresu fizycznego lub psychicznego..
Uważa się, że zwierzę pości, jeśli nie trawi pokarmu w sposób, który generuje ciepło.
Uważa się, że zwierzę znajduje się w swojej strefie termoneutralnej, jeśli podczas eksperymentów jest utrzymywane w zakresie temperatur, w którym wytwarzanie ciepła przez jego ciało pozostaje niezmienione..
- Respirometria objętościowa lub ze stałym ciśnieniem. Zwierzę trzymane jest w szczelnym pojemniku. Zmiany ciśnienia spowodowane zużyciem Odwa przez zwierzę są mierzone w stałej temperaturze za pomocą manometru. COdwa wytwarzana przez zwierzę jest usuwana chemicznie przez KOH lub askaryt.
Jeśli używany jest respirometr Warburga, zmianę ciśnienia mierzy się utrzymując stałą objętość pojemnika. Jeśli używany jest respirometr Gilson, zmianę objętości mierzy się utrzymując stałe ciśnienie..
- Analiza gazów. Obecnie istnieje wiele różnych instrumentów laboratoryjnych, które umożliwiają bezpośrednie ilościowe oznaczanie stężeń O.dwa i COdwa. Instrument ten jest bardzo precyzyjny i umożliwia automatyczne oznaczanie.
- Kalorymetria bomb. Zużycie energii szacuje się, porównując ciepło wytwarzane przez spalanie próbki niezjedzonej żywności z ciepłem wytwarzanym przez spalanie równoważnej próbki strawionych pozostałości (kału i moczu) tej żywności..
- Kalorymetria bezpośrednia. Polega na bezpośrednim pomiarze ciepła wytwarzanego przez płomień spalania próbki.
- Kalorymetria pośrednia. Mierzy produkcję ciepła, porównując zużycie O.dwa i produkcja COdwa. Opiera się on na prawie Hessa, polegającym na stałym sumowaniu ciepła, które mówi, że w reakcji chemicznej uwalniana jest ilość ciepła tylko w zależności od rodzaju reagentów i produktów..
- Kalorymetria gradientowa. Jeśli przepływ ciepła Q przechodzi przez materiał o grubości sol, Obszar DO i przewodnictwo cieplne do, wynikiem jest gradient temperatury, który rośnie wraz z sol i maleje wraz z DO Y do. Umożliwia to obliczenie wydatku energetycznego.
- Kalorymetria różnicowa. Mierzy strumień ciepła między komorą zawierającą zwierzę doświadczalne a sąsiednią niezajętą komorą. Obie komory są izolowane termicznie, z wyjątkiem łączącej je powierzchni, przez którą wymieniają ciepło..
TMS i BMR różnią się nieproporcjonalnie do wielkości zwierząt. Ten związek jest znany jako eskalacja metaboliczna. Koncepcję można łatwo zrozumieć, porównując dwa ssaki roślinożerne o bardzo różnych rozmiarach, takie jak królik i słoń..
Jeśli ocenimy ilościowo liście, które jedzą przez tydzień, stwierdzimy, że królik zjada znacznie mniej niż słoń. Jednak masa liści zjedzonych przez pierwszego byłaby znacznie większa niż masa jego własnego ciała, podczas gdy w przypadku drugiego byłoby odwrotnie..
Ta dysproporcja wskazuje, że proporcjonalnie do ich wielkości potrzeby energetyczne obu gatunków są różne. Badanie setek gatunków zwierząt pokazuje, że ta konkretna obserwacja jest częścią ogólnego wzorca eskalacji metabolicznej, mierzalnej w kategoriach TMS i BMR..
Na przykład średni BMR (2200 J / h) ssaków 100 g nie jest dziesięciokrotnie, ale tylko 5,5 razy większy niż średni BMR (400 J / h) ssaków 10 g. Podobnie, średni BMR ssaka wynoszący 400 g (4940 J / h) nie jest czterokrotnie, ale tylko 2,7 razy większy niż średni BMR ssaka wynoszący 100 g.
Relacja TMS (lub TMB), reprezentowana przez T, i masa ciała, reprezentowana przez M, zwierzęcia można opisać za pomocą klasycznego równania allometrii biologicznej, T = do × Mb, w którym do Y b są stałe.
Dopasowanie do tego równania wyjaśnia matematycznie, dlaczego TMS i BMR nie zmieniają się proporcjonalnie do masy zwierząt. Stosując logarytmy do obu stron, równanie można wyrazić w następujący sposób
log(T) = log (do) + b × log (M),
log(do) Y b można oszacować za pomocą analizy regresji liniowej między eksperymentalnymi wartościami log (T) i loguj (M) wielu gatunków z grupy zwierząt. Stały log (do) jest punktem odcięcia linii regresji na osi pionowej. Ze swojej strony, b, która jest nachyleniem wspomnianej linii, jest stałą allometryczną.
Stwierdzono, że średnia stała allometryczna wielu grup zwierząt zbliża się do 0,7. W przypadku log (do), im wyższe ich wartości, tym wyższe tempo metabolizmu badanej grupy zwierząt.
Brak proporcjonalności TMS i BMR w odniesieniu do wielkości powoduje, że małe zwierzęta mają większe zapotrzebowanie na Odwa na gram masy ciała niż duże zwierzęta. Na przykład tempo wydatkowania energii przez gram tkanki wieloryba jest znacznie niższe niż gram homologicznej tkanki myszy..
Duże i małe ssaki mają serca i płuca o podobnej wielkości w stosunku do masy ciała. Dlatego tempo skurczu serca i płuc tego drugiego musi być znacznie wyższe niż pierwszego, aby nieść wystarczającą ilość Odwa do tkanek.
Na przykład liczba uderzeń serca na minutę wynosi 40 u słonia, 70 u dorosłego człowieka i 580 u myszy. Podobnie, ludzie oddychają około 12 razy, a myszy około 100 razy na minutę..
W ramach tego samego gatunku wzorce te są również obserwowane między osobnikami o różnych rozmiarach. Na przykład u dorosłych ludzi mózg odpowiada za około 20% całkowitego wydatku metabolicznego, podczas gdy u dzieci w wieku od 4 do 5 lat wydatki te sięgają 50%..
U ssaków rozmiary mózgu i ciała oraz podstawowa przemiana materii są związane z długowiecznością równaniem
L = 5,5 × do0.54 × M-0.34 × T-0.42,
Gdzie L to długowieczność w miesiącach, do to masa mózgu w gramach, M to masa ciała w gramach, a T to BMR w kaloriach na gram na godzinę.
Wykładnik do wskazuje, że długowieczność ssaków ma pozytywny związek z rozmiarem mózgu. Wykładnik M wskazuje, że długowieczność ma negatywny związek z masą ciała. Wykładnik T wskazuje, że długowieczność ma negatywny związek z szybkością metabolizmu.
Ta zależność, choć z różnymi wykładnikami, ma również zastosowanie do ptaków. Jednak żyją dłużej niż ssaki o podobnej masie ciała..
BMR kobiet może się podwoić w czasie ciąży. Wynika to ze wzrostu zużycia tlenu spowodowanego wzrostem płodu i struktur macicy oraz większym rozwojem krążenia matki i funkcji nerek..
Rozpoznanie nadczynności tarczycy można potwierdzić zwiększonym zużyciem tlenu, czyli podwyższonym BMR. W około 80% przypadków nadczynności tarczycy BMR jest co najmniej o 15% wyższy niż normalnie. Jednak wysoki BMR może być również spowodowany innymi chorobami.
Jeszcze bez komentarzy