BAZAL METABOLIZMA: NEDIR, NASIL HESAPLANIR VE ILGILI VERILER - BIYOLOJI - 2025

Bazal metabolizma bir hayvan yaşam süreçlerini korumak için gerekli minimum enerji harcar içinden vücutta kimyasal reaksiyonlar kümesi olarak tanımlanabilir. Bu miktar tipik olarak bir hayvanın toplam enerji bütçesinin% 50'sini veya daha fazlasını temsil eder.

Bazal metabolizma, zaman birimi başına standart enerji harcaması ölçümleriyle ölçülür. En yaygın olanları standart metabolik hız (TMS) ve bazal metabolik hızdır (BMR).

Kaynak: Pixabay.com

TMS, çoğu balık, yumuşakçalar, amfibiler ve sürüngenler gibi soğukkanlı hayvanlarda ölçülür. TMB, kuşlar ve memeliler gibi sıcakkanlı hayvanlarda ölçülür.

Metabolik hızların ölçü birimleri

TMS ve BMR genellikle O ₂ tüketimi (ml) , kalori (kal), kilokalori (kcal), joule (J), kilojoule (kJ) veya watt (W) olarak ifade edilir.

Kalori, 1 g suyun sıcaklığını 1 ° C yükseltmek için gereken ısı miktarı olarak tanımlanır. Bir kalori 4,186 joule'e eşittir. Joule, enerjinin temel ölçüsüdür (SI, Uluslararası Sistem). Saniyede 1 joule'ye eşit olan watt, enerji transferi ve dönüşüm oranlarının temel (SI) ölçüsüdür.

Bazal metabolizmayı ölçmek için koşullar

Farklı çalışmalarla elde edilen değerlerin karşılaştırılabilir olmasını sağlamak için, TMS ve BMR ölçümü, deney hayvanlarının istirahatte ve oruç tutmasını gerektirir. TMB durumunda, bu hayvanların da termonötr bölgelerinde olmaları gerekir.

Bir hayvan, normal günlük döngüsünün inaktif fazındaysa, spontan hareketler ve fiziksel veya psikolojik stres olmaksızın istirahat halinde kabul edilir.

Bir hayvan, yiyecekleri ısı üretecek şekilde sindirmiyorsa oruç tutmuş sayılır.

Deneyler sırasında, vücut ısısı üretiminin değişmeden kaldığı sıcaklık aralığında tutulursa, bir hayvanın termo nötr bölgesinde olduğu kabul edilir.

Tms ve tmb'yi ölçmek için respirometrik yöntemler

- Hacim veya sabit basınçlı respirometri. Hayvan, kapalı bir kapta tutulur. Hayvanın O ₂ tüketmesinden kaynaklanan basınç değişiklikleri , bir manometre vasıtasıyla sabit sıcaklıkta ölçülür. CO ₂ hayvan tarafından üretilen kimyasal KOH veya Askarit kullanılarak ortadan kaldırılır.

Bir Warburg respirometre kullanılıyorsa, basınç değişimi kabın hacmi sabit tutularak ölçülür. Gilson respirometre kullanılıyorsa, hacimdeki değişiklik basıncı sabit tutarak ölçülür.

- Gaz analizi. Şu anda, O ₂ ve CO ₂ konsantrasyonlarının doğrudan ölçülmesine izin veren çok çeşitli laboratuvar cihazları bulunmaktadır . Bu cihaz çok hassastır ve otomatik tespitlere izin verir.

Tms ve tmb ölçümü için kalorimetrik yöntemler

- Bomba kalorimetresi. Enerji tüketimi, yenmemiş bir gıda numunesinin yanmasıyla üretilen ısının, o yiyeceğin sindirilmiş kalıntılarının (dışkı ve idrar) eşdeğer bir numunesinin yanmasıyla üretilen ısıyla karşılaştırılarak tahmin edilir.

- Doğrudan kalorimetre. Numunenin yanma alevinin ürettiği ısının doğrudan ölçülmesinden oluşur.

- Dolaylı kalorimetri. O ₂ tüketimini ve CO ₂ üretimini karşılaştırarak ısı üretimini ölçer . Bu, Hess'in bir kimyasal reaksiyonda sadece reaktanların ve ürünlerin doğasına bağlı olarak bir miktar ısı açığa çıktığını belirten sabit toplam ısı yasasına dayanmaktadır.

- Gradyan kalorimetrisi. Bir ısı akışı Q, kalınlığı G, alan A ve ısı iletkenliği C olan bir malzemeden geçerse, sonuç G ile artan ve A ve C ile azalan bir sıcaklık gradyanıdır. Bu, enerji tüketimini hesaplamayı mümkün kılar.

- Diferansiyel kalorimetri. Deney hayvanını içeren bir oda ile bitişikteki boş oda arasındaki ısı akışını ölçer. İki oda, ısı alışverişi yaptıkları, onları birleştiren yüzey dışında termal olarak yalıtılmıştır.

Bazal metabolizma ve vücut büyüklüğü

TMS ve BMR, hayvanların boyutuna göre orantısız olarak değişir. Bu ilişki, metabolik yükselme olarak bilinir. Kavram, tavşan ve fil gibi çok farklı büyüklükteki iki otçul memeliyi karşılaştırarak kolayca anlaşılabilir.

Bir hafta boyunca yedikleri bitki örtüsünü ölçersek, tavşanın filden çok daha az yediğini görürüz. Bununla birlikte, birincisi tarafından yenen yaprak kütlesi, kendi vücut kütlesinden önemli ölçüde daha büyük olacaktır, ikincisi durumunda ise tam tersi olacaktır.

Bu eşitsizlik, boyutlarıyla orantılı olarak her iki türün enerji ihtiyaçlarının farklı olduğunu gösterir. Yüzlerce hayvan türünü incelemek, bu özel gözlemin TMS ve BMR açısından ölçülebilir genel bir metabolik artış modelinin parçası olduğunu göstermektedir.

Örneğin, 100 g memelilerin ortalama BMR'si (2200 J / h), 10 g memelilerin ortalama BMR'sinden (400 J / h) on kat değil, yalnızca 5.5 kat daha büyüktür. Benzer şekilde, 400 g (4940 J / sa) ortalama memeli BMR'si, 100 g ortalama memeli BMR'sinden dört kat değil, yalnızca 2,7 kat daha büyüktür.

Metabolik ölçeklendirmenin allometrik denklemi

M ile temsil edilen T ile temsil edilen bir ilişki TMS (veya TMB), ve vücut kütlesi, bir hayvana biyolojik allometry klasik denklem ile tanımlanabilir, T x K = ^b , a ve b'nin sabit olduğu,.

Bu denkleme uyma, TMS ve BMR'nin neden hayvanların kütlesiyle orantılı olarak değişmediğini matematiksel olarak açıklar. Her iki tarafa da logaritma uygulayarak, denklem aşağıdaki gibi ifade edilebilir.

log (T) = log (a) + b × log (M),

log (a) ve b, bir hayvan grubunun birden çok türünün deneysel log (T) ve log (M) değerleri arasındaki doğrusal regresyon analizi ile tahmin edilebilir. Sabit günlük (a), dikey eksendeki regresyon çizgisinin kesme noktasıdır. Söz konusu doğrunun eğimi olan b ise allometrik sabittir.

Birçok hayvan grubunun ortalama allometrik sabitinin 0.7'ye yakın olma eğiliminde olduğu bulunmuştur. Log (a) durumunda, değerleri ne kadar yüksekse, analiz edilen hayvan grubunun metabolik oranları o kadar yüksek olur.

Bazal metabolizma, dolaşım ve solunum

Boyutu ile ilgili TMS ve BMH orantısızlıktır küçük hayvanlar yüksek O olduğu neden ₂ gereksinimlerini büyük hayvanlar göre, vücut kütlesinin gramı başına. Örneğin, bir gram balina dokusunun enerji harcama oranı, bir gram homolog fare dokusundan çok daha düşüktür.

Büyük ve küçük memelilerin vücut kütlelerine göre benzer büyüklükte kalpleri ve akciğerleri vardır. Bu nedenle, kalp ve ikincisi ihtiyaç akciğer daralma oranları yeterince O taşımak için eski olanlar çok daha yüksek olması ₂ dokulara.

Örneğin, bir filde dakika başına kalp atışı sayısı 40, yetişkin bir insanda 70 ve bir farede 580'dir. Benzer şekilde, insanlar dakikada yaklaşık 12 kez ve fareler yaklaşık 100 kez nefes alır.

Aynı tür içinde, bu desenler farklı büyüklükteki bireyler arasında da gözlenir. Örneğin yetişkin insanlarda beyin toplam metabolik harcamaların yaklaşık% 20'sinden sorumluyken, 4 ila 5 yaş arası çocuklarda bu harcama% 50'ye ulaşır.

Bazal metabolizma ve uzun ömür

Memelilerde beyin ve vücut boyutları ve bazal metabolizma, denklem ile uzun ömürlülük ile ilişkilidir.

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

L'nin ay cinsinden uzun ömür olduğu, C'nin gram cinsinden beyin kütlesidir, M gram cinsinden vücut kütlesidir ve T, saatte gram başına kalori cinsinden BMR'dir.

C'nin üssü, memelilerin uzun ömürlülüğünün beyin büyüklüğü ile pozitif bir ilişkisi olduğunu gösterir. M üssü, uzun ömürlülüğün vücut kütlesi ile negatif bir ilişkisi olduğunu gösterir. T üssü, uzun ömürlülüğün metabolizma hızı ile negatif bir ilişkisi olduğunu gösterir.

Bu ilişki, farklı üslerle olmasına rağmen, kuşlar için de geçerlidir. Bununla birlikte, benzer vücut kütlesine sahip memelilerden daha uzun yaşama eğilimindedirler.

Tıbbi ilgi

Kadınların BMR'si hamilelik sırasında ikiye katlanabilir. Bunun nedeni, fetüsün ve uterus yapılarının büyümesinin neden olduğu oksijen tüketimindeki artış ve maternal dolaşım ve böbrek fonksiyonunun daha fazla gelişmesidir.

Hipertiroidizm tanısı, artan oksijen tüketimi, yani yüksek BMR ile doğrulanabilir. Aşırı aktif tiroid vakalarının yaklaşık% 80'inde BMR normalden en az% 15 daha yüksektir. Bununla birlikte, yüksek BMR'ye başka hastalıklar da neden olabilir.

Referanslar

1. Guyton, AC, Hall, JE 2001. Tıbbi fizyoloji üzerine inceleme. McGraw-Hill Interamericana, Meksika.
2. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Hayvan Fizyolojisi. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, JRB 2008. Metabolik hızların ölçülmesi - bilim adamları için bir kılavuz. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, M., Olausson, H., Bostrom, K., Janerot-Sjöberg, B., Sohlstrom, A., Forsum, E. 2005. Vücut ağırlığı ve kompozisyonundaki değişikliklerle ilgili olarak gebelik sırasında bazal metabolizma hızındaki değişiklikler, kalp debisi, insülin benzeri büyüme faktörü I ve tiroid hormonları ve fetal büyüme ile ilgili. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678–85.
5. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Hayvan fizyolojisi - mekanizmalar ve adaptasyonlar. McGraw-Hill Interamericana, Madrid.
6. Solomon, SJ, Kurzer, MS, Calloway, DH 1982. Kadınlarda adet döngüsü ve bazal metabolizma hızı. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611–616.
7. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Hayvanların çevresel fizyolojisi. Blackwell, Oxford.