O que é o metabolismo basal, quão relevante é calculado e dados

Ele Metabolismo basal Pode ser definido como o corpo de reações químicas do organismo através das quais um animal gasta a quantidade mínima de energia necessária para manter seus processos vitais. Esse valor normalmente representa 50% ou mais do orçamento total de energia de um animal.

O metabolismo basal é quantificado por medidas padronizadas de gasto de energia por unidade de tempo. Os mais comuns são a taxa metabólica padrão (TMS) e a taxa metabólica basal (TMB).

Fonte: Pixabay.com

O TMS é medido em animais com sangue frio, como a maioria dos peixes, moluscos, anfíbios e répteis. TMB é medido em animais de sangue quente, como pássaros e mamíferos.

[TOC]

Unidades de medição de taxas metabólicas

TMS e TMB são geralmente expressos como consumo (ML)₂, Calorias (limão), Kilocalories (Kcal), Joules (J), Kilojoules (KJ) ou Watts (W).

Uma caloria é definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 g de água em 1 ° C. Uma caloria é igual a 4.186 Joules. O joule é a medida fundamental (sim, sistema internacional) de energia. O watt, que é igual a 1 joule por segundo, é a medida fundamental (SI) da transferência e transformação das taxas de energia.

Condições para medir o metabolismo basal

Para garantir que os valores obtidos por diferentes estudos sejam comparáveis, a medição do TMS e o TMB exige que os animais experimentais estejam em repouso e em jejum. No caso do TMB, esses animais também são necessários em sua zona de Thermoneutra.

Um animal é considerado em repouso se estiver na fase inativa de seu ciclo diário normal, sem realizar movimentos espontâneos e sem estresse físico ou psicológico.

Um animal é considerado jejum se não estiver cavando alimentos de tal maneira que gera calor.

Um animal é considerado em sua zona de termoneutra se durante os experimentos é mantida no intervalo de temperatura dentro do qual sua produção de calor do corpo permanece invariável.

Um método de respiração para medir o TMS e TMB

- Volume ou resistência à pressão constante. O animal é mantido em um recipiente selado. A pressão muda devido ao consumo de ou₂ pelo animal, eles são medidos em temperatura constante por meio de um medidor de pressão. O co₂ Produzido pelo animal é quimicamente eliminado por Koh ou Ascarita.

Se um respiômetro de Warburg for usado, a mudança de pressão é medida mantendo a constante de volume de contêiner. Se um breatômetro Gilson for usado, a mudança de volume será medida mantendo a pressão constante.

Pode atendê -lo: ácido alfa lipóico: função, propriedades, benefícios, contra -indicações

- Análise de gases. Atualmente, existe uma grande variedade de instrumentos de laboratório que permitem quantificar diretamente as concentrações de ou₂ e companhia₂. Este instrumental é muito preciso e permite determinações automatizadas.

Métodos de calor para medir TMS e TMB

- Calorimetria da bomba. O consumo de energia é estimado comparando o calor produzido pela combustão de uma amostra de alimentos não ingeridos com o calor produzido pela combustão de uma amostra equivalente de restos digeridos (fezes e urina) desse alimento.

- Calorimetria direta. Consiste em medir diretamente o calor produzido pela chama de combustão da amostra.

- Calorimetria indireta. Mede a produção de calor comparando o consumo de ou₂ e co -produção₂. É baseado na lei de hess da soma de calor constante, que estabelece que em uma reação química um calor dependente apenas da natureza dos reagentes e produtos é liberado.

- Calorimetria de gradiente. Se um fluxo de calor Q passa por um material de espessura G, Uma área PARA e uma condutividade calórica C, O resultado é um gradiente de temperatura que aumenta com G e diminui com PARA e C. Isso permite calcular o gasto de energia.

- Calor diferencial. Ele mede o fluxo de calor entre uma câmara que contém o animal experimental e uma câmara adjacente desocupada. As duas câmaras são isoladas termicamente, exceto na superfície que as une, para as quais trocam calor.

Metabolismo basal e tamanho corporal

TMS e TMB variam não -proporcional ao tamanho dos animais. Esta relação é conhecida como escalada metabólica. O conceito pode ser facilmente entendido comparando dois mamíferos herbívoros com tamanhos muito diferentes, como coelho e elefante.

Se quantificarmos a folhagem que eles comem por uma semana, descobriríamos que o coelho come muito menos que o elefante. No entanto, a massa da folhagem consumida pelo primeiro seria muito maior que sua própria massa corporal, enquanto no caso do segundo seria o contrário.

Essa disparidade indica que, proporcionalmente ao seu tamanho, as necessidades de energia de ambas as espécies são diferentes. O estudo de centenas de espécies animais demonstra que essa observação em particular faz parte de um padrão geral de escalada metabólica quantificável em termos de TMS e TMB.

Por exemplo, o TMB médio (2200 j/h) de 100 g de mamíferos não é dez vezes, mas apenas 5.5 vezes, maior que o TMB médio (400 J/h) de 10 g de mamíferos. Da mesma forma, o TMB médio de 400 g de mamíferos (4940 J/h) não é quatro vezes, mas apenas 2.7 vezes, maior que o TMB médio de 100 g de mamíferos.

Pode atendê -lo: ramos da fisiologia

Equação alométrica da escalada metabólica

A relação TMS (ou TMB), representada por T, e massa corporal, representada por M, de um animal pode ser descrito pela equação clássica da alometria biológica, T = para × M^b, em que para e b Eles são constantes.

O ajuste a essa equação explica matematicamente por que o TMS e o TMBS não variam proporcionalmente à massa de animais. Aplicando logaritmos de ambos os lados, a equação pode ser expressa da seguinte maneira

registro(T) = log (para) + b × log (M),

registro(para) e b Eles podem ser estimados pela análise de regressão linear entre valores experimentais de log (T) e log (M) de múltiplas espécies de um grupo de animais. O log constante (para) é o ponto de corte da linha de regressão no eixo vertical. Por sua parte, b, que é a inclinação desta linha, é a constante alométrica.

Foi descoberto que a constante alométrica média de muitos grupos de animais tende a estar perto de 0,7. No caso de log (para), Quanto mais altos seus valores, maiores as taxas metabólicas do objeto do grupo animal da análise.

Metabolismo basal, circulação e respiração

A falta de proporcionalidade do TMS e do TMB em relação ao tamanho faz com que pequenos animais tenham maiores necessidades de ou₂ Por grama de massa corporal que grandes animais. Por exemplo, a taxa de gasto de energia de um grama de tecido de baleia é muito menor que a de um grama de tecido homólogo de rato.

Mamíferos grandes e pequenos têm coração e pulmões de tamanhos semelhantes em relação à massa corporal. Portanto, as taxas de contração do coração e os pulmões dos segundos precisam ser muito maiores do que as do primeiro para poder transportar o suficiente ou₂ Para os tecidos.

Por exemplo, o número de batimentos cardíacos por minuto é 40 em elefante, 70 em um humano adulto e 580 em um mouse. Da mesma forma, os humanos respiram cerca de 12 vezes e ratos cerca de 100 vezes por minuto.

Dentro da mesma espécie, esses padrões também são observados entre indivíduos de tamanhos diferentes. Por exemplo, em humanos adultos, o cérebro é responsável por aproximadamente 20% do gasto metabólico total, enquanto em crianças de 4 a 5 anos essa despesa atinge 50%.

Pode atendê -lo: ribzimas

Metabolismo basal e longevidade

Nos mamíferos, o tamanho do corpo e o metabolismo do cérebro e basal estão relacionados à longevidade através da equação

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

Onde eu É longevidade em meses, C É a massa do cérebro em gramas, M É a massa corporal em gramas, e T É o TMB em calorias por grama por hora.

O expoente de C Indica que a longevidade dos mamíferos tem uma associação positiva com o tamanho do cérebro. O expoente de M Indica que a longevidade tem uma associação negativa com a massa corporal. O expoente de T indica que a longevidade tem uma associação negativa com a velocidade do metabolismo.

Esse relacionamento, embora com expoentes diferentes, também é aplicável a pássaros. No entanto, estes tendem a viver mais do que mamíferos de massa corporal semelhantes.

Interesse médico

O TMB feminino pode dobrar durante a gravidez. Isso se deve ao aumento do consumo de oxigênio causado pelo crescimento do feto e estruturas uterinas e ao maior desenvolvimento da circulação materna e da função renal.

O diagnóstico de hipertireoidismo pode ser confirmado pelo aumento do consumo de oxigênio, ou seja, um TMB alto. Em cerca de 80% dos casos de hiperatividade da tireóide, o TMB é pelo menos 15% maior que o normal. No entanto, um TMB elevado também pode ser causado por outras doenças.

Referências

1. Guyton, a. C., Hall, j. E. 2001. Tratado de fisiologia médica. McGraw-Hill Interamerican, México.
2. Hill, r. C., Wyse, g. PARA., Anderson, m. 2012. Animal de fisiologia. Sinauer Associates, Sunderland.
3. Lighton, j. R. B. 2008. Medindo taxas metabólicas - um manual para cientistas. Oxford University Press, Oxford.
4. Lof, m., Olausson, h., Bostrom, k., Janer-Sjöberg, b., Sohlstrom, a., Forsum, e. 2005. Alterações na taxa metabólica basal durante a gravidez em relação a mudanças no peso e composição corporal, débito cardíaco, fator de crescimento em forma de insulina I e chifres da tireóide e em relação ao fetal. American Journal of Clinical Nutrition, 81, 678-85.
5. Randall, d., Burggren, w., Francês, k. 1998. Fisiologia animal - mecanismos e adaptações. McGraw-Hill Interamerican, Madri.
6. Salomão, s. J., Kurzer, m. S., Calloway, d. H. 1982. Ciclo menstrual e taxa metabólica basal em mulheres. American Journal of Clinical Nutrition, 36, 611-616.
7. Willmer, p., Pedra, g., Johnston, i. 2005. Fisiologia Ambiental de Animais. Blackwell, Oxford.