Medžiagų apykaitos greitis

Metabolizmo greitis - tai medžiagų apykaitos greitis, t. y. energijos kiekis, kurį gyvūnas sunaudoja per laiko vienetą. Bazinė medžiagų apykaita (BMR) - tai ramybės būsenoje esančių gyvūnų per parą sunaudojamos energijos kiekis.

Apie 70 % visos žmogaus energijos sunaudojama pagrindiniams gyvybiniams procesams, vykstantiems kūno organuose (žr. lentelę). Apie 20 % energijos žmogus sunaudoja dėl fizinio aktyvumo, o dar 10 % - virškindamas maistą po valgio.

Visiems šiems procesams reikia deguonies, kad būtų gaunama išgyvenimui reikalinga energija, paprastai gaunama iš makroelementų, pavyzdžiui, angliavandenių, riebalų ir baltymų. Krebso ciklo metu susidaro daug energijos turinčios ATP molekulės ir išsiskiria anglies dioksidas.

apdorojant maistą po valgymo naudojama cheminė energija ir susidaro šiek tiek šilumos.

Bazinė medžiagų apykaita

Bazinė medžiagų apykaita paprastai sudaro didžiausią visos sunaudojamos energijos dalį. Šios būsenos energijos išsiskyrimas ir naudojimas yra pakankamas tik gyvybiškai svarbių organų - širdies, plaučių, nervų sistemos, inkstų, kepenų, žarnyno, lytinių organų, raumenų ir odos - funkcionavimui.

Biochemija

BMR didžioji dalis energijos sunaudojama skysčių kiekiui audiniuose palaikyti dėl osmoso ir tik maždaug dešimtadalis - mechaniniam darbui, pavyzdžiui, virškinimui, širdies plakimui ir kvėpavimui.

Krebso ciklo metu vyksta riebalų, angliavandenių ir baltymų medžiagų apykaitos pokyčiai - tai energija, kuri gali būti apibrėžiama kaip gebėjimas arba pajėgumas atlikti darbą.

Didelių molekulių skaidymas į mažesnes molekules, susijęs su energijos išsiskyrimu, yra katabolizmas. Baltymų skaidymas į aminorūgštis yra katabolizmo pavyzdys. Šiltakraujų gyvūnų kūno šiluma gaminama vykstant katabolinio tipo cheminėms reakcijoms.

Augimo procesas vadinamas anabolizmu. Baltymų susidarymas iš aminorūgščių yra anabolinis procesas.

Adenozintrifosfatas (ATP) yra tarpinė molekulė, kuri lemia raumenų susitraukimo metu naudojamos energijos perdavimą. ATP yra didelės energijos molekulė, nes daug energijos sukaupia dviejų galinių fosfatinių grupių cheminėse jungtyse. Šių cheminių ryšių suardymas Krebso cikle suteikia raumenų susitraukimui reikalingą energiją.

Individualūs skirtumai

Medžiagų apykaitos greitis skiriasi. Viename tyrime, kuriame dalyvavo 150 suaugusių Škotijos gyventojų, buvo nustatyta, kad bazinė medžiagų apykaita yra nuo 1027 kcal per dieną (4301 kJ) iki 2499 kcal (10455 kJ). Vidutiniškai buvo 1500 kcal (6279 kJ) per dieną.

Tyrėjai apskaičiavo, kad 62,3 proc. šio skirtumo paaiškinama masės (svorio), atėmus riebalų atsargas, skirtumais. Kiti veiksniai buvo riebalų kiekis (6,7 %), amžius (1,7 %) ir eksperimentinė paklaida, įskaitant skirtumus tarp tiriamųjų (2 %). Likusi variacijos dalis (26,7 %) buvo nepaaiškinama.

Taigi BMR skiriasi net ir tada, kai lyginami du vienodą liesą kūno masę turintys asmenys. Didžiausi 5 proc. žmonių energiją metabolizuoja 28-32 proc. greičiau nei asmenys, kurių BMR yra mažiausias. Pavyzdžiui, viename tyrime aprašytas kraštutinis atvejis, kai dviejų asmenų, kurių vienoda lieso kūno masė - 43 kg, BMR buvo 1075 kcal per dieną (4,5 MJ) ir 1790 kcal per dieną (7,5 MJ). Šis 715 kcal (67 %) skirtumas prilygsta tam, kad vienas iš asmenų kasdien įveiktų 10 km bėgimą.

Originalus kūno dydžio ir medžiagų apykaitos greičio grafikas, kurį ranka nubraižė Maksas Kleiberis (1947 m.).

Metabolizmo greičio (kcal/val.) priklausomybės nuo kūno masės (g) grafikas įvairiose taksonominėse grupėse. Parengta pagal Hemmingsen 1960.

Mastelio keitimo efektai

Medžiagų apykaitos greitis priklauso nuo gyvūno dydžio ir apie tai kalbama jau daugiau nei šimtmetį.

Iš grafikų matyti, kad :

Žinduolių medžiagų apykaitos greitis priklauso nuo jų kūno dydžio ir
Ši funkcija gerokai skiriasi nuo tiesioginės jų kūno paviršiaus funkcijos.
Logaritminėje skalėje žinduolių medžiagų apykaita, susijusi su jų kūno dydžiu, sudaro tiesę, kurios nuolydis yra maždaug 0,75.
Vėlesni tyrimai parodė, kad panašūs ryšiai galioja ir šaltakraujų gyvūnų bei protistų atveju.