Metabolisma ātrums
Metabolisma ātrums ir vielmaiņas ātrums - enerģijas daudzums, ko dzīvnieks patērē laika vienībā. Pamata vielmaiņas ātrums (BMR) ir enerģijas daudzums, ko dzīvnieki patērē dienā miera stāvoklī.
Aptuveni 70 % no cilvēka kopējā enerģijas patēriņa ir saistīts ar organisma orgānos notiekošajiem pamatdzīves procesiem (sk. tabulu). Aptuveni 20 % enerģijas cilvēks patērē, veicot fiziskas aktivitātes, un vēl 10 % - ēdiena sagremošanas procesā pēc ēšanas.
Visiem šiem procesiem ir nepieciešams skābeklis, lai nodrošinātu izdzīvošanai nepieciešamo enerģiju, parasti no tādiem makroelementiem kā ogļhidrāti, tauki un olbaltumvielas. Krebsa ciklā rodas enerģētiski bagātas ATP molekulas un izdalās oglekļa dioksīds.
Pārstrādājot pārtiku pēc ēšanas, tiek izmantota ķīmiskā enerģija un izdalās siltums.
Bazālā vielmaiņa
Bāzes vielmaiņa parasti ir lielākā daļa no kopējās patērētās enerģijas. Šajā stāvoklī enerģijas izdalīšanās un izmantošana ir pietiekama tikai dzīvībai svarīgo orgānu - sirds, plaušu, nervu sistēmas, nieru, aknu, aknu, zarnu, dzimumorgānu, muskuļu un ādas - darbībai.
Bioķīmija
BMR lielākā daļa enerģijas tiek patērēta šķidruma līmeņa uzturēšanai audos osmozes ceļā, un tikai aptuveni viena desmitā daļa tiek patērēta mehāniskajam darbam, piemēram, gremošanai, sirdsdarbībai un elpošanai.
Tas, kas Krebsa ciklā ļauj veikt vielmaiņas izmaiņas taukos, ogļhidrātos un olbaltumvielās, ir enerģija, ko var definēt kā spēju vai spēju veikt darbu.
Lielo molekulu sadalīšana mazākās molekulās, kas saistīta ar enerģijas izdalīšanos, ir katabolisms. Olbaltumvielu sadalīšanās aminoskābēs ir katabolisma piemērs. Siltumu siltasiņu dzīvniekiem rada katabolisma tipa ķīmiskās reakcijas.
Šo veidošanās procesu sauc par anabolismu. Olbaltumvielu veidošanās no aminoskābēm ir anabolisks process.
Adenozīna trifosfāts (ATP) ir starpposma molekula, kas nodrošina muskuļu saraušanās procesā izmantotās enerģijas pārnesi. ATP ir augstas enerģijas molekula, jo tā glabā lielu enerģijas daudzumu divu terminālo fosfātu grupu ķīmiskajās saitēs. Šo ķīmisko saišu sadalīšana Krebsa ciklā nodrošina muskuļu kontrakcijai nepieciešamo enerģiju.
Individuālās atšķirības
Metabolisma ātrums dažādiem indivīdiem ir atšķirīgs. Vienā pētījumā, kurā piedalījās 150 pieaugušie Skotijas iedzīvotāji, tika konstatēts, ka bazālais vielmaiņas ātrums ir no 1027 kcal dienā (4301 kJ) līdz pat 2499 kcal (10455 kJ). Vidējais rādītājs bija 1500 kcal (6279 kJ) dienā.
Pētnieki aprēķināja, ka 62,3 % no šīm atšķirībām var izskaidrot ar atšķirībām masā (svarā) mīnus tauku rezerves. Citi faktori bija tauku daudzums (6,7 %), vecums (1,7 %) un eksperimentālā kļūda, ieskaitot starpību starp subjektiem (2 %). Pārējās atšķirības (26,7 %) nebija izskaidrojamas.
Tātad BMR atšķiras pat tad, ja salīdzina divus cilvēkus ar vienādu ķermeņa masu. Lielākie 5% cilvēku enerģijas vielmaiņu veic par 28-32% ātrāk nekā personas ar zemāko BMR 5%. Piemēram, vienā pētījumā aprakstīts ekstrēms gadījums, kad diviem indivīdiem ar vienādu liesās ķermeņa masu 43 kg BMR bija 1075 kcal dienā (4,5 MJ) un 1790 kcal dienā (7,5 MJ). Šī 715 kcal (67 %) starpība ir līdzvērtīga tam, ja viens no šiem indivīdiem katru dienu noskrien 10 km.
Maksa Kleibera (Max Kleiber) ar roku zīmētais ķermeņa izmēra un vielmaiņas ātruma oriģinālais grafiks (1947).
Metabolisma ātruma (kcal/h) un ķermeņa masas (g) attiecību grafiks plašās taksonomiskajās grupās. Pārņemts no Hemmingsen 1960. gadā.
Mērogošanas efekti
Metabolisma ātrums atšķiras atkarībā no dzīvnieku lieluma, un par to tiek runāts jau vairāk nekā gadsimtu.
Grafikos redzams, ka :
- Zīdītāju vielmaiņas ātrums ir likumsakarīga ķermeņa lieluma funkcija, un.
- Šī funkcija būtiski atšķiras no tiešas ķermeņa virsmas funkcijas.
- Logaritmiskā skalā zīdītāju vielmaiņa, kas saistīta ar to ķermeņa izmēru, veido taisnu līniju ar slīpumu aptuveni 0,75.
- Vēlākie pētījumi parādīja, ka līdzīgas sakarības ir arī "aukstasiņu" dzīvniekiem un protistiem.
