Скорост на метаболизма

Скоростта на метаболизма е скоростта на обмяната на веществата, количеството енергия, използвано от животното за единица време. Базовата обмяна на веществата (BMR) е количеството енергия, използвано ежедневно от животните в покой.

Около 70 % от общото потребление на енергия от човека се дължи на основните жизнени процеси в органите на тялото (вж. таблицата). Около 20 % от използваната енергия се дължи на физическата активност, а други 10 % - на храносмилането на храната след хранене.

Всички тези процеси изискват прием на кислород, за да се осигури енергия за оцеляване, обикновено от макронутриенти като въглехидрати, мазнини и протеини. Цикълът на Кребс произвежда богати на енергия молекули АТФ и отделя въглероден диоксид.

При обработката на храната след хранене се използва химическа енергия и се отделя топлина.

Базов метаболизъм

Базисният метаболизъм обикновено е най-големият компонент от общата използвана енергия. Освобождаването и използването на енергия в това състояние е достатъчно само за функционирането на жизненоважните органи - сърцето, белите дробове, нервната система, бъбреците, черния дроб, червата, половите органи, мускулите и кожата.

Биохимия

При BMR по-голямата част от енергията се изразходва за поддържане на нивото на течностите в тъканите чрез осмоза и само около една десета се изразходва за механична работа, като храносмилане, сърдечен ритъм и дишане.

Това, което дава възможност на цикъла на Кребс да извършва метаболитни промени в мазнините, въглехидратите и протеините, е енергията, която може да се определи като способност или капацитет за извършване на работа.

Разграждането на големи молекули на по-малки молекули, свързано с отделяне на енергия, е катаболизъм. Разграждането на белтъците на аминокиселини е пример за катаболизъм. Телесната топлина при топлокръвните животни се произвежда от химични реакции от катаболен тип.

Процесът на натрупване се нарича анаболизъм. Образуването на протеини от аминокиселини е анаболен процес.

Аденозинтрифосфатът (АТФ) е междинна молекула, която задвижва преноса на енергия, използвана при мускулното съкращение. АТФ е високоенергийна молекула, тъй като съхранява големи количества енергия в химичните връзки на двете крайни фосфатни групи. Разкъсването на тези химични връзки в цикъла на Кребс осигурява енергията, необходима за мускулното съкращение.

Индивидуални различия

Скоростта на метаболизма варира при различните хора. В едно проучване, проведено сред 150 възрастни, представителни за населението на Шотландия, са отчетени основни метаболитни скорости от 1027 ккал на ден (4301 kJ) до 2499 ккал (10455 kJ). Средната стойност е 1500 kcal (6279 kJ) на ден.

Изследователите са изчислили, че 62,3% от тази разлика се обяснява с разликите в масата (теглото) минус мастните резерви. Други фактори са били количеството мазнини (6,7%), възрастта (1,7%) и експерименталната грешка, включително разликата в рамките на субекта (2%). Останалата част от вариацията (26,7 %) не е обяснена.

Така че има разлики в BMR дори когато се сравняват двама души с еднаква телесна маса. Най-високите 5% от хората метаболизират енергия с 28-32% по-бързо от лицата с най-ниските 5% BMR. Например в едно проучване се съобщава за екстремен случай, при който две лица с еднаква чиста телесна маса от 43 kg имат BMR от 1075 ккал/ден (4,5 MJ) и 1790 ккал/ден (7,5 MJ). Тази разлика от 715 ккал (67 %) е равностойна на това едно от лицата да бяга по 10 км всеки ден.

Оригиналната графика на съотношението между размера на тялото и скоростта на метаболизма, нарисувана от Макс Клейбър (1947 г.).

Графика на скоростта на метаболизма (ккал/час) спрямо телесната маса (g) в широки таксономични групи. Адаптирано от Hemmingsen 1960.

Ефекти на мащабиране

Скоростта на метаболизма варира в зависимост от размера на животните и това се обсъжда от повече от век.

Графиките показват, че :

Скоростта на метаболизма на бозайниците е закономерна функция на размера на тялото им и
Функцията се различава значително от пряката функция на техните телесни повърхности.
В логаритмична скала метаболизмът на бозайниците, свързан с размера на тялото им, образува права линия с наклон около 0,75.
По-късно изследванията показват, че подобни връзки са валидни и за "студенокръвните" животни и протистите.