Скорость метаболизма

Скорость метаболизма - это скорость обмена веществ, количество энергии, используемой животным в единицу времени. Базальная скорость метаболизма (БСМ) - это количество энергии, ежедневно используемое животными в состоянии покоя.

Около 70% общего энергопотребления человека приходится на основные жизненные процессы в органах тела (см. таблицу). Около 20% энергопотребления приходится на физическую активность и еще 10% - на переваривание пищи после приема.

Все эти процессы требуют поступления кислорода для обеспечения энергии для выживания, обычно из макроэлементов, таких как углеводы, жиры и белки. Цикл Кребса производит богатые энергией молекулы АТФ и выделяет углекислый газ.

При обработке пищи после употребления используется химическая энергия и выделяется некоторое количество тепла

Базальный метаболизм

Базальный метаболизм, как правило, является самым большим компонентом общего расхода энергии. Выделение и использование энергии в этом состоянии достаточно только для функционирования жизненно важных органов - сердца, легких, нервной системы, почек, печени, кишечника, половых органов, мышц и кожи.

Биохимия

При BMR большая часть энергии расходуется на поддержание уровня жидкости в тканях посредством осмоса, и только около одной десятой расходуется на механическую работу, такую как пищеварение, сердцебиение и дыхание.

То, что позволяет циклу Кребса осуществлять метаболические изменения жиров, углеводов и белков, - это энергия, которую можно определить как способность или возможность совершать работу.

Распад крупных молекул на более мелкие - связанный с высвобождением энергии - это катаболизм. Распад белков на аминокислоты является примером катаболизма. Тепло тела у теплокровных животных вырабатывается в результате химических реакций катаболического типа.

Процесс наращивания называется анаболизмом. Образование белков из аминокислот - это анаболический процесс.

Аденозинтрифосфат (АТФ) - это промежуточная молекула, которая обеспечивает передачу энергии, используемой при сокращении мышц. АТФ - это высокоэнергетическая молекула, так как она хранит большое количество энергии в химических связях двух конечных фосфатных групп. Разрыв этих химических связей в цикле Кребса обеспечивает энергию, необходимую для мышечного сокращения.

Индивидуальные различия

Скорость метаболизма у разных людей различна. В одном исследовании, проведенном среди 150 взрослых людей, представляющих население Шотландии, базовая скорость метаболизма составляла от 1027 ккал в день (4301 кДж) до 2499 ккал (10455 кДж). Средний показатель составил 1500 ккал (6279 кДж) в день.

Исследователи подсчитали, что 62,3% этой вариации объясняется различиями в массе (весе) за вычетом жировых запасов. Другими факторами были количество жира (6,7%), возраст (1,7%) и экспериментальная ошибка, включая внутрисубъектную разницу (2%). Остальная часть вариаций (26,7%) была необъяснимой.

Таким образом, различия в BMR существуют даже при сравнении двух субъектов с одинаковой массой тела. У 5% людей с самым высоким показателем BMR метаболизм энергии происходит на 28-32% быстрее, чем у людей с самым низким показателем BMR. Например, в одном исследовании был приведен крайний случай, когда два человека с одинаковой сухой массой тела 43 кг имели BMR 1075 ккал/день (4,5 МДж) и 1790 ккал/день (7,5 МДж). Эта разница в 715 ккал (67%) эквивалентна тому, что один из людей ежедневно совершает 10-километровую пробежку.

Оригинальный график зависимости размера тела от скорости метаболизма, нарисованный Максом Клейбером (1947).

График зависимости скорости метаболизма (ккал/час) от массы тела (г) в широких таксономических группах. Адаптировано из Hemmingsen 1960.

Эффекты масштабирования

Скорость метаболизма зависит от размера животного, и это обсуждается уже более ста лет.

Графики показывают, что :

Скорость метаболизма млекопитающих является регулярной функцией размера их тела, и
Эта функция значительно отличается от прямой функции поверхности их тела.
В логарифмической шкале метаболизм млекопитающих в зависимости от размера их тела образует прямую линию с наклоном около 0,75.
Более поздние исследования показали, что аналогичные отношения существуют для "холоднокровных" животных и протистов.