O metabolismo basal Pode ser definido como o conjunto de reações químicas no corpo por meio das quais um animal gasta a quantidade mínima de energia necessária para manter seus processos vitais. Essa quantidade 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 (MSR) e a taxa metabólica basal (BMR)..
O TMS é medido em animais de sangue frio, como a maioria dos peixes, moluscos, anfíbios e répteis. BMR é medido em animais de sangue quente, como pássaros e mamíferos..
Índice do artigo
TMS e BMR são geralmente expressos como consumo (ml) de Odois, calorias (cal), quilocalorias (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 equivale a 4.186 joules. O joule é a medida fundamental (SI, Sistema Internacional) de energia. O watt, que é igual a 1 joule por segundo, é a medida fundamental (SI) das taxas de transferência e transformação de energia.
Para garantir que os valores obtidos por diferentes estudos sejam comparáveis, a medição de TMS e BMR requer que os animais experimentais estejam em repouso e em jejum. No caso do TMB, esses animais também devem estar em sua zona termoneutra.
Um animal é considerado em repouso se estiver na fase inativa de seu ciclo diário normal, sem movimentos espontâneos e sem estresse físico ou psicológico.
Um animal é considerado em jejum se não estiver digerindo alimentos de forma a gerar calor.
Um animal é considerado em sua zona termoneutra se, durante os experimentos, for mantido dentro da faixa de temperatura dentro da qual sua produção de calor corporal permanece inalterada..
- Respirometria de volume ou pressão constante. O animal é mantido em um recipiente lacrado. Mudanças de pressão devido ao consumo de Odois pelo animal são medidos a temperatura constante por meio de um manômetro. O COdois produzido pelo animal é quimicamente eliminado por KOH ou ascarita.
Se um respirômetro Warburg for usado, a mudança de pressão é medida mantendo o volume do recipiente constante. Se um respirômetro Gilson for usado, a mudança no volume é medida mantendo a pressão constante..
- Análise de gás. Atualmente, existe uma grande variedade de instrumentos de laboratório que permitem a quantificação direta das concentrações de O.dois e companhiadois. Este instrumento é muito preciso e permite determinações automatizadas.
- Calorimetria de bomba. O consumo de energia é estimado comparando o calor produzido pela combustão de uma amostra de alimento não consumido 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 Odois e a produção de COdois. É baseado na lei de Hess da soma de calor constante, que afirma que em uma reação química uma quantidade de calor é liberada dependendo apenas da natureza dos reagentes e produtos..
- Calorimetria de gradiente. Se um fluxo de calor Q passa por um material de espessura G, Uma área PARA e uma condutividade de calor C, o resultado é um gradiente de temperatura que aumenta com G e diminui com PARA Y C. Isso torna possível calcular o gasto de energia.
- Calorimetria diferencial. Ele mede o fluxo de calor entre uma câmara contendo o animal experimental e uma câmara desocupada adjacente. As duas câmaras são isoladas termicamente, exceto pela superfície que as une, por onde trocam calor..
TMS e BMR variam desproporcionalmente com o tamanho dos animais. Essa relação é conhecida como escalonamento metabólico. O conceito pode ser facilmente compreendido comparando-se dois mamíferos herbívoros de tamanhos muito diferentes, como o coelho e o elefante..
Se quantificarmos a folhagem que eles comem por uma semana, descobriremos que o coelho come muito menos do que o elefante. Porém, a massa da folhagem comida pela primeira seria muito maior do que sua própria massa corporal, enquanto no caso da segunda seria o contrário..
Essa disparidade indica que, proporcionalmente ao seu tamanho, as necessidades energéticas de ambas as espécies são diferentes. O estudo de centenas de espécies animais mostra que esta observação particular faz parte de um padrão geral de escalada metabólica quantificável em termos de TMS e BMR..
Por exemplo, o BMR médio (2200 J / h) de mamíferos de 100 g não é dez vezes, mas apenas 5,5 vezes, maior do que o BMR médio (400 J / h) de mamíferos de 10 g. Da mesma forma, a TMB média de mamíferos de 400 g (4940 J / h) não é quatro vezes, mas apenas 2,7 vezes, maior do que a TMB média de mamíferos de 100 g.
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 × Mb, em que para Y b eles são constantes.
O ajuste a esta equação explica matematicamente por que o TMS e o BMR não variam proporcionalmente à massa dos animais. Aplicando logaritmos a ambos os lados, a equação pode ser expressa da seguinte forma
registro(T) = log (para) + b × log (M),
registro(para) Y b pode ser estimado por análise de regressão linear entre valores experimentais de log (T) e logar (M) de várias 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 da referida linha, é a constante alométrica.
Verificou-se que a constante alométrica média de muitos grupos de animais tende a ser próxima a 0,7. No caso de log (para), quanto mais altos forem seus valores, maiores serão as taxas metabólicas do grupo de animais em análise.
A falta de proporcionalidade do TMS e do BMR em relação ao tamanho faz com que pequenos animais tenham maiores necessidades de Odois por grama de massa corporal do que animais de grande porte. Por exemplo, a taxa de gasto de energia de um grama de tecido de baleia é muito menor do que a de um grama de tecido homólogo de camundongo..
Mamíferos grandes e pequenos têm corações e pulmões de tamanhos semelhantes em relação à massa corporal. Portanto, as taxas de contração do coração e dos pulmões do último precisam ser muito maiores do que as do primeiro para transportar O suficientedois para tecidos.
Por exemplo, o número de batimentos cardíacos por minuto é 40 em um elefante, 70 em um humano adulto e 580 em um camundongo. Da mesma forma, os humanos respiram cerca de 12 vezes e os ratos cerca de 100 vezes por minuto..
Dentro de uma 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 esse gasto chega a 50%..
Em mamíferos, os tamanhos do cérebro e do corpo e o metabolismo basal estão relacionados à longevidade pela equação
eu = 5,5 × C0,54 × 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 BMR 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.
Essa relação, embora com expoentes diferentes, também se aplica aos pássaros. No entanto, eles tendem a viver mais do que os mamíferos de massa corporal semelhante..
BMR da mulher pode dobrar durante a gravidez. Isso se deve ao aumento do consumo de oxigênio causado pelo crescimento do feto e das estruturas uterinas, e pelo maior desenvolvimento da circulação materna e da função renal..
O diagnóstico de hipertireoidismo pode ser confirmado pelo aumento do consumo de oxigênio, ou seja, elevada TMB. Em cerca de 80% dos casos de tireoide hiperativa, a TMB é pelo menos 15% maior do que o normal. No entanto, uma alta TMB também pode ser causada por outras doenças.
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