Grundstoffwechsel: was er ist, wie er gemessen wird und warum er uns das Überleben ermöglicht

Lebewesen sind keine wasserdichten Kompartimente, da wir Energie aus der Umwelt gewinnen müssen, um über die Zeit zu bleiben.

Einige Taxa gewinnen Energie, indem sie anorganisches in organisches Material umwandeln (wie Pflanzen und Photosynthese), während dass alle Wirbeltiere diese Energie durch die Ernährung bekommen, egal ob auf Basis von Gemüse, Fleischprodukten und vielen anderen organischen Quellen Mehr.

Wir brauchen nicht nur ein Minimum an Energie, um das Sterben zu vermeiden, sondern auch eine mehr oder weniger tägliche Kalorienzufuhr, basierend auf unserer Arbeit und Anstrengung.oder. Es hat zum Beispiel nichts mit der Nahrungsmenge zu tun, die ein Rennpferd und eine lauernde Schlange in ihrem Versteck verzehren. Abgesehen davon, dass sie unterschiedliche Stoffwechselwege haben, ist die körperliche Arbeit der beiden nicht einmal vergleichbar.

Zu all diesem Thema bringen wir Ihnen heute einen wirklich interessanten Begriff aus biologischer Sicht für Forscher, Ärzte und Zoologen. Mal sehen wie es ihm geht

Grundumsatz: So komplex dieses Konzept auch klingen mag, wir versichern Ihnen, dass Sie nach dem Lesen dieser Zeilen eine detaillierte Vorstellung davon haben.

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Was ist der Grundstoffwechsel?

Allgemeiner Stoffwechsel oder Stoffwechselbedarf kann definiert werden als der Energiebedarf, den ein Organismus für die in seinen Zellen ablaufenden biochemischen Reaktionen und physikalisch-chemischen Prozesse benötigt. Diese Reihe von Reaktionen ermöglicht es Lebewesen, unter anderem zu wachsen, sich zu vermehren, ihre physischen Strukturen in Ordnung zu halten und auf äußere Reize zu reagieren.

Der Grundumsatz oder die Grundumsatzrate (BMR) bezieht sich auf die Rate des Energieverbrauchs pro Zeiteinheit, die endotherme Tiere benötigen, um in Ruhe zu bleiben. Mit anderen Worten, es ist die Wärmemenge (ausgedrückt in Kalorien), die in einer Stunde von der Person erzeugt wird, die in Ruhe gehalten wird, bei einer Temperatur von 18 Grad Fasten nach 12-14 Stunden, standardisierte Bedingungen.

Wir haben gerade einen auffälligen und erklärungsbedürftigen Begriff eingeführt: Endothermie. Lassen Sie uns die Grundlage schaffen, bevor wir zu komplexerer Terminologie übergehen.

Endothermie vs. Ektothermie

Endotherme sind Lebewesen, die intern erzeugte Wärme verwenden, um ihre Körpertemperatur aufrechtzuerhalten., die trotz schlechtem Wetter in einem konstanten Bereich bleibt, es sei denn, es tritt ein pathologisches Bild auf. Dieses physiologische Phänomen basiert auf einer Prämisse: Stoffwechselreaktionen sind nicht 100% effizient und daher „entweicht“ dem Körper Energie in Form von Wärme.

Auf der anderen Seite sind Ektotherme Tiere, die in ihren Stoffwechselprozessen nicht in der Lage sind, Wärme zu erzeugen, sodass ihre einzige Möglichkeit zur Thermoregulation darin besteht, zu Energiequellen zu gehen oder sich von ihnen zu entfernen.

Es ist kein Zufall, dass vor allem bei Reptilien Sonnenbad-Verhalten beobachtet wird: Wenn eine Eidechse sich an einen Stein lehnt und sich "sonnen", was es wirklich tut, ist die notwendige Energie in Form von Wärme zu gewinnen, um unter anderem Stoffwechselvorgänge wie Verdauung oder Bewegung durchführen zu können Dinge.

So dass, Wenn wir vom Grundumsatz (BMR) sprechen, beziehen wir uns nur auf die Wärme, die von Endothermen produziert wird, das sind Säugetiere und Vögel.

Wenn wir die zum Überleben eines Reptils oder einer Amphibie benötigte Energiemenge quantifizieren wollten, würden wir einen anderen Begriff und eine andere Methode verwenden: die Standardmetabolismusrate (TMS). Dieser folgt ähnlichen Kriterien wie der Grundumsatz, jedoch muss die Umgebungstemperatur berücksichtigt werden, da sie die Energieverfügbarkeit des ektothermen Tieres vollständig moduliert.

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Welche anderen Parameter begleiten den Grundumsatz?

Dieser Wert ist sehr nützlich, wie wir später sehen werden, aber erklärt den Energiebedarf des Einzelnen nicht vollständig. Bevor Sie fortfahren, sollten Sie Folgendes berücksichtigen:

Gesamtenergieaufwand (GET): Grundumsatz (BMR) + endogene Thermogenese (TE) + körperliche Aktivität (FA)

Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) liefert eine sehr gute Definition des Gesamtenergieaufwands, bei der der TMB eine sehr wichtige Rolle spielt: „Es geht um das Energieniveau notwendig, um das Gleichgewicht zwischen Energieverbrauch und -aufwand aufrechtzuerhalten, wenn die Person Gewicht, Körperzusammensetzung und körperliche Aktivität aufweist, die mit einem guten Gesundheitszustand vereinbar sind Gesundheit".

Wie du dir vorstellen kannst dieser Wert schwankt zwischen IndividuenNun, man muss auf Alter, Geschlecht, ethnische Zugehörigkeit, Herkunftsort und viele andere Dinge achten.

Wozu dient der Grundstoffwechsel?

Der Grundstoffwechsel stellt den minimalen Aufwand für den Organismus dar, damit er die lebenswichtigen Erhaltungsfunktionen ausführen kann, die nicht bewusst gestoppt werden, wie z kardiovaskuläre, respiratorische, endokrine, zentrale Nervensystem-, Nieren-, Leber-, Immun- und Thermogenese-Phänomene (Bildung von heiß).

Diese "basalen" Bedingungen erfordern die Quantifizierung einer bestimmten Umgebung.: Die Person muss 10-12 Stunden geschlafen haben, sich in einem Zustand nach der Absorption befinden (ohne Nahrung aufgenommen zu haben) in mindestens 12 Stunden) und unter Bedingungen der Thermoneutralität und in einem Zustand körperlicher und emotionaler Ruhe sein. Natürlich kann man den Grundumsatz einer Person nicht messen, wenn sie sich auf einem Berg voller Schnee, der vor einem Bären flieht, da sein Energiebedarf viel höher ist und die Situation aus dem normal.

Wie wird der Grundumsatz gemessen?

Um einen Grundumsatz effektiv (ohne Verwendung von Vorhersageformeln) zu messen, ist es notwendig, auf die direkte oder indirekte Kalorimetrie zurückzugreifen. Im ersten Fall, die vom Körper produzierte Wärmemenge wird in hermetischen Kammern mit isolierenden Wänden gemessen. Hier werden die gespeicherte Energie und der Verlust durch Konvektion nach einer Stabilisierungszeit von mindestens 6 Stunden aufgezeichnet.

Andererseits kann TMB auch durch indirekte Kalorimetrie gewonnen werden, eine minimal-invasive, aber hochwirksame Methode. Diese beruht auf der Aufnahme von Sauerstoff und der Abgabe von Kohlendioxid: Denn der Anabolismus erfordert Sauerstoff und CO2 freigesetzt wird, die erzeugte Wärmemenge hängt vom verbrauchten Sauerstoff und CO2. ab veröffentlicht. Hier der respiratorische Koeffizient kommt ins Spiel, ein Parameter, den wir uns für eine andere Gelegenheit vorbehalten.

Formeln für den Grundumsatz

Wenn Sie online suchen, werden Sie feststellen, dass es mehrere Rechner gibt, die versuchen, Ihren Grundumsatz zu schätzen, ohne medizinische Tests durchzuführen. Obwohl die Methode der indirekten Kalorimetrie geeignet ist, einen wirklich zuverlässigen Wert zu erhalten, basieren diese Programme auf mathematischen Formeln, die folgende Faktoren berücksichtigen:

• P: die Gesamtwärmeleistung bei vollständigem Leerlauf.
• M: die Masse des Individuums in Kilogramm.
• H: die Körpergröße des Individuums in Zentimetern.
• A: Alter, in Jahren.

Diese Parameter geben uns Formeln wie die folgenden:

• MEN TMB = (10 x Gewicht in Kg) + (6,25 x Körpergröße in cm) - (5 x Alter in Jahren) + 5.
• WOMEN TMB = (10 x Gewicht in kg) + (6,25 x Körpergröße in cm) - (5 x Alter in Jahren) - 161.

Wenn Sie bei einer Zahl bleiben möchten, können wir Ihnen sagen, dass bestimmte Studien Stoffwechselraten berechnet haben Baseline-Mittelwert bei Personen aus Studien im Bereich zwischen 1027 Kilokalorien / Tag und 2499 Kilokalorien / Tag. Das ist die Energie, die man braucht, um einfach zu existierenJe nach Training und Aktivität müssen Sie also einen variablen Kalorienbereich hinzufügen.

Es ist auffallend zu wissen, dass der BMR nach dem 20. Lebensjahr in jedem Jahrzehnt um ungefähr 1-2% abnimmt, hauptsächlich aufgrund des Verlusts an reiner Fettmasse.

Grundumsatz und Größe

Es ist üblich (und richtig), zu glauben, dass der Netto-Grundumsatz bei einem Elefanten viel höher ist als bei einer Maus, da ihr Gewicht bewegt sich auf verschiedenen Skalen und natürlich wird ein Mammuttier viel mehr Wärme produzieren und verlieren als ein kleines. Wahrheit?

In absoluten Werten ist diese Annahme richtig, aber interessant wird es, wenn der BMR durch die Masse des Tieres geteilt wird. Durch das Gewicht dividiert ergibt sich, dass die Stoffwechselrate einer Maus pro Gramm Gewebe zehnmal höher ist als die eines Elefanten. Obwohl die diesem Prozess zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht vollständig verstanden sind, ist bekannt, dass das Oberflächen/Volumen-Verhältnis eines kleinen Tieres höher ist, was den Wärmeverlust begünstigt.

Daher neigen kleine endotherme Tiere zu viel kürzeren Lebenszyklen, da ihr Zellstoffwechsel sehr schnell ist und Gewebe und Organe früher versagen. Wenn Sie hingegen einen Gecko mit dem gleichen Gewicht wie eine Maus sehen, werden Sie feststellen, dass er bis zu 7-mal länger lebt. Warum?: Da das Reptil keine Wärme erzeugt, ist der Energiebedarf und die Körperarbeit viel geringer.

Fortsetzen

Faszinierend, oder? Es stellt sich heraus, dass, so anekdotisch es erscheinen mag, der Grundumsatz in Endothermen bestimmt ihre Lebenserwartung und ihre Vitalstrategien. Auf eher medizinischer als biologischer Ebene dient dieser Parameter zusätzlich dazu, dass Ernährungswissenschaftler und Sportfachleute wissen, wie viele Kalorien sie pro Tag zu sich nehmen müssen, um die Gesamtmasse eines Organismus zu erhalten, zu erhöhen oder zu verringern Beton.

Bibliographische Referenzen:

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