เมแทบอลิซึมพื้นฐาน: มันคืออะไร วัดอย่างไร และเหตุใดจึงช่วยให้เราอยู่รอดได้

สิ่งมีชีวิตไม่ใช่ส่วนที่กันน้ำได้ เนื่องจากเราต้องได้รับพลังงานจากสิ่งแวดล้อมเพื่อให้คงอยู่เมื่อเวลาผ่านไป

แท็กซ่าบางชนิดได้รับพลังงานจากการแปลงสารอนินทรีย์เป็นสารอินทรีย์ (เช่น พืชและการสังเคราะห์ด้วยแสง) ในขณะที่ ที่สัตว์มีกระดูกสันหลังทั้งหมดได้รับพลังงานนี้จากสารอาหาร ไม่ว่าจะเป็นผัก ผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ และแหล่งอินทรีย์อื่นๆ อีกมากมาย มากกว่า.

นอกเหนือจากความต้องการพลังงานขั้นต่ำเพื่อไม่ให้เสียชีวิต เรายังต้องการปริมาณแคลอรี่ต่อวันมากหรือน้อยตามการทำงานและความพยายามของเราหรือ. มันไม่เกี่ยวอะไรกับ ตัวอย่างเช่น ปริมาณอาหารที่ม้าแข่งและงูที่ซุ่มซ่อนกินเข้าไป นอกเหนือจากการมีวิถีทางเมแทบอลิซึมที่แตกต่างกันแล้ว งานทางกายภาพของทั้งคู่ก็เทียบไม่ได้ด้วยซ้ำ

เกี่ยวกับหัวข้อนี้ทั้งหมด วันนี้เราขอนำเสนอคำศัพท์ที่น่าสนใจอย่างแท้จริงจากมุมมองทางชีววิทยาสำหรับนักวิจัย แพทย์ และนักสัตววิทยา มาดูกันว่า เมแทบอลิซึมพื้นฐาน: แม้ว่าแนวคิดนี้อาจฟังดูซับซ้อน แต่เรารับรองว่าคุณจะเหลือแนวคิดโดยละเอียดหลังจากอ่านบรรทัดเหล่านี้

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "ประเภทเซลล์สำคัญของร่างกายมนุษย์"

เมแทบอลิซึมพื้นฐานคืออะไร?

เมแทบอลิซึมทั่วไปหรือความต้องการเมตาบอลิซึมสามารถกำหนดเป็น

พลังงานต้องการที่สิ่งมีชีวิตต้องการสำหรับชุดของปฏิกิริยาทางชีวเคมีและกระบวนการทางเคมีกายภาพที่เกิดขึ้นในเซลล์ของมัน. ปฏิกิริยาชุดนี้ช่วยให้สิ่งมีชีวิตเติบโต สืบพันธุ์ รักษาโครงสร้างทางกายภาพของพวกมันตามลำดับ และตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก เหนือสิ่งอื่นใด

เมแทบอลิซึมพื้นฐานหรืออัตราเมตาบอลิซึมพื้นฐาน (BMR) หมายถึงอัตราการใช้พลังงานต่อหน่วยของเวลาที่สัตว์ดูดความร้อนต้องการพัก กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ปริมาณความร้อน (แสดงเป็นแคลอรี) ที่เกิดขึ้นในหนึ่งชั่วโมงโดยวัตถุที่ไม่ได้พักที่อุณหภูมิ 18 องศาการอดอาหารหลังจาก 12-14 ชั่วโมงเงื่อนไขมาตรฐาน

เราเพิ่งแนะนำคำศัพท์ที่โดดเด่นและจำเป็นต้องอธิบาย: การดูดกลืน มาวางรากฐานกันก่อนที่จะไปยังคำศัพท์ที่ซับซ้อนมากขึ้น

ดูดความร้อน vs ectothermy

Endotherms เป็นสิ่งมีชีวิตที่ใช้ความร้อนที่สร้างขึ้นภายในเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกายซึ่งมักจะอยู่ในช่วงคงที่แม้จะมีสภาพอากาศไม่เอื้ออำนวย เว้นแต่จะมีภาพทางพยาธิวิทยาเกิดขึ้น ปรากฏการณ์ทางสรีรวิทยานี้มีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐาน: ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมไม่มีประสิทธิภาพ 100% ดังนั้นพลังงาน "หนี" ออกจากร่างกายในรูปของความร้อน

ในอีกทางหนึ่ง ectotherms เป็นสัตว์ที่ไม่สามารถสร้างความร้อนในกระบวนการเมตาบอลิซึมของพวกมันได้ ดังนั้นวิธีเดียวของพวกมันในการควบคุมอุณหภูมิคือการไปที่แหล่งพลังงานหรือหลีกหนีจากพวกมัน

ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่สังเกตพฤติกรรมการอาบแดดเหนือสิ่งอื่นใดในสัตว์เลื้อยคลาน: เมื่อจิ้งจกพิงหิน "อาบแดด" มัน สิ่งที่ทำได้จริงคือได้รับพลังงานที่จำเป็นในรูปของความร้อนเพื่อให้สามารถดำเนินกระบวนการเมตาบอลิซึมได้ เช่น การย่อยอาหารหรือการเคลื่อนไหว เป็นต้น สิ่งของ

ดังนั้น, เมื่อเราพูดถึงเมแทบอลิซึมพื้นฐาน (BMR) เราหมายถึงความร้อนที่เกิดจากเอนโดเทอร์มเท่านั้นซึ่งเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและนก

หากเราต้องการหาปริมาณพลังงานที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดของสัตว์เลื้อยคลานหรือสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ เราจะใช้คำศัพท์และวิธีการอื่น: อัตราการเผาผลาญมาตรฐาน (TMS) เป็นไปตามเกณฑ์ที่คล้ายคลึงกันกับอัตราเมแทบอลิซึมพื้นฐาน แต่จะต้องคำนึงถึงอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมด้วย เนื่องจากจะปรับสภาพความพร้อมของพลังงานของสัตว์ดูดกลืนความร้อนโดยสมบูรณ์

• คุณอาจสนใจ: "เอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมหยาบ: ความหมาย ลักษณะและหน้าที่"

พารามิเตอร์อื่นใดที่มาพร้อมกับเมแทบอลิซึมพื้นฐาน?

ค่านี้มีประโยชน์มากอย่างที่เราเห็นในภายหลัง แต่ ไม่ได้อธิบายความต้องการพลังงานของแต่ละบุคคลอย่างเต็มที่. ก่อนดำเนินการต่อ คุณควรพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:

ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานทั้งหมด (GET): อัตราการเผาผลาญพื้นฐาน (BMR) + อุณหภูมิภายในร่างกาย (TE) + กิจกรรมทางกาย (FA)

องค์การอนามัยโลก (WHO) ให้คำจำกัดความที่ดีของการใช้พลังงานทั้งหมด ซึ่ง TMB มีบทบาทสำคัญมาก: “มันเป็นเรื่องของระดับพลังงาน จำเป็นต่อการรักษาสมดุลระหว่างการใช้พลังงานและรายจ่าย เมื่อบุคคลนำเสนอน้ำหนัก องค์ประกอบของร่างกาย และการออกกำลังกายที่เข้ากันได้กับสภาวะที่ดีของ สุขภาพ".

อย่างที่คุณสามารถจินตนาการได้ ค่านี้ผันผวนระหว่างบุคคลคุณต้องใส่ใจกับอายุ เพศ เชื้อชาติ ถิ่นกำเนิด และอื่นๆ อีกมากมาย

เมแทบอลิซึมพื้นฐานมีไว้เพื่ออะไร?

เมแทบอลิซึมพื้นฐานแสดงถึงต้นทุนขั้นต่ำของร่างกายเพื่อให้สามารถทำหน้าที่บำรุงรักษาที่สำคัญโดยไม่หยุดนิ่งเช่น หลอดเลือดหัวใจ, ระบบทางเดินหายใจ, ต่อมไร้ท่อ, ระบบประสาทส่วนกลาง, ไต, ตับ, ภูมิคุ้มกันและปรากฏการณ์เทอร์โมเจเนซิส (การก่อตัวของ ร้อน).

เงื่อนไข "พื้นฐาน" เหล่านี้ต้องการสภาพแวดล้อมเฉพาะในการวัดปริมาณ: บุคคลต้องนอนหลับ 10-12 ชั่วโมง อยู่ในสภาวะหลังการดูดซึม (ไม่ได้รับประทานอาหารใด ๆ อย่างน้อย 12 ชั่วโมง) และอยู่ภายใต้สภาวะอุณหภูมิปกติและอยู่ในสภาวะพักผ่อนทางร่างกายและอารมณ์ แน่นอน คุณไม่สามารถวัดอัตราการเผาผลาญพื้นฐานของบุคคลได้ หากพวกเขาอยู่บนภูเขาที่เต็มไปด้วย หิมะกำลังหนีจากหมีเนื่องจากความต้องการพลังงานของมันสูงขึ้นมากและสถานการณ์ก็หนีจาก ปกติ.

เมแทบอลิซึมพื้นฐานวัดได้อย่างไร?

ในการวัดอัตราการเผาผลาญพื้นฐานอย่างมีประสิทธิภาพ (โดยไม่ต้องใช้สูตรคาดการณ์) จำเป็นต้องใช้การวัดปริมาณความร้อนโดยตรงหรือโดยอ้อม ในกรณีแรก ปริมาณความร้อนที่ร่างกายสร้างขึ้นนั้นวัดได้ในห้องสุญญากาศที่มีผนังเป็นฉนวน. ที่นี่พลังงานที่เก็บไว้และการสูญเสียโดยการพาความร้อนจะถูกบันทึกหลังจากระยะเวลาการรักษาเสถียรภาพอย่างน้อย 6 ชั่วโมง

ในทางกลับกัน TMB ยังสามารถหาได้จากการวัดปริมาณความร้อนโดยอ้อม ซึ่งเป็นวิธีการที่มีการบุกรุกน้อยที่สุดแต่มีประสิทธิภาพสูง ขึ้นอยู่กับการดูดซึมของออกซิเจนและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์: เนื่องจากแอแนบอลิซึมต้องการ ออกซิเจนและ CO2 ถูกปล่อยออกมา ปริมาณความร้อนที่ผลิตได้สัมพันธ์กับการใช้ออกซิเจนและ CO2 การเผยแพร่. ที่นี่ ค่าสัมประสิทธิ์การหายใจเข้ามามีบทบาท พารามิเตอร์ที่เราสำรองไว้สำหรับโอกาสอื่น.

สูตรอัตราการเผาผลาญพื้นฐาน

หากคุณค้นหาทางออนไลน์ คุณจะเห็นว่ามีเครื่องคิดเลขหลายเครื่องที่พยายามประเมินอัตราการเผาผลาญพื้นฐานของคุณโดยไม่ต้องทำการทดสอบทางการแพทย์ใดๆ แม้ว่าวิธีการวัดปริมาณความร้อนทางอ้อมจะเหมาะสมที่จะได้รับค่าที่น่าเชื่อถือจริงๆ แต่โปรแกรมเหล่านี้ใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ที่คำนึงถึงปัจจัยต่อไปนี้:

• P: ความร้อนรวมออกเมื่อไม่มีการใช้งานโดยสมบูรณ์
• M: มวลเป็นกิโลกรัมของแต่ละบุคคล
• H: ความสูงเป็นเซนติเมตรของบุคคล
• ตอบ: อายุเป็นปี

พารามิเตอร์เหล่านี้ทำให้เรามีสูตรดังต่อไปนี้:

• MEN TMB = (10 x น้ำหนักใน Kg) + (6.25 x ความสูงเป็นซม.) - (อายุ 5 x ในปี) + 5.
• WOMEN TMB = (10 x น้ำหนักเป็นกก.) + (6.25 x สูงเป็นซม.) - (5 x อายุในปี) - 161

หากคุณต้องการรักษารูปร่างไว้ เราสามารถบอกคุณได้ว่าการศึกษาบางชิ้นได้คำนวณอัตราการเผาผลาญ ค่าเฉลี่ยพื้นฐานในบุคคลจากการศึกษาตั้งแต่ 1,027 กิโลแคลอรี / วันถึง 2499 กิโลแคลอรี/วัน. นี่คือพลังงานที่จำเป็นต่อการดำรงอยู่ดังนั้น จากการออกกำลังกายและกิจกรรม คุณต้องเพิ่มช่วงแคลอรี่ที่เปลี่ยนแปลงได้

เป็นเรื่องน่าทึ่งที่ทราบว่า BMR โดยประมาณจะลดลง 1-2% ในแต่ละทศวรรษหลังอายุ 20 ปี สาเหตุหลักมาจากการสูญเสียมวลไขมันล้วนๆ

อัตราและขนาดการเผาผลาญพื้นฐาน

เป็นเรื่องปกติ (และถูกต้อง) ที่จะคิดว่าอัตราเมตาบอลิซึมสุทธิในช้างจะสูงกว่าหนูมาก เนื่องจากน้ำหนักของมันคือ เคลื่อนที่บนเกล็ดต่าง ๆ และโดยธรรมชาติแล้วสัตว์แมมมอ ธ จะผลิตและสูญเสียความร้อนมากกว่าสัตว์ตัวเล็ก ความจริง?

ในค่าสัมบูรณ์ สมมติฐานนี้ถูกต้อง แต่สิ่งที่น่าสนใจถ้า BMR ถูกหารด้วยมวลของสัตว์ ถ้าหารด้วยน้ำหนักจะสังเกตได้ว่าอัตราเมตาบอลิซึมของหนูต่อเนื้อเยื่อกรัมเป็น 10 เท่าของช้าง. แม้ว่ากลไกที่เป็นรากฐานของกระบวนการนี้จะยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่ก็เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าอัตราส่วนพื้นผิว/ปริมาตรของสัตว์ตัวเล็กนั้นสูงกว่า ซึ่งเอื้อต่อการสูญเสียความร้อน

ดังนั้น สัตว์ดูดความร้อนขนาดเล็กมักจะมีวงจรชีวิตที่สั้นกว่ามาก เนื่องจากการเผาผลาญของเซลล์ของพวกมันเร็วมาก และเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ก็ล้มเหลวก่อนหน้านี้ ในทางกลับกัน ถ้าคุณเห็นตุ๊กแกที่มีน้ำหนักเท่ากับหนู คุณจะพบว่ามันมีอายุยืนยาวขึ้นถึง 7 เท่า ทำไม?: เนื่องจากสัตว์เลื้อยคลานไม่สร้างความร้อน ความต้องการพลังงานและงานที่ทำโดยร่างกายจึงลดลงมาก

เรซูเม่

ที่น่าสนใจใช่มั้ย? ปรากฎว่าเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยอาจฟังดู อัตราการเผาผลาญพื้นฐานใน endotherms กำหนดอายุขัยและกลยุทธ์ที่สำคัญ. ในทางการแพทย์มากกว่าระดับชีวภาพ นอกจากนี้ พารามิเตอร์นี้ทำหน้าที่เพื่อให้นักโภชนาการและผู้เชี่ยวชาญด้านกีฬา รู้จำนวนแคลอรีที่ต้องกินต่อวันเพื่อรักษา เพิ่มหรือลดมวลรวมของสิ่งมีชีวิต คอนกรีต.

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• Bonfanti, N., เฟอร์นันเดซ, เจ. M., Gomez-Delgado, F., & Pérez-Jiménez, F. (2014). ผลของอาหารแคลอรีต่ำ 2 อย่างกับการออกกำลังกายร่วมกับการออกกำลังกายต่ออัตราการเผาผลาญพื้นฐานและองค์ประกอบของร่างกาย โภชนาการของโรงพยาบาล, 29 (3), 635-643.
• López-Fontana, C. M., Martínez-González, M., มาร์ติเนซ-กอนซาเลซ เอ, & มาร์ติเนซ, เจ. ถึง. (2003). โรคอ้วนการเผาผลาญพลังงานและการวัดการออกกำลังกาย Spanish Journal of Obesity, 1 (1), 29-36.
• Vargas, M., Lancheros, L. และ del Pilar Barrera, M. (2011). การใช้พลังงานขณะพักผ่อนและองค์ประกอบของร่างกายในผู้ใหญ่ วารสารคณะแพทยศาสตร์, 59 (1), S43-S58.