Bazálny metabolizmus
Metabolická rýchlosť je rýchlosť metabolizmu, množstvo energie spotrebovanej živočíchom za jednotku času. Základná rýchlosť metabolizmu (BMR) je množstvo energie, ktoré zvieratá denne spotrebujú v pokoji.
Približne 70 % celkovej spotreby energie človeka pripadá na základné životné procesy v telesných orgánoch (pozri tabuľku). Približne 20 % spotreby energie pochádza z fyzickej aktivity a ďalších 10 % z trávenia potravy po jedle.
Všetky tieto procesy si vyžadujú príjem kyslíka, ktorý zabezpečuje energiu na prežitie, zvyčajne z makronutrientov, ako sú sacharidy, tuky a bielkoviny. Krebsov cyklus produkuje molekuly ATP bohaté na energiu a uvoľňuje oxid uhličitý.
Pri spracovaní potravín po konzumácii sa využíva chemická energia a vzniká určité množstvo tepla
Bazálny metabolizmus
Bazálny metabolizmus je zvyčajne najväčšou zložkou celkovej spotrebovanej energie. Uvoľňovanie a využívanie energie v tomto stave postačuje len na fungovanie životne dôležitých orgánov, srdca, pľúc, nervového systému, obličiek, pečene, čriev, pohlavných orgánov, svalov a kože.
Biochémia
Pri BMR sa väčšina energie spotrebuje na udržiavanie hladiny tekutín v tkanivách prostredníctvom osmózy a len asi desatina sa spotrebuje na mechanickú prácu, ako je trávenie, tlkot srdca a dýchanie.
To, čo umožňuje Krebsovmu cyklu vykonávať metabolické zmeny tukov, sacharidov a bielkovín, je energia, ktorú možno definovať ako schopnosť alebo kapacitu vykonávať prácu.
Rozklad veľkých molekúl na menšie - spojený s uvoľňovaním energie - je katabolizmus. Rozklad bielkovín na aminokyseliny je príkladom katabolizmu. Telesné teplo u teplokrvných živočíchov vzniká chemickými reakciami katabolického typu.
Proces budovania sa nazýva anabolizmus. Tvorba bielkovín z aminokyselín je anabolický proces.
Adenozíntrifosfát (ATP) je intermediárna molekula, ktorá poháňa prenos energie využívanej pri svalovej kontrakcii. ATP je vysokoenergetická molekula, pretože uchováva veľké množstvo energie v chemických väzbách dvoch koncových fosfátových skupín. Rozbíjanie týchto chemických väzieb v Krebsovom cykle poskytuje energiu potrebnú na svalovú kontrakciu.
Individuálne rozdiely
Rýchlosť metabolizmu sa u jednotlivých ľudí líši. V jednej štúdii na 150 dospelých reprezentatívnych osobách v Škótsku sa uvádzala základná rýchlosť metabolizmu od 1027 kcal za deň (4301 kJ) až po 2499 kcal (10455 kJ). Priemerná hodnota bola 1500 kcal (6279 kJ) za deň.
Výskumníci vypočítali, že 62,3 % týchto rozdielov bolo vysvetlených rozdielmi v hmotnosti mínus tukové zásoby. Ďalšími faktormi boli množstvo tuku (6,7 %), vek (1,7 %) a experimentálna chyba vrátane rozdielov v rámci subjektu (2 %). Zvyšok odchýlky (26,7 %) nebol vysvetlený.
Rozdiely v BMR teda existujú aj pri porovnaní dvoch subjektov s rovnakou telesnou hmotnosťou. Horných 5 % ľudí metabolizuje energiu o 28 - 32 % rýchlejšie ako jedinci s najnižším 5 % BMR. V jednej štúdii sa napríklad uvádza extrémny prípad, keď dvaja jedinci s rovnakou beztukovou telesnou hmotnosťou 43 kg mali BMR 1075 kcal/deň (4,5 MJ) a 1790 kcal/deň (7,5 MJ). Tento rozdiel 715 kcal (67 %) zodpovedá tomu, že jeden z jedincov každý deň absolvuje 10 km beh.
Pôvodný graf závislosti telesnej veľkosti od rýchlosti metabolizmu, ktorý ručne nakreslil Max Kleiber (1947).
Graf závislosti rýchlosti metabolizmu (kcal/hod) od telesnej hmotnosti (g) v širokých taxonomických skupinách. Prevzaté z Hemmingsen 1960.
Účinky škálovania
Metabolické rýchlosti sa líšia v závislosti od veľkosti zvierat, o čom sa diskutuje už viac ako sto rokov.
Z grafov vyplýva, že :
- Rýchlosť metabolizmu cicavcov je pravidelnou funkciou ich telesnej veľkosti a
- Táto funkcia sa výrazne líši od priamej funkcie ich telesných povrchov.
- Na logaritmickej stupnici tvorí metabolizmus cicavcov v závislosti od veľkosti ich tela priamku so sklonom približne 0,75.
- Neskôr výskum ukázal, že podobné vzťahy platia aj pre "studenokrvné" živočíchy a protisty.
