Rata metabolică

Rata metabolică este rata metabolismului, cantitatea de energie utilizată de un animal pe unitate de timp. Rata metabolică bazală (BMR) reprezintă cantitatea de energie utilizată zilnic de animale în repaus.

Aproximativ 70% din consumul total de energie al unui om se datorează proceselor vitale de bază din cadrul organelor corpului (a se vedea tabelul). Aproximativ 20% din consumul de energie al unei persoane provine din activitatea fizică și încă 10% din digestia alimentelor după ce mănâncă.

Toate aceste procese necesită un aport de oxigen pentru a furniza energie pentru supraviețuire, de obicei din macronutrienți precum carbohidrații, grăsimile și proteinele. Ciclul Krebs produce molecule de ATP bogate în energie și elimină dioxidul de carbon.

Prelucrarea alimentelor după consum utilizează energie chimică și produce o anumită cantitate de căldură.

Metabolismul bazal

Metabolismul bazal este, de obicei, de departe cea mai mare componentă a energiei totale utilizate. Eliberarea și utilizarea energiei în această stare este suficientă doar pentru funcționarea organelor vitale, a inimii, a plămânilor, a sistemului nervos, a rinichilor, a ficatului, a intestinului, a organelor sexuale, a mușchilor și a pielii.

Biochimie

În cazul BMR, cea mai mare parte a energiei este consumată pentru a menține nivelurile de lichid în țesuturi prin osmoză și doar aproximativ o zecime este consumată pentru munca mecanică, cum ar fi digestia, bătăile inimii și respirația.

Ceea ce permite ciclului Krebs să efectueze modificări metabolice ale grăsimilor, carbohidraților și proteinelor este energia, care poate fi definită ca fiind abilitatea sau capacitatea de a lucra.

Descompunerea moleculelor mari în molecule mai mici - asociată cu eliberarea de energie - este catabolismul. Descompunerea proteinelor în aminoacizi este un exemplu de catabolism. Căldura corporală la animalele cu sânge cald este produsă prin reacții chimice de tip catabolic.

Procesul de constituire se numește anabolism. Formarea proteinelor din aminoacizi este un proces anabolic.

Adenozin trifosfatul (ATP) este molecula intermediară care conduce transferul de energie utilizat în contracția musculară. ATP este o moleculă cu un nivel ridicat de energie, deoarece stochează cantități mari de energie în legăturile chimice ale celor două grupări fosfat terminale. Ruperea acestor legături chimice în ciclul Krebs furnizează energia necesară pentru contracția musculară.

Diferențe individuale

Rata metabolică variază de la o persoană la alta. Un studiu efectuat pe 150 de adulți reprezentativi pentru populația din Scoția a raportat rate metabolice bazale de la 1027 kcal pe zi (4301 kJ) până la 2499 kcal (10455 kJ). Media a fost de 1500 kcal (6279 kJ) pe zi.

Cercetătorii au calculat că 62,3% din această variație a fost explicată prin diferențele de masă (greutate) minus rezervele de grăsime. Alți factori au fost cantitatea de grăsime (6,7%), vârsta (1,7%) și eroarea experimentală, inclusiv diferența în interiorul subiectului (2%). Restul variației (26,7%) a fost inexplicabil.

Așadar, există diferențe în BMR chiar și atunci când se compară doi subiecți cu aceeași masă corporală slabă. Cei mai buni 5% dintre persoane metabolizează energia cu 28-32% mai repede decât indivizii cu cel mai mic BMR de 5%. De exemplu, un studiu a raportat un caz extrem în care două persoane cu aceeași masă corporală slabă de 43 kg aveau BMR-uri de 1075 kcal/zi (4,5 MJ) și 1790 kcal/zi (7,5 MJ). Această diferență de 715 kcal (67%) este echivalentă cu faptul că unul dintre indivizi ar fi efectuat o alergare de 10 kilometri în fiecare zi.

Graficul original al mărimii corporale în raport cu rata metabolică, desenat manual de Max Kleiber (1947).

Graficul ratei metabolice (kcal/oră) în raport cu masa corporală (g) în grupuri taxonomice largi. Adaptat după Hemmingsen 1960.

Efecte de scalare

Ratele metabolice variază în funcție de mărimea animalelor, iar acest lucru a fost discutat de peste un secol.

Graficele arată că :

Rata metabolică a mamiferelor este o funcție regulată a dimensiunii corpului lor, iar
Funcția este semnificativ diferită de o funcție directă a suprafețelor lor corporale.
Pe o scală log-log, metabolismul mamiferelor în funcție de mărimea corpului lor formează o linie dreaptă cu o pantă de aproximativ 0,75.
Cercetările ulterioare au arătat că relații similare se aplică și în cazul animalelor cu sânge rece și al protiștilor.