Podstawowa przemiana materii
Metabolizm to tempo przemiany materii, ilość energii zużywanej przez zwierzę w jednostce czasu. Podstawowa przemiana materii (BMR) to ilość energii zużywanej dziennie przez zwierzęta w spoczynku.
Około 70% całkowitego zużycia energii przez człowieka jest związane z podstawowymi procesami życiowymi zachodzącymi w organach ciała (patrz tabela). Około 20% energii zużywanej przez człowieka pochodzi z aktywności fizycznej, a kolejne 10% z trawienia pokarmu po jedzeniu.
Wszystkie te procesy wymagają poboru tlenu w celu dostarczenia energii do przetrwania, zwykle z makroskładników odżywczych, takich jak węglowodany, tłuszcze i białka. W cyklu Krebsa powstają bogate w energię cząsteczki ATP, a wydzielany jest dwutlenek węgla.
Przetwarzanie żywności po jedzeniu zużywa energię chemiczną i wytwarza trochę ciepła
Podstawowa przemiana materii
Podstawowa przemiana materii jest zazwyczaj zdecydowanie największym składnikiem całkowitej zużywanej energii. Uwalnianie i wykorzystywanie energii w tym stanie jest wystarczające tylko do funkcjonowania organów witalnych, serca, płuc, układu nerwowego, nerek, wątroby, jelit, organów płciowych, mięśni i skóry.
Biochemia
W przypadku BMR większość energii jest zużywana na utrzymanie poziomu płynów w tkankach poprzez osmozę, a tylko około jedna dziesiąta jest zużywana na pracę mechaniczną, taką jak trawienie, bicie serca i oddychanie.
Tym, co umożliwia cyklowi Krebsa przeprowadzanie przemian metabolicznych tłuszczów, węglowodanów i białek, jest energia, którą można zdefiniować jako zdolność lub zdolność do wykonywania pracy.
Rozkład dużych cząsteczek na mniejsze - związany z uwalnianiem energii - to katabolizm. Rozkład białek na aminokwasy jest przykładem katabolizmu. Ciepło ciała u zwierząt ciepłokrwistych jest wytwarzane przez reakcje chemiczne typu katabolicznego.
Proces budowania określany jest mianem anabolizmu. Tworzenie się białek z aminokwasów jest procesem anabolicznym.
Trójfosforan adenozyny (ATP) jest cząsteczką pośrednią, która napędza transfer energii wykorzystywanej podczas skurczu mięśni. ATP jest cząsteczką wysokoenergetyczną, ponieważ przechowuje duże ilości energii w wiązaniach chemicznych dwóch końcowych grup fosforanowych. Rozerwanie tych wiązań chemicznych w cyklu Krebsa dostarcza energii potrzebnej do skurczu mięśni.
Różnice indywidualne
Tempo metabolizmu różni się u poszczególnych osób. W jednym z badań na 150 dorosłych osobach reprezentatywnych dla populacji Szkocji odnotowano podstawowe tempo przemiany materii od tak niskiego jak 1027 kcal dziennie (4301 kJ) do tak wysokiego jak 2499 kcal (10455 kJ). Średnia wynosiła 1500 kcal (6279 kJ) na dzień.
Badacze obliczyli, że 62,3% tej zmienności zostało wyjaśnione przez różnice w masie (wadze) pomniejszonej o rezerwy tłuszczu. Innymi czynnikami były ilość tłuszczu (6,7%), wiek (1,7%) i błąd eksperymentalny, w tym różnice wewnątrz grupy (2%). Pozostała część zmienności (26,7%) była niewyjaśniona.
Tak więc istnieją różnice w BMR nawet przy porównywaniu dwóch osób o tej samej beztłuszczowej masie ciała. Górne 5% ludzi metabolizuje energię o 28-32% szybciej niż osoby z najniższym 5% BMR. Na przykład, w jednym z badań odnotowano skrajny przypadek, w którym dwie osoby o tej samej beztłuszczowej masie ciała 43 kg miały BMR 1075 kcal/dzień (4,5 MJ) i 1790 kcal/dzień (7,5 MJ). Ta różnica 715 kcal (67%) odpowiada temu, że jedna z osób pokonuje codziennie 10-kilometrowy bieg.
Oryginalny wykres wielkości ciała w stosunku do tempa przemiany materii narysowany ręcznie przez Maxa Kleibera (1947).
Wykres tempa przemiany materii (kcal/godz.) w stosunku do masy ciała (g) w szerokich grupach taksonomicznych. Zaadaptowane z Hemmingsen 1960.
Efekty skalowania
Tempo metabolizmu różni się w zależności od wielkości zwierzęcia, co jest przedmiotem dyskusji od ponad wieku.
Wykresy pokazują, że :
- Tempo przemiany materii u ssaków jest regularną funkcją wielkości ich ciała, oraz
- Funkcja ta różni się znacznie od bezpośredniej funkcji powierzchni ich ciała.
- W skali logarytmicznej, metabolizm ssaków w odniesieniu do wielkości ich ciała tworzy linię prostą o nachyleniu około 0,75.
- Późniejsze badania wykazały, że podobne zależności dotyczą "zimnokrwistych" zwierząt i protistów.
