Metaboolne kiirus

Ainevahetuse kiirus on ainevahetuse kiirus, looma poolt ajaühikus kasutatud energia hulk. Põhiainevahetuse kiirus (BMR) on loomade poolt puhkeolekus igapäevaselt kasutatav energiakogus.

Ligikaudu 70% inimese kogu energiakasutamisest tuleneb organites toimuvatest põhilistest eluprotsessidest (vt tabel). Umbes 20% inimese energiakasutusest tuleneb füüsilisest aktiivsusest ja veel 10% toidu seedimisest pärast söömist.

Kõik need protsessid nõuavad hapniku tarbimist, et tagada ellujäämiseks vajalik energia, mis tavaliselt saadakse makrotoitainetest, nagu süsivesikud, rasvad ja valgud. Krebsi tsükkel toodab energiarikkaid ATP-molekule ja eraldab süsinikdioksiidi.

Toidu töötlemine pärast söömist kasutab keemilist energiat ja tekitab veidi soojust

Põhiainevahetus

Põhiainevahetus on tavaliselt kõige suurem osa kogu kasutatud energiast. Selles seisundis vabanev ja kasutatav energia on piisav ainult elutähtsate organite, südame, kopsude, närvisüsteemi, neerude, maksa, soolestiku, suguorganite, lihaste ja naha toimimiseks.

Biokeemia

BMR-i puhul kulub suurem osa energiast kudedes osmoosi kaudu vedeliku taseme säilitamiseks ja ainult umbes kümnendik kulub mehaaniliseks tööks, näiteks seedimiseks, südamelöögiks ja hingamiseks.

See, mis võimaldab Krebsi tsükli abil teha ainevahetuse muutusi rasvade, süsivesikute ja valkude suhtes, on energia, mida võib määratleda kui võimet või suutlikkust teha tööd.

Suurte molekulide lagundamine väiksemateks molekulideks - mis on seotud energia vabanemisega - on katabolism. Valkude lagundamine aminohapeteks on näide katabolismist. Soojavereliste loomade kehasoojust toodetakse katabolismi tüüpi keemiliste reaktsioonide abil.

Seda ülesehitusprotsessi nimetatakse anabolismiks. Valkude moodustamine aminohapetest on anaboolne protsess.

Adenosiintrifosfaat (ATP) on vahepealne molekul, mis juhib lihaste kokkutõmbumisel kasutatava energia ülekandmist. ATP on suure energiaga molekul, sest see talletab suure hulga energiat kahe terminaalse fosfaatrühma keemilistes sidemetes. Nende keemiliste sidemete lõhkumine Krebsi tsüklis annab lihaskontraktsiooniks vajaliku energia.

Individuaalsed erinevused

Ainevahetuse kiirus on indiviiditi erinev. Ühes Šotimaa 150 täiskasvanud inimese hulgas läbi viidud uuringus teatati, et ainevahetuse põhikogus on nii madal kui 1027 kcal päevas (4301 kJ) ja kõrge kui 2499 kcal (10455 kJ). Keskmine oli 1500 kcal (6279 kJ) päevas.

Teadlased arvutasid, et 62,3% sellest erinevusest seletati erinevustega massis (kaalus) miinus rasvavarud. Teised tegurid olid rasva hulk (6,7%), vanus (1,7%) ja eksperimentaalne viga, sealhulgas katsealuste erinevus (2%). Ülejäänud erinevus (26,7%) oli seletamatu.

Seega on erinevused BMR-is isegi siis, kui võrrelda kahte isikut, kelle kehamass on sama. Parimad 5% inimestest metaboliseerivad energiat 28-32% kiiremini kui madalaima 5% BMR-iga isikud. Näiteks teatati ühes uuringus äärmuslikust juhtumist, kus kahe sama lahja kehamassiga (43 kg) inimese BMR oli 1075 kcal/päevas (4,5 MJ) ja 1790 kcal/päevas (7,5 MJ). See 715 kcal (67%) erinevus on võrdne sellega, et üks isikutest läbib iga päev 10 kilomeetri jooksu.

Max Kleiberi (1947) poolt käsitsi joonistatud originaalkujutis keha suuruse ja ainevahetuse kiiruse suhtest.

Ainevahetuse kiiruse (kcal/h) ja kehamassi (g) graafik erinevate taksonoomiliste rühmade lõikes. Kohandatud Hemmingsen 1960.

Skaalaefektid

Ainevahetuskiirused varieeruvad vastavalt loomade suurusele ja seda on arutatud juba üle sajandi.

Graafikud näitavad, et :

Imetajate ainevahetuse kiirus on korrapärane funktsioon nende keha suurusest ja
See funktsioon erineb oluliselt nende kehapindade otsesest funktsioonist.
Logaritmilisel skaalal moodustab imetajate ainevahetus seoses nende kehamõõduga sirge joone, mille kalle on umbes 0,75.
Hilisemad uuringud näitasid, et sarnased seosed kehtivad ka külmavereliste loomade ja algloomade puhul.