Metabolikus ráta
Az anyagcsereráta az anyagcsere sebessége, az állat által időegységenként felhasznált energia mennyisége. Az alapanyagcsere-ráta (BMR) az állatok által nyugalmi állapotban naponta felhasznált energia mennyisége.
Az ember teljes energiafelhasználásának mintegy 70%-át a test szerveiben zajló alapvető életfolyamatok teszik ki (lásd a táblázatot). Az ember energiafelhasználásának körülbelül 20%-a a fizikai aktivitásból, további 10%-a pedig az étkezés utáni táplálék emésztéséből származik.
Mindezek a folyamatok oxigénbevitelt igényelnek a túléléshez szükséges energia biztosításához, általában olyan makrotápanyagokból, mint a szénhidrátok, zsírok és fehérjék. A Krebs-ciklus energiában gazdag ATP-molekulákat termel, és szén-dioxidot bocsát ki.
Az ételek étkezés utáni feldolgozása kémiai energiát használ és némi hőt termel.
Alapanyagcsere
Az alapanyagcsere általában messze a legnagyobb összetevője az összes felhasznált energiának. Az energia felszabadulása és felhasználása ebben az állapotban csak a létfontosságú szervek, a szív, a tüdő, az idegrendszer, a vesék, a máj, a bélrendszer, a nemi szervek, az izmok és a bőr működéséhez elegendő.
Biokémia
A BMR esetében az energia nagy részét a szövetek folyadékszintjének fenntartása emészti fel az ozmózis révén, és csak körülbelül egytizedét emészti fel a mechanikai munka, például az emésztés, a szívverés és a légzés.
A Krebs-ciklus a zsírok, szénhidrátok és fehérjék anyagcsere-változásait az energia teszi lehetővé, amelyet úgy határozhatunk meg, mint a munkavégzés képességét vagy kapacitását.
A nagy molekulák kisebb molekulákra történő lebontása - ami energia felszabadulásával jár - a katabolizmus. A fehérjék aminosavakká történő lebontása példa a katabolizmusra. A melegvérű állatok testhője katabolikus típusú kémiai reakciókkal keletkezik.
A felépítési folyamatot anabolizmusnak nevezzük. A fehérjék aminosavakból történő képződése anabolikus folyamat.
Az adenozin-trifoszfát (ATP) az a köztes molekula, amely az izomösszehúzódásban használt energia átvitelét irányítja. Az ATP nagy energiájú molekula, mivel nagy mennyiségű energiát tárol a két véges foszfátcsoport kémiai kötéseiben. Ezeknek a kémiai kötéseknek a Krebs-ciklusban történő felbontása biztosítja az izomösszehúzódáshoz szükséges energiát.
Egyéni különbségek
Az anyagcsereráta egyénenként változó. Egy 150, a skóciai lakosságot reprezentáló felnőtt bevonásával végzett vizsgálat során az alapanyagcsere-értékek a napi 1027 kcal-tól (4301 kJ) egészen a 2499 kcal-ig (10455 kJ) terjedtek. Az átlag napi 1500 kcal (6279 kJ) volt.
A kutatók kiszámították, hogy ennek az eltérésnek a 62,3%-át a zsírraktárakkal csökkentett tömeg (súly) különbségei magyarázzák. További tényezők voltak a zsír mennyisége (6,7%), az életkor (1,7%) és a kísérleti hiba, beleértve a vizsgálaton belüli különbséget (2%). A fennmaradó eltérés (26,7%) megmagyarázatlan volt.
Tehát a BMR-ben még akkor is vannak különbségek, ha két azonos sovány testtömegű személyt hasonlítunk össze. Az emberek felső 5%-a 28-32%-kal gyorsabban metabolizálja az energiát, mint a legalacsonyabb 5% BMR-rel rendelkező egyének. Egy tanulmány például egy olyan szélsőséges esetről számolt be, amikor két azonos, 43 kg-os sovány testtömegű személy BMR-je 1075 kcal/nap (4,5 MJ) és 1790 kcal/nap (7,5 MJ) volt. Ez a 715 kcal (67%) különbség egyenértékű azzal, hogy az egyik személy minden nap 10 kilométert futott.
A testméret és az anyagcsereráta eredeti, Max Kleiber által kézzel rajzolt grafikonja (1947).
Az anyagcsererátának (kcal/óra) és a testtömegnek (g) a különböző taxonómiai csoportokra vonatkozó grafikonja. Hemmingsen 1960-ból adaptálva.
Skálázási hatások
Az anyagcsereráták az állatok méretétől függően változnak, és ezt már több mint egy évszázada tárgyalják.
A grafikonok azt mutatják, hogy :
- Az emlősök anyagcseréje szabályos függvénye a testméretüknek, és
- A funkció jelentősen eltér a testfelületük közvetlen függvényétől.
- Az emlősök anyagcseréje a testméretükhöz viszonyítva logaritmikus skálán egyenes vonalat alkot, amelynek meredeksége körülbelül 0,75.
- Későbbi kutatások kimutatták, hogy a "hidegvérű" állatok és az őslények esetében is hasonló összefüggések állnak fenn.
