Podstawowy metabolizm to tempo wydatkowania energii na jednostkę czasu. Poprawność jego pomiaru wymaga ścisłego zestawu kryteriów. Obejmują one stan spokoju fizycznego i psychicznego, środowisko neutralne termicznie oraz stan poabsorbujący.
Opis
Wytwarzanie ciepła przez organizm jest znane jako termogeneza. Można go zmierzyć, aby określić ilość zużytej energii. Podstawowy metabolizm zmniejsza się wraz z wiekiem. Można go również zwiększyć budując masę mięśniową. Choroby, dieta, poziom stresu, temperatura otoczenia mają wpływ na ogólny wydatek energetyczny.
Metody obliczania
Dokładne obliczenie podstawowej przemiany materii wymaga, aby współczulny układ nerwowy osoby nie był stymulowany. Można go zmierzyć za pomocą analizy gazów przy użyciu kalorymetrii bezpośredniej lub pośredniej.
Możesz również obliczyć swoją podstawową przemianę materii za pomocą równania na podstawie wieku, płci, wzrostu i wagi. Badania przy użyciu obu metod dostarczają dowodów na trafnośćwspółczynnik oddechowy, który mierzy wewnętrzny skład i wykorzystanie węglowodanów, tłuszczów i białek, gdy są one przeliczane na jednostki substratu energetycznego.
Fenotypowa elastyczność
Podstawowy metabolizm to elastyczna cecha. Można go odwracalnie regulować w ciele. Na przykład niższe temperatury zwykle powodują wyższe tempo przemiany materii. Istnieją dwa modele, które wyjaśniają, w jaki sposób podstawowy metabolizm zmienia się wraz z temperaturą: model zmiennej maksymalnej (VMM) i model zmiennej frakcyjnej (VFM).
PMM twierdzi, że tempo metabolizmu wzrasta w zimnych porach roku. PFM mówi, że podstawowe tempo przemiany materii jest stałe.
Badania
Wczesne prace naukowców J. Arthura Harrisa i Francisa G. Benedicta wykazały, że przybliżone wartości metaboliczne można uzyskać na podstawie powierzchni ciała (obliczonej na podstawie wzrostu i masy ciała), wieku i płci. Uwzględnia to wskaźniki tlenu i dwutlenku węgla z kalorymetrii.
Poprzez wyeliminowanie różnic między płciami, które wynikają z akumulacji tkanki tłuszczowej poprzez wyrażenie tempa metabolizmu na jednostkę „beztłuszczowej” masy ciała, wartość obliczeniowa podstawowego tempa metabolizmu (BMR) między płciami jest zasadniczo to samo.
Fizjologia
Głównym organem odpowiedzialnym za regulację metabolizmu jest podwzgórze. Stanowi część ścian bocznychtrzecia komora mózgu. Główne funkcje podwzgórza:
- Kontrola i integracja aktywności autonomicznego układu nerwowego (ANS). Reguluje skurcz mięśnia sercowego i wydzielanie wielu narządów dokrewnych (tarczycy).
- Regulacja uczucia wściekłości i agresji.
- Kontroluj temperaturę ciała.
- Regulacja spożycia żywności.
Centrum odżywiania (głód) odpowiada za doznania, które sprawiają, że człowiek szuka jedzenia. Przy wystarczającym odżywieniu poziom leptyny staje się wysoki. Stymulowany jest ośrodek saturacji. Wysyłane są impulsy, które blokują uczucie głodu. Jeśli nie ma wystarczającej ilości jedzenia, poziom greliny wzrasta. Receptory podwzgórza są podrażnione. Pojawia się uczucie głodu.
Centrum pragnienia działa w podobny sposób. Zwiększone ciśnienie osmotyczne płynu pozakomórkowego stymuluje komórki podwzgórza. Jeśli pragnienie zostanie zaspokojone, ciśnienie spadnie. Funkcje te tworzą mechanizm przetrwania, który zmusza osobę do utrzymywania procesów cielesnych mierzonych podstawowym tempem metabolizmu.
Zapisz parametry
Podstawowe formuły metabolizmu zostały po raz pierwszy opublikowane na początku XX wieku. Użyli następujących pojęć:
- P - całkowita produkcja ciepła w pełnym spoczynku;
- m - masa (kg);
- h - wzrost (cm);
- a - wiek (lata).
Jedną z popularnych metod estymacji jest wzór Harrisa-Benedicta:
- dla kobiet: UBM=665 + (9,6 × m) + (1,8 × h) - (4,7 ×a);
- dla mężczyzn: BMR=66 + (13,7 × m) + (5 × h) - (6,8 × a).
Dlaczego obliczać?
Podstawową przemianę materii można wykorzystać do zwiększenia, utraty lub utrzymania wagi. Wiedząc, ile kalorii zostało spalonych, możesz obliczyć, ile należy spożyć. Na przykład:
- Jedz i spalaj równe ilości kalorii, aby utrzymać wagę;
- do rekrutacji - zużycie musi przekraczać spalanie;
- aby stracić, musisz spożywać mniej kalorii niż spalasz.
Jak obliczyć kalorie
Następnym krokiem po oszacowaniu podstawowej przemiany materii jest obliczenie kalorii związanych ze stylem życia:
- Siedząc. Bez aktywności fizycznej. Pomnóż BMR przez 1, 2.
- Mało aktywny. Wykonuj lekkie ćwiczenia 1-3 razy w tygodniu. Pomnóż UBM przez 1, 375.
- Umiarkowanie aktywny. Aktywność fizyczna 3-5 razy w ciągu siedmiu dni. UBM razy 1.55.
- Aktywny. Do siedmiu treningów tygodniowo. Pomnóż BMR przez 1, 725.
- Ciężka praca. Stała aktywność fizyczna. UBM razy 1, 9.
Formuła byłaby dokładniejsza, gdyby zawierała skład ciała, historię wagi i inne czynniki.
Przyczyny różnic indywidualnych
W Szkocji przeprowadzono badanie podstawowej przemiany materii u 150 osób dorosłych. Wskaźniki wahały się od 1020 do 2500 kcal/dzień. Naukowcy obliczyli, że 62,4% tej zmienności wynikało z różnic w „masie beztłuszczowej”. Inne przyczyny obejmowały tkankę tłuszczową(6,8%), wiek (1,8%) i błąd eksperymentalny (2,1%). Reszta zmienności (26,6%) była niewyjaśniona. Nie miała na nią wpływu płeć ani rozmiar tkanek w wysokoenergetycznych narządach, takich jak mózg.
Biochemia
Wzrost termogenezy poposiłkowej w metabolizmie podstawowym występuje w zależności od składu spożywanego pokarmu. Prawie 70% całkowitego zużycia energii przez człowieka jest związane z procesami podtrzymującymi życie zachodzącymi w organizmie. Około 20% wydatków energetycznych pochodzi z aktywności fizycznej. Około 10% - na trawienie pokarmu. Procesy te wymagają zużycia tlenu z koenzymami. Daje to energię do przetrwania i wydalania dwutlenku węgla.
Większość energii, którą organizm zużywa na utrzymanie wymaganego poziomu płynów w tkankach. Około jedna dziesiąta poświęcona jest pracy mechanicznej (oddychanie, trawienie i bicie serca).
Rozbicie dużych cząsteczek na mniejsze to katabolizm (na przykład rozpad białek na aminokwasy). Anabolizm to proces ich powstawania (białka przekształcane są w aminokwasy). Efektem tych reakcji jest metabolizm.
Hipoteza bicia serca
W 1925 Raymond Pearl zasugerował, że długość życia jest odwrotnie proporcjonalna do podstawowej przemiany materii. Poparcie dla tej teorii wynika z faktu, że duże zwierzęta żyją dłużej. Ta hipoteza została poparta kilkoma nowymi badaniami łączącymi niższe poziomy podstawowemetabolizm wraz ze wzrostem cyklu życiowego w królestwie zwierząt, w tym ludzi. Ograniczenie kalorii i obniżenie poziomu hormonów tarczycy są związane z większą długością życia zwierząt.
Jednak stosunek całkowitego dziennego zużycia energii do tempa metabolizmu w spoczynku może wahać się od 1,6 do 8,0 u różnych gatunków ssaków.
Dzięki skalowaniu allometrycznemu maksymalna potencjalna długość życia jest bezpośrednio związana z tempem metabolizmu.
Aspekty medyczne
Metabolizm człowieka zależy od jego aktywności i kondycji fizycznej. Zmniejszenie spożycia pokarmu zwykle zmniejsza jego tempo. Ciało stara się oszczędzać energię. Badania pokazują, że dieta niskokaloryczna (mniej niż 800 kalorii dziennie) zmniejsza tempo procesów metabolicznych o ponad 10 procent. Menopauza i choroby również wpływają na metabolizm.
