Podstawowa przemiana materii: pojęcie, wzór obliczeniowy, norma, poziom i główne procesy metaboliczne

Podstawowa przemiana materii to tempo wydatkowania energii w jednostce czasu. Jego prawidłowy pomiar wymaga rygorystycznego zestawu kryteriów. Należą do nich m.in. przebywanie w fizycznie i psychicznie Produkcja ciepła w organizmie nazywana jest termogenezą w stanie spoczynku, stanie neutralnym termicznie i stanie po wchłonięciu.

Opis

Produkcja ciepła w organizmie jest znana jako termogeneza. Można ją zmierzyć, aby określić ilość wydatkowanej energii. Podstawowa przemiana materii zmniejsza się z wiekiem. Może być również zwiększona poprzez budowanie masy mięśniowej. Choroby, dieta, poziom stresu, temperatura środowisko mają wpływ na całkowity wydatek energetyczny.

Metody obliczeniowe

Dokładne obliczenie podstawowej przemiany materii wymaga, aby współczulny układ nerwowy danej osoby nie był stymulowany. Można ją zmierzyć za pomocą analizy gazowej z wykorzystaniem kalorymetrii bezpośredniej lub pośredniej.

Możesz również obliczyć podstawową przemianę materii za pomocą równania wykorzystującego wiek, płeć, wzrost i wagę. Badania z wykorzystaniem obu metod dostarczają dowodów na zasadność współczynnika oddechowego, który mierzy wewnętrzny skład i wykorzystanie węglowodanów, tłuszczów i białek w miarę ich przekształcania w jednostki substratu energetycznego.

Elastyczność fenotypowa

Metabolizm podstawowy jest cechą elastyczną. Może być odwracalnie regulowany w organizmie. Na przykład niższe temperatury, które zwykle prowadzą do zwiększenia tempa metabolizmu. Istnieją dwa modele wyjaśniające, jak podstawowa przemiana materii zmienia się w zależności od temperatury: model zmiennego maksimum (PMM) i model zmiennej frakcji (FMM).

MFM stwierdza, że tempo metabolizmu wzrasta podczas zimne pory roku. PfM stwierdza, że podstawowa przemiana materii jest stała.

Badania

Wczesne prace naukowców z University of Texas, USA i. Arthur Harris i Francis G. Benedyktowie wykazali, że przybliżone wartości metaboliczne można uzyskać wykorzystując powierzchnię ciała (obliczoną ze wzrostu i masy ciała), wiek i płeć. Uwzględnia się wartości tlenu i dwutlenku węgla z kalorymetrii.

Wyeliminowanie różnic płciowych wynikających z gromadzenia tkanki tłuszczowej poprzez wyrażenie tempa metabolizmu na jednostkę "odtłuszczony" masa ciała, znaczenie obliczania podstawowej przemiany materii (BMR) jest zasadniczo takie samo dla obu płci.

Fizjologia

Podwzgórze jest podstawowym narządem odpowiedzialnym za regulację metabolizmu. Stanowi ona część bocznych ścian trzeciego komora mózgu. Główne funkcje podwzgórza:

• Kontrola i integracja aktywności autonomicznej układ nerwowy (ANS). Reguluje zwężenie mięśnia sercowego i wydzielanie wielu narządów endokrynnych (tarczyca).
• Regulacja uczuć wściekłości i agresji.
• Regulacja temperatury ciała.
• Regulacja przyjmowania pokarmu.

Ośrodek pokarmowy (głodu) jest odpowiedzialny za odczucia, które sprawiają, że człowiek szuka jedzenia. Jeśli spożywa się wystarczająco dużo pokarmu, poziom leptyny staje się wysoki. Ośrodek sytości jest stymulowany. Wysyłane są impulsy, które hamują uczucie głodu. Jeśli nie ma wystarczającej ilości pożywienia, poziom greliny wzrasta. Receptory podwzgórza są stymulowane. Głód to uczucie.

Centrum pragnienia działa w podobny sposób. Zwiększone ciśnienie osmotyczne płynu pozakomórkowego stymuluje komórki podwzgórza. Jeśli pragnienie jest zaspokojone, ciśnienie krwi spada. Funkcje te tworzą mechanizm przetrwania, który powoduje, że człowiek utrzymuje procesy organizmu mierzone podstawową przemianą materii.

Zapis parametrów

Podstawowe wzory metaboliczne zostały po raz pierwszy opublikowane na początku XX wieku. Wykorzystali oni następujące koncepcje:

• P to całkowita produkcja ciepła w całkowitym spoczynku;
• m - masa (kg);
• h - wysokość (cm);
• a - wiek (lata).

Jednym z popularnych sposobów jej oszacowania jest wzór Harrisa-Benedicta:

• dla kobiet: BMI = 665 + (9,6 × m) + (1.8 × h) - (4,7 × a);
• dla mężczyzn: BMI = 66 + (13,7 × m) + (5 × h) - (6,8 × a).

Dlaczego obliczyć?

Podstawowa przemiana materii może być wykorzystana do uzyskania, utraty lub utrzymania wagi. Wiedza o tym, ile kalorii jest spalanych, może być wykorzystana do opracowania, ile jest zużywanych. Na przykład:

• należy spożywać i spalać równą ilość kalorii, aby utrzymać wagę;
• w przypadku rekrutacji - spożycie powinno być większe niż spalanie;
• aby stracić, należy spożywać mniej kalorii niż się spala.

Jak obliczyć kalorie

Kolejnym krokiem po oszacowaniu podstawowej przemiany materii jest obliczenie kalorii na podstawie Twojego stylu życia:

• Sitting. Brak aktywności fizycznej. Pomnożyć BMR przez 1,2.
• Nieco aktywny. Wykonywanie lekkich ćwiczeń 1-3 razy w tygodniu. Pomnożyć UBM przez 1,375.
• Umiarkowanie aktywny. Aktywność fizyczna 3-5 razy na siedem dni. UBM pomnożone przez 1,55.
• Aktywny. Do siedmiu treningów w tygodniu. Pomnożyć BYM przez 1,725.
• Uciążliwa praca. Stała aktywność fizyczna. UBM pomnożone przez 1,9.

Wzór byłby bardziej dokładny, gdyby uwzględniał skład ciała, historię wagi i inne czynniki.

Przyczyny różnic indywidualnych

W Szkocji przeprowadzono badanie podstawowej przemiany materii u 150 dorosłych osób. Wahania między 1020 a 2500 kcal/dzień. Badacze oszacowali, że 62,4% tej zmienności wynikało z różnic w "chuda masa". Inne przyczyny obejmowały masę tłuszczową ciała (6,8%), wiek (1,8%) i błąd eksperymentalny (2,1%). Pozostała część zmienności (26,6%) była niewyjaśniona. Nie miała na nią wpływu płeć ani wielkość tkanek narządów wysokoenergetycznych, takich jak mózg.

Biochemia

Zwiększona termogeneza poposiłkowa w metabolizmie podstawowym występuje w zależności od składu spożytego pokarmu. Prawie 70% całkowitego wydatku energetycznego człowieka związane jest z procesami podtrzymującymi życie, które zachodzą w organizmie. Około 20% naszych wydatków energetycznych przeznaczamy na aktywność fizyczną. Około 10% służy do trawienia pokarmu. Procesy te wymagają zużycie tlenu koenzymy. Zapewnia to energię do przetrwania i wydala dwutlenek węgla.

Organizm zużywa większość energii na utrzymanie odpowiedniego poziomu płynów w tkankach. Około jedna dziesiąta jest przeznaczona na pracę mechaniczną (oddychanie, trawienie i bicie serca).

Rozkład dużych cząsteczek na mniejsze - katabolizm (np. rozkład białka na aminokwasy). Anabolizm to proces ich wytwarzania (białka są przekształcane w aminokwasy). Metabolizm jest wynikiem tych reakcji.

Hipoteza bicia serca

W 1925 roku Raymond Pearl zasugerował, że długość życia jest odwrotnie związana z podstawową przemianą materii. Wsparcie dla tej teorii wynika z faktu, że duże zwierzęta mają dłuższe życie. Hipoteza ta jest wspierana przez kilka nowych badań łączących niższą podstawową przemianę materii z dłuższym czasem życia u zwierząt, w tym u ludzi. Restrykcja kaloryczna i obniżony poziom hormonów tarczycy zostały powiązane z większą długowiecznością u zwierząt.

Jednakże stosunek całkowitego dziennego wydatku energetycznego do spoczynkowej przemiany materii może wahać się od 1,6 do 8,0 u różnych gatunków ssaków.

Przy skalowaniu allometrycznym, maksymalny potencjał długowieczność bezpośrednio związane z tempem przemiany materii.

Aspekty medyczne

Metabolizm człowieka zależy od aktywności i kondycji fizycznej. Zmniejszone spożycie pokarmu zwykle zmniejsza szybkość. Ciało stara się zachować energię. Badania dowodzą, że dieta niskokaloryczna (mniej niż 800 kalorii dziennie) obniża tempo przemiany materii o ponad 10 proc. Menopauza i choroby również wpływają na metabolizm.