新陈代谢率

新陈代谢率是指新陈代谢的速度,即动物在单位时间内使用的能量数量。基础代谢率(BMR)是动物在休息时每天使用的能量量。

一个人的总能量使用中,大约70%是由于身体器官内的基本生命过程(见表)。一个人的能量使用约20%来自身体活动,另外10%来自进食后对食物的消化。

所有这些过程都需要摄入氧气,为生存提供能量,通常来自碳水化合物脂肪蛋白质等宏量营养素。克雷布斯循环产生富含能量的ATP分子,并放出二氧化碳

进食后加工食物会使用化学能并产生一些热量Zoom
进食后加工食物会使用化学能并产生一些热量

基础代谢

基础代谢通常是迄今为止总能量使用的最大组成部分。在这种状态下,能量的释放和使用只足以维持重要器官、心脏、神经系统、肾脏、肝脏、肠道、性器官肌肉和皮肤的功能。

生物化学

对于BMR来说,大部分能量是通过渗透作用维持组织中的液体水平而消耗的,只有大约十分之一是用于机械工作,如消化、心跳和呼吸

使克雷布斯循环对脂肪、碳水化合物和蛋白质进行代谢变化的是能量,它可以被定义为做功的能力或能力。

将大分子分解成小分子--与能量的释放有关--是分解代谢。蛋白质分解成氨基酸就是分解代谢的一个例子。温血动物的体温是由分解代谢类型的化学反应产生的。

建立的过程被称为新陈代谢。从氨基酸形成的蛋白质是一个新陈代谢过程。

三磷酸腺苷(ATP)是驱动肌肉收缩中所用能量转移的中间分子。三磷酸腺苷是一种高能量分子,因为它在两个末端磷酸盐组的化学键中储存了大量的能量。克雷布斯循环中这些化学键的断裂提供了肌肉收缩所需的能量。

个体差异

新陈代谢率因人而异。一项对苏格兰150名具有代表性的成年人的研究报告显示,基础代谢率从低至每天1027千卡(4301千焦)到高至2499千卡(10455千焦)。平均为每天1500千卡(6279千焦)。

研究人员计算出,这一变化的62.3%是由质量(体重)减去脂肪储备的差异解释的。其他因素是脂肪量(6.7%)、年龄(1.7%)和实验误差,包括对象内差异(2%)。其余的变化(26.7%)是无法解释的。

因此,即使在比较两个具有相同瘦体重的受试者时,BMR也存在差异。前5%的人比BMR最低的5%的人的能量代谢快28-32%。例如,一项研究报告了一个极端情况,两个瘦体重相同的人的BMR为1075千卡/天(4.5兆焦)和1790千卡/天(7.5兆焦)。这个715千卡(67%)的差异相当于其中一个人每天完成10公里的跑步。

马克斯-克莱伯(Max Kleiber)手绘的身体大小与新陈代谢率的原始图表(1947年)。Zoom
马克斯-克莱伯(Max Kleiber)手绘的身体大小与新陈代谢率的原始图表(1947年)。

新陈代谢率(千卡/小时)与体重(克)的关系图,涉及广泛的分类群。改编自Hemmingsen 1960。Zoom
新陈代谢率(千卡/小时)与体重(克)的关系图,涉及广泛的分类群。改编自Hemmingsen 1960。

缩放效果

代谢率因动物大小而异,这一点已经讨论了一个多世纪。

图中显示,:

  1. 哺乳动物的新陈代谢率是其身体大小的一个常规函数,而
  2. 该功能与他们的身体表面的直接功能明显不同。
  3. 在对数尺度上,哺乳动物的新陈代谢与它们的身体大小有关,形成一条直线,斜率约为0.75。
  4. 后来的研究表明,类似的关系也适用于 "冷血 "动物和原生动物

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