¡Descarga Tasa metabólica y más Apuntes en PDF de Fisiología Animal solo en Docsity!
Tema 18. Tasa metabólica
En la etapa adulta, donde el crecimiento ya está definido, necesitamos alimentarnos para obtener energía química que emplearemos para crear y mantener la organización estructural y funcional (trabajo interno) y para producir trabajo externo.
Esta energía procede de los alimentos, que junto con los minerales y los ácidos nucleicos constituyen el 40% de la composición corporal. Los compuestos principales que proporcionan la energía química son:
No toda la ingesta es destinada para producir un trabajo se puede almacenar en forma de grasa, porque es muy energética y está deshidratada (lo que implica una baja relación peso/volumen). También se puede almacenar en forma de colágeno (en hígado y músculo). El colágeno se produce a partir de glucosa, lo que aporta energía más rápida que las grasas, pero plantea un problema en cuanto a su relación peso/volumen, pues los hidratos de carbono están muy hidratados y pesan más, lo que supone un gasto de agua. Las proteínas no se almacenan. La capacidad de síntesis de las proteínas tiene ciertas limitaciones: los aminoácidos esenciales se deben adquirir de la dieta, así como el nitrógeno, porque somos incapaces de sintetizarlos. También tenemos ciertas dificultades a la hora de generar los dobles enlaces (insaturaciones) de los lípidos. En cuanto a los carbohidratos, el problema que tenemos es adquirir aquellos que no podemos asimilar como la celulosa.
La energía química procedente de estos compuestos junto con el oxígeno, producen el trabajo fisiológico de biosíntesis y mantenimiento. La energía que no es absorbida se elimina como energía fecal o se pierde como calor metabólico. La energía es totipotente. Se emplea en biosíntesis, crecimiento, mantenimiento (contracción muscular, secreción glandular, conducción nerviosa…) y generar trabajo externo.
Principio de conservación de la energía química consumida por un animal: los animales, como sistemas abiertos, necesitan energía nueva para realizar trabajo fisiológico, almacenarla, excretarla o perderla como calor metabólico. Cuando mueren, la energía pasa al siguiente nivel trófico.
Tasa metabólica (TM)/índice metabólico
La tasa metabólica es la velocidad de consumo de energía, es decir, la velocidad de transformación de la energía química en trabajo y calor.
Los 2 factores que más afectan a la tasa metabólica son la actividad física y la temperatura ambiental. Además, hay otros factores importantes como son los factores internos (tamaño corporal, consumo de energía asociado a la ingesta, edad, sexo, estados fisiológicos como el estado reproductivo, el estado hormonal, el estrés psicológico, etc.) y factores externos (hora, estación, clima, salinidad en el caso de animales acuáticos, disponibilidad de O 2 ).
- Actividad física: si aumenta, la TM aumenta.
- Temperatura ambiental:
- Poiquilotermos: Si aumenta la temperatura, la TM aumenta exponencialmente.
- Homeotermos: ZNT (balance aislamiento/producción de calor). Por encima o debajo del confort (en el cual el gasto energético es mínimo), aumenta la TM para generar o disipar el calor. Si la temperatura disminuye, la TM aumenta para producir calor. Si la temperatura disminuye, la TM aumenta porque el animal produce una respuesta fisiológica para evitar el calentamiento (ej. jadeo, sudoración, hipertermia…).
- Tamaño corporal (homeotermos). Cuanto más grande es un animal, más tiene que ingerir, pero su relación tamaño/consumo es inversa. A menor tamaño, mayor TM.
- Consumo de energía asociado a la ingesta: tras comer hay un aumento de la TM. Hay que tener otros factores como el movimiento peristáltico para mover el alimento y el funcionamiento hepático (depende del tipo de alimento. Por ej. las proteínas dejan un residuo nitrogenado que hay que eliminar, por lo que se requiere energía). Los procesos de digestión y asimilación del alimento, con independencia de otras actividades, conllevan un incremento del metabolismo. Esto se denomina acción dinámica específica (SDA): - La magnitud de la SDA es proporcional a la cantidad de alimento ingerido por un animal. - Hay un aumento del consumo de O2 y de la producción de calor aprox. 1h después de una comida. - Una mayor producción de calor varía dependiendo del tipo de alimento. los alimentos proteicos se asocian con un valor de SDA mucho mayor que los lípidos o hidratos de carbono en relación con la cantidad de alimento ingerido. - Los animales sin hígado no poseen SDA.
- Edad: durante la etapa de crecimiento la TM va aumentando. Sin embargo, a medida que envejecemos, la TM va disminuyendo porque se va perdiendo masa muscular.
- Sexo: los hombres poseen más masa muscular que las mujeres, mientras que las mujeres tienen más tejido adiposo, que es menos consumidor de energía.
- Secreción de hormonas: si aumenta, la TM aumenta.
- En mamíferos la TM aumenta durante el día y disminuye por la noche. Presenta un ritmo circadiano. También afecta el clima.
- Disponibilidad del O 2 : influye de forma directa porque se trata de un metabolismo aerobio.
- Salinidad (animales acuáticos): requiere transportadores específicos frente a la disponibilidad iónica. Por tanto, a más salinidad, mayor TM.
Tasa metabólica basal (TMB) : indicador estandarizado de la tasa metabólica aplicable en animales homeotermos. Es la tasa de metabolismo energético en las mismas condiciones de estrés fisiológico y ambiental (reposo y zona termoneutra) y en ayuno (sin procesos digestivos o de absorción). Representa el coste del mantenimiento estructural y funcional del organismo, lo que cuesta vivir.
Tasa metabólica estándar (TMS) : es aplicable a animales poiquilotermos en condiciones de ayuno y reposo. Es específica para la temperatura corporal predominante, por tanto, hay tantas TMS como temperaturas corporales.
Mide la cantidad de calor que se desprende, normalmente en reposo. Se emplea sobre todo en aves y pequeños mamíferos que tienen TMs elevadas. Sin embargo, es muy impreciso en animales con TMs bajas. Para animales grandes no se suele usar porque se requieren cámaras de grandes dimensiones, que son de alto coste. Además, no es precisa por que se altera el comportamiento del animal. La pérdida de calor (TM) se calcula a partir de la masa de agua recogida y el calor de fusión del hielo.
- Calorimetría indirecta : respirometría (está basada sobre todo en el consumo de O2). Mide la velocidad de intercambio gaseoso entre el aparato respiratorio del animal y el medio externo. Es el método más empleado. En las reacciones aeróbicas, la energía contenida en las moléculas de alimento es utilizable por el animal cuando esas moléculas o sus productos se oxidan. En esta oxidación aeróbica, la cantidad de calor producido se relaciona con la cantidad de O 2 consumido/CO 2 producido. Cociente respiratorio (RQ) = tasa de producción / tasa de consumo de O
Las grasas tienen el doble de valor energético que los carbohidratos y las proteínas. La grasa es la forma de almacenamiento de energía más eficaz. Economía peso-volumen.
Equilibrio de los materiales: eq ingerida – eq fecal = TM (producción de calor).
Hay 2 tipos de respirometría:
- Respirometría abierta. El aire fluye a través de una cámara abierta que contiene al animal durante la medición del consumo de O 2. Se mide la concentración de O 2 del aire que fluye inmediatamente antes y después de que ingrese en la cámara que contiene al animal. Se calcula la velocidad de consumo de O 2 teniendo en cuenta el volumen de aire que atraviesa la cámara por unidad de tiempo y la cantidad de O 2 extraído por cada unidad de volumen. Es más costosa que la cerrada, pero permite el control continuo del consumo de O 2 en un animal.
- Respirometría cerrada. Emplea una cámara cerrada en la que se encuentra el animal durante la medición con un volumen de aire fijo (el aire no fluye a través de la cámara). Se conectan 2 cámaras idénticas a ambos lados de un manómetro, que mide diferencias de presión gaseosa. El aumento de la temperatura ambiental se acompaña de un incremento equivalente de la presión gaseosa en ambas cámaras, lo que determina aumentos iguales y opuestos de la presión a ambos lados de manómetro. Se evita que las modificaciones de la temperatura ambiental afecten la posición del agua en el manómetro. A medida que el animal utiliza el O 2 , el material absorbente del CO 2 que se encuentra en la cámara que lo contiene elimina el CO 2 espirado del aire presente en la cámara. Por lo tanto, el consumo de O 2 del animal determina la disminución del volumen gaseoso presente en la otra cámara (libre del animal). Esta disminución del volumen del volumen gaseoso de la cámara que contiene al animal provoca el desplazamiento del agua en el interior del manómetro, con una mayor elevación en el brazo izquierdo del manómetro que el derecho. Luego se utiliza una jeringa para inyectar O 2 puro a intervalos regulares en la cámara que contiene al animal hasta que el agua del interior del manómetro retorne a la posición inicial.
