Metabolismo Basal

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CATEDRA DE FISIOLOGIA COMPARADA Página 1

I.- INTRODUCCION

La oxidación de los combustibles metabólicos es esencial para la vida. En los organismos superiores, los combustibles (p. ej. Hidratos de carbono y lípidos) son metabolizados a dióxido de carbono y agua. La mayor parte de la energía metabólica la proporcionan las reacciones de oxidación-reducción que ocurren en las mitocondias. El metabolismo basal es la energía calórica total que libera el organismo en reposo. Este rasgo es significativo, puesto que los animales de sangre caliente presentan unas demandas de energía variables a partir de procesos como la termogénesis a bajas temperaturas, la estimulación de la síntesis de ATP durante el estrés, la degradación del exceso de alimentos, la utilización eficiente de nutrientes durante la inanición. Prácticamente todas las reacciones que ocurren en el organismo son exotérmicas, y la suma de todas ellas en reposo se denomina “metabolismo basal”. El metabolismo basal puede medirse mediante dos métodos básicos: calorimetría directa, en que se mide el calor total liberado por un animal durante un tiempo, y calorimetría indirecta, que implica calcular el metabolismo basal a partir de la cantidad de oxígeno consumido (esta cantidad está directamente relacionada con el metabolismo basal). Un hombre adulto de 70 kg. Tiene un metabolismo basal de aproximadamente 7.500 kj (1800 kcal) diarios, y en la mujer el valor es de unos 5.400 kj (1300 kcal). Las mujeres presentan un metabolismo basal más bajo porque tienen un mayor contenido de grasa; además, habitualmente el metabolismo basal varía entre las personas en un factor de dos. El calor procedente de las mitocondrias representa la porción mayor del metabolismo basal. El aumento de los niveles de hormonas tiroideas incrementa el metabolismo basal. La nutrición y trastornos diversos (obesidad, diabetes, cáncer) exigen todos entender bien las bases de la termodinámica. La obesidad, por ejemplo, es un trastorno en que existe un desequilibrio entre el consumo y el gasto de energía. Por lo tanto, es importante conocer el contenido energético de los alimentos. Biológicamente, cerca del 40% de la energía de los alimentos se conserva en forma de ATP, y el 60% restante se libera en forma de calor (John W. Baynes, 2007).

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II.- OBJETIVOS

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Aprender a determinar el Metabolismo Basal de un ser vivo.



Determinar y comparar los diferentes metabolismos basales de los organismos utilizados en la práctica.

III.- MARCO TEORICO

METABOLISMO ENERGÉTICO

El termino metabolismo, en sentido amplio, engloba la suma total de las reacciones químicas que ocurren en un organismo. Las vías metabólicas pueden agruparse en dos categorías principales:

El Anabolismo; en el que se incorporan sustancias simples a moléculas más complejas

necesarias para el organismo, requiere energía, y se asocia con la regeneración, reparación, el crecimiento.

El Catabolismo; en el que se rompen las moléculas complejas en otras más simples, va

acompañado de liberación de energía química. Una parte de esta energía se almacena en forma de compuestos fosfatados de gran energía cono el ATP, el cual dirigirá posteriormente la actividad celular.

Varias hormonas fabricadas por el sistema endocrino se encargan de controlar la velocidad y el sentido (“ana” o “cata”) del metabolismo. La tiroxina, una hormona producida y segregada por la glándula tiroidea, desempeña un papel fundamental en la determinación de la velocidad a la que se producen las reacciones químicas del metabolismo en el cuerpo de una persona.

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Otra glándula, el páncreas, secreta o segrega hormonas que ayudan a determinar si la principal actividad metabólica del cuerpo en un momento dado será anabólica o catabólica.

En ausencia de un trabajo externo o de almacenamiento de energía, toda la energía que se libera durante el proceso metabólico aparece finalmente como calor. Este simple hecho permite utilizar la producción de calor como un índice del metabolismo energético, procurando que el organismo se encuentre en un estado más o menos estacionario en relación con el medio.

La tasa metabólica mide la conversión de energía química a calor (energía liberada como calor por unidad de tiempo).

METABOLISMO BASAL

El metabolismo basal es el valor mínimo de energía necesaria para que la célula subsista. Esta energía mínima es utilizada por la célula en las reacciones químicas intracelulares necesarias para la realización de funciones metabólicas esenciales, como es el caso de la respiración.

En el organismo, el metabolismo basal depende de varios factores, como sexo, talla, peso, edad, etc. Como claro ejemplo del metabolismo basal está el caso del coma. La persona "en coma", está inactiva, pero tiene un gasto mínimo de calorías, razón por la que hay que seguir alimentando al organismo.

El metabolismo basal es el gasto energético diario, es decir, lo que tu cuerpo necesita diariamente para seguir funcionando. A ese cálculo hay que añadir las actividades extras que puedes hacer cada día.

La tasa metabólica disminuye con la edad y con la pérdida de masa corporal. El ejercicio aeróbico y un aumento de la masa muscular pueden incrementar esta tasa. Al gasto

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general de energía también pueden afectarle las enfermedades, los alimentos y bebidas consumidas, la temperatura del entorno y los niveles de estrés. Para medir el metabolismo basal, la persona debe estar en completo reposo pero despierta. Una medida precisa requiere que el sistema nervioso simpático de la persona no esté estimulado. Una medida menos precisa, y que se realiza en condiciones menos estrictas, es la tasa metabólica en reposo.

El metabolismo basal de una persona se mide después de haber permanecido en reposo total en un lugar con una temperatura agradable (20 ºC) y de haber estado en ayunas 12 ó más horas.

El metabolismo basal se calcula en kilocalorías/día y depende del sexo, la altura y el peso, entre otros factores.

TAMAÑO CORPORAL RELACIONADO CON EL METABOLISMO BASAL

Una característica física importante en un animal es su talla. Un aumento de talla introduce cambios que no siempre son simples y proporcionales. Ejemplo: las necesidades metabólicas de un musaraña de agua (que es muy pequeña) sumergida comparadas con las de una ballena sumergida. Aunque ambos se sumergen normalmente, una ballena puede permanecer bajo el agua, conteniendo la respiración, por mucho más tiempo que una musaraña. Esta observación ilustra el principio general de que los animales pequeños respiran a una velocidad superior a la de los grandes. De hecho existe una relación inversa entre la tasa de consumo de O2 por gramo de masa corporal y la masa total de animal. Siendo así, uh mamífero de 100g consumirá, por unidad de más y unidad de tiempo, mucho más de 0.1 veces la energía que consume un mamífero de 1.000 g por unidad de masa y unidad de tiempo.

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CATEDRA DE FISIOLOGIA COMPARADA Página 5 GASTO ENERGÉTICO

El gasto energético es la relación entre el consumo de energía a la energía necesaria por el organismo.

GASTO ENERGÉTICO TOTAL

Para mantener el organismo su equilibrio la energía consumida debe de ser igual a la utilizada, o sea que las necesidades energéticas diarias han de ser igual al gasto energético total diario. Si consumimos más energía de la necesaria se engorda y si consumimos por debajo de las necesidades se adelgaza. El organismo no es una excepción al primer principio de la Termodinámica.

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La energía se define como la capacidad para trabajar. En el estudio de la nutrición, se refiere a la manera en la que el cuerpo utiliza la energía localizada en las uniones químicas dentro de los alimentos. En el organismo, la energía se libera mediante el metabolismo de los alimentos, los cuales deben suministrarse regularmente para satisfacer las necesidades energéticas para la supervivencia del cuerpo.

El Gasto metabólico basal o metabolismo basal depende de la masa celular activa, es decir, del número y tamaño de células activas que tiene un organismo. La masa celular activa varía de una persona a otra según:

a) Tamaño y composición corporal. b) Edad.

c) Situación de crecimiento, embarazo o lactancia.

La energía que se emplea en el metabolismo basal está destinada a:

 Metabolismo celular (50%).

 Síntesis de moléculas, sobre todo de proteínas (40%).

 Trabajo mecánico interno (movimiento de los músculos respiratorios, contracción del corazón, etc.) (10%).

VALOR ENERGÉTICO DE LOS ALIMENTOS

Las calorías que contienen los alimentos, le aportan al cuerpo humano la energía y el combustible que necesita para llevar a cabo todas sus funciones y a la vez, conservar su temperatura.

Una CALORÍA es una medida de calor y físicamente consiste en la cantidad de calor necesaria para elevar en un grado centígrado, a un gramo de agua.

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Una kilocaloría (Kcal) es la cantidad de calor necesaria para elevar un kilogramo de agua en un grado centígrado y es igual a 4.184 kilojulios (que es la cantidad internacional para medir la energía).

 Carbohidratos: proporcionan 4 Kcal por gramo.

 Proteínas: proporcionan 4 Kcal por gramo.

 Grasas: proporcionan 9 Kcal por gramo.

Nuestro cuerpo utiliza energía para cada respiración, para cada latido del corazón, para el parpadeo de los ojos, para el movimiento del cuerpo y esto se conoce como metabolismo basal.

Además se requiere de energía para que se puedan descomponer los alimentos y ser utilizados por nuestro cuerpo y esto se conoce como acción diná mico-especifica de los alimentos.

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Tabla con todos los alimentos y sus Calorías correspondientes

Azúcares y dulces Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Azúcar 380

Mermelada con azúcar 280

Miel 300

Aceites y grasas Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Aceite de oliva 900

Aceite de soja 900

Mantequilla 752

Bebidas Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Café 5

Cerveza negra 37

Cerveza rubia 45

Gaseosas 48

Carnes, caza y embutidos Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Gallina 369

Mortadela 265

Pato 200

Pavo 223

Pollo sin deshuesar 121

Frutas Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Aceitunas 149 Coco 646 Chirimoyas 78 Higos 80 Higos secos 275 Limón 39 Mango 57 Manzana 52 Melón 31 Membrillo 33 Naranja 44 Papaya 45 Peras 61 Piña 51 Plátano 90 Sandía 30

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CATEDRA DE FISIOLOGIA COMPARADA Página 9 Lácteos y derivados Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Leche condensada 350

Leche descremado 36

Leche entera 68

Leche semidescremada 49

Queso blanco descremado 70

Yogur descremado 45

Requesón 96

Yogur natural 62

Yogur natural frutado 100

Productos del mar Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Atún 225

Atún en lata con aceite vegetal 280

Caballa 153 Calamar 82 Cangrejo 85 Langostino 96 Lenguado 73 Mejillón 74 Merluza 86 Pulpo 57

Sardinas en lata con aceite vegetal

192

Sardinas 151

Trucha 94

Repostería Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Bizcocho 456

Galletas con chocolate 524

Galletas de mantequilla 397

Galletas saladas 464

Tarta de manzana 311

Salsas y condimentos Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)

Cubito de caldo 259

Ketchup 98

Mayonesa 718

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CATEDRA DE FISIOLOGIA COMPARADA Página 10 Verduras y Hortalizas Valor energético por 100 gramos (en

Kcal.) Acelgas 33 Ajos 139 Apio 20 Berenjena 29 Cebolla 47 Col 28 Coliflor 30 Espárragos naturales 26 Espárragos de lata 24 Espinacas 32 Habas 64 Lechuga 18 Nabos 29 Patata cocida 86 Pepino 12 Perejil 55 Pimiento 22 Puré de patata 357 Rábanos 20 Remolacha 40 Tomate 22 Tomate en salsa 21 Zanahoria

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IV.- MATERIALES

A) Materiales de laboratorio  Manómetro  Termómetro  Manguera  Wincha

 Frascos de vidrios oscuros

 Jeringa  Balanza B) Material biológico  Hámster  Alumnos

V.- PROCEDIMIENTO

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Metabolismo Basal (animales)

1º Se toma el peso del animal.

2º Una vez obtenido el peso, hallamos la superficie corporal.

3º Luego se introduce el animal en el Metabolímetro, el cual consta de una cámara de vidrio, con su respectiva tapa a presión para que no haya entrada de oxígeno, la cual está conectada a 3 conductos y un termómetro.

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4º Este instrumento nos dará un dato en ml_min; tenemos que convertir este dato a L_hora.

5º Ahora aplicamos la formula y encontramos el Metabolismo basal del animal.

h m kcal m en corporal erficie kcal k h l O de consumo B M ₂ 2 2 sup 8 , 4 . .    



Metabolismo Basal (personas)

1º Hallamos el peso y la talla de la persona.

2º Con estos datos hallamos la superficie corporal.

3º El consumo de O2. hallamos multiplicando el peso por 0,21.

4º Tomamos la temperatura del ambiente, con este dato, hallamos el factor (K). 5º Teniendo los datos necesarios aplicamos la fórmula.

h m kcal m en corporal erficie kcal k h l O de consumo B M 2 2 2 sup 8 , 4 . .    

Gasto Energético a Kcal/h. = Superficie Corporal X M.B. 6º Finalmente realizamos los cálculos respectivos

VI.- RESULTADOS

Peso Superficie corporal Consumo de O2 L/h K Metabol ismo basal total Gasto energético por hora Gasto energético por día HAMSTER 0.1 Kg. 0.196 0.0012 0.916 0.02692 1.6152 38.7648

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CATEDRA DE FISIOLOGIA COMPARADA Página 13 Peso y talla Superficie

corporal Consumo de O2 L/h K Metabolismo basal total Gasto energétic o por hora Gasto energético por día QUINTANA ROJAS 65 Kg 1.60 m 1.70 m 2 13.65 L/h 0.916 60.46 Kcal 102.78 Kcal 2466.77 Kcal ROJAS FIESTAS 60 Kg 1.78 m 1.68 m2 12.60L/h 55.40 Kcal 93.072 Kcal 2233.728 Kcal

Dieta Básica– Alumno Quintana Rojas Anthony

Desayuno (Kcal) Almuerzo (Kcal) Cena (Kcal)

Quaker (135 gr): 498 Pollo (300 gr) : 360 Azúcar (5 gr): 20

3 Panes : 300 Lenteja (200 gr) : 172 Pan (2): 200

Azúcar (5 gr): 20 Ensalada (100 gr.): 11 Anís: 92 Queso descremado (100 gr): 240 Arroz (400 gr) : 488

Jugo de naranja azucarado: 46

Total : 1058 Kcal Total : 1077 Kcal Total : 332 Kcal TOTAL: 2467 Kcal

Dieta Básica– Alumno Rojas Fiestas Yusef

Desayuno (Kcal) Almuerzo (Kcal) Cena (Kcal)

Quaker (135 gr): 498 Pollo (300 gr) : 360 Azúcar (5 gr): 20

3 Panes : 300 Lenteja (200 gr) : 172 Pan (2): 200

Azúcar (5 gr): 20 Arroz (300 gr) : 366 Anís: 92 Mantequilla (20 gr): 140 Jugo de naranja azucarado: 46

Total : 958 Kcal Total : 944 Kcal Total : 332 Kcal TOTAL: 2234 Kcal

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VII.- DISCUSIÓN

La masa corporal tendría grandes efectos en la tasa metabólica La razón basa en el principio general de que los animales pequeños han de respirar a una tasa superior por unidad de peso a la de los animales grandes. De hecho, existe una relación una relación inversa entre la tasa de consumo de O2 por gramo de masa corporal y la masa total del animal. Así, un mamífero (rata) de 0.08 Kg consume mucha más energía por unidad de masa y unidad de tiempo que un mamífero (humano) de 77Kg.

En cuanto al sexo el metabolismo basal puede variar; en el hombre la hormona sexual masculina aumenta la tasa metabólica, la testosterona aumenta la tasa metabólica de un 10- 15% mientras que las hormonas sexuales femeninas aumentan muy poco esta tasa casi nunca de forma significativa. Casi todo el efecto de la hormona sexual masculina depende de su acción anabólica (aumento de masa del músculo esquelético) (Guyton, 2007).

El suministro de energía se reduce en forma moderada en la dieta humana, también se reduce, como consecuencia de la capacidad del organismo de efectuar trabajos, y disminuye por tanto, su capacidad física. La primera necesidad que el organismo tiene que satisfacer es la de energía. Sin ella no puede realizar ningún tipo de trabajo, por mínimo que éste sea. A falta de energía de la dieta diaria el cuerpo toma las energías de reserva para satisfacer sus necesidades. Utiliza primero las reservas hepáticas y musculares (glicógeno del hígado y del músculo), luego las reservas de tejido graso (gordura), y finalmente la energía de las proteínas destruyendo progresivamente sus propios tejidos. Una vez consumido esta energía, sobreviene su propia destrucción y muerte (Pedro García, 1983).

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En una dieta básica el metabolismo basal es importante, pues los alimentos producen energía. Después de ingerir una comida el índice metabólico aumenta como consecuencia de las distintas reacciones químicas asociadas con la digestión absorción y almacenamiento de los alimentos dentro del organismo. Este es el denominado efecto termogénico de los alimentos puesto de que se requiere energía para estos procesos y se genera calor. Cuando se toma una comida con muchos carbohidratos o grasas, el índice metabólico se suele aumentar en un 4%, pero si se ingiere una comida con abundantes proteínas, el índice metabólico empieza a elevarse en el plazo de una hora, alcanza un máximo cercano al 30% sobre el valor normal y se mantiene así durante 3 a 12 horas. Este efecto de las proteínas sobre el índice metabólico, se conoce como acción dinámica especifica de las proteínas (Guyton, 2007).

La glándula Tiroides mantiene el nivel del metabolismo en los tejidos para que sea óptimo su función normal. Las hormonas tiroideas estimulan el consumo de oxígeno en las células, ayudan a regula el metabolismo de lípidos y carbohidratos, y son necesarias para el crecimiento y maduración normales (Guyton, 2007).

Si se segregan cantidades máximas de tiroxina, la tasa metabólica puede elevarse de un 50 a 100% por encima del valor normal, en cambio cuando se deja de secretar hormona tiroides la tasa metabólica disminuye hasta un 40 a 60% de lo normal. La tiroxina acelera la tasa de las reaccione químicas en muchas células del organismo y en consecuencia aumenta la tasa metabólica. La adaptación de la glándula tiroides, su secreción aumenta en los climas fríos y aumenta en los climas cálidos (Ganong, 2006).

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VIII.- CONCLUSIÓN

 Establecimos la relación que existe entre metabolismo basal y consumo de energía, ya que a menor metabolismo basal hay menor consumo de energía y a mayor metabolismo basal habrá un mayor consumo de energía.

 El metabolismo basal de un homeotermo pequeño (ratas) fue mucho mayor que el de un homeotermo grande (humano), esto se debe a la talla y a la masa corporal de estos.

 El metabolismo basal está relacionado con la dieta nutricional, ya que a una mayor ingesta de alimentos elevados en calorías, el metabolismo basal aumentara.

 El gasto energético debe ser proporcional a lo que consumes en tu dieta nutricional, ya que si consumimos más energía de la necesaria se aumenta de peso, y si consumimos por debajo de las necesidades se adelgaza.

 La glándula tiroides segrega tiroxina, hormona que desempeña un papel fundamental en la determinación de la velocidad a la que se producen las reacciones químicas del metabolismo en el cuerpo de una persona.

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IX.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

 John W. Baynes. 2007. Bioquímica Médica. Ed. Elsevier. 2° edición. Madrid-España. pág. 97.

 WILLIAM GANONG. Fisiología Médica de 20º edición Editorial Manual Moderno, 2006. Pág. 1006

 GUYTON HALL. Fisiología médica 11a edición Editorial Interamericana, 2007.

 Pedro García. 1983. Fundamentos de Nutrición. Ed. Educación Diversificada a Distancia. 1° Edición. Pág. 27.