Seminari 6: Calorimetria (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2016
Páginas 4
Fecha de subida 09/04/2016
Descargas 6
Subido por

Vista previa del texto

MRDD CALORIMETRIA La calorimetria és una eina que serveix per a mesurar el consum metabòlic o despesa energètica dels éssers vius.
La quantitat d’energia que un organisme necessita per a viure es divideix en diferents elements:    Taxa metabòlica en repòs o basal: El consum energètic mínim necessari per a mantenir un organisme viu.
Termogènesi: En organismes homeoterms existeixen mecanismes dissenyats per a garantir aquesta temperatura equilibrada en qualsevol dels medis on es poden trobar. (Ex: Suor per a refrescar el cos).
Exercici físic Aquest cos energètic de viure s’anomena “taxa metabòlica basal” (BMR – Basal metabòlic rate). Aquest és un intent de mesurar en aquests organismes homeoterms, el cost mínim per a la seva supervivència.
Aquesta es mesura:   En un organisme despert però en una posició de relaxació i després d’unes 8-12h després d’haver menjat o haver practicat un esforç físic.
En un ambient confortable i en una temperatura termonèutre (20-25ºC) Com que aquestes condicions normalment són difícils de complir, s’usa l’anomenat resting metabolis rate (RMR), és a dir, la taxa metabòlica en repòs:     Es mesura després d’unes 3-4h d’una menjada.
En un ambient confortable i sense estrès.
La mesura obtinguda faria referència al 65-75% de tot el consum energètic diari.
Per a fer aquests estudis s’agafen persones amb una activitat metabòlica mitjana, és a dir, ni que facin molt d’esport ni que siguin molt sedentaris.
Hem dit que el fet de mantenir viu un organisme, requeriria entre un 65-75% de l’energia total.
L’efecte tèrmic en la digestió, és un dels paràmetres que gasten més energia en el metabolisme energètic d’un organisme: [Termic effect of food (TEF)]  L’energia consumida en la digestió, l’absorció i l’emmagatzematge del menjar consumit requereix entre un 5-10 % de tota l’energia total.
El consum d’energia a causa de l’activitat física: [Physical activity energy expenditure (PAEE)]   Inclou exercici, activitats diàries quotidianes i nerviosisme.
Pot variar considerablement en els diferents organismes.
MRDD Factors que afecten a la taxa metabòlica: - Mida corporal (Pes metabòlic) La despesa energètica d’un organisme de mida petita és molt més gran que no pas la d’un organisme de mida gran com per exemple un elefant.
Edat Regulació endocrina i nerviosa L’efecte del menjar Temperatura: El fred fa que tremolem, el que activa un mecanisme de contracció muscular que genera calor Activitat física Malalties i condicions S’anomena metabolisme a la suma de tots els processos que es donen lloc en un organisme viu.
La taxa metabòlica és la taxa de consum energètic en forma de calor.
El metabolisme està format per el catabolisme (genera ATP) i el anabolisme (consumeix ATP). Ambdós processos produeixen calor.
El principal objectiu és oxidar estructures molt reduïdes per a poder obtenir una gran quantitat d’energia que es guardarà en forma de ATP per a després es pugui utilitzar en qualsevol de les funcions cel·lulars necessàries i, també per a sintetitzar noves estructures reduïdes.
EQUACIÓ GENERAL DE LA COMBUSTIÓ: Compost orgànic + O2 CO2 + H2O + Calor Per a mesurar aquesta calorimetria, es pot fer o bé indirectament mirant la diferència de quantitat d’oxigen que hi ha al inici i al final o mirant la quantitat de calor generada directament.
Per tant, per a calcular el calorímetre es pot fer mitjançant el mètode directe, que es basa en calcular la producció de calor o, pel mètode indirecte, que bé es pot fer mirant el consum d’oxigen en un circuit obert o un circuit tancat o el balanç de nitrogen i carboni.
Calorimetria directa Glucosa/ Lípids/ Proteïnes + O2 CO2 + H2O + Calor (Kcal) Aquesta calor és diferent segons el substrat del qual partim: - Lípids: 9,4 Kcal/g Glucosa: 4,2 Kcal/g Proteïnes: 4,3 Kcal/g Mesurament de la quantitat de calor: Mitjançant calories.
Una caloria és la unitat bàsica de mesurament de calor. Correspon a la quantitat de calor requerida per a augmentar la temperatura en 1 ºC d’1 gram d’aigua. 1Kcal = 1000 cal = 4,2 KJ Aquesta mesura es fa mitjançant una bomba calorimètrica, la qual està formada per una càmera cuirassada (que dins seu hi ha un tub amb aire), plena d’aigua on dins hi ha una bomba plena amb oxigen que conté la mostra de menjar. Dins també hi ha un termòmetre per a poder observar la diferència de temperatures entre el moment inicial i el final, quan se li ha subministrat una fracció elèctrica.
MRDD Desavantatges de la calorimetria directa: 1.
2.
3.
4.
5.
6.
Tècnicament molt difícil Car No pot seguir o aguantar canvis ràpids d’energia consumida L’energia duta a terme pels mateixos components també produeixen calor L’augment de la temperatura corporal dels organismes no s’allibera tota, per que els sensors no poden agafar tot el calor produït.
La suor afecta la temperatura corporal i a la massa.
Calorimetria indirecta S’estima la quantitat de calor generat a partir de determinar el consum de O 2 i la producció de CO2.
Proporciona una mitjana d’estimació de la composició de les molècules oxidades.
Es fa mitjançant el quocient respiratori (respiratory quotient, RQ) RQ: Quantitat de CO2 produït respecte l’O2 consumit. Reflexa processos cel·lulars.
Es mesura en les cèl·lules i cada substrat té el seu propi valor de RQ.
Se sap que el consum d’hidrats de carboni dóna un RQ = 1, el de greixos té un RQ = 0,7 i el de proteïnes RQ = 0,82 aproximadament. Per tant depenent del valor en que s’acosti més es podrà saber a partir de quin substrat s’ha oxidat per a obtenir energia (i per tant s’haurà alliberat calor).
També es té en compte la quantitat d’intercanvi respiratori (respiratory Exchange ratio, RER), que és la quantitat de diòxid de carboni eliminat dividit per la quantitat d’oxigen absorbit en el nivell de ventilació normal.
En un estat relaxat: RQ = RER, tot i això no necessàriament ha de ser sempre RQ = RER.
Factors que afecten RQ/RER - Hiperventilació Augmenta la producció d’àcid làctic Té un període de recuperació No existeixen condicions en un estat estable L’exercici que dura més de 90’ Dieta En el cas de les proteïnes, en comptes de mesurar la diferència de concentracions d’oxigen i diòxid de carboni, es pot mesurar el balanç entre la quantitat de nitrogen i carboni.
Això és degut a que les proteïnes poden ser metabolitzades com a greixos i com a hidrats de carboni i són difícils de separar d’aquests dos grups.
El consum de proteïnes és un percentatge molt baix respecte el metabolisme total i, en unes condicions normals es pot desestimar.
Per això, es pot calcular en comptes a través de la quantitat de nitrogen excretat mitjançant la orina.
Equipament per a la calorimetria indirecta: - Mesurador de flux o espiròmetre MRDD - Analitzador de gas (oxigen i diòxid de carboni) Aparell mesurador de la temperatura del gas espirat Aparell per a mesurar la pressió.
Desavantatges de la calorimetria indirecta: 1.
2.
3.
4.
No mesura la taxa metabòlica dels processos anaerobis.
Els processos cel·lulars no són sempre representats immediatament en l’aire expirat.
Els resultats poden ser modificats per la intensitat de l’exercici, duració o altres factors.
Els gasos respiratoris no proveeixen informació específica dels compostos inicials utilitzats, com per exemple el tipus de hidrats de carboni.
Total de l’energia diària consumida: BMR + TEF + PAEE L’energia consumida > Energia absorbida, per tant si el balanç energètic és negatiu = pèrdua de pes.
RQ i exercici:   Exercici de poca intensitat: (<30% VO2max) = bàsicament greixos Exercici d’alta intensitat (>70 % VO2max) = bàsicament hidrats de carboni ...