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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
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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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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Consumo de O2 en mamíferos de diferentes tallas corporales
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
Lácteos y derivados Valor energético por 100 gramos (en Kcal.)
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Leche condensada 350 Leche descremado 36 Leche entera 68 Leche semidescremada 49 Queso blanco descremado 70 Yogur descremado 45 Requesón 96 Yogur natural 62Yogur 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 Mostaza 15
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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
IV.- MATERIALES
A) Materiales de laboratorio
Manómetro Termómetro Manguera Wincha Frascos de vidrios oscuros Jeringa Balanza
B) Material biológico
Hámster Alumnos
V.- PROCEDIMIENTO
Metabolismo Basal (animales)
1.º Se toma el peso del animal.
2.º Una vez obtenido el peso, hallamos la superficie corporal.
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3.º 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.
4.º Este instrumento nos dará un dato en mlmin ; tenemos que convertir este
dato a Lhora .
5.º Ahora aplicamos la formula y encontramos el Metabolismo basal del animal.
M . B .=consumo de O2
lh× k ×4,8kcal
superficie corporal en m2=kcal
m2 /h
Metabolismo Basal (personas)
1.º Hallamos el peso y la talla de la persona.
2.º Con estos datos hallamos la superficie corporal.
3.º El consumo de O2. hallamos multiplicando el peso por 0,21.
4.º Tomamos la temperatura del ambiente, con este dato, hallamos el factor (K).
5.º Teniendo los datos necesarios aplicamos la fórmula.
M . B .=consumo de O2
lh× k ×4,8kcal
superficie corporal en m2=kcal
m2 /h
Gasto Energético a Kcal/h. = Superficie Corporal X M.B.
6.º Finalmente realizamos los cálculos respectivos
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VI.- RESULTADOS
PesoSuperficie corporal
Consumo de O2 L/h K
Metabolismo 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
Peso y tallaSuperficie 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 m2 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.): 11Anís: 92
Queso descremado (100 gr): 240 Arroz (400 gr)
: 488
Jugo de naranja
azucarado: 46
Total : 1058 Kcal Total : 1077 Kcal Total : 332
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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) :
366Anís: 92
Mantequilla (20 gr): 140Jugo de naranja
azucarado: 46
Total : 958 Kcal Total : 944 KcalTotal : 332
Kcal
TOTAL: 2234 Kcal
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.
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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).
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).
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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).
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.
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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.
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.
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Pedro García. 1983. Fundamentos de Nutrición. Ed. Educación Diversificada a
Distancia. 1° Edición. Pág. 27.
ECKERT. R. Fisiología animal. Editorial Interamericana. 1989.
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