Cuando intento calcular el O2 necesario para un día de metabolismo en reposo (para un humano promedio imaginario) y lo comparo con el O2 esperado consumido por día, mis resultados difieren por un factor de 3. No espero que sea 1 a 1, pero un factor de 3 me hace pensar que me estoy perdiendo un concepto fundamental.
Para nuestro humano ficticio, estoy comenzando con los valores de 1 MET. Específicamente:
Luego defino el peso de mi humano:
Y convertir a unidades más útiles:
En este punto, mi entendimiento es que consumir 352.8 L de oxígeno debería producir algo en el estadio de béisbol de 1680 kcal en reposo. Mi próxima suposición será que la respiración aeróbica de glucosa representa toda la energía durante este día de descanso. Soy consciente de que esto no es la realidad, pero no esperaría que fuera 3 veces menos. Supongo que esta suposición es incorrecta o estoy malinterpretando algo en las siguientes matemáticas.
Comencemos con algunas constantes más con respecto a la respiración celular.
Dada la proporción de energía a ATP, podemos calcular el ATP necesario por día. Debo señalar que el resultado aquí es aproximadamente el doble de los números de referencia que he visto, por lo que sospecho.
Para convertir los requisitos de O2 para nuestro ATP de moles a litros, usamos la ley de Avogadro a presión estándar (100 kPa) para concluir que hay 22,712 litros por mol en un gas.
Y finalmente, podemos ver que mi cálculo dice que necesitas 1045.37 litros de oxígeno para producir 1680 kcal de energía a través de la respiración aeróbica, pero antes calculé que solo deberías necesitar 352.8 litros usando 1 MET como base. Se hicieron suposiciones allí, pero estos resultados me hacen pensar que todavía estoy malinterpretando un concepto fundamental.
Las matemáticas fueron correctas, pero hubo un malentendido en lo que representan algunos de los números. Los gastos de energía enumerados para RMR incluyen la termogénesis dietética en reposo además de la energía ATP real utilizada para el trabajo. Puede ver que se hace lo mismo para informar las calorías en los alimentos (por ejemplo, 4 por carbohidrato) en http://www.fao.org/docrep/006/Y5022E/y5022e04.htm
Cuando esto se tiene en cuenta, usamos 686 kcal/mol de glucosa para obtener números de oxígeno similares. Esto incluye la energía para el ATP y la energía del calor.
Su estimación de 1680 kcal/día para un ser humano en reposo de 70 kg suena bastante bien.
Las páginas de la web coinciden en aproximadamente 11000 L de aire inhalado y 550 L de oxígeno consumido por día. Supongo que eso incluye reposo + actividad, por lo que la estimación de 350 L para el metabolismo en reposo suena más o menos precisa.
A 7,3 kcal/mol ATP y 30 ATP/glucosa, llegas a 219 kcal/mol glucosa.
Wikipedia enumera -2880kJ/mol de glucosa ( https://en.wikipedia.org/wiki/Cellular_respiration ). Eso es 688,3 kcal/mol de glucosa. Desafortunadamente, la página no cita una fuente, pero continúa su cálculo desde allí: para 1680 kcal, solo necesita 2,44 mol de glucosa por día, 14,64 mol de O2 y, por lo tanto, 332,6 L de O2. Así que 688,3 kcal/mol de glucosa se ajusta aproximadamente al consumo esperado de O2.
El peso molecular de la glucosa es 180,16 g/mol. Para 219 kcal/mol, llegarías a 1,22 kcal/g. Por el contrario, 688,3 kcal/mol te da 3,82 kcal/g. Una vez más, el último valor está definitivamente más cerca de la información nutricional encontrada para la glucosa de diferentes referencias generalmente aceptadas (3,75-4 kcal/g).
La única explicación que puedo ofrecer para esto es que el ATP generado por el metabolismo de la glucosa representa solo alrededor del 35% de la energía contenida en la glucosa, lo que implica que la energía restante se desperdicia.
Armatus
Ryan