Как влияе температурата върху метаболизма?

Метаболизмът описва всички химични реакции, свързани с поддържането на живота на организма. Това е процесът, чрез който хората и други организми преобразуват храната в енергия. Топлината е както страничен продукт от метаболизма, така и форма на енергия, която влияе върху скоростта, с която се осъществява метаболизмът, иначе известна като скорост на метаболизма.

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

Метаболизмът е процес, чрез който храната се превръща в енергия. Топлината се отделя от организмите като страничен продукт от този процес. Тъй като екзотермичните животни не могат да регулират собствените си телесни температури, техният метаболизъм се влияе от външната температура.

Метаболизмът има два метаболитни пътя. Първият е катаболитният път, който разгражда сложни съединения, като глюкоза и протеини, до прости съединения. Това прави енергията достъпна за работата на клетката. Вторият път е анаболният път, който изгражда сложни съединения, необходими на тялото, като протеин за мускулите, от тези прости съединения. Тъй като химичните реакции са непредсказуеми - те може да не произвеждат правилните съединения или необходимото количество - клетките се нуждаят от ензими, за да регулират метаболитната активност. Ензимите обединяват правилните химикали и ускоряват химичните реакции. Следователно ензимите са катализатори на химичните реакции.

Само малко количество енергия, получена от храната, се превръща в енергия, която захранва клетките. Останалото се губи като топлина, която е страничен продукт от химичните реакции. Тази топлина избягва телата на хората и други организми и е причината, в която стая, пълна с хора, да стане неприятно гореща. Топлината, генерирана от метаболизма, играе важна роля за поддържането на топлината на телата на ендотермичните животни. Ендотермите, предимно птици и бозайници, са животни, които са в състояние да регулират собствената си телесна температура, използвайки енергията, генерирана от метаболизма.

Клетките на даден организъм съдържат много различни видове ензими, всеки от които е отговорен за определена химическа реакция. Всички тези ензими изискват подобен температурен диапазон, за да функционират. Връзката между скоростта на метаболизма и температурата може да се визуализира като крива с форма на гърбица. Ензимната активност и следователно метаболизмът е бавна в долния и горния край на даден температурен диапазон и най-висока в някаква оптимална точка. Оптималната температура за типичния човешки ензим е 37 градуса по Целзий (98,6 градуса по Фаренхайт). Следователно човешкото тяло поддържа температура от около 37 градуса по Целзий, за да увеличи скоростта на метаболизма. Ензимната активност пада рязко при температури над 98,6 градуса, а при високи температури ензимите „денатурират“, което означава, че те губят структурата си и стават безполезни.

Температурата в околната среда пряко влияе върху скоростта на метаболизма на екзотермични животни, животни, които не са в състояние да регулират собствената си телесна температура. Например, метаболизмът на гущерите е нисък при ниски температури и висок при горещи температури. Това означава, че гущерите не могат да бъдат много активни в студа, защото нямат енергия за това, докато при високи температури те могат да се движат бързо, но трябва да консумират храна, за да подхранват метаболитния процес. Учените вярват, че топлината повишава скоростта на метаболизма на животните, като увеличава количеството кинетична енергия, което е на разположение на клетките. Кинетичната енергия е енергията, свързана с движещи се обекти. Топлината увеличава кинетичната енергия в клетките, като ускорява молекулите, участващи в химичните реакции, като ги събира по-често. За ендотермичните животни актът на регулиране на телесната температура увеличава скоростта на метаболизма. Действията, необходими за охлаждане, например задъхване или затопляне, например треперене, изискват енергия и по този начин по-бърз метаболизъм на храната.