Jak teplota ovlivňuje metabolismus?

Metabolismus popisuje všechny chemické reakce spojené s udržováním života organismu. Jedná se o proces, kterým lidé a jiné organismy přeměňují jídlo na energii. Teplo je jak vedlejším produktem metabolismu, tak formou energie, která ovlivňuje rychlost metabolismu, která se jinak označuje jako rychlost metabolismu.

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

Metabolismus je proces, při kterém se potraviny přeměňují na energii. Teplo je emitováno z organismů jako vedlejší produkt tohoto procesu. Protože ectothermic zvířata nemohou regulovat jejich vlastní tělesné teploty, jejich metabolismus je ovlivněn vnější teplotou.

Metabolismus má dvě metabolické dráhy. První je katabolická cesta, která štěpí komplexní sloučeniny, jako je glukóza a bílkoviny, na jednoduché sloučeniny. Díky tomu je energie k dispozici pro práci buňky. Druhou cestou je anabolická cesta, která z těchto jednoduchých sloučenin vytváří složité sloučeniny potřebné pro tělo, například bílkoviny pro svaly. Protože chemické reakce jsou nepředvídatelné - nemusí produkovat správné sloučeniny nebo potřebné množství - buňky potřebují enzymy k regulaci metabolické aktivity. Enzymy spojují správné chemikálie a urychlují chemické reakce. Enzymy jsou proto katalyzátory chemických reakcí.

Pouze malé množství energie získané z potravy se stává energií, která pohání buňky. Zbytek se ztrácí jako teplo, které je vedlejším produktem chemických reakcí. Toto teplo uniká z těl lidí a jiných organismů a je tím, co způsobuje nepříjemné zahřátí místnosti plné lidí. Teplo generované metabolismem hraje důležitou roli při udržování těla endotermických zvířat v teple. Endotermy, zejména ptáci a savci, jsou zvířata, která jsou schopna regulovat svou vlastní tělesnou teplotu pomocí energie generované metabolismem.

Buňky kteréhokoli daného organismu obsahují mnoho různých typů enzymů, z nichž každý je zodpovědný za konkrétní chemickou reakci. Všechny tyto enzymy vyžadují pro své fungování podobný teplotní rozsah. Vztah mezi rychlostí metabolismu a teplotou lze vizualizovat jako hrbovitá křivka. Aktivita enzymu, a tedy i metabolismus, je na dolním a horním konci daného teplotního rozsahu pomalá a nejvyšší v určitém optimálním bodě. Optimální teplota pro typický lidský enzym je 37 stupňů Celsia (98,6 stupňů Fahrenheita). Lidské tělo proto udržuje teplotu asi 37 stupňů Celsia, aby maximalizovalo rychlost metabolismu. Aktivita enzymu prudce klesá při teplotách nad 98,6 stupňů a při vysokých teplotách enzymy „denaturují“, což znamená, že ztrácejí svou strukturu a stávají se zbytečnými.

Teplota v okolním prostředí přímo ovlivňuje rychlost metabolismu ektotermních zvířat, zvířat, která nejsou schopna regulovat vlastní tělesnou teplotu. Například rychlost metabolismu ještěrek je nízká při nízkých teplotách a vysoká při vysokých teplotách. To znamená, že ještěrky nemohou být v chladu příliš aktivní, protože na to nemají energii, zatímco při vysokých teplotách se mohou rychle pohybovat, ale musí konzumovat potravu, aby podpořily metabolický proces. Vědci se domnívají, že teplo zvyšuje rychlost metabolismu zvířat zvýšením množství kinetické energie, která je buňkám k dispozici. Kinetická energie je energie spojená s pohybujícími se objekty. Teplo zvyšuje kinetickou energii v buňkách tím, že urychluje molekuly zapojené do chemických reakcí a spojuje je častěji. U endotermních zvířat akt regulace teploty těla zvyšuje rychlost metabolismu. Akce potřebné k ochlazení, například lapání po dechu nebo zahřátí, například třes, vyžadují energii a tím i rychlejší metabolismus jídla.