Metabolisme beskriver alle de kemiske reaktioner, der er involveret i at opretholde en organisms liv. Dette er den proces, hvormed mennesker og andre organismer omdanner mad til energi. Varme er både et biprodukt af stofskifte og en form for energi, der påvirker den hastighed, hvormed stofskifte opstår, ellers kendt som stofskiftehastighed.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Metabolisme er den proces, hvormed mad omdannes til energi. Varme udsendes fra organismer som et biprodukt af denne proces. Da ektotermiske dyr ikke kan regulere deres egen kropstemperatur, påvirkes deres stofskifte af den ydre temperatur.
Hvordan metabolisme fungerer
Metabolisme har to metaboliske veje. Den første er den katabolske vej, der nedbryder komplekse forbindelser, såsom glukose og proteiner, til enkle forbindelser. Dette gør energi tilgængelig til cellebearbejdning. Den anden vej er den anabolske vej, der bygger komplekse forbindelser, som kroppen har brug for, såsom protein til muskler, ud fra disse enkle forbindelser. Da kemiske reaktioner er uforudsigelige - de producerer muligvis ikke de rigtige forbindelser eller den krævede mængde - celler har brug for enzymer til at regulere metabolisk aktivitet. Enzymer samler de rigtige kemikalier og fremskynder kemiske reaktioner. Enzymer er derfor katalysatorer for kemiske reaktioner.
Tab af varme
Kun en lille mængde af den energi, der opnås fra mad, bliver til energi, der driver celler. Resten går tabt som varme, hvilket er et biprodukt af kemiske reaktioner. Denne varme undslipper kroppene hos mennesker og andre organismer og er årsagen til, at et rum fyldt med mennesker bliver ubehageligt varme. Varme genereret ved stofskifte spiller en vigtig rolle i at holde endotermiske dyrs kroppe varme. Endotermer, primært fugle og pattedyr, er dyr, der er i stand til at regulere deres egen kropstemperatur ved hjælp af den energi, der genereres af stofskiftet.
Varme og enzymer
Cellerne i en given organisme indeholder mange forskellige typer enzymer, som hver er ansvarlige for en bestemt kemisk reaktion. Alle disse enzymer kræver et lignende temperaturområde for at kunne fungere. Forholdet mellem metabolisme og temperatur kan visualiseres som en pukkelformet kurve. Enzymaktivitet og derfor stofskifte er langsom i de nedre og øvre ender af et givet temperaturområde og højest på et eller andet optimalt punkt. Den optimale temperatur for det typiske humane enzym er 37 grader Celsius (98,6 grader Fahrenheit). Den menneskelige krop opretholder derfor en temperatur på ca. 37 grader Celsius for at maksimere stofskiftehastigheden. Enzymaktivitet falder kraftigt ved temperaturer over 98,6 grader, og ved høje temperaturer "denatureres" enzymer, hvilket betyder, at de mister deres struktur og bliver ubrugelige.
Temperatur og stofskiftehastighed
Temperatur i det omgivende miljø påvirker direkte metabolisme af ektotermiske dyr, dyr der ikke er i stand til at regulere deres egen kropstemperatur. For eksempel er firbenets metaboliske hastighed lav ved kolde temperaturer og høj ved varme temperaturer. Dette betyder, at firben ikke kan være meget aktive i kulden, fordi de ikke har nogen energi til at gøre det, mens de ved høje temperaturer kan bevæge sig hurtigt, men skal forbruge mad til at brænde den metaboliske proces. Forskere mener, at varme øger stofskiftet hos dyr ved at øge mængden af kinetisk energi, der er tilgængelig for cellerne. Kinetisk energi er den energi, der er forbundet med bevægelige genstande. Varme øger kinetisk energi i celler ved at fremskynde de molekyler, der er involveret i kemiske reaktioner, og bringe dem oftere sammen. For endoterme dyr øger reguleringen af kropstemperatur stofskiftet. De handlinger, der er nødvendige for at køle ned, for eksempel panting eller opvarmning, for eksempel ryster, kræver energi og dermed hurtigere metabolisme af mad.