Ainevahetus kirjeldab kõiki keemilisi reaktsioone, mis on seotud organismi elu säilitamisega. See on protsess, mille käigus inimesed ja muud organismid muudavad toidu energiaks. Kuumus on nii ainevahetuse kõrvalprodukt kui ka energiavorm, mis mõjutab ainevahetuse toimumise kiirust, mida nimetatakse ka ainevahetuse kiiruseks.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Ainevahetus on protsess, mille käigus toit muundub energiaks. Selle protsessi kõrvalproduktina eraldub organismidest soojus. Kuna ektotermilised loomad ei suuda oma kehatemperatuuri reguleerida, mõjutab nende ainevahetust välistemperatuur.
Kuidas ainevahetus töötab
Ainevahetusel on kaks metaboolset rada. Esimene on kataboolne rada, mis jagab keerulised ühendid, nagu glükoos ja valgud, lihtsateks ühenditeks. See teeb raku töötamiseks energia kättesaadavaks. Teine rada on anaboolne rada, mis loob nendest lihtsatest ühenditest kehale vajalikud kompleksühendid, näiteks lihasvalgu. Kuna keemilised reaktsioonid on ettearvamatud - need ei pruugi toota õigeid ühendeid või vajalikku kogust - vajavad rakud metaboolse aktiivsuse reguleerimiseks ensüüme. Ensüümid toovad kokku õiged kemikaalid ja kiirendavad keemilisi reaktsioone. Ensüümid on seetõttu keemiliste reaktsioonide katalüsaatorid.
Kuumuse kadu
Ainult väike osa toiduga saadud energiast saab rakke võimendavaks energiaks. Ülejäänud osa kaob kuumusena, mis on keemiliste reaktsioonide kõrvalprodukt. See kuumus pääseb inimeste ja teiste organismide kehadest välja ja see põhjustabki inimesi täis toas ebamugavalt kuuma. Ainevahetuse käigus tekkival kuumusel on oluline roll endotermiliste loomade kehade soojas hoidmisel. Endotermid, peamiselt linnud ja imetajad, on loomad, kes on võimelised oma kehatemperatuuri reguleerima, kasutades ainevahetuses tekkivat energiat.
Kuumus ja ensüümid
Iga konkreetse organismi rakud sisaldavad palju erinevat tüüpi ensüüme, millest igaüks vastutab konkreetse keemilise reaktsiooni eest. Kõigi nende ensüümide toimimiseks on vajalik sarnane temperatuurivahemik. Ainevahetuse kiiruse ja temperatuuri suhet saab visualiseerida küürakujulise kõverana. Ensüümide aktiivsus ja seega ainevahetus on antud temperatuurivahemiku alumises ja ülemises otsas aeglane ning kõrgeim mingis optimaalses punktis. Inimese tüüpilise ensüümi optimaalne temperatuur on 37 kraadi Celsiuse järgi (98,6 kraadi Fahrenheiti). Seetõttu hoiab inimese keha metaboolse kiiruse maksimeerimiseks temperatuuri umbes 37 kraadi Celsiuse järgi. Ensüümide aktiivsus langeb järsult temperatuuril üle 98,6 kraadi ja kõrgel temperatuuril ensüümid "denatureeruvad", mis tähendab, et nad kaotavad oma struktuuri ja muutuvad kasutuks.
Temperatuur ja ainevahetuse kiirus
Temperatuur ümbritsevas keskkonnas mõjutab otseselt ektotermiliste loomade, nende loomade, kes ei suuda oma kehatemperatuuri reguleerida, ainevahetuse kiirust. Näiteks on sisalike metaboolne kiirus külmadel temperatuuridel madal ja kuumadel temperatuuridel kõrge. See tähendab, et sisalikud ei saa külmas olla eriti aktiivsed, kuna neil pole selleks energiat, samas kui kõrgel temperatuuril saavad nad kiiresti liikuda, peavad nad ainevahetusprotsessi toiduks tarbima toitu. Teadlased usuvad, et soojus tõstab loomade ainevahetuse kiirust, suurendades rakkudele kättesaadava kineetilise energia hulka. Kineetiline energia on liikuvate objektidega seotud energia. Kuumus suurendab rakkudes kineetilist energiat, kiirendades keemilistes reaktsioonides osalevaid molekule, viies need sagedamini kokku. Endotermiliste loomade puhul suurendab kehatemperatuuri reguleerimine ainevahetust. Jahtumiseks vajalikud toimingud, näiteks hingeldamine või soojendamine, näiteks värisemine, nõuavad energiat ja seega toidu kiiremat ainevahetust.