Aineenvaihdunta kuvaa kaikkia kemiallisia reaktioita, jotka liittyvät organismin elämän ylläpitämiseen. Tämä on prosessi, jolla ihmiset ja muut organismit muuntavat ruoan energiaksi. Lämpö on sekä aineenvaihdunnan sivutuote että energiamuoto, joka vaikuttaa aineenvaihdunnan nopeuteen, joka tunnetaan myös nimellä aineenvaihdunnan nopeus.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Aineenvaihdunta on prosessi, jossa ruoka muuttuu energiaksi. Organismeista lähtee lämpöä tämän prosessin sivutuotteena. Koska ektotermiset eläimet eivät pysty säätelemään omaa kehon lämpötilaa, ulkoinen lämpötila vaikuttaa niiden aineenvaihduntaan.
Miten aineenvaihdunta toimii
Metabolialla on kaksi metaboliareittiä. Ensimmäinen on katabolinen reitti, joka hajottaa monimutkaiset yhdisteet, kuten glukoosi ja proteiinit, yksinkertaisiksi yhdisteiksi. Tämä tekee energian saatavaksi solun toimintaan. Toinen reitti on anabolinen reitti, joka rakentaa kehosta tarvittavia monimutkaisia yhdisteitä, kuten proteiinia lihaksille, näistä yksinkertaisista yhdisteistä. Koska kemialliset reaktiot ovat arvaamattomia - ne eivät välttämättä tuota oikeita yhdisteitä tai tarvittavaa määrää - solut tarvitsevat entsyymejä metabolisen aktiivisuuden säätelemiseksi. Entsyymit tuovat oikeat kemikaalit yhteen ja nopeuttavat kemiallisia reaktioita. Entsyymit ovat siten kemiallisten reaktioiden katalysaattoreita.
Lämmön menetys
Vain pieni osa ruoasta saadusta energiasta tulee energiaa, joka ohjaa soluja. Loput menetetään lämpönä, joka on kemiallisten reaktioiden sivutuote. Tämä lämpö pääsee pakenemaan ihmisten ja muiden organismien ruumiista ja saa ihmiset täynnä olevan huoneen lämpenemään epämiellyttävästi. Aineenvaihdunnan tuottamalla lämmöllä on tärkeä rooli endotermisten eläinten kehon pitämisessä lämpimänä. Endotermit, pääasiassa linnut ja nisäkkäät, ovat eläimiä, jotka pystyvät säätelemään omaa kehon lämpötilaa aineenvaihdunnan tuottaman energian avulla.
Lämpö ja entsyymit
Minkä tahansa organismin solut sisältävät monia erityyppisiä entsyymejä, joista kukin on vastuussa tietystä kemiallisesta reaktiosta. Kaikki nämä entsyymit vaativat toimiakseen samanlaisen lämpötila-alueen. Aineenvaihdunnan nopeuden ja lämpötilan välinen suhde voidaan visualisoida kuparin muotoisena käyränä. Entsyymiaktiivisuus ja siten aineenvaihdunta on hidasta tietyn lämpötila-alueen ala- ja yläpäässä ja korkeinta jossain optimaalisessa pisteessä. Ihmiselle tyypillisen entsyymin optimaalinen lämpötila on 37 astetta (98,6 Fahrenheit-astetta). Siksi ihmiskeho ylläpitää noin 37 asteen lämpötilaa aineenvaihdunnan maksimoimiseksi. Entsyymiaktiivisuus laskee voimakkaasti yli 98,6 asteen lämpötilassa, ja korkeissa lämpötiloissa entsyymit "denaturoituvat", mikä tarkoittaa, että ne menettävät rakenteensa ja muuttuvat hyödyttömiksi.
Lämpötila ja aineenvaihdunta
Lämpötila ympäröivässä ympäristössä vaikuttaa suoraan ektotermisten eläinten aineenvaihduntaan. Eläimet eivät pysty säätelemään omaa ruumiinlämpöään. Esimerkiksi liskojen metabolinen nopeus on alhainen kylmissä lämpötiloissa ja korkea kuumissa lämpötiloissa. Tämä tarkoittaa sitä, että liskot eivät voi olla kovin aktiivisia kylmässä, koska heillä ei ole energiaa tehdä niin, kun taas korkeissa lämpötiloissa he voivat liikkua nopeasti, mutta heidän on kulutettava ruokaa aineenvaihdunnan edistämiseksi. Tutkijat uskovat, että lämpö nostaa eläinten aineenvaihduntaa lisäämällä solujen käytettävissä olevan kineettisen energian määrää. Kineettinen energia on liikkuviin esineisiin liittyvä energia. Lämpö lisää kineettistä energiaa soluissa nopeuttamalla kemiallisiin reaktioihin osallistuvia molekyylejä, tuoden ne yhteen useammin. Endotermisillä eläimillä kehon lämpötilan säätely lisää aineenvaihduntaa. Jäähtymiseen tarvittavat toimet, esimerkiksi hengitys tai lämpeneminen, esimerkiksi vilunväristykset, vaativat energiaa ja siten nopeamman ruoan aineenvaihdunnan.