Metabolizam opisuje sve kemijske reakcije koje su uključene u održavanje života organizma. To je postupak kojim ljudi i drugi organizmi hranu pretvaraju u energiju. Toplina je nusprodukt metabolizma i oblik energije koji utječe na brzinu kojom se metabolizam događa, inače poznat kao brzina metabolizma.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Metabolizam je proces kojim se hrana pretvara u energiju. Toplina se emitira iz organizama kao nusprodukt ovog procesa. Budući da ektotermne životinje ne mogu regulirati vlastitu tjelesnu temperaturu, na njihov metabolizam utječe vanjska temperatura.
Kako djeluje metabolizam
Metabolizam ima dva metabolička puta. Prvi je katabolički put koji složene spojeve, poput glukoze i proteina, razgrađuje u jednostavne spojeve. To čini energiju dostupnom za rad stanice. Drugi put je anabolički put koji od tih jednostavnih spojeva gradi složene spojeve potrebne tijelu, poput proteina za mišiće. Budući da su kemijske reakcije nepredvidive - možda neće proizvesti prave spojeve ili potrebnu količinu - stanicama su potrebni enzimi za regulaciju metaboličke aktivnosti. Enzimi spajaju prave kemikalije i ubrzavaju kemijske reakcije. Enzimi su stoga katalizatori kemijskih reakcija.
Gubitak topline
Samo mala količina energije dobivene hranom postaje energija koja napaja stanice. Ostatak se gubi kao toplina, koja je nusprodukt kemijskih reakcija. Ova toplina izlazi iz tijela ljudi i drugih organizama i zbog toga se soba puna ljudi neugodno zagrijava. Toplina generirana metabolizmom igra važnu ulogu u održavanju tijela endotermnih životinja toplim. Endoterme, prvenstveno ptice i sisavci, životinje su koje su sposobne regulirati vlastitu tjelesnu temperaturu koristeći energiju generiranu metabolizmom.
Toplina i enzimi
Stanice bilo kojeg organizma sadrže mnogo različitih vrsta enzima, od kojih je svaki odgovoran za određenu kemijsku reakciju. Svi ovi enzimi zahtijevaju sličan raspon temperature da bi mogli funkcionirati. Odnos između brzine metabolizma i temperature može se vizualizirati kao krivulja u obliku grbe. Aktivnost enzima, a time i metabolizam, spora je na donjem i gornjem kraju određenog temperaturnog raspona, a najviša u nekoj optimalnoj točki. Optimalna temperatura za tipični ljudski enzim je 37 stupnjeva Celzijusa (98,6 stupnjeva Fahrenheita). Ljudsko tijelo stoga održava temperaturu od oko 37 Celzijevih stupnjeva kako bi povećalo brzinu metabolizma. Aktivnost enzima naglo opada na temperaturama iznad 98,6 stupnjeva, a na visokim temperaturama enzimi se "denaturiraju", što znači da gube strukturu i postaju beskorisni.
Temperatura i brzina metabolizma
Temperatura u okolnom okruženju izravno utječe na brzinu metabolizma ektotermičnih životinja, životinja koje nisu u stanju regulirati vlastitu tjelesnu temperaturu. Na primjer, brzina metabolizma guštera je niska na hladnim temperaturama, a visoka na vrućim. To znači da gušteri ne mogu biti vrlo aktivni na hladnoći jer za to nemaju energije, dok se na visokim temperaturama mogu brzo kretati, ali moraju trošiti hranu da bi podstakli metabolički proces. Znanstvenici vjeruju da toplina povećava brzinu metabolizma životinja povećavajući količinu kinetičke energije koja je dostupna stanicama. Kinetička energija je energija povezana s pokretnim objektima. Toplina povećava kinetičku energiju u stanicama ubrzavajući molekule uključene u kemijske reakcije, što ih češće okuplja. Za endotermne životinje, reguliranje tjelesne temperature povećava brzinu metabolizma. Radnje potrebne za hlađenje, na primjer dahtanje ili zagrijavanje, na primjer drhtanje, zahtijevaju energiju, a time i brži metabolizam hrane.