In che modo la temperatura influisce sul metabolismo?

Il metabolismo descrive tutte le reazioni chimiche coinvolte nel sostenere la vita di un organismo. Questo è il processo attraverso il quale gli esseri umani e altri organismi convertono il cibo in energia. Il calore è sia un sottoprodotto del metabolismo che una forma di energia che influenza la velocità con cui si verifica il metabolismo, altrimenti noto come tasso metabolico.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

Il metabolismo è il processo mediante il quale il cibo si converte in energia. Il calore viene emesso dagli organismi come sottoprodotto di questo processo. Poiché gli animali ectotermici non possono regolare la propria temperatura corporea, il loro metabolismo è influenzato dalla temperatura esterna.

Il metabolismo ha due vie metaboliche. La prima è la via catabolica, che scompone i composti complessi, come il glucosio e le proteine, in composti semplici. Questo rende l'energia disponibile per il funzionamento della cellula. La seconda via è la via anabolica, che costruisce composti complessi necessari al corpo, come le proteine ​​per i muscoli, da questi semplici composti. Poiché le reazioni chimiche sono imprevedibili - potrebbero non produrre i composti giusti o la quantità richiesta - le cellule hanno bisogno di enzimi per regolare l'attività metabolica. Gli enzimi riuniscono le sostanze chimiche giuste e accelerano le reazioni chimiche. Gli enzimi sono quindi catalizzatori di reazioni chimiche.

Solo una piccola parte dell'energia ottenuta dal cibo diventa energia che alimenta le cellule. Il resto viene perso sotto forma di calore, che è un sottoprodotto delle reazioni chimiche. Questo calore sfugge ai corpi degli esseri umani e di altri organismi ed è ciò che fa diventare scomodamente calda una stanza piena di persone. Il calore generato dal metabolismo svolge un ruolo importante nel mantenere caldi i corpi degli animali endotermici. Gli endotermi, principalmente uccelli e mammiferi, sono animali in grado di regolare la propria temperatura corporea sfruttando l'energia generata dal metabolismo.

Le cellule di un dato organismo contengono molti tipi diversi di enzimi, ognuno dei quali è responsabile di una particolare reazione chimica. Tutti questi enzimi richiedono un intervallo di temperatura simile per funzionare. La relazione tra la velocità del metabolismo e la temperatura può essere visualizzata come una curva a forma di gobba. L'attività enzimatica, e quindi il metabolismo, è lenta alle estremità inferiore e superiore di un dato intervallo di temperatura e massima in un punto ottimale. La temperatura ottimale per il tipico enzima umano è 37 gradi Celsius (98,6 gradi Fahrenheit). Il corpo umano mantiene quindi una temperatura di circa 37 gradi Celsius per massimizzare il tasso metabolico. L'attività enzimatica diminuisce bruscamente a temperature superiori a 98,6 gradi e ad alte temperature gli enzimi "denaturano", il che significa che perdono la loro struttura e diventano inutili.

La temperatura nell'ambiente circostante influenza direttamente il tasso metabolico degli animali ectotermici, animali che non sono in grado di regolare la propria temperatura corporea. Ad esempio, il tasso metabolico delle lucertole è basso a temperature fredde e alto a temperature calde. Ciò significa che le lucertole non possono essere molto attive al freddo perché non hanno energia per farlo, mentre alle alte temperature possono muoversi velocemente ma devono consumare cibo per alimentare il processo metabolico. Gli scienziati ritengono che il calore aumenti il ​​tasso metabolico degli animali aumentando la quantità di energia cinetica disponibile per le cellule. L'energia cinetica è l'energia associata agli oggetti in movimento. Il calore aumenta l'energia cinetica nelle cellule accelerando le molecole coinvolte nelle reazioni chimiche, avvicinandole più spesso. Per gli animali endotermici, l'atto di regolare la temperatura corporea aumenta il tasso metabolico. Le azioni necessarie per rinfrescarsi, ad esempio ansimare, o riscaldarsi, ad esempio brividi, richiedono energia e quindi un metabolismo più veloce del cibo.