温度は代謝にどのように影響しますか?

代謝は、生物の生命を維持することに関与するすべての化学反応を表します。 これは、人間や他の生物が食物をエネルギーに変換するプロセスです。 熱は代謝の副産物であると同時に、代謝が起こる速度に影響を与えるエネルギーの一種であり、代謝率としても知られています。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

代謝は、食物がエネルギーに変換されるプロセスです。 このプロセスの副産物として、生物から熱が放出されます。 外温動物は自分の体温を調節できないため、代謝は外気温の影響を受けます。

代謝のしくみ

代謝には2つの代謝経路があります。 1つ目は、ブドウ糖やタンパク質などの複雑な化合物を単純な化合物に分解する異化経路です。 これにより、セルの動作にエネルギーを利用できるようになります。 2番目の経路は同化経路であり、これらの単純な化合物から、筋肉のタンパク質など、体が必要とする複雑な化合物を構築します。 化学反応は予測できないため(適切な化合物や必要な量を生成しない可能性があります)、細胞は代謝活性を調節するために酵素を必要とします。 酵素は適切な化学物質をまとめ、化学反応を加速します。 したがって、酵素は化学反応の触媒です。

熱の損失

食物から得られるエネルギーのごく一部だけが細胞に電力を供給するエネルギーになります。 残りは化学反応の副産物である熱として失われます。 この熱は人間や他の生物の体から逃げ出し、人でいっぱいの部屋を不快に熱くします。 代謝によって発生する熱は、吸熱動物の体を暖かく保つのに重要な役割を果たします。 吸熱、主に鳥や哺乳類は、代謝によって生成されたエネルギーを使用して自分の体温を調節することができる動物です。

熱と酵素

特定の生物の細胞には多くの異なる種類の酵素が含まれており、それぞれが特定の化学反応を担っています。 これらの酵素はすべて、機能するために同様の温度範囲を必要とします。 代謝率と温度の関係は、こぶ状の曲線として視覚化できます。 酵素活性、したがって代謝は、特定の温度範囲の下限と上限で遅く、ある最適なポイントで最も高くなります。 典型的なヒト酵素の最適温度は摂氏37度(華氏98.6度)です。 したがって、人体は代謝率を最大化するために摂氏約37度の温度を維持します。 酵素活性は、98.6度を超える温度で急激に低下し、高温では酵素が「変性」します。つまり、酵素は構造を失い、役に立たなくなります。

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温度と代謝率

周囲の環境の温度は、体温を調節できない外温動物の代謝率に直接影響します。 たとえば、トカゲの代謝率は、低温では低く、高温では高くなります。 つまり、トカゲはエネルギーがないため、寒さの中であまり活動することができません。一方、高温では速く動くことができますが、代謝プロセスを促進するために食物を消費する必要があります。 科学者たちは、熱が細胞に利用できる運動エネルギーの量を増やすことによって動物の代謝率を上げると信じています。 運動エネルギーは、動く物体に関連するエネルギーです。 熱は、化学反応に関与する分子を加速することによって細胞の運動エネルギーを増加させ、それらをより頻繁にまとめます。 吸熱動物の場合、体温を調節する行為は代謝率を高めます。 冷やす、例えば喘ぐ、または暖める、例えば震えるのに必要な行動は、エネルギーを必要とし、したがって食物のより速い代謝を必要とします。

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