როგორ მოქმედებს ტემპერატურა მეტაბოლიზმზე?

მეტაბოლიზმი აღწერს ყველა ქიმიურ რეაქციას, რომელიც ორგანიზმის სიცოცხლის შენარჩუნებას უკავშირდება. ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც ადამიანი და სხვა ორგანიზმები საკვებს ენერგიად გარდაქმნიან. სითბო არის მეტაბოლიზმის სუბპროდუქტი და ენერგიის ფორმა, რომელიც გავლენას ახდენს მეტაბოლიზმის სიჩქარეზე, სხვაგვარად მეტაბოლიზმის სიჩქარით.

TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)

მეტაბოლიზმი არის პროცესი, რომლის დროსაც საკვები ენერგიად გარდაიქმნება. სითბო გამოიყოფა ორგანიზმებიდან, როგორც ამ პროცესის სუბპროდუქტი. მას შემდეგ, რაც ექოთერმული ცხოველები ვერ დარეგულირებენ საკუთარი სხეულის ტემპერატურას, მათ მეტაბოლიზმზე გავლენას ახდენს გარე ტემპერატურა.

მეტაბოლიზმს აქვს ორი მეტაბოლური გზა. პირველი არის კატაბოლური გზა, რომელიც ანადგურებს რთულ ნაერთებს, როგორიცაა გლუკოზა და ცილები, მარტივ ნაერთებად. ეს ენერგიას ქმნის უჯრედის მუშაობისთვის. მეორე გზა არის ანაბოლური გზა, რომელიც ამ მარტივი ნაერთებიდან აშენებს ორგანიზმისთვის საჭირო რთულ ნაერთებს, მაგალითად კუნთის ცილას. იმის გამო, რომ ქიმიური რეაქციები არაპროგნოზირებადია - მათ შეიძლება არ წარმოქმნან სწორი ნაერთები, ან საჭირო რაოდენობა - უჯრედებს სჭირდებათ ფერმენტები მეტაბოლური აქტივობის მოსაწესრიგებლად. ფერმენტები აერთიანებს სწორ ქიმიკატებს და აჩქარებს ქიმიურ რეაქციებს. ამიტომ ფერმენტები ქიმიური რეაქციების კატალიზატორია.

საკვებიდან მიღებული ენერგიის მხოლოდ მცირე რაოდენობა ხდება ენერგია, რომელიც უჯრედებს აძლიერებს. დანარჩენი სითბოსავით იკარგება, რაც ქიმიური რეაქციების გვერდითი პროდუქტია. ეს სითბო გაურბის ადამიანისა და სხვა ორგანიზმების სხეულებს და სწორედ ეს იწვევს ხალხით სავსე ოთახის არასასიამოვნო სითბოს. მეტაბოლიზმის შედეგად წარმოქმნილი სითბო მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ენდოთერმული ცხოველების სხეულების სითბოს შენარჩუნებაში. ენდოთერმები, პირველ რიგში, ფრინველები და ძუძუმწოვრები, არიან ცხოველები, რომელთაც შეუძლიათ დაარეგულირონ საკუთარი სხეულის ტემპერატურა მეტაბოლიზმის შედეგად წარმოქმნილი ენერგიის გამოყენებით.

მოცემული ორგანიზმის უჯრედები შეიცავს სხვადასხვა სახის ფერმენტებს, რომელთაგან თითოეული პასუხისმგებელია კონკრეტულ ქიმიურ რეაქციაზე. ყველა ამ ფერმენტის ფუნქციონირებისთვის საჭიროა ტემპერატურის მსგავსი დიაპაზონი. ურთიერთქმედება მეტაბოლიზმის სიჩქარესა და ტემპერატურას შორის შეიძლება ვიზუალურად იყოს კეხის ფორმის მრუდი. ფერმენტის აქტივობა და, შესაბამისად, მეტაბოლიზმი, ნელია მოცემული ტემპერატურის დიაპაზონის ქვედა და ზედა ბოლოებში, ხოლო ყველაზე მაღალი გარკვეულ ოპტიმალურ წერტილში. ადამიანის ტიპიური ფერმენტის ოპტიმალური ტემპერატურაა 37 გრადუსი ცელსიუსით (98.6 გრადუსი ფარენგეიტი). ამიტომ ადამიანის სხეული ინარჩუნებს ტემპერატურას დაახლოებით 37 გრადუს ცელსიუსზე, მეტაბოლიზმის სიჩქარის მაქსიმალურად გაზრდის მიზნით. ფერმენტების აქტივობა მკვეთრად ეცემა 98.6 გრადუსზე მაღალ ტემპერატურაზე და მაღალ ტემპერატურაზე ფერმენტები "დენატურაციას" ნიშნავს, რომ ისინი კარგავენ სტრუქტურას და უსარგებლო ხდებიან.

მიმდებარე გარემოში ტემპერატურა პირდაპირ გავლენას ახდენს ექტოთერმული ცხოველების მეტაბოლურ სიჩქარეზე, ცხოველებზე, რომლებსაც არ შეუძლიათ საკუთარი სხეულის ტემპერატურის რეგულირება. მაგალითად, ხვლიკების მეტაბოლიზმი დაბალია ცივ ტემპერატურაზე და მაღალია ცხელ ტემპერატურაზე. ეს ნიშნავს, რომ ხვლიკები არ შეიძლება ძალიან აქტიურები იყვნენ სიცივეში, რადგან მათ ამის ენერგია არ აქვთ, ხოლო მაღალ ტემპერატურაზე მათ შეუძლიათ სწრაფად იმოძრაონ, მაგრამ მეტაბოლური პროცესის გასამძაფრებლად უნდა მოიხმარონ საკვები. მეცნიერები თვლიან, რომ სითბო ზრდის ცხოველების მეტაბოლურ მაჩვენებელს უჯრედებისათვის ხელმისაწვდომი კინეტიკური ენერგიის ოდენობით. კინეტიკური ენერგია არის მოძრავი საგნების ასოცირებული ენერგია. სიცხე ზრდის უჯრედებში კინეტიკური ენერგიის დაჩქარებას ქიმიურ რეაქციებში მონაწილე მოლეკულების დაჩქარებით, რაც მათ უფრო ხშირად ხვდება. ენდოთერმული ცხოველებისთვის სხეულის ტემპერატურის რეგულირების აქტი ზრდის მეტაბოლურ სიჩქარეს. გაგრილებისთვის საჭირო მოქმედებები, მაგალითად, სუნთქვა, ან გახურება, მაგალითად, კანკალი, ენერგიას მოითხოვს და, შესაბამისად, საკვების უფრო სწრაფ მეტაბოლიზმს.