Jak temperatura wpływa na metabolizm?

Metabolizm opisuje wszystkie reakcje chemiczne związane z podtrzymywaniem życia organizmu. Jest to proces, w którym ludzie i inne organizmy przekształcają żywność w energię. Ciepło jest zarówno produktem ubocznym metabolizmu, jak i formą energii, która wpływa na szybkość, z jaką zachodzi metabolizm, inaczej zwany tempem metabolizmu.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Metabolizm to proces, w którym żywność zamienia się w energię. Ciepło jest emitowane przez organizmy jako produkt uboczny tego procesu. Ponieważ zwierzęta ektotermiczne nie mogą regulować własnej temperatury ciała, na ich metabolizm ma wpływ temperatura zewnętrzna.

Metabolizm ma dwa szlaki metaboliczne. Pierwszy to szlak kataboliczny, który rozkłada złożone związki, takie jak glukoza i białka, na związki proste. To sprawia, że ​​energia jest dostępna do pracy komórki. Drugim szlakiem jest szlak anaboliczny, który z tych prostych związków buduje złożone związki potrzebne organizmowi, takie jak białko dla mięśni. Ponieważ reakcje chemiczne są nieprzewidywalne – mogą nie wytwarzać odpowiednich związków lub wymaganej ilości – komórki potrzebują enzymów do regulacji aktywności metabolicznej. Enzymy łączą ze sobą odpowiednie chemikalia i przyspieszają reakcje chemiczne. Enzymy są zatem katalizatorami reakcji chemicznych.

Tylko niewielka ilość energii pozyskiwanej z pożywienia staje się energią, która zasila komórki. Reszta jest tracona w postaci ciepła, które jest produktem ubocznym reakcji chemicznych. To ciepło ucieka z ciał ludzi i innych organizmów i powoduje, że w pomieszczeniu pełnym ludzi robi się nieprzyjemnie gorąco. Ciepło wytwarzane przez metabolizm odgrywa ważną rolę w utrzymywaniu ciepła organizmów zwierząt endotermicznych. Endotermy, głównie ptaki i ssaki, to zwierzęta, które są w stanie regulować temperaturę ciała za pomocą energii wytwarzanej przez metabolizm.

Komórki danego organizmu zawierają wiele różnych typów enzymów, z których każdy odpowiada za określoną reakcję chemiczną. Wszystkie te enzymy do funkcjonowania wymagają podobnego zakresu temperatur. Zależność między tempem metabolizmu a temperaturą można zwizualizować w postaci krzywej w kształcie garbu. Aktywność enzymatyczna, a zatem i metabolizm, jest powolna w dolnym i górnym zakresie danego zakresu temperatur, a najwyższa w pewnym optymalnym punkcie. Optymalna temperatura dla typowego ludzkiego enzymu to 37 stopni Celsjusza (98,6 stopni Fahrenheita). Dlatego ludzkie ciało utrzymuje temperaturę około 37 stopni Celsjusza, aby zmaksymalizować tempo przemiany materii. Aktywność enzymów gwałtownie spada w temperaturach powyżej 98,6 stopnia, a w wysokich temperaturach enzymy ulegają „denaturacji”, co oznacza, że ​​tracą swoją strukturę i stają się bezużyteczne.

Temperatura w otaczającym środowisku bezpośrednio wpływa na tempo metabolizmu zwierząt ektotermicznych, zwierząt, które nie są w stanie regulować własnej temperatury ciała. Na przykład tempo metabolizmu jaszczurek jest niskie w niskich temperaturach i wysokie w wysokich temperaturach. Oznacza to, że jaszczurki nie mogą być bardzo aktywne na mrozie, ponieważ nie mają na to energii, podczas gdy w wysokich temperaturach mogą poruszać się szybko, ale muszą spożywać pokarm, aby napędzać proces metaboliczny. Naukowcy uważają, że ciepło podnosi tempo metabolizmu zwierząt poprzez zwiększenie ilości energii kinetycznej dostępnej dla komórek. Energia kinetyczna to energia związana z poruszającymi się obiektami. Ciepło zwiększa energię kinetyczną w komórkach, przyspieszając cząsteczki biorące udział w reakcjach chemicznych, częściej je łącząc. W przypadku zwierząt endotermicznych czynność regulacji temperatury ciała zwiększa tempo przemiany materii. Czynności potrzebne do ochłodzenia, np. dyszenie, lub rozgrzania, np. dreszcze, wymagają energii, a tym samym szybszego metabolizmu pożywienia.