Метаболизм описывает все химические реакции, участвующие в поддержании жизни организма. Это процесс, с помощью которого люди и другие организмы превращают пищу в энергию. Тепло является побочным продуктом метаболизма и формой энергии, которая влияет на скорость метаболизма, также известную как скорость метаболизма.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Метаболизм - это процесс преобразования пищи в энергию. В качестве побочного продукта этого процесса от организмов выделяется тепло. Поскольку экзотермические животные не могут регулировать температуру собственного тела, на их метаболизм влияет внешняя температура.
Как работает метаболизм
Метаболизм имеет два метаболических пути. Первый - это катаболический путь, который расщепляет сложные соединения, такие как глюкоза и белки, на простые соединения. Это делает энергию доступной для работы клетки. Второй путь - это анаболический путь, который вырабатывает сложные соединения, необходимые организму, такие как белок для мышц, из этих простых соединений. Поскольку химические реакции непредсказуемы - они могут не производить нужные соединения или требуемое количество - клеткам необходимы ферменты для регулирования метаболической активности. Ферменты объединяют нужные химические вещества и ускоряют химические реакции. Таким образом, ферменты являются катализаторами химических реакций.
Потеря тепла
Лишь небольшое количество энергии, полученной из пищи, становится энергией, питающей клетки. Остальное теряется в виде тепла, которое является побочным продуктом химических реакций. Это тепло покидает тела людей и других организмов, и именно поэтому в комнате, полной людей, становится неприятно жарко. Тепло, выделяемое в процессе обмена веществ, играет важную роль в поддержании тепла в организме эндотермических животных. Эндотермы, в первую очередь птицы и млекопитающие, - это животные, которые способны регулировать температуру своего тела, используя энергию, генерируемую метаболизмом.
Тепло и ферменты
Клетки любого организма содержат множество различных типов ферментов, каждый из которых отвечает за определенную химическую реакцию. Для работы всех этих ферментов требуется одинаковый диапазон температур. Связь между скоростью обмена веществ и температурой можно представить в виде горбовидной кривой. Активность ферментов и, следовательно, метаболизм медленны на нижнем и верхнем концах данного температурного диапазона и максимальны в некоторой оптимальной точке. Оптимальная температура для типичного человеческого фермента составляет 37 градусов по Цельсию (98,6 градусов по Фаренгейту). Таким образом, человеческое тело поддерживает температуру около 37 градусов по Цельсию, чтобы максимизировать скорость метаболизма. Активность ферментов резко падает при температуре выше 98,6 градусов, а при высоких температурах ферменты «денатурируют», что означает, что они теряют свою структуру и становятся бесполезными.
Температура и скорость метаболизма
Температура окружающей среды напрямую влияет на скорость обмена веществ у экзотермических животных, животных, которые не могут регулировать температуру собственного тела. Например, скорость метаболизма ящериц низкая при низких температурах и высокая при высоких. Это означает, что ящерицы не могут быть очень активными на холоде, потому что у них нет для этого энергии, а при высоких температурах они могут двигаться быстро, но должны потреблять пищу, чтобы подпитывать метаболический процесс. Ученые считают, что тепло повышает скорость метаболизма животных за счет увеличения количества кинетической энергии, доступной клеткам. Кинетическая энергия - это энергия, связанная с движущимися объектами. Тепло увеличивает кинетическую энергию в клетках, ускоряя молекулы, участвующие в химических реакциях, и чаще сводя их вместе. У эндотермических животных регулирование температуры тела увеличивает скорость метаболизма. Действия, необходимые для охлаждения, например, одышка, или разогрева, например дрожь, требуют энергии и, следовательно, более быстрого метаболизма пищи.