Ako ovplyvňuje teplota metabolizmus?

Metabolizmus popisuje všetky chemické reakcie, ktoré sa podieľajú na udržaní života organizmu. Toto je proces, ktorým ľudia a iné organizmy premieňajú jedlo na energiu. Teplo je vedľajším produktom metabolizmu a formou energie, ktorá ovplyvňuje rýchlosť jeho metabolizmu, inak známa ako rýchlosť metabolizmu.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

Metabolizmus je proces, pri ktorom sa jedlo premieňa na energiu. Teplo je emitované z organizmov ako vedľajší produkt tohto procesu. Pretože ektotermické zvieratá nemôžu regulovať svoje vlastné teploty tela, je ich metabolizmus ovplyvňovaný vonkajšou teplotou.

Metabolizmus má dve metabolické dráhy. Prvým je katabolický proces, ktorý štiepi zložité zlúčeniny, ako sú glukóza a proteíny, na jednoduché zlúčeniny. Vďaka tomu je energia k dispozícii na prácu bunky. Druhou cestou je anabolická cesta, ktorá z týchto jednoduchých zlúčenín vytvára komplexné zlúčeniny potrebné pre telo, napríklad bielkoviny pre svaly. Pretože chemické reakcie sú nepredvídateľné - nemusia produkovať správne zlúčeniny alebo potrebné množstvo - bunky potrebujú enzýmy na reguláciu metabolickej aktivity. Enzýmy spájajú správne chemikálie a urýchľujú chemické reakcie. Enzýmy sú preto katalyzátormi chemických reakcií.

Iba malé množstvo energie získanej z potravy sa stane energiou, ktorá poháňa bunky. Zvyšok sa stratí ako teplo, ktoré je vedľajším produktom chemických reakcií. Toto teplo uniká z tiel ľudí a iných organizmov a je to to, čo spôsobuje nepríjemné zahriatie miestnosti plnej ľudí. Teplo generované metabolizmom hrá dôležitú úlohu pri udržiavaní tela endotermických zvierat v teple. Endotermy, predovšetkým vtáky a cicavce, sú zvieratá, ktoré sú schopné regulovať svoju vlastnú telesnú teplotu pomocou energie generovanej metabolizmom.

Bunky ktoréhokoľvek daného organizmu obsahujú veľa rôznych druhov enzýmov, z ktorých každý je zodpovedný za konkrétnu chemickú reakciu. Všetky tieto enzýmy vyžadujú na svoje fungovanie podobný teplotný rozsah. Vzťah medzi rýchlosťou metabolizmu a teplotou sa dá zobraziť ako krivka v tvare hrboľa. Aktivita enzýmov, a teda aj metabolizmus, sú pomalé na dolnom a hornom konci daného teplotného rozsahu a najvyššia v určitom optimálnom bode. Optimálna teplota pre typický ľudský enzým je 37 stupňov Celzia (98,6 stupňov Fahrenheita). Ľudské telo si preto udržiava teplotu okolo 37 stupňov Celzia, aby maximalizovalo rýchlosť metabolizmu. Aktivita enzýmov prudko klesá pri teplotách nad 98,6 stupňov a pri vysokých teplotách enzýmy „denaturujú“, čo znamená, že strácajú svoju štruktúru a sú zbytočné.

Teplota v okolitom prostredí priamo ovplyvňuje rýchlosť metabolizmu ektotermických živočíchov, zvierat, ktoré nie sú schopné regulovať svoju vlastnú telesnú teplotu. Napríklad metabolická rýchlosť jašteríc je nízka pri nízkych teplotách a vysoká pri vysokých teplotách. To znamená, že jašterice nemôžu byť v chlade veľmi aktívne, pretože na to nemajú energiu, zatiaľ čo pri vysokých teplotách sa môžu pohybovať rýchlo, ale musia konzumovať jedlo, ktoré podporuje metabolický proces. Vedci sa domnievajú, že teplo zvyšuje rýchlosť metabolizmu zvierat zvyšovaním množstva kinetickej energie, ktorá je k dispozícii bunkám. Kinetická energia je energia spojená s pohybujúcimi sa objektmi. Teplo zvyšuje kinetickú energiu v bunkách urýchlením molekúl zapojených do chemických reakcií a ich častejším spájaním. U endotermických živočíchov akt regulácie telesnej teploty zvyšuje rýchlosť metabolizmu. Činnosti potrebné na ochladenie, napríklad lapanie po dychu alebo zahriatie, napríklad triaška, si vyžadujú energiu, a tým rýchlejší metabolizmus potravy.