Metabolizem opisuje vse kemijske reakcije, ki sodelujejo pri vzdrževanju življenja organizma. To je postopek, s katerim ljudje in drugi organizmi hrano pretvarjajo v energijo. Toplota je stranski produkt presnove in oblika energije, ki vpliva na hitrost, s katero se metabolizem pojavi, sicer znana kot hitrost presnove.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Presnova je postopek, s katerim se hrana pretvori v energijo. Kot stranski produkt tega procesa se iz organizmov oddaja toplota. Ker ektotermične živali ne morejo uravnavati lastnih telesnih temperatur, na njihov metabolizem vpliva zunanja temperatura.
Kako deluje presnova
Presnova ima dve presnovni poti. Prva je katabolična pot, ki kompleksne spojine, kot so glukoza in beljakovine, razgradi v enostavne spojine. Tako je na voljo energija za delovanje celice. Druga pot je anabolična pot, ki iz teh preprostih spojin gradi kompleksne spojine, ki jih telo potrebuje, na primer beljakovine za mišice. Ker so kemične reakcije nepredvidljive - morda ne bodo proizvedle pravih spojin ali zahtevane količine - celice potrebujejo encime za uravnavanje presnovne aktivnosti. Encimi združujejo prave kemikalije in pospešujejo kemične reakcije. Encimi so torej katalizatorji kemijskih reakcij.
Izguba toplote
Le majhna količina energije, pridobljene s hrano, postane energija, ki napaja celice. Preostanek se izgubi kot toplota, ki je stranski produkt kemijskih reakcij. Ta toplota uhaja iz teles ljudi in drugih organizmov, zato je v sobi, polni ljudi, neprijetno vroče. Toplota, ki jo ustvarja metabolizem, igra pomembno vlogo pri ohranjanju toplote teles endotermnih živali. Endoterme, predvsem ptice in sesalci, so živali, ki lahko uravnavajo lastno telesno temperaturo z uporabo energije, ki jo ustvarja metabolizem.
Toplota in encimi
Celice katerega koli organizma vsebujejo veliko različnih vrst encimov, od katerih je vsak odgovoren za določeno kemijsko reakcijo. Vsi ti encimi potrebujejo podobno temperaturno območje, da lahko delujejo. Razmerje med hitrostjo metabolizma in temperaturo si lahko predstavimo kot krivuljo v obliki grbe. Aktivnost encimov in s tem metabolizem je počasna na spodnjem in zgornjem koncu določenega temperaturnega območja in najvišja na neki optimalni točki. Optimalna temperatura za tipični človeški encim je 37 stopinj Celzija (98,6 stopinje Fahrenheita). Človeško telo zato vzdržuje temperaturo približno 37 stopinj Celzija, da poveča presnovo. Aktivnost encimov močno pade pri temperaturah nad 98,6 stopinje, pri visokih temperaturah pa encimi "denaturirajo", kar pomeni, da izgubijo strukturo in postanejo neuporabni.
Temperatura in hitrost presnove
Temperatura v okolici neposredno vpliva na hitrost presnove ektotermičnih živali, živali, ki ne morejo uravnavati lastne telesne temperature. Na primer, hitrost presnove kuščarjev je pri nizkih temperaturah nizka, pri vročih pa visoka. To pomeni, da kuščarji ne morejo biti zelo aktivni na mrazu, ker za to nimajo energije, medtem ko se pri visokih temperaturah lahko hitro premikajo, vendar morajo zaužiti hrano, da spodbudijo presnovni proces. Znanstveniki verjamejo, da toplota zviša hitrost presnove živali s povečanjem količine kinetične energije, ki je na voljo celicam. Kinetična energija je energija, povezana s premikajočimi se predmeti. Toplota poveča kinetično energijo v celicah s pospeševanjem molekul, ki sodelujejo v kemijskih reakcijah, in jih pogosteje povezuje. Za endotermne živali uravnavanje telesne temperature poveča hitrost presnove. Ukrepi, potrebni za ohladitev, na primer dahtanje ali ogrevanje, na primer tresenje, zahtevajo energijo in s tem hitrejšo presnovo hrane.