Hur påverkar temperaturen ämnesomsättningen?

Metabolism beskriver alla de kemiska reaktioner som är involverade i att upprätthålla en organisms liv. Detta är den process genom vilken människor och andra organismer omvandlar mat till energi. Värme är både en biprodukt av ämnesomsättningen och en form av energi som påverkar den hastighet med vilken ämnesomsättningen sker, annars känd som ämnesomsättning.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Metabolism är den process genom vilken mat omvandlas till energi. Värme avges från organismer som en biprodukt av denna process. Eftersom ektotermiska djur inte kan reglera sina egna kroppstemperaturer påverkas deras ämnesomsättning av den yttre temperaturen.

Metabolism har två metaboliska vägar. Den första är den katabola vägen, som bryter ner komplexa föreningar, såsom glukos och proteiner, till enkla föreningar. Detta gör energi tillgänglig för cellens arbete. Den andra vägen är den anabola vägen, som bygger komplexa föreningar som behövs av kroppen, såsom protein för muskler, från dessa enkla föreningar. Eftersom kemiska reaktioner är oförutsägbara - de producerar kanske inte rätt föreningar eller den erforderliga mängden - celler behöver enzymer för att reglera metabolisk aktivitet. Enzymer sammanför rätt kemikalier och påskyndar kemiska reaktioner. Enzymer är därför katalysatorer för kemiska reaktioner.

Endast en liten mängd av den energi som erhålls från mat blir energi som driver celler. Resten går förlorad som värme, vilket är en biprodukt av kemiska reaktioner. Denna värme flyr från kroppar hos människor och andra organismer och orsakar att ett rum fullt av människor blir obekvämt varmt. Värme som genereras av ämnesomsättningen spelar en viktig roll för att hålla kropparna hos endotermiska djur varma. Endotermer, främst fåglar och däggdjur, är djur som kan reglera sin egen kroppstemperatur med hjälp av energin som genereras av ämnesomsättningen.

Cellerna i en viss organism innehåller många olika typer av enzymer, som var och en är ansvarig för en viss kemisk reaktion. Alla dessa enzymer kräver ett liknande temperaturintervall för att fungera. Förhållandet mellan metabolismens hastighet och temperatur kan visualiseras som en pukkelformad kurva. Enzymaktiviteten och därmed metabolismen är långsam vid de nedre och övre ändarna av ett givet temperaturintervall och högst vid någon optimal punkt. Den optimala temperaturen för det typiska humana enzymet är 37 grader Celsius (98,6 grader Fahrenheit). Människokroppen håller därför en temperatur på cirka 37 grader Celsius för att maximera ämnesomsättningen. Enzymaktiviteten sjunker kraftigt vid temperaturer över 98,6 grader, och vid höga temperaturer "denatureras" enzymer, vilket innebär att de tappar sin struktur och blir värdelösa.

Temperatur i den omgivande miljön påverkar direkt metabolism hos ektotermiska djur, djur som inte kan reglera sin egen kroppstemperatur. Till exempel är ödlornas metaboliska hastighet låg vid kalla temperaturer och hög vid heta temperaturer. Detta innebär att ödlor inte kan vara mycket aktiva i kyla eftersom de inte har någon energi att göra det, medan de vid höga temperaturer kan röra sig snabbt men måste konsumera mat för att bränna den metaboliska processen. Forskare tror att värme ökar djurens ämnesomsättning genom att öka mängden kinetisk energi som är tillgänglig för celler. Kinetisk energi är den energi som är förknippad med rörliga föremål. Värme ökar kinetisk energi i celler genom att påskynda molekylerna som är inblandade i kemiska reaktioner och sammanföra dem oftare. För endotermiska djur ökar regleringen av kroppstemperaturen ämnesomsättningen. De åtgärder som behövs för att kyla ner, till exempel flåsande eller uppvärmning, till exempel frossa, kräver energi och därmed snabbare metabolism av maten.