อุณหภูมิมีผลต่อการเผาผลาญอย่างไร?

เมแทบอลิซึมอธิบายปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต นี่เป็นกระบวนการที่มนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เปลี่ยนอาหารให้เป็นพลังงาน ความร้อนเป็นผลพลอยได้จากการเผาผลาญและรูปแบบของพลังงานที่มีอิทธิพลต่อความเร็วที่เกิดการเผาผลาญ หรือที่เรียกว่าอัตราการเผาผลาญ

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

เมแทบอลิซึมเป็นกระบวนการที่อาหารเปลี่ยนเป็นพลังงาน ความร้อนถูกปล่อยออกมาจากสิ่งมีชีวิตเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการนี้ เนื่องจากสัตว์ดูดกลืนแสงไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายของพวกมันได้ เมแทบอลิซึมของพวกมันจึงได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิภายนอก

เมตาบอลิซึมมีสองวิถีทางเมตาบอลิซึม วิธีแรกคือวิถี catabolic ซึ่งแบ่งสารประกอบที่ซับซ้อน เช่น กลูโคสและโปรตีน ออกเป็นสารประกอบอย่างง่าย ทำให้มีพลังงานสำหรับการทำงานของเซลล์ วิถีที่สองคือวิถีแห่งอะนาโบลิก ซึ่งสร้างสารประกอบที่ซับซ้อนที่ร่างกายต้องการ เช่น โปรตีนสำหรับกล้ามเนื้อ จากสารประกอบง่ายๆ เหล่านี้ เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีไม่สามารถคาดเดาได้ พวกมันอาจไม่ผลิตสารประกอบที่เหมาะสม หรือในปริมาณที่ต้องการ เซลล์จึงต้องการเอนไซม์เพื่อควบคุมกิจกรรมการเผาผลาญ เอ็นไซม์นำสารเคมีที่เหมาะสมมารวมกันและเร่งปฏิกิริยาเคมี เอนไซม์จึงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของปฏิกิริยาเคมี

พลังงานเพียงเล็กน้อยที่ได้รับจากอาหารจะกลายเป็นพลังงานที่ให้พลังงานแก่เซลล์ ส่วนที่เหลือจะสูญเสียไปในรูปของความร้อน ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากปฏิกิริยาเคมี ความร้อนนี้เล็ดลอดออกจากร่างกายของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ และเป็นสาเหตุให้ห้องเต็มไปด้วยผู้คนร้อนอบอ้าว ความร้อนที่เกิดจากการเผาผลาญมีบทบาทสำคัญในการทำให้ร่างกายของสัตว์ดูดความร้อนมีความอบอุ่น Endotherms ซึ่งส่วนใหญ่เป็นนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นสัตว์ที่สามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายของตนเองโดยใช้พลังงานที่เกิดจากการเผาผลาญ

เซลล์ของสิ่งมีชีวิตใดๆ ก็ตามมีเอ็นไซม์หลายชนิด ซึ่งแต่ละเซลล์มีหน้าที่ในปฏิกิริยาเคมีโดยเฉพาะ เอนไซม์ทั้งหมดเหล่านี้ต้องการช่วงอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกันเพื่อให้ทำงานได้ ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเมตาบอลิซึมและอุณหภูมิสามารถแสดงเป็นเส้นโค้งรูปโคกได้ กิจกรรมของเอ็นไซม์และเมแทบอลิซึมจึงช้าที่ปลายล่างและบนของช่วงอุณหภูมิที่กำหนด และสูงสุดที่จุดที่เหมาะสมที่สุด อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับเอนไซม์ของมนุษย์โดยทั่วไปคือ 37 องศาเซลเซียส (98.6 องศาฟาเรนไฮต์) ร่างกายมนุษย์จึงรักษาอุณหภูมิไว้ประมาณ 37 องศาเซลเซียส เพื่อเพิ่มอัตราการเผาผลาญให้สูงสุด กิจกรรมของเอนไซม์จะลดลงอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงกว่า 98.6 องศา และเอนไซม์ที่อุณหภูมิสูงจะ "เสื่อมสภาพ" ซึ่งหมายความว่าพวกมันสูญเสียโครงสร้างและไม่มีประโยชน์

อุณหภูมิในสภาพแวดล้อมโดยรอบส่งผลโดยตรงต่ออัตราการเผาผลาญของสัตว์ ectothermic สัตว์ที่ไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิร่างกายของตนเองได้ ตัวอย่างเช่น อัตราการเผาผลาญของกิ้งก่าต่ำที่อุณหภูมิเย็นและสูงที่อุณหภูมิร้อน ซึ่งหมายความว่าจิ้งจกไม่สามารถเคลื่อนไหวได้ดีในที่เย็นเพราะไม่มีพลังงานที่จะทำ ในขณะที่ที่อุณหภูมิสูง พวกมันสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว แต่ต้องกินอาหารเพื่อเป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการเผาผลาญอาหาร นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าความร้อนจะเพิ่มอัตราการเผาผลาญของสัตว์โดยการเพิ่มปริมาณพลังงานจลน์ที่มีอยู่ในเซลล์ พลังงานจลน์คือพลังงานที่เกี่ยวข้องกับวัตถุเคลื่อนที่ ความร้อนจะเพิ่มพลังงานจลน์ในเซลล์โดยการเร่งความเร็วของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี และนำพวกมันมารวมกันบ่อยขึ้น สำหรับสัตว์ดูดความร้อน การควบคุมอุณหภูมิของร่างกายจะเพิ่มอัตราการเผาผลาญ การดำเนินการที่จำเป็นในการทำให้เย็นลง เช่น หอบ หรืออุ่นเครื่อง เช่น ตัวสั่น ต้องใช้พลังงานและทำให้การเผาผลาญอาหารเร็วขึ้น