Metabolism beskriver alla kemiska reaktioner som är inblandade i att upprätthålla en organisms livstid. Detta är processen genom vilken människor och andra organismer omvandlar mat till energi. Värme är både en biprodukt av metabolism och en form av energi som påverkar hastigheten vid vilken metabolism uppträder, annars kallad metabolisk hastighet.

TL; DR (för länge, läste inte)

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

Hur ämnet fungerar

Metabolism har två metaboliska vägar. Den första är den kataboliska vägen, som bryter ner komplexa föreningar, såsom glukos och proteiner, i enkla föreningar. Detta ger energi tillgänglig för cellens arbete. Den andra vägen är den anabola vägen, som bygger komplexa föreningar som kroppen behöver, såsom protein för muskel, från dessa enkla föreningar. Eftersom kemiska reaktioner är oförutsägbara - de får inte producera de rätta föreningarna, eller den erforderliga mängden - celler behöver enzymer för att reglera metabolisk aktivitet. Enzymer ger rätt kemikalier tillsammans och påskyndar kemiska reaktioner. Enzymer är därför katalysatorer av kemiska reaktioner.

Förlust av värme

Bara en liten mängd energi som erhålls från mat blir energi som driver celler. Resten går förlorad som värme, vilket är en biprodukt av kemiska reaktioner. Denna värme släpper ut kropparna hos människor och andra organismer och det som orsakar ett rum fullt av människor att bli obehagligt het. Värme som genereras av metabolism spelar en viktig roll för att hålla kropparna hos endoterma djur varma. Endoterma, främst fåglar och däggdjur, är djur som kan reglera sin egen kroppstemperatur med hjälp av den energi som genereras av metabolismen.

Värme och enzymer

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

Temperatur och metabolisk hastighet

Temperatur i omgivningen direkt påverkar ämnesomsättningen hos ektoterma djur, djur som inte kan reglera sin egen kroppstemperatur. Exempelvis är metabolismen av ödlor låg vid kalla temperaturer och hög vid varma temperaturer. Det betyder att ödlor inte kan vara mycket aktiva i kyla eftersom de inte har energi att göra det, medan de vid höga temperaturer kan flytta snabbt men måste konsumera mat för att bränna den metaboliska processen. Forskare tror att värme ökar metabolismen av djur genom att öka mängden kinetisk energi som är tillgänglig för celler. Kinetisk energi är energin i samband med rörliga föremål. Värme ökar kinetisk energi i celler genom att påskynda de molekyler som är inblandade i kemiska reaktioner, vilket leder till att de kommer ihop oftare. För endoterma djur ökar verkan av reglerande kroppstemperatur metabolisk hastighet. De åtgärder som behövs för att svalna, till exempel panting, eller värma upp, till exempel skakningar, kräver energi och därmed snabbare metabolism av mat.