Metabolisme beschrijft alle chemische reacties die betrokken zijn bij het ondersteunen van het leven van een organisme. Dit is het proces waarmee mensen en andere organismen voedsel in energie omzetten. Warmte is zowel een bijproduct van het metabolisme als een vorm van energie die de snelheid waarmee het metabolisme optreedt beïnvloedt, ook wel bekend als metabolische snelheid.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Stofwisseling is het proces waarbij voedsel wordt omgezet in energie. Warmte wordt uitgestraald door organismen als een bijproduct van dit proces. Omdat ectotherme dieren hun eigen lichaamstemperatuur niet kunnen reguleren, wordt hun metabolisme beïnvloed door de externe temperatuur.

Hoe metabolisme werkt

Stofwisseling heeft twee metabole routes. De eerste is de katabolische route, die complexe verbindingen, zoals glucose en eiwitten, omzet in eenvoudige verbindingen. Dit maakt energie beschikbaar voor de werking van de cel. Het tweede pad is de anabole route, die complexe verbindingen bouwt die het lichaam nodig heeft, zoals eiwitten voor spieren, van deze eenvoudige verbindingen. Omdat chemische reacties onvoorspelbaar zijn - ze produceren mogelijk niet de juiste verbindingen, of de benodigde hoeveelheid - cellen hebben enzymen nodig om metabole activiteit te reguleren. Enzymen brengen de juiste chemicaliën samen en versnellen chemische reacties. Enzymen zijn daarom katalysatoren van chemische reacties.

Verlies van warmte

Slechts een klein deel van de energie uit voedsel wordt energie die cellen van stroom voorziet. De rest gaat verloren als warmte, wat een bijproduct is van chemische reacties. Deze warmte ontsnapt aan de lichamen van mensen en andere organismen en zorgt ervoor dat een kamer vol mensen onaangenaam heet wordt. Warmte die wordt gegenereerd door het metabolisme speelt een belangrijke rol bij het warm houden van de lichamen van endotherme dieren. Endothermen, voornamelijk vogels en zoogdieren, zijn dieren die in staat zijn om hun eigen lichaamstemperatuur te reguleren met behulp van de energie die wordt gegenereerd door metabolisme.

Warmte enzymen

De cellen van een bepaald organisme bevatten veel verschillende soorten van enzymen, die elk verantwoordelijk zijn voor een bepaalde chemische reactie. Al deze enzymen hebben een vergelijkbaar temperatuurbereik nodig om te kunnen functioneren. De relatie tussen de snelheid van het metabolisme en de temperatuur kan worden gevisualiseerd als een bultvormige curve. Enzymactiviteit, en dus het metabolisme, is langzaam aan de onder- en bovenzijde van een bepaald temperatuurbereik en het hoogst op een optimaal punt. De optimale temperatuur voor het typische menselijke enzym is 37 graden Celsius (98,6 graden Fahrenheit). Het menselijk lichaam onderhoudt daarom een ​​temperatuur van ongeveer 37 graden Celsius om het metabolisme te maximaliseren. Enzymactiviteit daalt scherp bij temperaturen boven 98,6 graden en bij hoge temperaturen enzymen "denatureren", wat betekent dat ze hun structuur verliezen en nutteloos worden.

Temperatuur en metabolisme

Temperatuur in de omgeving beïnvloedt direct de stofwisseling van ectotherme dieren, dieren die niet in staat zijn om hun eigen lichaamstemperatuur te regelen. Zo is het metabolisme van hagedissen laag bij lage temperaturen en hoog bij hoge temperaturen. Dit betekent dat hagedissen niet erg actief kunnen zijn in de kou, omdat ze geen energie hebben om dat te doen, terwijl ze bij hoge temperaturen snel kunnen bewegen maar voedsel moeten verbruiken om het metabole proces van brandstof te voorzien. Wetenschappers geloven dat warmte de stofwisseling van dieren verhoogt door de hoeveelheid kinetische energie die beschikbaar is voor cellen te vergroten. Kinetische energie is de energie die samenhangt met bewegende objecten. Warmte verhoogt de kinetische energie in cellen door de moleculen die betrokken zijn bij chemische reacties te versnellen en ze vaker samen te brengen. Voor endotherme dieren verhoogt het reguleren van de lichaamstemperatuur de stofwisselingssnelheid. De acties die nodig zijn om af te koelen, bijvoorbeeld hijgen of opwarmen, bijvoorbeeld rillen, hebben energie en dus snellere stofwisseling nodig.