Hvordan påvirker temperaturen metabolisme?

Metabolisme beskriver alle de kemiske reaktioner, der er involveret i at opretholde en organisms levetid. Dette er den proces, hvormed mennesker og andre organismer omdanner mad til energi. Varme er både et biprodukt af stofskifte og en form for energi, der har indflydelse på hastigheden, hvormed metabolisme sker, også kendt som metabolisk hastighed.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Metabolisme er den proces, hvor mad omdannes til energi. Varme udsendes fra organismer som et biprodukt af denne proces. Da ektotermiske dyr ikke kan regulere deres egen kropstemperatur, påvirkes deres stofskifte af den ydre temperatur.
Sådan fungerer metabolisme -

Metabolisme har to metabolske veje. Den første er den kataboliske vej, der nedbryder komplekse forbindelser, såsom glukose og proteiner, til enkle forbindelser. Dette stiller energi til rådighed til cellens arbejde. Den anden vej er den anabolske vej, der bygger komplekse forbindelser, som kroppen har brug for, såsom protein til muskler, fra disse enkle forbindelser. Da kemiske reaktioner er uforudsigelige - de producerer muligvis ikke de rigtige forbindelser, eller den krævede mængde - har celler brug for enzymer til at regulere metabolisk aktivitet. Enzymer bringer de rigtige kemikalier sammen og fremskynder kemiske reaktioner. Enzymer er derfor katalysatorer for kemiske reaktioner.
Varmetab

Kun en lille mængde energi opnået fra mad bliver energi, der driver celler. Resten går tabt som varme, hvilket er et biprodukt af kemiske reaktioner. Denne varme slipper ud for mennesker og andre organismer og er det, der får et rum fuldt til mennesker ubehageligt varmt. Varme, der genereres ved metabolisme, spiller en vigtig rolle i at holde endotermiske dyrs krop varme. Endotermer, primært fugle og pattedyr, er dyr, der er i stand til at regulere deres egen kropstemperatur ved hjælp af energien genereret af stofskiftet.
Varme og enzymer

Cellerne i en given organisme indeholder mange forskellige typer enzymer, som hver er ansvarlig for en bestemt kemisk reaktion. Alle disse enzymer kræver et lignende temperaturområde for at fungere. Forholdet mellem hastigheden af metabolisme og temperatur kan visualiseres som en pukkelformet kurve. Enzymaktivitet, og derfor metabolisme, er langsom i de nedre og øvre ender af et givet temperaturområde og højest på et hvilket som helst optimalt punkt. Den optimale temperatur for det typiske humane enzym er 37 grader Celsius (98,6 grader Fahrenheit). Den menneskelige krop opretholder derfor en temperatur på ca. 37 grader celsius for at maksimere metabolisk hastighed. Enzymaktivitet falder kraftigt ved temperaturer over 98,6 grader, og ved høje temperaturer enzymer "denaturering", hvilket betyder, at de mister deres struktur og bliver ubrugelige.
Temperatur og metabolske hastighed

Temperatur i det omgivende miljø påvirker direkte metabolisk hastighed for ektotermiske dyr, dyr, der ikke er i stand til at regulere deres egen kropstemperatur. For eksempel er firbenets metaboliske hastighed lav ved kolde temperaturer og en høj ved varme temperaturer. Det betyder, at firben ikke kan være meget aktive i kulden, fordi de ikke har energi til at gøre det, mens de ved høje temperaturer kan bevæge sig hurtigt, men skal forbruge mad for at brænde den stofskifteproces. Forskere mener, at varme øger dyrenes stofskifte ved at øge mængden af kinetisk energi, der er tilgængelig for celler. Kinetisk energi er den energi, der er forbundet med bevægelige objekter. Varme øger kinetisk energi i celler ved at fremskynde molekylerne, der er involveret i kemiske reaktioner, og samle dem oftere. For endotermiske dyr øger handlingen med at regulere kropstemperatur den metaboliske hastighed. De handlinger, der er nødvendige for at køle ned, for eksempel pese eller opvarme, for eksempel rysten, kræver energi og dermed hurtigere stofskifte af mad.