なぜ人間の体は化学の実験の時のように加熱しなくても体内で化学反応が起こ

質問

なぜ人間の体は化学の実験の時のように加熱しなくても体内で化学反応が起こるのですか？また、脳は膨大な情報を処理しているのに、なぜコンピューターのように発熱しないのですか？化学に間してはド素人の質問ですので、できれば平明な解説でお願いします…

回答No.1

Saturn5 · ベストアンサー

動物はブドウ糖を酸化して生きています。
これが空気中だと８００℃以下では燃焼しません。
過マンガン酸カリウムなどの強力な酸化剤を用いても
６０℃以上にしなければ酸化されません。

生物だけが常温でブドウ糖を分解・酸化したり、タンパク質を
分解したりいろんな反応を進めることができます。
この原因は酵素です。ブドウ糖やタンパク質の基質に結合して、
反応エネルギー（反応に必要なエネルギー≒温度）を著しく
下げているのです。
もちろん、外界にも白金などの酸化反応のエネルギーを下げる
触媒があります。しかし、これでも１００～２００℃の温度は
必要です。
数十億年の進化によって作られた酵素は、人間の考えた触媒の
能力を遙かに上回っているのです。

お礼

回答ありがとうございました。よく分かりました。酵素の働きはとても偉大なものなんですね。それにしても初歩的な質問ですいませんでした。

回答No.5

potachie

触媒の話でもいいのですが、こういう考え方もできますよ、ということで。

｜なぜ人間の体は化学の実験の時のように加熱しなくても体内で化学反応が起こるのですか？

加熱しないでも反応する化学反応はたくさんあるんですが、皆さんに見せなければいけない実験は、見せる前に勝手に反応してしまっては、困りますよね。なので、わざわざ加熱したり混ぜ合わせたりしなければ反応が進まないようなものを選んでいるんです。
使い捨てカイロも化学反応の一種ですが、加熱しなくても袋から開けて空気に触れさせるだけで、加熱しなくても熱が出ますよね。
人間の体が特別、というよりは、実験で見せるような化学反応の方が特別なんだ、という考え方もありますよ。
それと、たとえば、火をつけないとモノは燃えない、のではなく、火をつけなくても燃えてしまうようなモノもたくさんあるんですが、それはほっといても燃えてしまっているんで、燃えずに残っているモノは、火をつけないと燃えないものしかないということですね。

｜また、脳は膨大な情報を処理しているのに、なぜコンピューターのように発熱しないのですか？

コンピュータも人間も同じですよ。昔、黒人奴隷を大量に積んで船で運んでいた時代がありました。ユダヤ人を大勢、狭い部屋に押し込めるということをやった時代がありました。いずれも狭い部屋に大勢を押し込めると、体温を下げることができなくなり、大勢の死人が出ます。
脳も体も、人はとても効率的に熱を逃がす仕組みを持っているんです。コンピュータも同様に熱を逃がす仕組みを持っていますが、人ほど効率的ではないんですね。何たって人は水冷式ですからね。
ちなみに、お風呂の温度って、人が入っているときの方が早く下がるんですよ。人が体内に熱を取り込んで、効率的に空気に熱を逃がすせいで、早く冷めちゃうんです。
人が熱を逃がす方法としては、汗以外にも呼吸やオシッコなどもあります。吸う空気よりも吐く空気の方が暖かいですし、飲む水よりも出す水の方が温かいですよね。

お礼

回答ありがとうございました。なるほど、これは盲点でした。こういう話はとても勉強になるし、一層興味をそそられます。御意見ありがとうございました。

回答No.4

tanuki4u

化学実験と人体の違い

化学実験は授業中の数分とか長くても一時間くらいの間に反応がわかるようにしないといけないので、高温で行う必要があります。
http://www.chem.kindai.ac.jp/class/reaction/temp.htm

例えば澱粉の分解で人体は「次の飯までに分解しておくべ」となりますが、実験室ではミルミル分解しないと授業が終わります。
次の飯　＝　6時間　人体　300Kくらい
実験室　＝　1分
とすると、360倍の速度で行う必要があるので400Kくらいにしないとならない。
※　指数関数的に上昇するので、反応定数が2倍以上3倍以下で大きくしないとならない。
※　実際には、副反応とかいろいろあるので、上記は適当。

お礼

回答ありがとうございました。速度の視点を忘れていました。分かりやすくて参考になりました。

回答No.3

jamf0421

No1さんが回答されていますが、生物は反応を常温常圧程度で行かせるために触媒をつかっています。この生物の触媒を「酵素」といいます。これで効率的に反応が進ませられます。
酵素の種類はたくさんあります水素がからむ酸化還元ならヒドロゲナーゼ、酸化ならオキシダーゼ、酸素分子添加ならオキシゲナーゼ等々。食べたものを分解して体内に取り込むのにも消化酵素という触媒をつかいますね。
生体内での反応、電子伝達は高選択で能率的に行われ、余分な熱を発生させないように出来ています。だからコンピュータと違って頭は問題になるほど発熱しません。
それでも体を動かすなどして体内が熱くなりすぎるようなことがあれば、汗をかいたりして冷やします。それも間に合わないと熱中症になってしまいますね。

お礼

回答ありがとうございました。参考になりました。発熱しない仕組みになっているのですね。素人の私にとってはこういう精妙な仕組みは神秘的にすら思えてきます…。

回答No.2

Tacosan

ちょっと調べてみると, 脳が消費するエネルギーは 1日で 400 kcal とも 600 kcal とも言われてるみたい. 下の 400 kcal で計算すると 400 kcal = 1.6 MJ くらいで, これが平均的に動くと仮定すると... だいたい 18 W.
つまり, 脳は少なくとも「消費電力 18 W の CPU」と同等以上に発熱していることになります.

お礼

回答ありがとうございました。計算式は参考になりました。それにしても脳の情報処理能力の効率の良さは凄いと思います。