Tartalom
A hőmérséklet fontos szerepet játszik a biológiában, mint a reakciók szabályozásának módja. Az enzimaktivitás növekszik a hőmérséklet emelkedésével, és ez viszont növeli a reakció sebességét. Ez azt is jelenti, hogy a hidegebb hőmérsékleteken az aktivitás csökken. Az összes enzim hőmérsékleti tartománya aktív állapotban van, de vannak olyan hőmérsékletek, ahol optimálisan működnek.
Mi az enzim?
Az enzimek olyan fehérjék, amelyek katalizátorként járnak el egy biokémiai reakcióban, növelve a reakció sebességét anélkül, hogy a reakcióban felhasználnák őket. Több ezer típusú enzim dolgozik a testében olyan életfunkciók elvégzésére, mint például az emésztés és az energiatermelés. A biológiai és kémiai reakciók nagyon lassan fordulhatnak elő, és az élő szervezetek enzimeket használnak a reakciósebesség kedvezőbb sebesség elérésére. Az enzimeknek több régiója van, amelyeket együttes tényezők aktiválhatnak be- és kikapcsolás céljából. A társfaktorok általában különböző táplálékforrásokon keresztül fogyasztott vitaminok, amelyek megnyitják az enzim aktív helyét. Az aktív helyek azok a helyek, ahol a reakciók egy enzimön zajlanak, és csak egy szubsztrátra tudnak hatni, amely lehet más fehérjék vagy cukrok. Egy jó módszer erre a gondolkodásra egy zár-kulcs modell. Csak egy kulcs tudja kinyitni a zárat. Hasonlóképpen, csak egy enzim kötődik egy szubsztrátumhoz, és gyorsabbá teheti a reakciót.
Az enzimek típusai
A tested körülbelül 3000 egyedi enzimet tartalmaz, mindegyik felgyorsítja a reakciót egy adott fehérjeterméknél. Az enzimek felgyorsíthatják az agysejteket, és energiát nyújthatnak az izmok mozgatásához. Nagy szerepet játszanak az emésztőrendszerben, ideértve az amilázokat, amelyek lebontják a cukrot, a proteázokat, amelyek lebontják a fehérjét, és a lipázokat, amelyek lebontják a zsírt. Az összes enzim érintkezésben működik, tehát ha ezen enzimek egyike érintkezik a jobb szubsztráttal, azonnal elkezdi működni.
Hőmérséklet vs. enzimaktivitás
Az összes molekula ütközése növekszik a hőmérséklet emelkedésével. Ennek oka a sebesség és a kinetikus energia növekedése, amely a hőmérséklet növekedését követi. A gyorsabb sebességnél kevesebb idő lesz az ütközések között. Ennek eredményeként több molekula eléri az aktivációs energiát, ami növeli a reakciók sebességét. Mivel a molekulák gyorsabban mozognak, az enzimek és a szubsztrátok közötti ütközések szintén növekednek.
Optimális hőmérséklet
Minden enzim hőmérséklete optimálisan működik, amelyben az emberek 98,6 fok Fahrenheit, 37 Celsius fok körül vannak - ez az ember normális testhőmérséklete. Néhány enzim azonban nagyon jól működik alacsonyabb hőmérsékleteken, például 39 fokos Fahrenheit, 4 Celsius fok, és néhány nagyon magas hőmérsékleten. Például az Északi-sarkvidéki állatok enzimei alacsonyabb optimális hőmérsékleten vannak adaptálva, míg a sivatagi éghajlati állatok magasabb hőmérsékletekhez alkalmazkodnak. Míg a magasabb hőmérsékletek növelik az enzimek aktivitását és a reakciók sebességét, az enzimek továbbra is fehérjék, és mint minden fehérje esetében, a 104 Celsius fok (40 Celsius fok) feletti hőmérsékletek elkezdenek bontani őket. Tehát az enzim aktivitási tartományának két végét az határozza meg, hogy milyen hőmérsékleten kezdődik az aktivitás, és milyen hőmérsékleten kezd megbontani a fehérjét.