Περιεχόμενο
Η θερμοκρασία παίζει σημαντικό ρόλο στη βιολογία ως τρόπο ρύθμισης των αντιδράσεων. Η ενζυμική δραστηριότητα αυξάνεται καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται και με τη σειρά της αυξάνει τον ρυθμό της αντίδρασης. Αυτό σημαίνει επίσης ότι η δραστηριότητα μειώνεται σε ψυχρότερες θερμοκρασίες. Όλα τα ένζυμα έχουν μια σειρά θερμοκρασιών όταν είναι ενεργά, αλλά υπάρχουν ορισμένες θερμοκρασίες όπου λειτουργούν άριστα.
Τι είναι ένα ένζυμο;
Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που δρουν ως καταλύτες σε μια βιοχημική αντίδραση για να αυξήσουν τον ρυθμό αντίδρασης χωρίς να χρησιμοποιηθούν στην αντίδραση. Χιλιάδες είδη ενζύμων λειτουργούν στο σώμα σας για να εκτελούν ζωτικές λειτουργίες όπως η πέψη και η παραγωγή ενέργειας. Οι βιολογικές και χημικές αντιδράσεις μπορούν να συμβούν πολύ αργά και οι ζωντανοί οργανισμοί χρησιμοποιούν ένζυμα για να χτυπήσουν τα ποσοστά αντίδρασης μέχρι μια πιο ευνοϊκή ταχύτητα. Τα ένζυμα έχουν πολλαπλές περιοχές που μπορούν να ενεργοποιηθούν από συν-παράγοντες για να τις ενεργοποιήσετε και να τις απενεργοποιήσετε. Οι συν-παράγοντες είναι συνήθως οι βιταμίνες που καταναλώνονται μέσω διαφόρων πηγών τροφίμων και ανοίγουν το ενεργό σημείο στο ένζυμο. Οι ενεργές θέσεις είναι όπου οι αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε ένα ένζυμο και μπορούν να δράσουν μόνο σε ένα υπόστρωμα, το οποίο μπορεί να είναι άλλες πρωτεΐνες ή σάκχαρα. Ένας καλός τρόπος να σκεφτείτε αυτό είναι ένα μοντέλο κλειδώματος-κλειδί. Μόνο ένα πλήκτρο μπορεί να ανοίξει σωστά μια κλειδαριά. Ομοίως, μόνο ένα ένζυμο μπορεί να προσκολληθεί σε ένα υπόστρωμα και να κάνει την αντίδραση να συμβεί γρηγορότερα.
Τύποι ενζύμων
Το σώμα σας περιέχει περίπου 3.000 μοναδικά ένζυμα, το καθένα επιταχύνει την αντίδραση για ένα συγκεκριμένο πρωτεϊνικό προϊόν. Τα ένζυμα μπορούν να κάνουν τα εγκεφαλικά σας κύτταρα να λειτουργούν γρηγορότερα και να βοηθούν στην παραγωγή ενέργειας για να μετακινήσετε τους μυς σας. Παίζουν επίσης μεγάλο ρόλο στο πεπτικό σύστημα, συμπεριλαμβανομένων αμυλασών που διασπούν τη ζάχαρη, πρωτεάσες που διασπούν πρωτεΐνες και λιπάσες που διασπούν το λίπος. Όλα τα ένζυμα δουλεύουν στην επαφή, έτσι όταν ένα από αυτά τα ένζυμα έρχεται σε επαφή με το σωστό υπόστρωμα, αρχίζει να λειτουργεί άμεσα.
Θερμοκρασία έναντι αντιδραστικότητας ενζύμου
Οι συγκρούσεις μεταξύ όλων των μορίων αυξάνονται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία. Αυτό οφείλεται στην αύξηση της ταχύτητας και της κινητικής ενέργειας που ακολουθεί την αύξηση της θερμοκρασίας. Με ταχύτερες ταχύτητες, θα υπάρξει λιγότερος χρόνος μεταξύ συγκρούσεων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα περισσότερα μόρια να φθάνουν στην ενέργεια ενεργοποίησης, πράγμα που αυξάνει τον ρυθμό των αντιδράσεων. Δεδομένου ότι τα μόρια κινούνται επίσης ταχύτερα, αυξάνονται επίσης οι συγκρούσεις μεταξύ ενζύμων και υποστρωμάτων.
Βέλτιστη θερμοκρασία
Κάθε ένζυμο έχει θερμοκρασία που λειτουργεί καλύτερα, η οποία στους ανθρώπους είναι περίπου 98,6 βαθμούς Φαρενάιτ, 37 βαθμοί Κελσίου - η κανονική θερμοκρασία του σώματος για τον άνθρωπο. Ωστόσο, μερικά ένζυμα λειτουργούν πολύ καλά σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, όπως 39 βαθμούς Φαρενάιτ, 4 βαθμοί Κελσίου, και μερικές λειτουργούν πραγματικά καλά σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, τα ζώα από την Αρκτική έχουν ένζυμα προσαρμοσμένα να έχουν χαμηλότερες βέλτιστες θερμοκρασίες, ενώ τα ζώα σε κλίμα έρημο έχουν ένζυμα προσαρμοσμένα σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Ενώ οι υψηλότερες θερμοκρασίες αυξάνουν τη δραστικότητα των ενζύμων και το ρυθμό των αντιδράσεων, τα ένζυμα είναι ακόμα πρωτεΐνες και όπως συμβαίνει με όλες τις πρωτεΐνες, θερμοκρασίες άνω των 104 βαθμών Φαρενάιτ, 40 βαθμοί Κελσίου, θα αρχίσουν να τις σπάσουν. Έτσι, οι δύο άκρες της περιοχής δραστηριότητας για ένα ένζυμο καθορίζονται από τη θερμοκρασία που αρχίζει η δραστηριότητα και από ποια θερμοκρασία αρχίζει να διασπάται η πρωτεΐνη.