Effekten af temperatur på enzymaktivitet og biologi

Temperatur spiller en vigtig rolle i biologien som en måde at regulere reaktioner på. Enzymaktivitet stiger, når temperaturen stiger, og øger igen reaktionshastigheden. Dette betyder også, at aktiviteten falder ved koldere temperaturer. Alle enzymer har et interval af temperaturer, når de er aktive, men der er visse temperaturer, hvor de fungerer optimalt.
Hvad er et enzym?

Enzymer er proteiner, der fungerer som katalysatorer i en biokemisk reaktion for at øge reaktionshastighed uden at være opbrugt i reaktionen. Tusinder af typer enzymer er på arbejde i din krop for at udføre vitale funktioner såsom fordøjelse og energiproduktion. Biologiske og kemiske reaktioner kan ske meget langsomt, og levende organismer bruger enzymer til at støde reaktionshastigheder op til en mere gunstig hastighed. Enzymer har flere regioner, der kan aktiveres af co-faktorer for at tænde og slukke dem. Co-faktorer er normalt vitaminer, der forbruges gennem forskellige fødevarekilder og åbner det aktive sted på enzymet. Aktive steder er, hvor reaktioner finder sted på et enzym og kan kun virke på et substrat, der kan være andre proteiner eller sukkerarter. En god måde at tænke over dette er en lås-og-nøglemodel. Kun en tast kan åbne en lås korrekt. Tilsvarende kan kun et enzym bundne sig til et underlag og få reaktionen til at ske hurtigere.
Typer af enzymer

Din krop indeholder omkring 3.000 unikke enzymer, der hver især fremskynder reaktionen for et specifikt proteinprodukt. Enzymer kan få dine hjerneceller til at arbejde hurtigere og hjælpe med at skabe energi til at bevæge dine muskler. De spiller også en stor rolle i fordøjelsessystemet, herunder amylaser, der nedbryder sukker, proteaser, der nedbryder protein og lipaser, der nedbryder fedt. Alle enzymer fungerer på kontakt, så når en af disse enzymer kommer i kontakt med det rigtige underlag, begynder det at virke med det samme.
Temperatur vs. enzymreaktivitet

Kollisioner mellem alle molekyler stiger, når temperaturen stiger. Dette skyldes stigningen i hastighed og kinetisk energi, der følger efter temperaturstigninger. Med hurtigere hastigheder vil der være mindre tid mellem kollisioner. Dette resulterer i, at flere molekyler når aktiveringsenergien, hvilket øger reaktionshastigheden. Da molekylerne også bevæger sig hurtigere, stiger kollisioner mellem enzymer og substrater også.
Optimal temperatur

Hvert enzym har en temperatur, som det fungerer optimalt i, som hos mennesker er omkring 98,6 grader Fahrenheit, 37 grader Celsius - den normale kropstemperatur for mennesker. Nogle enzymer fungerer imidlertid rigtig godt ved lavere temperaturer som 39 grader Fahrenheit, 4 grader celsius, og nogle fungerer rigtig godt ved højere temperaturer. For eksempel har dyr fra Arktis enzymer tilpasset til at have lavere optimale temperaturer, mens dyr i ørkenklima har enzymer tilpasset højere temperaturer. Mens højere temperaturer øger aktiviteten af enzymer og reaktionshastigheden, er enzymer stadig proteiner, og som med alle proteiner vil temperaturer over 104 grader Fahrenheit, 40 grader celsius, begynde at nedbryde dem. Så de to ender af aktivitetsområdet for et enzym bestemmes af, hvilken temperatur der starter aktiviteten, og hvilken temperatur der begynder at nedbryde proteinet.