Sisältö
Lämpötilalla on tärkeä rooli biologiassa keinona säädellä reaktioita. Entsyymiaktiivisuus kasvaa lämpötilan noustessa, ja se puolestaan lisää reaktion nopeutta. Tämä tarkoittaa myös aktiivisuuden laskua kylmempissä lämpötiloissa. Kaikilla entsyymeillä on aktiivisen lämpötilan vaihteluväli, mutta joissakin lämpötiloissa ne toimivat optimaalisesti.
Mikä on entsyymi?
Entsyymit ovat proteiineja, jotka toimivat katalyytteinä biokemiallisessa reaktiossa lisäämään reaktionopeutta käyttämättä niitä reaktiossa. Tuhannet tyypit entsyymit ovat työssä kehossasi suorittamaan elintärkeitä toimintoja, kuten ruuansulatusta ja energiantuotantoa. Biologiset ja kemialliset reaktiot voivat tapahtua hyvin hitaasti ja elävät organismit käyttävät entsyymejä reaktionopeuden räjäyttämiseen edullisempaan nopeuteen saakka. Entsyymeillä on useita alueita, jotka voidaan aktivoida kertoimilla niiden kytkemiseksi päälle ja pois. Yhteistekijät ovat yleensä vitamiineja, jotka kulutetaan erilaisten ravintolähteiden kautta ja avaavat entsyymin aktiivisen paikan. Aktiivisissa paikoissa reaktiot tapahtuvat entsyymillä ja ne voivat toimia vain yhdessä substraatissa, joka voi olla muita proteiineja tai sokereita. Hyvä tapa ajatella tätä on lukitusnäppäin. Vain yksi näppäin voi avata lukon oikein. Samoin vain yksi entsyymi voi kiinnittyä substraattiin ja saada reaktion tapahtumaan nopeammin.
Entsyymityypit
Kehosi sisältää noin 3000 ainutlaatuista entsyymiä, kukin nopeuttaa yhden tietyn proteiinituotteen reaktiota. Entsyymit voivat saada aivosolut toimimaan nopeammin ja auttaa tuottamaan energiaa liikuttaaksesi lihaksia. Niillä on myös suuri merkitys ruuansulatuskanavassa, mukaan lukien amylaasit, jotka hajottavat sokerin, proteaasit, jotka hajottavat proteiinit, ja lipaasit, jotka hajottavat rasvaa. Kaikki entsyymit toimivat kosketuksissa, joten kun jokin näistä entsyymeistä joutuu kosketukseen oikean substraatin kanssa, se alkaa toimia välittömästi.
Lämpötila vs. entsyymin reaktiivisuus
Kaikkien molekyylien väliset törmäykset lisääntyvät lämpötilan noustessa. Tämä johtuu lämpötilan nousua seuraavasta nopeuden ja kineettisen energian kasvusta. Nopeammilla nopeuksilla törmäysten välillä on vähemmän aikaa. Tämä johtaa siihen, että enemmän molekyylejä saavuttaa aktivointienergian, mikä lisää reaktioiden nopeutta. Koska molekyylit myös liikkuvat nopeammin, myös entsyymien ja substraattien väliset törmäykset lisääntyvät.
Optimaalinen lämpötila
Jokaisella entsyymillä on optimaalisesti toimiva lämpötila, joka ihmisillä on noin 98,6 astetta Fahrenheit, 37 astetta - normaali kehon lämpötila ihmisille. Jotkut entsyymit toimivat kuitenkin todella hyvin matalammissa lämpötiloissa, kuten 39 astetta Fahrenheit, 4 astetta, ja jotkut toimivat todella hyvin korkeissa lämpötiloissa. Esimerkiksi arktisen alueen eläimillä on entsyymejä, jotka on sopeutettu alhaisempiin optimaalisiin lämpötiloihin, kun taas autiomaassa ilmastossa olevilla eläimillä on entsyymejä, jotka ovat sopeutuneet korkeampiin lämpötiloihin. Vaikka korkeammat lämpötilat lisäävät entsyymien aktiivisuutta ja reaktioiden nopeutta, entsyymit ovat edelleen proteiineja, ja kuten kaikki proteiinit, lämpötilat, jotka ovat yli 104 Fahrenheit-astetta, 40 astetta, alkavat hajottaa niitä. Joten entsyymin aktiivisuusalueen kaksi päätä määritetään sen mukaan, mikä lämpötila aloittaa aktiivisuuden ja mikä lämpötila alkaa hajottaa proteiinia.