Sisu
Temperatuur mängib bioloogias olulist rolli reaktsioonide reguleerimise viisina. Ensüümi aktiivsus suureneb temperatuuri tõustes ja see omakorda suurendab reaktsiooni kiirust. See tähendab ka aktiivsuse langust külmematel temperatuuridel. Kõigil ensüümidel on aktiivse temperatuurivahemik, kuid on ka teatud temperatuure, kus need töötavad optimaalselt.
Mis on ensüüm?
Ensüümid on valgud, mis toimivad biokeemilises reaktsioonis katalüsaatoritena, et suurendada reaktsiooni kiirust, ilma et neid reaktsioonis ära kasutataks. Teie kehas on tööl tuhandeid ensüüme, mis täidavad selliseid elutähtsaid funktsioone nagu seedimine ja energia tootmine. Bioloogilised ja keemilised reaktsioonid võivad toimuda väga aeglaselt ja elusorganismid kasutavad ensüüme reaktsiooni kiirendamiseks soodsama kiirusega. Ensüümidel on mitu piirkonda, mida saab nende sisse- ja väljalülitamiseks aktiveerida kaasfaktoritega. Kaastegurid on tavaliselt erinevate toiduallikate kaudu tarbitavad vitamiinid ja need avavad ensüümi aktiivse saidi. Aktiivsed saidid on kohad, kus reaktsioonid toimuvad ensüümil ja need võivad toimida ainult ühel substraadil, milleks võivad olla muud valgud või suhkrud. Hea viis selle mõtlemiseks on lukustusmudel. Ainult üks klahv saab lukku õigesti avada. Sarnaselt saab substraadile kinnituda ainult üks ensüüm ja muuta reaktsioon kiiremaks.
Ensüümide tüübid
Teie keha sisaldab umbes 3000 ainulaadset ensüümi, mis kiirendavad ühe konkreetse valguprodukti reaktsiooni. Ensüümid võivad muuta teie ajurakud kiiremaks tööks ja aidata energia saamiseks lihaseid liigutada. Samuti mängivad nad suurt rolli seedesüsteemis, sealhulgas suhkrut lagundavad amülaasid, valke lagundavad proteaasid ja rasva lagundavad lipaasid. Kõik ensüümid töötavad kokkupuutel, nii et kui üks neist ensüümidest puutub kokku õige substraadiga, hakkab see kohe tööle.
Temperatuur vs ensüümi reaktsioonivõime
Kõigi molekulide kokkupõrked suurenevad temperatuuri tõustes. See on tingitud kiiruse ja kineetilise energia suurenemisest, mis järgneb temperatuuri tõusule. Kiirema kiiruse korral jääb kokkupõrgete vahele vähem aega. Selle tulemuseks on, et aktiveerimisenergiani jõuab rohkem molekule, mis suurendab reaktsioonide kiirust. Kuna molekulid liiguvad ka kiiremini, suurenevad ka ensüümide ja substraatide kokkupõrked.
Optimaalne temperatuur
Igas ensüümis on temperatuur, milles see töötab optimaalselt, mis inimestel on umbes 98,6 kraadi Fahrenheiti ja 37 kraadi Celsiuse järgi - inimese normaalne kehatemperatuur. Kuid mõned ensüümid toimivad tõesti hästi madalamatel temperatuuridel, näiteks 39 kraadi Fahrenheiti, 4 kraadi Celsiuse järgi, ja mõned töötavad tõesti hästi ka kõrgematel temperatuuridel. Näiteks Arktika loomadel on ensüümid, mis on kohandatud madalama optimaalse temperatuuriga, kõrbekliimaga loomadel aga kõrgema temperatuuriga ensüümid. Kui kõrgemad temperatuurid suurendavad ensüümide aktiivsust ja reaktsioonide kiirust, on ensüümid endiselt valgud ja nagu kõik valgud, hakkavad temperatuurid üle 104 kraadi Fahrenheiti (40 kraadi) neid lagundama. Niisiis määratakse ensüümi aktiivsusvahemiku kaks otsa selle järgi, milline temperatuur alustab aktiivsust ja milline temperatuur hakkab valku lagundama.