Die Auswirkungen der Temperatur auf Enzymaktivität und Biologie

Die Auswirkungen der Temperatur auf Enzymaktivität und Biologie

Die Temperatur spielt in der Biologie eine wichtige Rolle, um Reaktionen zu regulieren. Die Enzymaktivität steigt mit steigender Temperatur und erhöht wiederum die Reaktionsgeschwindigkeit. Dies bedeutet auch, dass die Aktivität bei kälteren Temperaturen abnimmt. Alle Enzyme haben eine Reihe von Temperaturen, wenn sie aktiv sind, aber es gibt bestimmte Temperaturen, bei denen sie optimal arbeiten.

Was ist ein Enzym?

Enzyme sind Proteine, die als Katalysatoren in einer biochemischen Reaktion wirken, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne in der Reaktion verbraucht zu werden. Tausende von Enzymen arbeiten in Ihrem Körper, um lebenswichtige Funktionen wie Verdauung und Energieproduktion zu erfüllen. Biologische und chemische Reaktionen können sehr langsam ablaufen und lebende Organismen nutzen Enzyme, um die Reaktionsgeschwindigkeit auf eine günstigere Geschwindigkeit zu bringen. Enzyme haben mehrere Regionen, die durch Co-Faktoren aktiviert werden können, um sie ein- und auszuschalten. Die Co-Faktoren sind in der Regel Vitamine, die durch verschiedene Nahrungsquellen verbraucht werden und öffnen die aktive Stelle auf dem Enzym. Aktive Stellen sind, wo Reaktionen auf ein Enzym stattfinden und nur auf ein Substrat wirken können, welches andere Proteine ​​oder Zucker sein können. Eine gute Möglichkeit, darüber nachzudenken, ist ein Schloss-und-Schlüssel-Modell. Nur ein Schlüssel kann ein Schloss korrekt öffnen. In ähnlicher Weise kann sich nur ein Enzym an ein Substrat anlagern und die Reaktion schneller ablaufen lassen.

Arten von Enzymen

Ihr Körper enthält etwa 3.000 einzigartige Enzyme, die jeweils die Reaktion auf ein bestimmtes Proteinprodukt beschleunigen. Enzyme können Ihre Gehirnzellen schneller arbeiten lassen und dabei helfen, Energie zu mobilisieren, um Ihre Muskeln zu bewegen. Sie spielen auch eine große Rolle im Verdauungssystem, einschließlich Amylasen, die Zucker abbauen, Proteasen, die Proteine ​​abbauen, und Lipasen, die Fett abbauen. Alle Enzyme arbeiten bei Kontakt, und wenn eines dieser Enzyme mit dem richtigen Substrat in Kontakt kommt, beginnt es sofort zu wirken.

Temperatur vs. Enzymreaktivität

Kollisionen zwischen allen Molekülen nehmen mit steigender Temperatur zu. Dies ist auf die Zunahme der Geschwindigkeit und der kinetischen Energie zurückzuführen, die auf Temperaturerhöhungen folgt. Bei schnelleren Geschwindigkeiten wird zwischen Kollisionen weniger Zeit benötigt. Dies führt dazu, dass mehr Moleküle die Aktivierungsenergie erreichen, was die Geschwindigkeit der Reaktionen erhöht. Da sich die Moleküle auch schneller bewegen, nehmen auch die Kollisionen zwischen Enzymen und Substraten zu.

Optimale Temperatur

Jedes Enzym hat eine Temperatur, bei der es optimal funktioniert. Beim Menschen liegt die Temperatur bei 37 Grad Celsius - die normale Körpertemperatur für den Menschen. Einige Enzyme funktionieren jedoch sehr gut bei niedrigeren Temperaturen wie 39 Grad Fahrenheit, 4 Grad Celsius, und einige arbeiten wirklich gut bei höheren Temperaturen. Zum Beispiel haben Tiere aus der Arktis Enzyme, die so angepasst sind, dass sie niedrigere optimale Temperaturen haben, während Tiere in Wüstenklimata Enzyme haben, die an höhere Temperaturen angepasst sind. Während höhere Temperaturen die Aktivität von Enzymen und die Geschwindigkeit von Reaktionen erhöhen, sind Enzyme immer noch Proteine, und wie bei allen Proteinen beginnen Temperaturen über 104 Grad Fahrenheit, 40 Grad Celsius, sie zu brechen. Also werden die zwei Enden des Aktivitätsbereichs für ein Enzym bestimmt, durch welche Temperatur die Aktivität beginnt und welche Temperatur beginnt, das Protein abzubauen.

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