تلعب درجة الحرارة دورًا مهمًا في علم الأحياء كطريقة لتنظيم التفاعلات. يزيد نشاط الإنزيم مع زيادة درجة الحرارة ، وبالتالي يزيد من معدل التفاعل. هذا يعني أيضًا انخفاض النشاط في درجات الحرارة الباردة. تحتوي جميع الإنزيمات على درجات حرارة مختلفة عندما تكون نشطة ، ولكن هناك درجات حرارة معينة تعمل فيها على النحو الأمثل.
الإنزيمات عبارة عن بروتينات تعمل كمحفزات في تفاعل كيميائي حيوي لزيادة معدل التفاعل دون استخدامها في التفاعل. تعمل الآلاف من أنواع الإنزيمات في جسمك لأداء الوظائف الحيوية مثل الهضم وإنتاج الطاقة. يمكن أن تحدث التفاعلات البيولوجية والكيميائية ببطء شديد ، وتستخدم الكائنات الحية الإنزيمات لرفع معدلات التفاعل إلى سرعة أكثر ملاءمة. تحتوي الإنزيمات على مناطق متعددة يمكن تنشيطها بواسطة عوامل مشتركة لتشغيلها وإيقافها. عادةً ما تكون العوامل المساعدة عبارة عن فيتامينات يتم استهلاكها من خلال مصادر غذائية مختلفة وتفتح الموقع النشط على الإنزيم. المواقع النشطة هي الأماكن التي تحدث فيها التفاعلات على إنزيم ويمكن أن تعمل فقط على ركيزة واحدة ، والتي يمكن أن تكون بروتينات أو سكريات أخرى. طريقة جيدة للتفكير في هذا هو نموذج القفل والمفتاح. يمكن لمفتاح واحد فقط فتح القفل بشكل صحيح. وبالمثل ، يمكن أن يرتبط إنزيم واحد فقط بالركيزة ويجعل التفاعل يحدث بشكل أسرع.
يحتوي جسمك على حوالي 3000 إنزيم فريد ، كل منها يسرع التفاعل لمنتج بروتيني معين. يمكن أن تجعل الإنزيمات خلايا دماغك تعمل بشكل أسرع وتساعد في إنتاج الطاقة لتحريك عضلاتك. كما أنها تلعب دورًا كبيرًا في الجهاز الهضمي ، بما في ذلك الأميلازات التي تكسر السكر ، والبروتياز الذي يكسر البروتين ، والليباز الذي يكسر الدهون. تعمل جميع الإنزيمات عند التلامس ، لذلك عندما يتلامس أحد هذه الإنزيمات مع الركيزة الصحيحة ، يبدأ العمل على الفور.
تزداد التصادمات بين جميع الجزيئات مع زيادة درجة الحرارة. هذا بسبب الزيادة في السرعة والطاقة الحركية التي تلي ارتفاع درجات الحرارة. مع وجود سرعات أعلى ، سيكون هناك وقت أقل بين الاصطدامات. ينتج عن هذا وصول المزيد من الجزيئات إلى طاقة التنشيط ، مما يزيد من معدل التفاعلات. نظرًا لأن الجزيئات تتحرك أيضًا بشكل أسرع ، تزداد أيضًا التصادمات بين الإنزيمات والركائز.
يحتوي كل إنزيم على درجة حرارة يعمل فيها على النحو الأمثل ، وهي حوالي 98.6 درجة فهرنهايت ، 37 درجة مئوية - درجة حرارة الجسم الطبيعية للإنسان. ومع ذلك ، فإن بعض الإنزيمات تعمل جيدًا في درجات حرارة منخفضة مثل 39 درجة فهرنهايت و 4 درجات مئوية ، وبعضها يعمل جيدًا في درجات حرارة أعلى. على سبيل المثال ، تمتلك الحيوانات من القطب الشمالي إنزيمات تتكيف مع درجات الحرارة المثلى المنخفضة بينما تمتلك الحيوانات في المناخات الصحراوية إنزيمات تتكيف مع درجات الحرارة المرتفعة. في حين أن درجات الحرارة المرتفعة تزيد من نشاط الإنزيمات ومعدل التفاعلات ، فإن الإنزيمات لا تزال بروتينات ، وكما هو الحال مع جميع البروتينات ، ستبدأ درجات الحرارة التي تزيد عن 104 درجة فهرنهايت أو 40 درجة مئوية في تكسيرها تحت. لذلك ، يتم تحديد طرفي نطاق نشاط الإنزيم من خلال درجة الحرارة التي تبدأ النشاط ودرجة الحرارة التي تبدأ في تكسير البروتين.
