Die Temperatur spielt in der Biologie eine wichtige Rolle, um Reaktionen zu regulieren. Die Enzymaktivität nimmt mit steigender Temperatur zu und erhöht wiederum die Reaktionsgeschwindigkeit. Dies bedeutet auch, dass die Aktivität bei kälteren Temperaturen abnimmt. Alle Enzyme haben einen Temperaturbereich, wenn sie aktiv sind, aber es gibt bestimmte Temperaturen, bei denen sie optimal funktionieren.
Enzyme sind Proteine, die in einer biochemischen Reaktion als Katalysatoren wirken, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne in der Reaktion verbraucht zu werden. Tausende von Enzymen sind in Ihrem Körper am Werk, um lebenswichtige Funktionen wie Verdauung und Energieproduktion auszuführen. Biologische und chemische Reaktionen können sehr langsam ablaufen und lebende Organismen verwenden Enzyme, um die Reaktionsgeschwindigkeit auf eine günstigere Geschwindigkeit zu erhöhen. Enzyme haben mehrere Regionen, die durch Cofaktoren aktiviert werden können, um sie an- und auszuschalten. Die Co-Faktoren sind normalerweise Vitamine, die über verschiedene Nahrungsquellen aufgenommen werden und das aktive Zentrum des Enzyms öffnen. Aktive Zentren sind Orte, an denen Reaktionen an einem Enzym stattfinden und nur auf ein Substrat einwirken können, das andere Proteine oder Zucker sein kann. Eine gute Möglichkeit, darüber nachzudenken, ist ein Schloss-und-Schlüssel-Modell. Nur ein Schlüssel kann ein Schloss richtig öffnen. Ebenso kann nur ein Enzym an ein Substrat binden und die Reaktion beschleunigen.
Ihr Körper enthält etwa 3.000 einzigartige Enzyme, von denen jedes die Reaktion auf ein bestimmtes Proteinprodukt beschleunigt. Enzyme können Ihre Gehirnzellen beschleunigen und helfen, Energie zu erzeugen, um Ihre Muskeln zu bewegen. Sie spielen auch eine große Rolle im Verdauungssystem, einschließlich Amylasen, die Zucker abbauen, Proteasen, die Protein abbauen, und Lipasen, die Fett abbauen. Alle Enzyme wirken bei Kontakt. Wenn also eines dieser Enzyme mit dem richtigen Substrat in Kontakt kommt, beginnt es sofort zu arbeiten.
Kollisionen zwischen allen Molekülen nehmen mit steigender Temperatur zu. Dies liegt an der Zunahme der Geschwindigkeit und der kinetischen Energie, die auf Temperaturerhöhungen folgt. Bei höheren Geschwindigkeiten gibt es weniger Zeit zwischen Kollisionen. Dadurch erreichen mehr Moleküle die Aktivierungsenergie, was die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht. Da sich die Moleküle auch schneller bewegen, nehmen auch Kollisionen zwischen Enzymen und Substraten zu.
Jedes Enzym hat eine Temperatur, bei der es optimal funktioniert, die beim Menschen etwa 37 Grad Celsius beträgt – die normale Körpertemperatur für den Menschen. Einige Enzyme funktionieren jedoch sehr gut bei niedrigeren Temperaturen wie 39 Grad Fahrenheit, 4 Grad Celsius, und einige funktionieren bei höheren Temperaturen sehr gut. Zum Beispiel haben Tiere aus der Arktis Enzyme, die an niedrigere optimale Temperaturen angepasst sind, während Tiere in Wüstenklima Enzyme haben, die an höhere Temperaturen angepasst sind. Während höhere Temperaturen die Aktivität von Enzymen und die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen, sind Enzyme immer noch Proteine, und wie bei allen Proteinen werden sie bei Temperaturen über 40 Grad Celsius brechen Nieder. Die beiden Enden des Aktivitätsbereichs eines Enzyms werden also dadurch bestimmt, bei welcher Temperatur die Aktivität beginnt und bei welcher Temperatur das Protein abgebaut wird.